Какие технологии помогут добраться до Марса
Как радиация угрожает освоению космоса и что могут предпринять ученые, чтобы защитить космонавтов.
Глава Space X Илон Маск призывал сделать человека «межпланетарным видом», а Стивен Хокинг указывал на скорейшую необходимость колонизировать ближайшие небесные тела. Но чтобы выбраться за пределы Земли и добраться хотя бы до Марса, человечество должно быть готовым к столкновению со средой, к которой человек не приспособлен в силу своей биологии.
Одна из главных проблем пилотируемых космических путешествий за пределы орбиты Земли — радиация. Она создает угрозу технике и здоровью людей, увеличивая нагрузку на бюджет миссий. Технику можно защитить или продублировать, а с людьми подходит только первый вариант. Если на низкой орбите космонавтов защищает магнитное поле Земли, то в межпланетном полете они получат по полной. От гамма-излучения защищают только многосантиметровые защитные слои. Но каждый килограмм защиты, который везут к Марсу — это дополнительные 100 килограмм взлетной массы. Чем больше масса защиты, тем больше топлива будет потрачено на ее запуск, тем дороже миссия. Есть не столь прямолинейные варианты решения проблемы, но чтобы перейти к ним, надо понять уровень опасности.
Воздействие радиации
От воздействия радиации страдает весь организм: костный мозг, пищеварительная и кровеносная системы, кожа, глаза, легкие, печень, мозг. Частицы, прошедшие защиту или гамма-излучение способны разрушить цепочки ДНК, поэтому даже после возвращения космос напоминает о себе — у космонавтов возрастает риск раковых заболеваний.
В среднем человек на орбите Земли получает дозу в среднем около одного миллизиверта (мЗв) в сутки. Следовательно, за полгода пребывания на МКС эта цифра составит около 180 мЗв. Для сравнения, на отметке 750 мЗв в организме человека начинают происходит изменения состава крови, а 1000 мЗв — нижний уровень развития лучевой болезни.
При резком повышении фона космической радиации на МКС предусмотрен защищенный отсек для космонавтов. Но МКС — не предел мечтаний человека, который все чаще смотрит на ближайшие к нам небесные тела. Одним из наиболее популярных и перспективных направлений является Марс. За время путешествия к красной планете экипаж корабля подвергнется облучению на уровне 660 мЗв, что уже существенно повышает риск развития рака в будущем. Стоит учитывать, что эта цифра охватывает лишь время, проведенное человеком в пути туда и обратно, без учета времени пребывания на Марсе, которое, в отличие от времени на Земли, не может пройти безболезненно.
Согласно данным ученых из Института космических исследований НАСА имени Годдарда, воздействие радиации на Марсе существенно настолько, что разрывает молекулярные связи на поверхности планеты, что послужило одним из доводов против зарождения жизни на Марсе. Впрочем, у раннего Марса атмосфера была иной. Если жизнь зародилась в ней, то может сейчас существовать в более защищенных местах, например, на глубине от одного метра под поверхностью красной планеты. Исходя из этого предположения подготовлена следующая миссия NASA InSight — аппарат может быть запущен к Красной планете в конце весны-летом 2018 года. Благодаря буру он сможет проводить изучение Марса на глубине до 6 метров.
Умная защита от рака
У человечества уже есть опыт нахождения за пределами низкой орбиты. И пока они настораживают. Согласно исследованиям, у астронавтов лунной программы «Аполло» был отмечен в 4-5 раза больший риск смерти и сердечно-сосудистых заболеваний, чем у людей, работавших на земной орбите.
Чтобы не нести лишние килограммы защиты и не тратить тонны топлива на их запуск ученые предлагают оригинальные решения. Правда пока только на уровне идей. Пожалуй, одним из наиболее прогрессивных вариантов является совместная работа российских и зарубежных ученых по повышению стойкости тела человека к воздействию радиации. Этот проект подразумевает изучение форм жизни на Земле, которые способны в той или иной форме противостоять воздействию радиации и «чинить» поломки в повреждаемой ей ДНК и прочих молекулах. Одним из наиболее интересных для ученых видов являются тихоходки. Это микроскопическое беспозвоночное, способное переносить дозы радиацию в сотни раз превышающую смертельные для человека дозы. В будущем ученые планируют предпринять попытку «привить» гены, отвечающие за эти способности, человеку.
Среди выполнимых уже сейчас рекомендаций ученых — отбор космонавтов по сопротивляемости онкологии. Люди имеют очень широкую вариацию как регенерации клеточных компонентов после воздействия радиации, так и возможности сопротивляться болезням. Если отбирать кандидатов конкретно по признакам устойчивости к радиации можно заметно повысить безопасную дозу для экипажа.
Ближайшее будущее
Пока инженеры, планирующие миссии за пределы низкой орбиты Земли ориентируются на привычные меры защиты. Так, в первом полете многоцелевого пилотируемого корабля Orion, бюджет которого был недавно увеличен американскими законодателями, одним из важнейших заданий станет изучение влияния радиации на аппарат. И частная компания, как Space X, и государственное агентство вроде NASA будут неизбежно учитывать фактор радиации в своих программах. И еще до создания колонии на Марсе, обещанных Илоном Маском, с радиацией придется считаться российско-американскому проекту по созданию прилунной базы. Большую часть времени она будет находиться за пределами магнитного поля Земли и ученым придется учитывать влияние радиации. Возможно окололунная станция станет первым объектом, где будут испытывать традиционные и альтернативные методы по борьбе с вредным влиянием космического излучения. В отличии от путешествия на Марс, от Луны космонавтов можно будет сравнительно быстро доставить на Землю при угрожающей ситуации.
Сможет ли человечество двигаться дальше, зная, что за пределами земной орбиты его ждет радиация, угроза рака или лучевой болезни? Полагаю, да — ведь чтобы решить проблему, надо сперва признать ее. А фазу отрицания мы прошли довольно давно.
Источник