Текст книги "На космическом корабле"
Автор книги: Марек Корейво
сообщить о нарушении
Текущая страница: 5 (всего у книги 11 страниц)
КОСМИЧЕСКИЕ ЛУЧИ В ДАЛЕКОМ КОСМОСЕ
Защита от космического излучения стала главной проблемой космонавтики, космобиологии и космомедицины. Уже теперь приходится заботиться о защите экипажей космических кораблей от действия космического излучения. А в недалеком будущем, надо полагать, опасность со стороны космического излучения при полетах в далекий космос будет больше, чем теперь. Наиболее опасным следует считать солнечные протуберанцы – источник весьма интенсивного излучения, столь мощного, что в космосе оно свободно сможет проникнуть сквозь стенки космического корабля и поразить находящихся на его борту космонавтов.
Не исключено, что в космосе существуют зоны или облака космических частиц, захваченных магнитными полями. Можно опасаться, что такие облака вдали от Земли будут опаснее поясов Ван-Аллена.
Возможно, что подобные пояса окружают не только Землю. Мы точно знаем, что их нет вокруг Луны, но что касается других планет, то никакой уверенности в отсутствии опасных поясов вокруг них у нас нет.
Трудно даже питать надежду, что будет найден материал, способный защитить космонавтов от проникающих внутрь корабля или скафандра вредоносных космических лучей. По-видимому, более реальным является получение медикаментов, способных предотвратить последствия облучения, тем более, что космонавты не всегда будут находиться в кабине корабля. Ведь во время длительного космического полета всегда может появиться необходимость выхода наружу для производства ремонта корабля в открытом космосе. При наличии мощного излучения космонавт подвергся бы большой опасности.
Похоже будет обстоять дело на поверхности Луны, где отсутствует атмосфера и нет магнитных поясов. Космические лучи беспрепятственно попадают на Луну, так как не встречают здесь никаких помех. А ведь трудно себе представить, что после «прилунения» космонавты будут передвигаться по Луне на неуклюжих бронированных машинах. Им же придется выполнять множество сложных операций и работ, для чего нужна определенная свобода движений.
Вся проблема защиты человека от космического излучения требует еще многих усилий со стороны исследователей, требует раскрытия множества тайн, решения крупных задач. Мы знаем, что человечество находится на пороге путешествия на Луну, и что такое путешествие можно осуществить уже при нынешнем уровне техники. Но вот биологические проблемы все еще очень далеки от удовлетворительного разрешения.
СОЛНЕЧНЫЕ ПРОТУБЕРАНЦЫ
Астрономические исследования показали, что активность Солнца периодически меняется, и что цикл изменений составляет примерно 11,2 лет. Как правило, симптомом роста активности Солнца являются пятна, появляющиеся на солнечном диске. Пятна эти наблюдаются уже сотни лет, но только в последнее время были раскрыты связанные с ними некоторые закономерности.
Если рассматривать ближайшее прошлое, то максимальная солнечная активность наблюдалась в 1958 году, когда на Солнце было отмечено 250 пятен. После весьма бурного периода пятна на Солнце стали постепенно исчезать, и их минимальное число наблюдалось в июне 1964 года.
Связано ли появление протуберанцев на Солнце с появлением пятен – еще неизвестно. Мнения ученых на этот счет расходятся. Известно, однако, что не все протуберанцы одинаково опасны для космических путешествий. В течение 1955–1959 годов на Солнце наблюдалось около 30 крупных извержений, из которых только 6 были источником опасного для космонавтики излучения. Остальные 24, хотя и были причиной появления потоков космических частиц (в основном протонов), но уже при нынешнем уровне защитных средств опасность их была сравнительно невелика.
После периода увеличенной активности на Солнце наступает период относительного спокойствия. Точное изучение этих периодов весьма важно для космонавтики, так как дает возможность устанавливать такие сроки полетов, которые гарантировали бы их максимальную безопасность. Когда писалась эта книга (1964–1965), мы находились в периоде «спокойного Солнца». Ученые интенсивно работали над изучением солнечной активности, чтобы полученные данные использовать потом для космических полетов. В деле такого изучения огромное значение приобретает международное сотрудничество – ведь объем заданий превышает возможности одной какой-либо страны. К счастью, сотрудничество развивается успешно. По примеру исследований, проведенных во время Международного геофизического года, когда ученые нескольких десятков стран, одновременно и общими силами, исследовали явления жизни нашей планеты, многие ученые сотрудничают теперь в исследованиях по программе «года спокойного Солнца».
