Имитация космоса
В марте в Москве стартовал новый изоляционный эксперимент — «SIRIUS-19». Участники проведут в заточении 120 дней. Это далеко не первый и не последний случай добровольного заточения ради научных целей. Мы решили рассказать о самых интересных экспериментах по изоляции человека, имитирующих космические полеты.
Год в звездолете
Идее проведения наземного эксперимента по имитации длительного космического полета уже более 50 лет. Первый подобный опыт прошел в Институте медико-биологических проблем: трое добровольцев провели год в макете жилого отсека с частично замкнутым циклом систем жизнеобеспечения — с ноября 1967 по ноябрь 1968 г. Размеры отсека точно повторяли космический модуль, спроектированный Сергеем Королевым. Из 12 м² площади половина была занята оборудованием, так что места для троих мужчин оставалось мало.
Это было, возможно, первое научное реалити-шоу: испытатели находились под круглосуточным наблюдением трех кинокамер. Они дышали кислородом, полученным искусственным путем, и пили воду, регенерированную из отходов жизнедеятельности. Чтобы распределение воздуха было равным, каждые десять суток участники менялись спальным местом — всего было три полки одна над другой, самое «бескислородное место» — верхнее. Действовал строгий распорядок дня, оставляющий мало свободного времени.
Условия жизни были и так тяжелыми, но руководство решило испытать героев, устроив им 10-суточную аварийную ситуацию. Температура в камере поднялась до 30 градусов, влажность воздуха повысилась до 90%, резко снизилось содержание кислорода, из рациона пропала горячая пища, норма питьевой воды уменьшилась в два раза. Участники могли в любой момент выйти из эксперимента, но не вышли, понимая свою ответственность — на них работал целый институт, а цели были — важные для всего человечества. Когда у Германа Мановцева обнаружилась гнойная киста за ухом, он прооперировал себя сам. Пока мужчина был в изоляции, у него родилась дочь — это тоже не стало поводом для срыва эксперимента.
На 76-й день к бытовому отсеку «пристыковали» оранжерею с саженцами молодых растений и турником. Это приободрило команду, появилось место для отдыха и спорта, а также новое дело: выращивать на «грядках» листовую капусту, кресс-салат, огуречную траву и укроп. Один из участников — биолог Андрей Божко — даже завязал письменный роман с девушкой по ту сторону эксперимента: из-за обострившегося слуха он улавливал ее голос, сквозь щель иллюминатора смог однажды увидеть, через герметический шлюз в пробах грунта из оранжереи переправлял ей письма. После возвращения на волю они поженились и совместно написали книгу об эксперименте по изоляции: «Год в «звездолете»».
«Одиночество вдали от людей невыносимо, но тяжелее его, пожалуй, сознание душевной замкнутости. В наших отношениях появился руководящий и единственно приемлемый для всех принцип – не вмешиваться в дела другого ни словом, ни действием, и уж если появилась крайняя необходимость вмешаться, то лучше осторожным действием (сделать что-нибудь за товарища), чем словом. Слово в наших условиях слишком сильный раздражитель», — писал Андрей Божко в своих дневниках об отношениях в замкнутом коллективе.
180 дней в экосистеме «БИОС»
В 1972 году в подвале красноярского Института биофизики начала работать замкнутая экосистема «БИОС-3». Это было герметичное помещение размерами 14×9×2,5 м и объемом около 315 м³, разделенное на четыре отсека: в двух из них располагались фитотроны, в одном — микроводорослевые культиваторы, а в последнем находились каюты экипажа, бытовое и вспомогательное оборудование. В «БИОСе» было проведено 10 экспериментов с экипажами до 3 человек. Самый продолжительный продлился 180 дней. Удалось достичь полного замыкания системы по газу и воде и обеспечить до 80% потребностей экипажа в пище.
Кислород вырабатывался за счет водоросли хлорелла. Овощи и зелень выращивалась в оранжерее при искусственном освещении, как и специально выведенная профессором Генрихом Лисовским карликовая пшеница с укороченным стеблем и большой урожайностью. Мясо и рыбу участники получали в консервированном виде.
