Чарльз Уолфорт - За пределами Земли - В поисках нового дома в Солнечной системе

Искусственная тяжесть привлекла серьезное внимание нынешнего поколения ученых в области космонавтики только после того, как несколько лет назад Майк Барратт и его коллеги, находясь на МКС, обнаружили проблемы опухания зрительного нерва и внутричерепного давления. Интерес усилился в 2014 г., когда Майк созвал на симпозиум сотню ведущих исследователей со всего мира для изучения сложностей, связанных с искусственной тяжестью. В итоговом отчете этой встречи особо отмечаются пробелы в наших знаниях.

«Хотя уже более 100 лет известно, что центробежная сила равносильна для людей и животных искусственному тяготению, мы до сих пор относительно мало знаем о ее физиологическом влиянии и особенно о влиянии длительного центрифугирования, — сообщается в докладе. — На самом деле мы больше знаем о влиянии невесомости в космосе, чем о влиянии центрифугирования длительностью более нескольких часов… Мы не знаем, например, о том, вполне ли безопасно марсианское тяготение 0,38 g и какое минимальное ускорение необходимо для нормального функционирования тела при длительной невесомости».

Теперь, после этого симпозиума, NASA разрабатывает семилетнюю программу по выяснению требований к искусственной тяжести; ответы будут получены к 2022 г. В рамках нынешних планов по исследованию космоса до этого времени подобные сведения NASA не понадобятся.

Другую сторону диалога с инженерами вроде Джона Зипэя представляет Питер Норск, главный врач по профилактическим мерам в NASA. Он занимается поиском сведений для инженеров о необходимых человеку условиях. В идеале Зипэй мог бы дать Норску орбитальную центрифугу, чтобы тот покрутил в ней людей и посмотрел, как они на это отреагируют. На самом деле только так можно получить окончательный ответ. Но такой проект был бы очень дорогим, поэтому пока планы ограничиваются экспериментами с людьми на Земле и работой с грызунами на МКС.

Руководство NASA также обсуждало миссию к одной из точек Лагранжа — таких мест в Солнечной системе, где уравновешенное тяготение Земли, Солнца и Луны создают область, в которой могут стабильно находиться малые объекты. Астронавты, отправившись на космическую станцию в точке Лагранжа, приобретут опыт путешествия в дальний космос, в том числе с искусственной тяжестью, прежде чем браться за куда более сложную миссию к Марсу. Перейдет ли NASA от слов к действиям в этом направлении, зависит от политики президента.

Орбитальная космическая станция у нас уже есть, но планам по установке центрифуги для опытов с людьми на МКС не было суждено сбыться. В космосе вращение кресла или целого помещения раскрутит космическую станцию в обратном направлении [66] Вследствие закона сохранения момента импульса. — Прим. науч. ред. . Операторы могли бы уравновесить вращение с помощью гироскопов — они есть на станции для управления ее ориентацией и курсом, — но проблемы с вибрацией и противоположно направленные силы делают такое решение на МКС непрактичным.

На МКС должны были установить центрифугу, достаточно крупную для приматов, но этого не случилось из-за гибели шаттла «Колумбия» в 2003 г., после которого значительно ослабло снабжение станции материалами [67] Специализированный модуль центрифуги для МКС изготавливало по заказу NASA Японское агентство аэрокосмических исследований JAXA. От его создания и запуска отказались летом 2005 г. с целью сокращения расходов и из-за того, что в графике полетов после «Колумбии» старались оставить лишь абсолютно необходимые полеты. — Прим. науч. ред. . В 2016 г. астронавты испытают японскую центрифугу для грызунов. Но таким образом мы больше узнаем о мышцах и костях; глаза и мозг грызунов значительно отличаются от человеческих.

Норск говорит, что в наземных исследованиях с центрифугами с длинным плечом будут получены данные для уровня тяжести более 1 g, а очень краткие опыты с малой силой тяжести будут проводиться в самолетах-лабораториях, которые упоминались в главе 1. Но ни одна из частей программы не даст прямых свидетельств о длительном воздействии на человеческое здоровье промежуточных уровней силы тяжести в диапазоне от невесомости до земной. Мы также не узнаем наверняка, каково будет человеку вращаться в космосе и какие практические ограничения повлечет этот опыт.

В то время как медицинские данные по искусственной тяжести отсутствуют, инженерные решения по ее созданию вполне ясны.

Строительство вращающейся гантели в космосе — это скорее интересная задача, чем сложное препятствие. Джон Зипэй говорит, что для такой станции понадобится иной источник питания, нежели солнечные батареи, которые не подойдут из-за их чрезмерной хрупкости. Источник питания должен быть легким, чтобы снизить энергетическую стоимость запуска и разгона к пункту назначения, и прочным, чтобы выдерживать саму силу искусственной тяжести.