Эти исследования проходят успешно. Советские специалисты из Крымской обсерватории установили, что появление протуберанцев на Солнце сопровождается характерным изменением солнечных пятен. Оказалось, что на основе изучения этих изменений можно заранее, с большой степенью точности, предвидеть радиоактивную «погоду» в космосе, что дает возможность сознательно выбирать время старта космических кораблей.
Вероятно, уже в недалеком будущем можно будет организовать Международное бюро космического излучения (по образцу действующих теперь метеорологических станций), от предсказаний которого будет зависеть срок старта космических кораблей.
СРЕДНЕВЕКОВОЕ СНАРЯЖЕНИЕ В КОСМИЧЕСКОМ ИСПОЛНЕНИИ
Что же следует в конце концов предпринять для защиты космонавтов от опасностей, подстерегающих их во время межпланетных путешествий?
В первую очередь их должна защищать сама конструкция космического корабля. При необходимости выхода космонавтов в открытый космос придется надевать скафандр.
Изготовить скафандр, отвечающий требованиям, – дело весьма сложное и трудное. Задача эта до сих пор еще полностью не решена. В открытом космосе тело человека подвергается множеству различных опасностей: вакуум, отсутствие кислорода, высокая, или, наоборот, низкая температура, космическое излучение, и скафандр должен надежно защищать человека от них. Таким образом, в скафандре надо предусмотреть множество аппаратов и приборов, необходимых для создания условий, благоприятных для жизнедеятельности организма. Нужны емкости с запасом кислорода и продуктов питания, оборудование для производства различных операций. Притом скафандр должен быть легким и давать полную свободу движениям.
Как можно решить столь сложную задачу?
Современный скафандр состоит из двух оболочек. Первая из них изготовлена из очень прочной и одновременно легкой ткани, которая надевается на тело космонавта подобно трико танцоров. Вторая, наружная оболочка состоит из металлических и пластмассовых частей, похожих на доспехи средневекового рыцаря, причем в отличие от них она весьма плотна и хорошо изолирует космонавта от враждебного ему космического вакуума.
Пространство между обеими оболочками заполнено уплотняющим слоем из пористого пластика и воздухом при нормальном давлении.
Поверхность наружной оболочки должна блестеть как зеркало – только в этом случае она может отражать солнечные лучи теплового спектра. Но внутри скафандра температура повышается за счет тепла, выделяемого телом космонавта. Если бы это тепло не отводилось наружу, его накопилось бы столько, что космонавт не выдержал бы жары, и его постиг бы тепловой удар. Поэтому в скафандре необходимо предусмотреть специальное устройство для отвода внутреннего тепла. Это устройство несколько напоминает крылья, так как состоит из металлических пластинок, расположенных веером. Как только космонавт почувствует, что температура внутри его космического панциря повышается, он может при помощи рычага раскрыть свои крылья-веера. Между двумя оболочками скафандра проложена сеть проводов, по которым пропускается электрический ток, охлаждая или обогревая космонавта по его желанию. Это устройство может также работать автоматически, независимо от воли человека.
Несомненно, важнейшее устройство скафандра – это дыхательный аппарат. Кислород поступает к устам космонавта из специального баллона, находящегося за его спиной. Специальный аппарат для дыхания одновременно поглощает продукт дыхания – углекислоту, которая в поглотителе снова превращается в кислород. Скафандр должен быть оборудован и устройством для регулировки влажности: специальная аппаратура собирает водяной пар, выделяемый через кожу и при дыхании, конденсирует его и направляет конденсат в специальный водосборник.
Кроме того, работает специальное устройство, поддерживающее внутри скафандра постоянное давление.
Скафандр оборудован радиотелефоном, обеспечивающим связь космонавта с кораблем и товарищами.
Построенный так скафандр дает возможность космонавту пребывать некоторое время в открытом космосе, вне кабины корабля. Для более длительного пребывания в космосе скафандр должен быть оборудован дополнительными устройствами: резервуарами для питьевой воды и продуктов питания, сборниками отходов жизнедеятельности организма, рабочим инструментом, карманами для хранения образцов найденных минералов и тому подобное.