Добровольцами стали сами сотрудники института. Дольше всех в БИОС-3 прожил инженер Николай Бугреев — в общей сложности 13 месяцев. Люди по полгода дышали только тем воздухом и пили только ту воду, которые были внутри системы, самостоятельно мололи пшеницу, пекли хлеб и выращивали овощи. Постоянное медицинское наблюдение велось через стекло и с помощью датчиков. Поддерживалась связь по телефону.
«Я жил в этой каюте. Маленькая совсем, но нам хватало, тут метров пять всего. Вмещался сюда столик, кровать, навесная полочка для одежды. И все, больше ничего и не надо. В круглое окошко иллюминатора можно было смотреть «на волю», днем там постоянно ходили коллеги, научные сотрудники, руками махали приветственно. Разговаривать мы не разговаривали – сквозь стены ничего не слышно. Если нужно было пообщаться, пользовались специальным телефоном. Родственники приходили на выходных повидаться» — вспоминал Николай Бугреев.
Эксперименты с БИОСом показали, что даже с технологиями 1970-х годов создание замкнутой системы возможно. Деньги на эксперимент были выделены по личному распоряжению Сергея Королева: ему требовалась работающая замкнутая система жизнеобеспечения для космической программы освоения Луны.
Два года в «Биосфере»
В начале 1990-х в США проходил похожий эксперимент, только большего масштаба. Он назывался «Биосфера 2» и воссоздавал нашу планету в миниатюре, под «Биосферой 1» подразумевалась Земля. На деньги компании «Space Biosphere Ventures» и миллиардера Эдварда Басса в пустыне Аризона было возведено сооружение под стеклянным куполом, моделирующее замкнутую экосистему. Это была конструкция из герметичных зданий общей площадью 1,5 га, разделенная на семь блоков: джунгли, океан в миниатюре, пустыня, саванна, болото. Флора и фауна насчитывала 3000 видов растений и животных.
Эксперимент проходил с сентября 1991 года по сентябрь 1993 года. Участниками стали восемь человек: четыре женщины и четверо мужчин. В их распоряжении был компьютер для общения с близкими. В последствии участники поделились на две враждующих группы: когда появились проблемы, одни захотели о них рассказать, а другие считали, что нужно делать «покерфейс» и продолжать научное шоу...
Почти сразу стало известно, что купол сконструирован неверно и будет не хватать кислорода… Одна из девушек отрезала себе палец при хозяйственных работах — попытки пришить его самостоятельно не удались, ее пришлось везти в медцентр и доставлять обратно. Постепенно «бионавты» сталкивались все с новыми проблемами: микроорганизмы и насекомые, особенно тараканы и муравьи, расплодились сверх меры, облака замедляли фотосинтез, без ветра деревья становились хрупкими и гибли, некоторые животные умерли, а люди стали терять вес, так как в расчете продуктов участвовал сторонник теории лечебного голодания — доктор Рой Валфорд, он же был одним из участников. Осенью 1992 года содержание кислорода под куполом опустилось до критической отметки — 14%. Ученым пришлось срочно закачивать воздух и подвозить продукты, эксперимент провалился, искусственный рай на земле так и не состоялся.
«Только здесь мы почувствовали, насколько зависимы от окружающей природы. Если не будет деревьев — нам нечем будет дышать, если вода загрязнится — нам нечего будет пить» — написала одна из участниц на внутренней стене «Биосферы».
240 суток в полете на МКС
В Институте медико-биологических проблем РАН уже почти полвека существует Наземный экспериментальный комплекс (НЭК) — в нем за эти годы была проведена целая серия экспериментов по пребыванию человека в условиях длительной изоляции. Один из самых продолжительных — проект SFINCSS-99 (Simulation of Flight of International Crew on Space Station). Он проходил с февраля 1999 года по март 2000 года и имитировал полет МКС.
В модуле «Мир» трудился экипаж россиян-мужчин — в течение 240 дней. В модуле «Марсолет» жили россияне и испытатели-добровольцы из других стран, в том числе женщины: сменилось два экипажа, каждый проработал по 110 дней. Третий модуль — самый маленький ЭУ-50 — предназначался для экипажей посещения. Одна из таких групп целиком состояла из врачей, психологов и других специалистов. В ходе проекта было проведено 80 экспериментов, подготовленных учеными России, Японии, Германии, Канады, США, Норвегии, Швеции, Чехии и Австрии. Люди успешно выполняли научные задачи, несмотря на разные языки и национальности.
