Как обустроить космический корабль для безвылазной жизни?

Отвечает лектор культурно-просветительского проекта «Архэ», инженер-конструктор космического приборостроения Александр Хохлов.

В фантастике XX века полеты к звездам были распространенным сюжетом. Кто-то выдумывал способы прокалывать пространство, чтобы избежать фундаментального ограничения максимальной возможной скорости (скорость света в вакууме). Другие писатели пытались придумать что-то ближе к реальности: так появились корабли с камерами анабиоза и корабли поколений. Огромные звездолеты, которые в фантастических книгах летели медленнее скорости света, несли на своем борту сменяющиеся поколения людей. Нередко фабулой романа было то, что люди забывали, откуда они летят и зачем.

В реальности ученые также размышляли над вопросом создания обитаемых космических поселений. Вернер фон Браун, переехав в США после Второй мировой войны, работал над концепцией кольцевой орбитальной станции, при закрутке которой на ее внешних частях возникала бы искусственная гравитация. Но в итоге свои силы он направил на лунную программу. Кстати, сама идея кольцевой станции была позаимствована фантастом Артуром Кларком и, соответственно, попала в замечательный фильм Стэнли Кубрика «Космическая одиссея 2001 года».

Но на станции подобного вида могли бы жить десятки или сотни людей, не больше. И она была бы зависимой от поставок расходных материалов и еды с Земли, как сейчас происходит с Международной космической станцией.

Дальше всех пошел физик Джерард О’Нилл. Вместе со студентами в Принстонском университете он посчитал несколько вариантов орбитальных «космических поселений», в которых люди могли бы жить постоянно. Итоговым вариантом стал цилиндр О’Нилла, также известный как Остров III, описанный в книге «Высокий рубеж».

Для строительства огромной станции предлагалось использовать материалы, добываемые на Луне, поскольку стоимость доставки грузов с Земли для столь титанического поселения достигла бы астрономических величин.

Цилиндр О’Нилла представлял собой два очень больших вращающихся в противоположных направлениях цилиндра, каждый по 8 км в диаметре и 32 км в длину, с концов связанные друг с другом штоками через систему подшипников. Вращаясь, они создавали бы искусственную гравитацию на своей внутренней поверхности за счет центробежной силы.

Надо сказать, что Артур Кларк позаимствовал для своих произведений и этот вариант станции, показав один цилиндр О’Нилла в виде инопланетного звездолета «Рамы» (серия романов «Свидание с Рамой»). Также, например, поселение похожего типа показано в конце фильма Кристофера Нолана «Интерстеллар» («Межзвездный»).

В случае цилиндра О’Нилла население такой станции может составлять несколько тысяч человек, а обеспечение едой — происходить путем создания замкнутой экологической системы жизнеобеспечения. Энергию поселение получало бы от Солнца, отходы жизнедеятельности людей и животных перерабатывались бы растениями и водорослями, культивируемыми на внутренней части цилиндра. Конечно, какие-то материалы и товары необходимо было бы довозить с Земли, Луны, астероидов или из других цилиндров. Потребовался бы обмен генетическими материалами для генетического разнообразия. Но в целом столь крупные космические поселения позволили бы людям освоить внутреннее пространство Солнечной системы, где достаточно энергии, поступающей от звезды.

Важно понимать, что человек не может долго жить в невесомости без последствий для здоровья, даже с современными методами профилактики. Поэтому на будущее есть смысл рассматривать межпланетные корабли и орбитальные станции только с возможностью создания там зон «искусственной гравитации» — либо центробежной силой, либо поддержанием постоянного ускорения.

Определенные наработки по созданию замкнутых экологических систем жизнеобеспечения человека были сделаны в экспериментальном комплексе красноярского Института биофизики РАН. Самый известный эксперимент — БИОС-3 (десять экспериментов с экипажами от одного до трех человек). Один из экспериментов продолжался 180 дней (1972–1973 годы) и стал самым длительным. Удалось достичь полного замыкания системы по газу и воде и до 75% потребностей экипажа в пище. Сейчас работы по совершенствованию замкнутых биорегенеративных систем жизнеобеспечения ведутся в Китае на базе комплекса «Лунный дворец-1».


Александр Хохлов, инженер-конструктор космического приборостроения, популяризатор космонавтики, член Российской академии космонавтики имени К. Э. Циолковского и лектор культурно-просветительского проекта «Архэ»

Читайте также
Испытатель российской вакцины заразился коронавирусом. Препарат не работает?
Испытатель российской вакцины заразился коронавирусом. Препарат не работает?
Большинство считает, что вакцина обязана предотвращать заражение. Но это не так.
Как поймать темную материю
Как поймать темную материю
Темная материя есть даже в вашей комнате, но как ее поймать?
Венера — наша историческая родина?
Венера — наша историческая родина?
Благодаря находке фосфина в облаках Венеры, астрофизики обрели веру в возможность обнаружения внеземной жизни.