Конечно, на Луне и на других планетах космонавты будут пользоваться специальными машинами (планетоходами) для передвижения по их поверхности. Машины эти будут передвигаться на колесах, гусеницах или на специальных стальных лапах и будут снабжены устройствами, необходимыми для выполнения определенных видов работ.
ПИТАНИЕ КОСМОНАВТА
Вам уже наверное приходилось читать в газетах и журналах, чем и как питались первые космонавты во время своих орбитальных полетов. И советские и американские космонавты брали с собой в путешествие пищу в жидком, полужидком или желеобразном состоянии в тюбиках, похожих на те, которые употребляют для зубной пасты.
Тюбики с соответствующими надписями хранят на специальных стеллажах так, что космонавту достаточно протянуть руку, чтобы взять требуемый тюбик. Перед тем, как поесть, космонавт вкладывает тюбик в электрический подогреватель. Во время первых полетов, когда голова космонавта была плотно закрыта шлемом, пообедать было довольно трудно. Необходимость полной изоляции не позволяла космонавту снимать или даже приоткрывать шлем, поэтому ему приходилось приставлять тюбик с пищей к патрубку, выступающему из шлема и сосать пищу через другой его конец, находящийся внутри, рядом с губами. Достаточно было нажать тюбик, чтобы пища поступила прямо в рот.
Таким образом, космонавт мог по желанию выпить черного кофе, кофе с молоком, какао, чаю или осушить бутылку фруктовой воды, пообедать супом, полужидкими или желеобразными блюдами.
Если космонавт почувствует жажду, он может достать трубку, ведущую к резервуару с водой, прикрепить ее к наружному патрубку и сосать воду досыта.
Потом кабины космических кораблей были настолько усовершенствованы, что космонавты могли уже на время снимать шлемы, чтобы позавтракать бутербродами с ветчиной или сыром. Но при этом следовало соблюдать большую осторожность: нельзя уронить хотя бы крошки. В условиях невесомости частицы продуктов питания свободно повисают в воздухе и при малейшей неосторожности вместе с воздухом попадают в дыхательные пути пассажиров корабля.
Во всяком случае, питание космонавтов во время полета не представляло особых трудностей. Советские космонавты: Николаев, Попович, Быковский и Терешкова, хотя находились в космосе несколько дней, не жаловались на трудности с едой. В определенное время они ели то, что им нравилось, словом питались так же, как и на Земле. Еще удобнее обедали другие космонавты: Комаров, Егоров и Феоктистов, которые в кабине своего корабля находились совсем без всяких скафандров, а были одеты в мягкие шерстяные костюмы, похожие на спортивные.
Как утверждают специалисты, питание космонавтов во время полета не будет отличаться от применяемого на современных рейсовых самолетах.
Хотя с точки зрения удобства и сохранности продуктов тюбики с пищей превосходно отвечают условиям космических полетов – ведь они занимают совсем мало места – космонавты их недолюбливают, принимают их только как неизбежное зло. Любой из них предпочитает бутерброды или готовые блюда.
Однако питание – это только часть проблемы.
Значительные трудности появятся во время путешествий на Луну и другие планеты, когда путешествие будет длиться несколько дней или даже недель.
Человек не может длительное время питаться одними жидкими и полужидкими блюдами, даже очень питательными и вкусными. Чтобы обеспечить нормальную работу всех органов пищеварения, процессов обмена веществ в организме человека, необходимо такое же питание, как на Земле.
Таким образом надо решить довольно сложную задачу хранения продуктов питания и приготовления пищи во время длительного полета.
Вполне понятно, что нельзя снабдить космонавтов на все время полета большим запасом бутербродов, ведь даже в самом лучшем холодильнике они быстро утратят свежесть и вкус, а через некоторое время вообще совершенно испортятся.
Техника консервирования продуктов еще несовершенна. И герметически закрытые консервные коробки, и мясо, завернутое в пластмассовую оболочку, стерилизованное с помощью ионизирующего облучения, не решают дела. Все консервированные продукты оставляют желать лучшего с точки зрения вкуса и усвояемости их организмом человека.
Не пригоден и метод сушки продуктов и превращения их в питательные порошки. Сушеные продукты лишены естественного вкуса, и в них часто отсутствуют нужные человеку витамины.