520 суток в полете на Марс
Сразу после эксперимента «SFINCSS-99» российские ученые занялись изучением возможности полетов на Марс. На базе того же института была разработана программа «Марс-500». В 2006 году три имеющихся модуля были полностью переоборудованы, созданы новые системы жизнеобеспечения, поддержания температурного режима и обеспечения водой. В 2007 году специально для проекта «Марс-500» был построен дополнительный, четвертый, герметичный модуль объемом 250 м3. В 2008 году был создан пятый модуль с имитацией марсианской поверхности.
Эксперимент прошел в три этапа с ноября 2007 по ноябрь 2011. В самом длительному «полете» приняли участие шесть добровольцев: они находились в замкнутом комплексе 520 суток. Эксперимент включал «перелет» с Земли на Марс, пребывание на марсианской поверхности и «возвращение» на Землю, а кульминацией стал выход на Красную планету трех «марсонавтов» и установка флагов России, Китая и европейского космического агентства. Несмотря на трудности, интернациональный коллектив легко находил общий язык.
«Мы знаем, что в космосе муха может превратиться в слона, и поэтому, когда возникал конфликт, мы старались душить его в зародыше», — рассказывал российский участник Сухроб Камолов.
НАСА проводит свои эксперименты по изоляции на Гавайях. В 2017 году на склоне вулкана Мауна-Лоа проходил 8-месячный эксперимент по «пребыванию на Марсе». «Марсонавты» — команда из четырех мужчин и двух женщин — выращивали овощи на станции, носили скафандры и изредка совершали вылазки из своего куполообразного укрытия с целью геологической разведки и картирования местности. НАСА надеется, что итоги эксперимента пригодятся для двух-трехлетнего путешествия к Марсу, которое по их прогнозам, состоится уже в 2030-х годах.
200 дней в «Лунном дворце» Пекина
Китайцы также ставят опыты по изоляции. Для этого у них построен автономный комплекс «Лунный дворец» — «Юэгун-1» в Пекине. С мая 2017 по май 2018 года группы из четырех студентов-добровольцев жили на лунной базе посменно: 60 дней — первая группа, 200 дней — вторая группа и 105 дней — первая группа. «Юэгун-1» разделен на жилую зону и две «теплицы» для выращивания растений, помещения площадью 50 и 60 м² и высотой 3,5 м. Эксперимент был разработан, чтобы увидеть, как биорегенеративная система жизнеобеспечения, в которой сосуществуют животные, растения и микроорганизмы, работает в лунной среде, а также проверить физическое и психическое состояние людей в таких условиях.
120 дней на Луне в прямом эфире
Прямо сейчас в Москве проходит новый изоляционный эксперимент — «SIRIUS-19». Три девушки и три мужчины, двое из которых — американцы, полностью изолированы от мира на 120 дней (с 19 марта). У участников нет привычных смартфонов, а единственная возможность общения — это несколько емейлов в неделю для связи с родственниками. Возглавляет команду добровольцев российский космонавт Евгений Тарелкин, который провел на орбите 143 дня и имеет опыт проживания в замкнутом пространстве.
Проект воспроизводит все этапы реального космического полета на Луну, включая стыковку и выходы на поверхность в лунных скафандрах. Живут участники в «бочке» — так прозвали цилиндрический модуль, который специально для эксперимента построили в Институте медико-биологических проблем РАН. Он имитирует будущий лунный комплекс за одним исключением: не воспроизводит условия невесомости.
Научная программа «SIRIUS» включает 70 экспериментов, в том числе биомедицинские исследования и психологические наблюдения за отношениями в разнополом коллективе. С помощью камер за научным реалити-шоу наблюдают ученые и сотрудники космических агентств по всему миру. Следить за участниками можно на официальном сайте.
Проект «SIRIUS» продолжает исследования, начатые в проекте «Марс-500» и включает дальнейшие изоляционные эксперименты: с продолжительностью 8 и 12 месяцев. Миссией руководят эксперты из «Роскосмоса» и американского космического агентства НАСА.