Открытие ворот в глубокий космос для намечаемых длительных пилотируемых полетов, как показали последние исследования, может оказаться невыполнимой задачей или же потребует гораздо больше усилий, чем полагали специалисты до недавнего времени. Это следует из обнародованных данных, свидетельствующих о новых аспектах радиационного облучения при работе экипажей за пределами низких околоземных орбит.
Популярный интернет-сайт ScienceDaily опубликовал свежие материалы Космического научного центра при университете Нью-Гэмпшира. На основе обширной информации, полученной с борта американской автоматической межпланетной станции Lunar Reconnaissance Orbiter, ставшей искусственным спутником Луны, ученые обнаружили, что уровни радиации намного выше, чем измеренные ранее. И это может иметь серьезные последствия как для космонавтов, так и для спутниковых технологий.
«Дозы облучения, полученные в ходе измерений за последние четыре года, превысили значения, зафиксированные во время предыдущих солнечных циклов, по крайней мере, на 30%. Радиационная обстановка становится существенно более жесткой», — подвел итог Натан Швадрон, профессор физики и ведущий автор исследования, опубликованного в журнале Space Weather.
Большие потоки галактических космических лучей увеличиваются все быстрее и находятся на пути к превышению уровня, зарегистрированного в любой период космической эры. Исследователи напоминают: в сентябре 2017 года произошло одно из наиболее значительных событий в этой сфере — выброс в космос мощных солнечных высокоэнергетических частиц (SEP). Понятно, речь при этом идет и о весьма опасных дозах радиации в глубоком космосе не только для членов экипажа, но и для спутников.
«Незащищенные астронавты во время подобных ситуаций могут пережить острые эффекты, а затем — лучевая болезнь или другие серьезные долгосрочные проблемы со здоровьем: рак, повреждение органов, в том числе сердца, головного мозга, центральной нервной системы», — подчеркивается на сайте.
Уместно вспомнить, что почти полвека назад на Луну уже летали американцы. И ничего, остались живы-здоровы. Можно ли сегодня полагаться на тот опыт? Увы, что касается безопасности, тем более при длительных полетах, то ответ отрицательный. «Теперь мы знаем, что радиационная обстановка в глубоком космосе, куда мы могли бы отправить экипажи, совершенно отличается от того, что было в предыдущих пилотируемых лунных миссиях», — заявил Швадрон.
Другой аспект проанализировал член-корреспондент РАН, доктор биологических наук директор лаборатории радиационной биологии Объединенного института ядерных исследований Евгений КРАСАВИН. Выступая на заседании Совета РАН по космосу, Евгений Александрович рассказал об использовании мощных ускорителей заряженных частиц в Дубне, в частности нуклотрона, для изучения воздействия галактического космического излучения, тяжелых ядер на организм человека.
Заряженные частицы, эти невидимые космические «пули», пронзают многие органы, в том числе и головной мозг. Здесь очень уязвимым оказался гиппокамп — сравнительно небольшая парная структура, расположенная в правом и левом височных отделах. Не дай бог как-либо повредить гиппокамп, ибо от него зависят концентрация внимания, наша память (переход кратковременной, оперативной памяти в долговременную), ориентация в пространстве, формирование эмоций. Это очень чуткий, тонкий инструмент, работающий непрерывно, словно вечный двигатель. В гиппокампе постоянно образовываются новые нейроны. И для этого процесса особенно опасны космические лучи, ибо именно делящиеся клетки очень чувствительны к радиации. По словам ученого, воздействие тяжелых заряженных частиц на структуры головного мозга может приводить к нарушениям его интегративной целостности. Последствия несложно представить...
Доклад Евгения Красавина, как и результаты других исследований в российских и зарубежных научных центрах, выдвигает на первый план непростой вопрос: как же быть с реализацией пилотируемого лунного проекта, нацеленного на создание международной окололунной станции, если есть серьезные сомнения в том, что полеты будут безопасными для здоровья экипажей? Комментирует ситуацию авторитетный специалист в области защиты от ионизирующих излучений, участник многих международных научных конференций, руководитель отдела радиационной безопасности космических полетов Института медико-биологических проблем РАН Вячеслав ШУРШАКОВ:
— На сегодняшний день риск для астронавтов и космонавтов при полетах в окололунном пространстве, допустим, в течение месяца или двух достаточно большой, — говорит Вячеслав Александрович. — И речь даже не о мощных непрогнозируемых вспышках на Солнце (солнечных протонных событиях), потому что они кратковременны и экипаж может переждать какое-то время в специальном укрытии на корабле или станции. Наиболее опасными считаются сейчас тяжелые заряженные частицы в галактических космических лучах. Потоки эти, казалось бы, не столь велики, но достаточно существенные. Например, через квадратный сантиметр в глубоком космосе пролетает 100 тысяч тяжелых ядер в год. И это облучение вызовет критические повреждения в центральной нервной системе. Проводились опыты на животных. Они после облучения такими потоками тяжелых ядер были не очень активны, проявляли тревожность, при поиске своей норки делали много ошибок.
