ПОРА ЛЕТЕТЬ НА МАРС!

ПОРА ЛЕТЕТЬ НА МАРС!

*********************************************************************************************

По оценкам NASA, первыми объектами для потенциальной колонизации землянами могут стать Луна и Марс. Предпочтение отдаётся Марсу, т. к. там, по всей вероятности, имеются газовая атмосфера и вода. Полёт на Марс должен состояться предположительно до 2030 года. Он займёт в обоих направлениях около 1,5 лет. Кроме того, предусмотрено пребывание двух марсонавтов на поверхности исследуемой планеты в течение 60 суток. Сложность поставленной проблемы требует незамедлительного её исследования и решения.

*********************************************************************************************

Подготовка к осуществлению грандиозного проекта уже началась. Согласно Программе исследований, 4 декабря 1996 года с космодрома на мысе Канаверал в направлении к Марсу была запущена космическая станция, доставившая в 1997 году на поверхность этой планеты исследовательский аппарат Pathfinder. Позже с помощью нейтронного детектора ХЕНД, установленного на американском аппарате «Марс-Одиссей», астрофизики России получили уникальные данные о наличии и содержании химических элементов в грунте Марса, в частности, водорода. В настоящее время около Марса находится европейский аппарат «Марс-экспресс», в работе которого принимают участие российские учёные.

Однако самым амбициозным проектом в изучении Марса в настоящее время является российская программа «Фобос-Грунт». Это пока единственный российский национальный проект по исследованию тел Солнечной системы, включённый в Федеральную космическую программу. Осуществление проекта — первый шаг к знакомству с загадочной планетой и её спутниками. К марсианскому спутнику Фобос уже летали российскиё аппараты. Скоро будет запущен в направлении к спутнику Марса — Фобосу украинский ИСЗ (искусственный спутник Земли), он доставит на Землю образцы грунта, образующего поверхность Фобоса. Интерес к Фобосу объясняется ещё и тем, что малые небесные тела, где нет тектонических процессов, сохранили в первозданном виде протовещество, из которого образовалась Солнечная система, в том числе Земля.

Для организации и координации всех подготовительных работ по осуществлению грандиозного космического проекта — полёту на Марс, в 2004 году в США была образована Международная научно-производственная компания «Созвездие». С июня 2010 года группа добровольцев из 3-х россиян, француза, итальянца и китайца находилась более 500 суток в изолированной камере при Институте медико-биологических проблем РАМН. Камера представляла собой прототип будущего аппарата, где «марсонавты» провели свыше 100 «марсианских» опытов по заранее разработанной программе. 04 апреля 2011 года камеру открыли. За время «заключения» в камере среди «марсонавтов» не было отмечено случаев проявления психологической несовместимости, никто из них не болел, однако у некоторых «марсонавтов» иногда наблюдалось нарушение режима сна, все они стали потреблять меньшее количество продуктов суточного рациона питания. Рассматриваемый «марсианский» эксперимент решено повторить в ближайшее время на МКС с проведением более сложных опытов.

ТРУДНОСТИ МАРСИАНСКОГО ПОЛЁТА

При реализации проекта Марсианского полёта сразу же возникли серьёзные трудности, наиболее существенная из которых — огромная масса корабля. Прежде всего, до прибытия астронавтов на Марс космические корабли должны доставить туда высокотехнологичное оборудование, материалы и продукты питания для долговременного обеспечения жизнедеятельности первых поселенцев. Кроме того, нахождение одного космонавта на борту космического корабля в течение одного месяца требует 1 тыс.- 1200 кг сопутствующих грузов, в основном — продуктов жизнедеятельности (питания). На возвращение кораблей обратно на Землю необходимо иметь топливо для старта с Марса. А его нужно завезти с Земли. Таким образом, общая масса посылаемого к Марсу космического корабля вместе с сопутствующими грузами значительно превзойдёт 200 тонн. Т. к. с помощью одной ракеты такую совокупную массу отправить в космос пока невозможно, было решено послать на Марс два корабля Long Fellow (пассажирский и грузовой), грузоподъемностью почти 100 тонн каждый. Один из них останется там, полностью израсходовав свои энергетические ресурсы, в т. ч. и для марсианского старта на Землю первого.

