17 июня в ходе международной конференции по освоению космического пространства (Global Space Exploration Conference — GLEX-2021) состоялась пленарная сессия «Путь человека в дальний космос: опасности реальные и воображаемые». Организатор сессии — Российская академия наук, ведущим выступил член-корреспондент РАН Анатолий Петрукович, директор Института космических исследований Российской академии наук.

Несмотря на десятилетия работы на околоземных космических станциях, человек ещё не так хорошо подготовлен к более длительным экспедициям на другие космические тела. «Короткий список» космических угроз включает космическую радиацию, длительное пребывание в невесомости либо в условиях уменьшенной гравитации, отсутствие сильного стабильного магнитных полей, действие лунной пыли.

Благодаря многолетним экспериментам в космосе некоторые угрожающие факторы изучены довольно хорошо, другие в меньшей степени, но, если говорить о длительной экспедиции за пределы низкой земной орбиты, каждый из них требует разработки методов противодействия.

Первым в этом перечислении, конечно, если не считать самого космического вакуума, стоит космическая радиация. Она включает электромагнитное излучение и заряженные частицы высоких энергий, в первую очередь, протоны. Из-за высокой энергии они могут представлять опасность и для живых организмов, и для техники.

У частиц высоких энергий несколько источников. Во-первых, они рождаются на Солнце во время вспышек, особенно в период максимума солнечного цикла. Но есть и второй «вид» заряженных частиц прилетает в Солнечную систему издалека — это так называемые галактические космические лучи. В среднем, они более энергичны и, следовательно, теоретически более опасны, при этом их число выше во время минимума солнечной активности. Поэтому вопрос в том, что опаснее для космонавтов в межпланетном перелёте, минимум или максимум солнечной активности?

Профессор Бинсянь Ло (Bingxian Luo, Национальный центр космической науки Китайской академии наук) рассказал о результатах моделирования трехлетней миссии на Марс, которая включает годовой полет на планету, год пребывания на её поверхности и годовой же этап возвращения для сценариев максимальной и минимальной солнечной активности. Полученные данные об уровнях космической радиации были пересчитаны также в биологически активные дозы. Один из выводов работы состоит в том, что выбросы частиц во время солнечных протонных событий могут быть даже опаснее потоков галактических космических лучей. Для планирования реальной миссии, безусловно, требуются дальнейшие исследования.

Профессор Иоаннис Даглис (Ioannis Daglis, Греческий космический центр) подчеркнул, что кроме биологических эффектов, для которых можно рассчитать «пороговые дозы», есть отложенные последствия, возникающие стохастически, для которых нет «пороговых» значений опасных факторов. Кроме этого, космическая радиация опасна и для техники. Уже сейчас мы можем изучать действие опасных космических факторов с помощью автоматических миссий в межпланетном пространстве.

Сегодня более или менее хорошо изучено пребывание на низкой околоземной орбите. Земное магнитное поле и атмосфера достаточно хорошо защищают нас от космической радиации, но и в околоземном космосе есть области, где ни человеку, ни даже спутникам лучше не находиться долго — это радиационные пояса Земли.

Защититься же от космической радиации не так просто. Владимир Калегаев (Научно-исследовательский институт ядерной физики МГУ им. Д.Н. Скобельцына МГУ им. М.В. Ломоносова) назвал несколько подходов к радиационной защите. Первое, что приходит в голову, — использовать в качестве «щита» как можно более толстый и/или плотный материал, но, к сожалению, заряженные частицы, попадая в такую «стенку», рождают потоки вторичных частиц, не менее, а то и более опасных, чем изначальные. Разработка материалов, которые были бы безопасны для космонавтов внутри, — одна из задач «повестки дня» космических материаловедов. Есть и другие «технологические» методы: использование магнитных полей или электростатических эффектов, — но они находятся на стадии идей.

Кроме радиации, есть проблема невесомости или, если говорить точнее, тех эффектов, которые вызывает в организме отсутствие силы тяжести. Физические упражнения космонавтов нацелены на то, чтобы смягчить действие невесомости, но некоторые проблемы невозможно решить тренировками. Так, профессор Ханнс-Кристиан Гунга (Hanns-Christian Gunga, Центра космической медицины и экстремальных условий, Германия) кратко рассказал, в частности, о динамике жидкости в человеческом организме и проблеме перегрева — гипертермии, которая может возникнуть при физических нагрузках из-за того, что в невесомости механизмы регулировки температуры не работают так, как на Земле.

Человеку на поверхности Луны будут угрожать не только радиация, но и лунная пыль, о которой пока известно совсем мало. С лунной пылью столкнулись астронавты во время кратких экспедиций «Аполлон», но насколько эта пыль токсична, какие эффекты она может вызывать в человеческом организме, насколько она опасна для техники, — количественных данных об этом ещё не было. Поэтому эксперименты по изучению лунной пыли включены в программу научных исследований российских лунных миссий «Луна-25» и «Луна-27».

Наконец, как подчеркнул академик Олег Орлов (Государственный научный центр Институт медико-биологических проблем РАН), при подготовке будущих экспедиций встаёт проблема их полной автономности. Вполне вероятно, что медицинская организация длительных экспедиций за пределы низкой земной орбиты не будет похожа на то, как это происходит сейчас на космических станциях, в частности, будет более персонализирована.

Подводя итог дискуссии, Анатолий Петрукович заметил, что «мы привыкли “недооценивать” нашу среду обитания. В космосе не бывает незначительных вещей. Мы можем не замечать чего-то, пока находимся на Земле, но в космосе это станет критичным».

Тем не менее, в ответах на вопрос, сколько времени человек сможет провести в космосе, участники сессии оказались оптимистами и согласились в том, что уже в ближайшие годы человек вполне сможет провести за пределами Земли, в космическом пространстве или на поверхности планеты, несколько лет.

***

Международная конференция по исследованию космического пространства (Global Space Exploration Conference — GLEX-2021) 14–18 июня 2021 г. организована Государственной корпорацией по космической деятельности «Роскосмос» совместно с Международной астронавтической федерацией (International Astronautical Federation, IAF) при содействии Комитета по развитию туризма Санкт-Петербурга. Основная цель GLEX-2021 — собрать вместе ученых, инженеров, конструкторов из разных стран, которые стремятся изучать и осваивать космос, хотят поделиться своими мыслями и планами, готовы их обсуждать с коллегами.