Кевин Фонг - Extremes. На пределе

По этой причине изобретатели то и дело возвращаются к концепции искусственной гравитации. Идея эта не нова. Конструкторы первых ракет понимали, что команды их кораблей будут испытывать невесомость и что это вызовет проблемы, хотя всех возможных последствий они предсказать не могли.

В 1923 году Герман Оберт предложил решение: ракета с прикрепленным к ней противовесом должна вращаться вокруг общего центра тяжести, создавая для экипажа искусственную гравитационную нагрузку. Это та самая нагрузка, которую мы испытываем, катаясь на карусели, — центробежная сила, прижимающая нас к дверце автомобиля на резком повороте.

Что ж, как будто все неплохо. Но проблема тут не в физике, а в инженерном решении. Для подобного аппарата серьезнейшим ограничением является наличие на борту живых людей с их биологическими потребностями.

Сила искусственного тяготения, вызываемая вращением корабля, зависит от радиуса корабля и скорости его вращения. Для того чтобы гравитационная сила оказалась достаточной, корабль должен быть либо маленьким и вращаться очень быстро, либо очень большим — и в этом случае ему позволительно кувыркаться медленнее.

Все люди по-разному переносят катание на каруселях и американских горках: одни готовы снова и снова вращаться с головокружительной скоростью, при этом ничуть не страдая, других укачивает при одном взгляде на этот аттракцион. Здесь опять же все дело в рецепторах внутреннего уха: именно они реагируют на ускорение вращения, пытаясь разобраться, что происходит, и если разобраться не могут, выражают свое несогласие через рвотный центр в мозгу. Однако если скорость вращения остается достаточно медленной, до четырех оборотов в минуту или меньше, со временем к этому движению способен привыкнуть любой.

Определившись с этим требованием, мы можем вычислить радиус вращения, необходимый для создания силы тяжести, равной земной. Диаметр такого корабля должен составлять 125 метров — то есть примерно как лондонское колесо обозрения. Вообразите махину такого размера, да еще вращающуюся со скоростью четыре оборота в минуту, попытайтесь оценить, чего бы стоило построить эту громаду, а потом вывести ее на орбиту.

В НАСА это не просто вообразили. В 1990-е годы в Центре космических исследований имени Джонсона группа инженеров во главе с Кентом Джустеном разработала примерный проект корабля с искусственной гравитацией, который мог бы реально существовать и работать. Они вернулись к оригинальной идее Германа Оберта об общем вращении ракеты с экипажем и соединенном с ней противовесе. В проекте Джустена модуль и его противовес остроумно предложено разделить ультралегкой жидкокристаллической конструкцией. Во время старта с Земли эту конструкцию можно сохранять в сжатом виде, а развернуть только после выхода корабля на орбиту. Далее сооружение будет вращаться до самого Марса. Экипажу в нем отводится жилое помещение величиной с дом на четыре спальни, условия жизни в котором, включая гравитационную нагрузку, приближены к земным.

На сегодняшний день разработки Джустена по искусственной гравитации представляются наиболее зрелыми и технически обоснованными. Тем не менее предстоит решить еще немало серьезных проблем, прежде чем создание подобного летательного аппарата станет действительно возможным. Ибо эта концепция полностью меняет наши представления о космическом полете. Возможно, именно этим отчасти объясняется скепсис научного сообщества в отношении идеи Джустена.

О полетах на Марс написаны сотни работ, и почти во всех предлагаются небольшие, достаточно простые летательные аппараты — вроде тех, что доставили человека на Луну. Потому что есть способ создать искусственную гравитацию и в подобном корабле, даже если невозможно заставить его вращаться.

В повседневной жизни мы не постоянно испытываем одинаковую гравитационную нагрузку. Поднимаясь и спускаясь по лестницам, мы нагружаем суставы, так что некоторые отделы скелета подвергаются нагрузке в три-четыре раза больше, чем в покое. Когда мы ложимся спать, продольная ось нашего тела оказывается практически перпендикулярна силе тяготения; в это время скелет, сердечно-сосудистая система и антигравитационные мускулы не нагружены. Такое «как бы невесомое» состояние действительно довольно близко к невесомости в космическом полете. И в самом деле, желая воспроизвести некоторые воздействия микрогравитации, исследователи зачастую просто укладывают испытуемых.