Подъём 1 кг груза в космос в настоящее время стоит 20–30 тыс. долларов. Стоимость всего проекта существенно превысит гигантскую сумму в $750 млрд. Поэтому программа полёта астронавтов на Марс серьёзно усложнилась из-за проблемы их жизнеобеспечения. Для длительных полётов астронавтам потребуется огромное количество продуктов питания, которое невозможно будет отправить по техническим причинам. Поэтому с целью уменьшения массы корабля биофизики стали разрабатывать аэрокосмические агротехнологии замкнутого цикла по производству продуктов жизнедеятельности астронавтов на борту корабля во время его полёта. Регенерация воздуха и воды разработана достаточно хорошо и широко используется в настоящее время в космических полётах. Воспроизводство продуктов питания растительного и животного происхождения тоже возможно, но оно оказалось многоступенчатым (8-10 этапов от бактерий до растений и животных, годных для употребления человеком в пищу) и длительным (до года и более). Ясно, что этот способ регенерации продуктов питания в космосе пока не может быть использован. За решение проблемы аэрокосмической агротехнологии брались многие научные коллективы в разных странах мира, но все попытки оказались неудачными, главным образом, потому, что не учитывался факт экранирования внутреннего помещения ИСЗ от магнитного поля Земли (ГМП), которое является определяющим фактором в жизни флоры и фауны на нашей планете.

ОСОБЕННОСТИ ПОВЕДЕНИЯ РАСТЕНИЙ В КОСМОСЕ

По заданию Центра управления космическими полетами России (ЦУП, г. Королёв, Московская обл.) к разработке новейших аэрокосмических агротехнологий приступил коллектив исследователей Национального аграрного университета (НАУ). Для постановки задачи и согласования условий её решения в НАУ прибыла внушительная делегация из ЦУПа во главе с замначальника по науке и испытаниям космонавтом П.Р.Поповичем. При анализе условий задачи, поставленной делегацией ЦУПа, выяснилось, что семена культурных растений упорно не желали прорастать внутри отправленного в космос ИСЗ. Хуже того, проростки растений, доставленные ИСЗ в космос, очень быстро погибали. Почему это происходит — прежде всего, и нужно было ответить на этот вопрос. Предполагаемая в ЦУПе причина гибели растений в космосе — невесомость была решительно отвергнута, так как экранирование от гравитационного поля вообще, и поля тяготения Земли в частности, невозможно. Поэтому основное внимание при исследованиях уделялась нахождению способов сокращения вегетационного периода растений под воздействием на них и их проростки постороннего магнитного поля (МП). Действительно, в начале работы учёные обратили внимание на тот факт, что урожайность озимой пшеницы, ржи, кукурузы, подсолнечника и однолетних трав в зоне Курской магнитной аномалии (КМА) с повышенным значением индукции ГМП на 10–15 % ниже, чем урожайность их в других районах со сходными почвенноклиматическими условиями, но с «нормальным» ГМП. Для сахарной свёклы имеет место аналогичная закономерность, но разницы в содержании сахара не обнаружено. Урожаи картофеля на полях КМА, наоборот, выше контрольных.

Предварительные эксперименты проводились в научной лаборатории НАУ. При проведении подготовительных работ с семенами были получены интересные результаты. В частности, оказалось, что на сухие семена МП совершенно не действует, и что растения вырабатывают защитную реакцию на действие МП. При повышении параметров МП выше значений ГМП вначале наблюдается ускорение роста растений, а затем скорость роста замедляется. Зародышевые корешки ржи и гречихи в течение первых 2-х дней прорастания были крупнее, чем контрольных. Характер многих биологических и физиологических процессов в растениях существенно изменяется под действием даже слабых изменений параметров МП. Резкие изменения МП приводят к увяданию и гибели растений. При экранировании МП рост огурцов, редиса ускорялся, а ячменя и кукурузы — тормозился. После 2-х недельного пребывания в таких условиях семена многих растений образовывали больше корней и ростовых почек (образовывались ГМ-растения). Часто они скрещиваются со своими обычными собратьями, в результате чего появляются супер-сорняки, не восприимчивые к гербицидам, бороться с которыми весьма трудно.

