Марсианская одиссея: как ученые из Дубны готовят полет на Марс
Земляне давно грезят о полетах на Марс и встрече с марсианами, однако пока межпланетный пилотируемый полет невозможен из-за угрозы длительного воздействия галактического излучения, которое вызывает раковые заболевания, а что еще опаснее — поражение центральной нервной системы. Ученые-физики из Дубны проводят исследования, которые могут сделать полет на Марс реальностью. О том, как дубненские физики ведут работу в рамках подготовки марсианской миссии, Дубненскому информагентству рассказал директор Лаборатории радиационной биологии (ЛРБ) Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ), член-корреспондент РАН Евгений Александрович Красавин.
Пять мест в московском регионе, где видели НЛО>>
Проект родом из СССР
После запуска в 1957 году в СССР первого искусственного спутника Земли (ИСЗ) начались интенсивные исследования околоземного космического пространства, где был обнаружен очень сложный спектр ионизирующих излучений. Генеральный конструктор Сергей Королев планировал вскоре осуществить пилотируемые полеты, а затем полеты на Луну и на Марс, поэтому требовалась оценка радиационной обстановки в космосе.
«Перед Академией наук была поставлена задача: оценить опасность космических ионизирующих излучений для биологических объектов», — говорит Красавин.
Смоделировать космическое излучение на животных и оценить последствия возможно только в наземных условиях, и идеальной машиной для этого оказался синхроциклотрон, построенный в конце 50-х годов в ОИЯИ.
«Оказалось, что этот ускоритель генерирует протоны в том же диапазоне энергий — до 560 Мегаэлектронвольт (МэВ), что и космические протоны в околоземном пространстве. Радиобиологи из Института медико-биологических проблем работали совместно с физиками из ОИЯИ. По специальной программе цикл облучения получили большие белые крысы, потом обследовалось состояние этих животных», — рассказывает Красавин.
Более полувека на ускорителях ОИЯИ ведутся обширные исследования, касающиеся оценки действия излучения из глубин Галактики. Ученые выяснили, при каких условиях и защитах можно летать в космосе в течение долгого времени.
«Сегодня на околоземной орбите космонавты летают по году, но это возможно лишь потому, что магнитное поле Земли служит защитой от галактического космического излучения», — подчеркивает Красавин.
Выжить на воде: как тренируются космонавты в Подмосковье>>
Есть ли жизнь на Марсе?
По составу атмосферы и своей космической предыстории Марс наиболее близок к Земле и землянам. Учеными лаборатории радиационной биологии и лаборатории нейтронной физики ОИЯИ совместно со специалистами Института космических исследований создан прибор — детектор, который позволил обнаруживать наличие воды на поверхности Марса.
«Долгое время на соседней планете работает робот-марсоход Curiosity, передает великолепные снимки. Curiosity дает интересную информацию, но без прибытия на поверхность Марса человека невозможно оценить, к примеру, есть ли искусственные сооружения, построенные марсианами или иными существами», — отмечает профессор Красавин.
Лететь к Марсу при современных ракетных двигателях примерно год. Но как только космический корабль и его экипаж выйдут за пределы магнитного поля Земли, они будут подвергаться вредоносному действию галактического излучения, в основном состоящего из ионов углерода и железа с энергией 300–500 МэВ на нуклон, уточняет физик.
«Эти частицы обладают очень большим поражающим эффектом. Проще говоря, они с легкостью пронзят обшивку современную корабля. Увеличивать толщину стенок космического корабля не только бесполезно, но даже вредно: при прохождении через плотный материал частицы высоких энергий будут создавать поток новых частиц — „осколков“ этого материала», — поясняет ученый.
По его словам, сегодня специалисты обсуждают создание магнитных экранов, но это технически сложно выполнимые задачи, и пока решения этой проблемы нет.
«Роскосмос» планирует организовать туристические поездки на космодромы>>
«Бомбардировка» мозга
Ученые также изучают последствия воздействия галактического излучения на человека. В странах, участвующих в реализации космических программ — США, Японии, Канаде, Италии — концепция радиационных рисков для экипажа при дальних полетах основывается на опасности возникновения раковых заболеваний. Но, по словам Красавина, выявлены более серьезные угрозы для организма.
«Основываясь на новых данных, полученных и у нас, и у американцев в ходе экспериментов на животных, установлено, что в дозах, соответствующих реальным дозам при полете к Марсу, изменяются многие высшие интегративные функции центральной нервной системы», — говорит профессор.
Предварительные расчеты показывают, что за время полета к Марсу от 13% до 46% нейронов головного мозга могут испытать «бомбардировку» галактическими частицами. В этом случае операторские функции экипажа находятся под угрозой. Воздействие галактического излучения грозит человеку дезориентацией, потерей памяти, нарушениями зрения.
По словам Красавина, раковые заболевания после полета — это вероятные отдаленные последствия, возникнут — не возникнут? Даже если человек заболеет, это не скажется на осуществлении миссии в такой степени, как изменение высших функций в центральной нервной системе.
«Поэтому сейчас мы стремимся промоделировать на ускорителях тяжелых заряженных частиц в ОИЯИ все возможные последствия воздействия такого облучения на высшие функции центральной нервной системы. Изучаем молекулярные нарушения в клетках, оцениваем поведенческие реакции животных, облученных на ускорителях заряженных частиц», — рассказывает ученый.
Юные конструкторы ракет из Электростали.ФОТО>>
Четвероногие помощники ученых
Поведенческие нарушения изучались на крысах, а осенью прошлого года в лаборатории радиационной биологии ОИЯИ были проведены первые опыты по облучению обезьян. «Дозы небольшие, обезьяны чувствуют себя хорошо, все время есть хотят», — успокаивает профессор.
Специалисты наблюдают за животными, полученные данные обрабатываются в лабораториях. Работы ведут совместно специалисты ЛРБ ОИЯИ, Института высшей нервной деятельности РАН и кафедры высшей нервной деятельности МГУ.
«Зафиксированы первые отклонения. Есть тонкая методика их определения по характеру движений глазных яблок, отражающих работу глубинных слоев мозга.», — объясняет Красавин.
На человеке подобные эксперименты будут проводиться только при условии полной готовности к реальному полету на Марс, то есть когда ученые найдут «противоядие» от космического излучения.
Космонавт Елена Серова: «Наш экипаж работал с полной отдачей»>>
До встречи на Марсе?
«Я думаю, что в ближайшем обозримом будущем есть только два подхода к осуществлению марсианской миссии: либо лететь быстрее — не год, а допустим, два—три месяца, чтобы уменьшить облучение корабля и экипажа. А для этого нужны новые ракетные двигатели. Либо изобретать какие-то медикаментозные средства, купирующие неблагоприятные повреждения, возникающие в центральной нервной системе человека», — считает профессор.
Кроме полета на Марс, в список задач российских ученых на перспективу входит создание лунной базы.
«Американцы на Луну летали, но остается много неясного. Кроме изучения, спутник Земли интересен в качестве создания на нем базы для старта к другим планетам. Вполне возможно построить лунную базу, наполнить необходимым оборудованием и стартовать в дальний космос, а также завозить туда грузы», — говорит Красавин.
Также в лаборатории радиационной биологии ОИЯИ активно развивается новое направление — астробиология — наука, изучающая различные аспекты возникновения жизни во Вселенной и на Земле. Зачем это надо? Не только затем, чтобы сделать космос обитаемым. Если будут найдены признаки существования или остатки форм разумной жизни — мировоззрение человечества кардинально изменится.
Соратник Королева: о легендарном конструкторе, Гагарине и полете в космос>>
Анна Алтынова, Елена Лазарева