Понятно, такой риск неприемлем при дальних длительных пилотируемых полетах. Космические пилоты при повреждении гиппокампа просто не смогут выполнять свои обязанности. Но означает ли все это, что надо перенести проектирование и создание международной окололунной станции на неопределенное время, пока не удастся найти решения нынешних проблем? Я считаю, это было бы неверным решением. Станцию хорошо бы построить в намеченные сроки, что станет важным шагом на пути развития космонавтики. Но вот продолжительность полетов экипажей в окололунном пространстве следовало бы ограничить на первом этапе, скажем, одной — двумя неделями. Разумеется, это потребует дополнительных расходов. Однако речь идет об инвестициях в будущее, и значит, такие вложения вполне оправданны.
Думаю, излишне говорить, что сегодня требуется более широкое развертывание медико-биологических исследований и конструкторских разработок в области защиты экипажей от опасного излучения. Это сейчас одна из самых актуальных задач. Здесь важно и широкое международное сотрудничество, и поиск источников финансирования, и более энергичное использование для проведения экспериментов Международной космической станции.
В исследовательских центрах, лабораториях, конструкторских бюро работы ведутся по многим направлениям. Конструкторы ищут эффективные защитные материалы. Выяснилось, что традиционный для космических изделий металл — алюминий хуже защищает от радиации, чем, например, полиэтилен или вода. И появляется возможность усиливать защиту отсеков станции за счет дополнительных слоев этих материалов. Прототип такой защиты уже установлен и успешно работает в каюте Служебного модуля МКС. Это наша специальная «Шторка», где используются пропитанные водой резервные салфетки и полотенца космонавтов.
В свою очередь, медики и биологи пытаются улучшить человеческий организм, создавая биологическую защиту от радиации. Например, предлагается использовать фрагменты ДНК, гены, обеспечивающие устойчивость организма к облучению. Их можно перенести в геном космоплавателя с помощью генно-инженерных методов. Такие исследования ведутся, и хотя до финиша далеко, но уже есть некоторые интересные результаты...
Завершая свой комментарий, Вячеслав Шуршаков сказал, что, по его ощущениям, близятся интересные события. На смену длительному застою в пилотируемой космонавтике должны, наконец, прийти прорывные идеи. И они уже на подходе.
Кстати
К Марсу!
Владимир Путин в недавнем интервью, говоря об исследованиях дальнего космоса, упомянул и марсианский проект. Это совместная программа Роскосмоса и Европейского космического агентства (ЕКА) по исследованию Красной планеты, ключевой задачей которой выступает поиск следов существования жизни. Первый этап стартовал в 2016-м, реализация второго запланирована на 2020 год.
Вклад России здесь весьма существенный. В июле 2020-го на нашей ракете «Протон-М» к Марсу будет отправлен космический аппарат, состоящий из перелетного и десантного модулей и оснащенный передовым исследовательским оборудованием как российского, так и европейского производства. Десантный модуль с входящей в его состав посадочной платформой полностью разрабатывается российскими специалистами при участии Российской академии наук и изготавливается в НПО Лавочкина (входит в структуру гос-орпорации «Роскосмос»). ЕКА отвечает за перелетный модуль и марсоход. Стоит отметить, что марсоход будет оснащен российскими научными приборами, разработанными в Институте космических исследований РАН.
Перед входом в атмосферу Марса наш десантный модуль отделится от перелетного и совершит мягкую посадку на поверхность Красной планеты. Затем по трапу с посадочной платформы съедет европейский марсоход и начнет свою миссию. А платформа превратится в долгоживущую автономную научную станцию, которая будет проводить исследования в месте посадки.
— Все работы по проекту «ExoMars-2020» идут у нас строго по графику, — сообщил «Труду» генеральный директор АО «НПО Лавочкина» Сергей Лемешевский. — В этом году должна завершиться наземная экспериментальная отработка узлов, агрегатов и макетов десантного модуля. В декабре текущего года мы приступим к сборке летного изделия.