ТРУДНОСТИ ИССЛЕДОВАНИЙ

Несмотря на огромный объём исследовательской и практической работы, оптимальный уровень калорийности пищевых продуктов и рациональная диета питания космонавтов до настоящего времени не определены. И сделать это далеко не просто. Желательно в космических полётах питаться теми продуктами, к которым привыкли на Земле. Но меню у космонавтов весьма ограниченно, и к нему нужно привыкнуть. Так, какому-либо космонавту, находящемуся на Земле, нравятся одни продукты питания и не нравятся другие. При нахождении его в космосе часто такое сочетание продуктов питания непредсказуемо меняется. Кроме того, для приготовления пищи космонавты пользуются микроволновой печью. Она сокращает время приготовления пищи в 3–6 раз, но при этом высокоэнергетическое воздействие на любой продукт вызывает образование свободных радикалов на 1–2 порядка выше, чем при обычной термической обработке. Свободные радикалы — это очень агрессивные вещества, стремящиеся «вступить в связь» с другими веществами. Под ударом оказывается слизистая оболочка желудка, а это прямой путь к язвам, гастритам, гастродуоденитам и другим проблемам с желудочно-кишечным трактом. Чем медленнее готовится пища, тем она здоровее. Продукты, приготовленные на пару, гораздо полезнее, чем вареные, и тем более жареные. Продукты, размороженные в микроволновой печи, ещё более вредны, так как ионы водорода и кислорода, входящие в состав воды, активируются под действием микроволнового излучения и становятся опасными для здоровья. Несмотря на существенные достижения науки в решение проблемы космического питания, дальнейшие поиски могут затянуться на десятилетия. А от решения этой проблемы в значительной степени зависит самочувствие, работоспособность и, в конечном итоге, здоровье космонавтов.

Таким образом, было установлено, что действие на растения МП повышенной индукции приводит к изменениям фенофаз в начальный период их развития и даже их гибели, а также к другим эффектам, в частности к изменению цвета окраски ненастоящих листочков. Уменьшение индукции МП для редиса и огурцов также приводит к изменению фенофаз этих растений, выражающихся в ускорении набора массы проростков. МП действует на растения через воду и водные растворы, заключённые в них. Полученные результаты мы рекомендовали командованию ЦУПа учесть при проектировании установок выращивания овощей и других растений в космических аппаратах. За время перед отправкой на Марс инженеры и селекционеры, безусловно, осуществят многие научные разработки по совершенствованию техники и жизнеобеспечению марсонавтов.

В США уже разработан проект Hundred Years Starship, согласно которому на Марс будут отправлены первые поселенцы, им на первых порах продукты питания будут доставляться с Земли. Срок достижения самообеспечения марсонавтов может растянуться на десятилетия. Поэтому марсонавты обоего пола должны иметь репродуктивный возраст, сравнимый со сроком ожидаемой продолжительности жизни на Марсе (ориентировочно 20 лет). За это время население колонии может достигнуть 150 чел., что обеспечит генетическую вариантность и воспроизводство населения. Так или иначе, полёт на Марс, конечно же, состоится, в этом нет сомнений, но, очевидно, в осуществлении его примут участие всего несколько богатых государств. Уже имеется предварительная договоренность между правительствами России и КНР о совместных действиях по осуществлению грандиозного проекта освоения ближайшей к нам планеты Солнечной системы.

Василий КУЧИН,

доктор физико-математических наук