Искусственная гравитация: кусочек дома в глубоком космосе
В начале 60-х годов прошлого века человек впервые отправился в космос. Это был настоящий триумф: человечество преодолело земное притяжение. Не прошло и десяти лет, как земляне совершили посадку на Луну. Тогда и началась космическая эпоха.
Прошло уже почти 50 лет, но дальше Луны человек в космосе не бывал. Нет, мы успешно исследуем Солнечную систему и многое узнали о ней и космосе в целом благодаря машинам. Более того, в нашей системе есть планета, населенная роботами, – Марс, который почти непрерывно изучается при помощи марсоходов, а в конце ноября на планету спустился очередной модуль NASA – InSight. В январе 2019 года аппарат New Horizons, благодаря которому у нас сегодня есть самые точные и невероятные снимки Плутона, прибудет к своей последней цели в поясе Койпера – астероиду Ультима Туле. Солнечный зонд Parker Solar Probe прислал первое в истории фото изнутри солнечной короны, на котором можно увидеть Юпитер. А легендарный аппарат «Вояджер-2» вышел в межзвездное пространство. И это лишь верхушка айсберга наших космических исследований, но все они проводятся только посредством роботизированных станций и дистанционно управляемых модулей.
Что касается непосредственно землян, то за исключением участников миссий Международной космической станции (МКС) остальные, смотря в небеса с поверхности Земли, время от времени мечтают о путешествиях к планетам или даже звездам. Среди нас есть мечтатели, которые строят амбициозные планы по доставке людей на Луну и Марс в ближайшее десятилетие. Такие мечтатели надеются, что однажды Красную планету удастся терраформировать, чтобы на ней смогли жить люди и не только, тогда в случае катаклизма у землян был бы запасной план выживания.
Говоря о мечтах и мечтателях, стоит вспомнить, сколько книг было написано и фильмов было снято об исследовании космических просторов, визитах на другие планеты и колонизации системы и даже Галактики. Нас неудержимо тянет к неизведанному, подобно тому, как мореплаватели жаждали открывать новые земли. Однако между их путешествиями и нашими современными мечтами о космосе есть огромное различие: океан находится на Земле и не представляет для человека такой опасности, как открытый космос.
Первое, о чем чаще всего говорят во время рассуждений об опасностях космоса, – радиация. Вблизи Земли – например, на МКС – человеку и другим живым организмам ничего особо не угрожает, потому что радиационный пояс Ван Аллена защищает все внутри себя от пагубных космических лучей и радиации. Однако для путешествий за пределы системы Земля – Луна людям и их земным попутчикам необходимы еще недоступные технологии, которые смогли бы защитить организм от радиационного воздействия. Но не меньшую опасность представляет нулевая гравитация, или невесомость.
Нулевая гравитация
Несмотря на то что гравитация присутствует повсюду во Вселенной, так как технически это сила, притягивающая тела в пространстве друг к другу, астронавты обычно ее не ощущают. Например, МКС находится в постоянном свободном падении над Землей. Однако ее движение вперед составляет ту же скорость, с которой она «падает» в сторону планеты. Другими словами, астронавты на станции не притягиваются ни в каком конкретном направлении, поэтому они просто парят.
Отсутствие необходимости переносить свой вес на ногах может выглядеть как пустяк или даже облегчение, но в реальности это влечет за собой множество проблем со здоровьем. В теле происходят изменения, среди которых – ослабевание костей и мышц.
Даже относительно кратковременное пребывание в невесомости может вызвать временные проблемы со здоровьем. Например, специалист полета миссии STS-115 2006 года Хайдемари Стефанишин-Пайпер провела на МКС всего две недели. Во время пресс-конференции по возвращении с орбиты она упала в обморок, так как не успела заново приспособиться к гравитации. Для сравнения: космонавт Валерий Поляков провел на орбите 438 дней в середине 90-х.
Временные проблемы со здоровьем
Невесомость заставляет некоторые ключевые системы организма расслабиться, так как больше нет необходимости бороться с гравитационным притяжением. Ощущение верха и низа у астронавтов пропадает из-за того, что вестибулярная система не может определить, где пол, а где потолок. Разработчики космических аппаратов учитывают это, и, например, на МКС все надписи на стенах написаны в одном и том же направлении. Члены экипажа также испытывают нарушение проприоцептивной сенсорной системы, сообщающей, куда направлены руки, ноги и другие части тела относительно друг друга.
Из-за такой дезориентации астронавтов может тошнить несколько дней. Так, во время миссии «Аполлон-9» в 1969 году Расселу Швайкарту пришлось отменить запланированный выход в открытый космос из-за плохого самочувствия. Проблема заключалась в том, что, если бы его вырвало в скафандр, жидкость могла бы распространиться по шлему, затруднив обзор, или попала бы в дыхательный аппарат, из-за чего он мог бы задохнуться.