Но пока что, при нынешнем уровне техники консервирования продуктов, космонавтам придется питаться в полетах сушеными, консервированными, облученными продуктами. Из них они будут сами готовить себе блюда на специальных электроплитках. Это значит, что кроме физической и научной подготовки, космонавтам придется пройти и курс кулинарного дела.
Хранение продуктов питания и приготовление пищи во время полетов – дело довольно сложное. Во время изнурительного космического полета хорошее питание может способствовать хорошему самочувствию космонавтов, тогда как плохое, наоборот, может стать источником угнетенности, причиной снижения трудоспособности и нервных потрясений.
Поэтому ученые придают вопросам питания космонавтов в полете очень большое значение и ведут упорные поиски правильного решения.
МНОГИЕ ТОННЫ ПРОДУКТОВ?
Немалые трудности возникают вследствие необходимости создавать крупные запасы продовольствия. Простой подсчет количества продуктов, которые должны будут взять с собой космонавты во время полета на Марс и обратно, включая трехдневное пребывание на этой планете (всего 550 дней) дает следующие результаты.
Космонавт ежедневно должен получать специально подобранную пищу, дающую 3000 калорий. Суточная норма питания должна состоять из белка – 100 гр, жиров – 150 гр и углеводов – 350 гр, плюс к этому небольшое количество минеральных солей и витаминов. Это значит, что при суточном рационе в 600 гр сухого питательного вещества запас продуктов на все путешествие для двух космонавтов составит 330 килограммов.
Но ведь это только часть продуктов питания. Ведь необходима еще и вода. Человек потребляет около 2,5 килограммов воды в сутки, в том числе около 1,3 килограмма непосредственно и около 1 килограмма вместе с пищей. Если это количество перемножить на число дней путешествия, получится – 1375 кг. Запас этот можно значительно уменьшить, если принять во внимание возможность многократного потребления одной и той же воды.
Человеческий организм не только поглощает, но и выделяет воду, причем тоже в количестве около 2,5 кг в сутки и, кроме того, дополнительно около 0,2 килограмма за счет химических реакций, происходящих в организме в процессе обмена веществ. Вода в организме человека выделяется при дыхании, испаряется вместе с потом, удаляется с мочой и экскрементами.
Конечно, было бы легкомысленностью не воспользоваться этой водой. Поэтому ученые предусматривают возможность ее полной очистки и вторичного потребления.
Таким образом, на космическом корабле будет осуществлен замкнутый круговорот воды, а именно: из резервуара чистой воды в организм человека, оттуда в резервуар «грязной» воды, из этого резервуара в очистные устройства и обратно в резервуар чистой воды. Этим путем можно полностью решить проблему снабжения водой пассажиров космического корабля, можно отказаться от большого, идущего в сотни килограммов и занимающего много места запаса чистой воды.
ВОДОРОСЛИ
Во время длительных космических полетов однообразная пища, приготавливаемая из сухих продуктов, быстро надоест космонавтам, что несомненно окажет пагубное влияние на их самочувствие и работоспособность. Правда, можно надеяться, что ученым удастся создать синтетические продукты питания и придать им аппетитный вид, но следует ожидать, что во время космического путешествия космонавты будут тосковать по привычной земной пище, к которой человеческий организм приспособился во время жизни многих поколений людей.
Каким образом можно будет удовлетворить их желания?
Одним из способов можно считать приготовление блюд из стеблей свежих водорослей, которые снабжают космонавтов свежим кислородом. Эти водоросли изобилуют полезными человеку питательными веществами: белком, жирами и углеводами; кроме того в них содержится много минеральных солей и витаминов.
Таким образом, если удастся получить водоросли, отличающиеся способностью быстро расти в тяжелых условиях космического корабля, задачу можно будет считать решенной.
Некоторые ученые сумели выпечь довольно вкусные и питательные булочки из молотых сушеных водорослей со вкусовыми добавками.
Из такой же муки приготовляли супы, соусы, каши и другие блюда. Прекрасные результаты были получены при приготовлении блюд из свежих водорослей.
ВЫРАЩИВАНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ
Каковы бы не были результаты приготовления пищи из водорослей, космонавты непрочь будут полакомиться хорошим мясным блюдом, приготовленным из свежего мяса. Можно ли будет удовлетворить это естественное желание в условиях длительного космического полета?
В одном из научных институтов США ученые уже много лет работают над проблемой выращивания тканей вне организма. Ученые пытаются вынудить ткани растения или животного разрастаться, увеличиваться в объеме в искусственной среде.
Они например хотят, чтобы кусок мяса разрастался и давал все новые и новые его порции; из окорока хотят получить много окороков, из куска помидора – много аналогичных кусков.
Сколь бы фантастической не казалась такая идея, следует помнить, что возможности науки безграничны.
Американским ученым удалось уже получить первые, хотя еще скромные, результаты, и можно ожидать, что через несколько лет их работа получит вполне практическое применение.
Если это удастся, на космических кораблях будут установлены настоящие фабрики продуктов питания, и космонавты во время длительных полетов ни в чем не будут себе отказывать. Возможно также строительство фабрик продуктов питания на инопланетных базах.
ПИЛЮЛИ И ТАБЛЕТКИ
Иной раз приходится слышать или читать о синтетическом питании. Будто бы человек будущего будет питаться пилюлями – будет, дескать, достаточно, вместо нормальной еды принять один раз в день питательные пилюли или таблетки, чтобы быть вполне сытым.
Действительно, современная химия в состоянии приготовить такие пилюли. Химики утверждают даже, что пищевая промышленность в состоянии производить в промышленных масштабах некоторые виды пищевого сырья, из которого можно будет готовить пищевые концентраты.
Однако, следует иметь в виду, что человеческий организм прошел миллионы лет развития и не сможет в течение жизни одного или нескольких поколений приспособиться к новому способу питания. Ведь правильное питание предполагает, что человек должен получить продукты определенного качества, содержащие белки, углеводы и жиры в определенном (совсем немалом) количестве. Желудок, да и весь аппарат пищеварения должны получать определенный объем пищевых продуктов.
С этой точки зрения питательные таблетки или пилюли оставляют желать много лучшего. Они могут служить только дополнением к основному питанию человека. Таблетки помогут поддержать на должном уровне работу организма и устранить чувство голода только на несколько дней; длительное питание таблетками несомненно повлечет за собой расстройство пищеварения.
ОТ РАСТЕНИЯ К ЧЕЛОВЕКУ И ОБРАТНО
Как решить проблему питания космонавтов? Мы по собственному опыту знаем, что даже самые лучшие консервы или концентраты уже через несколько дней систематического употребления теряют вкус и привлекательность, и человек начинает тосковать по свежим овощам, фруктам и сочному мясу.
Может быть решение проблемы заключается в организации на космических или инопланетных базах огородов, садов и животноводческих ферм?
Конечно, такая возможность не исключена. Ученые уже давно оперируют понятием «замкнутая экологическая система», заключающимся в том, что животные питаются растениями, а эти последние растут благодаря выделениям животных. Это происходит так: животные потребляют кислород и выдыхают углекислый газ; растения же наоборот – потребляют углекислый газ и выделяют кислород. Животные питаются растениями, а своими выделениями и телами после смерти обогащают почву, питающую растения. Константин Эдуардович Циолковский, родоначальник современной космонавтики, указал на возможность применения такого процесса на космических кораблях и инопланетных базах.
Первые попытки применения такой системы были проделаны с водорослями, после чего в ход пошли другие растения и даже рыбы, в частности малая рыбешка из вида Тилапия, напоминающая по величине и внешнему виду обыкновенного карася. Рыбешка эта отличается отменным вкусом, быстрым приростом веса и неприхотливостью при разведении. Основным продуктом питания этой рыбы являются как раз водоросли.
Таким образом, космонавты могли бы устроить на борту космического корабля огородно-рыбное «подсобное хозяйство», правда без земли, но вполне пригодное для снабжения продуктами нескольких человек. В специальных аквариумах они разводили бы водоросли, кормили бы ими рыбу, которую поедали бы в свою очередь в жареном или вареном виде. Одновременно космонавты за счет собственных выделений, переработанных в специальных аппаратах, и выдыхаемой двуокиси углерода подкармливали бы водоросли.
Авторы фантастических романов уже «взяли на вооружение» подобную идею и украшают орбитальные и инопланетные базы райскими садами, изобилующими животными и полезными растениями. Такие сады не только обеспечили бы постоянный приток свежего воздуха для дыхания людей, не только служили бы источником продуктов питания для них же, но положительно действовали бы на психику космонавтов, вынужденных годами находиться вдали от привычных земных условий.
