Земные звездолеты

Земные звездолеты

Уходят с Байконура корабли, по нескольку месяцев работают на орбитальных научных станциях советские космонавты. А тем временем на Земле тоже отправляются в длительные «полеты» экспедиции. Пишут о них реже, знают меньше, но результаты таких экспериментов, моделирующих различные стороны жизни и работы в космосе, также нужны для освоения околоземного пространства.

…ДЛЯ БЛИЖНЕГО КОСМОСА

Перед дверью с табличкой «Посторонним вход воспрещен» я замешкался. Кандидат медицинских наук Борис Владимирович Моруков улыбнулся:

— Смелее, не уплывете, невесомости у нас нет. Мир без тяжести мы не имитируем — моделируем лишь некоторые физиологические эффекты, вызванные невесомостью.

И мы вошли в жилой отсек «земного звездолета»…

Эксперимент в Институте медико-биологических проблем Минздрава СССР начался на удивление буднично — в декабре пятнадцать мужчин в возрасте от 25 лет до 41 года… легли в кровати, слегка наклоненные к изголовью. Это было сделано для того, чтобы имитировать прилив крови к голове, который в космосе вызывает невесомость.

Они легли, чтобы не вставать четыре месяца.

Им нельзя было ходить, сидеть, даже приподниматься в постели запрещено — можно лишь переворачиваться на другой бок или на спину. Тем не менее некоторые и здесь по мере возможности продолжали свою работу, а Вячеслав Г. — психолог по специальности, даже начал новую — воспользовавшись случаем, решил изучить операторскую деятельность в условиях дефицита движений. Но это попутно, основная их задача на первый взгляд очень проста — лежать…

Троим испытателям «прописан» только строгий постельный режим. Это контрольная группа. Остальные двенадцать разделены на три группы по четыре человека в каждой. Первая получала биологически активные препараты, компенсирующие нарушения обмена веществ, вызванные длительным ограничением активности. Вторая группа занималась специальными физическими упражнениями — кстати, тоже лежа, а третья сочетала физкультуру с медикаментозными средствами профилактики. Я приехал в институт, когда шел 96-й день эксперимента — именно столько длилась экспедиция на «Салюте-6» Юрия Романенко и Георгия Гречко. Словом, был повод сравнить, что же легче переносится — невесомость или гипокинезия?

…Обычная палата, семь коек — здесь лежат именно те две группы, которые физкультурой вовсе не занимаются. Один читает, другой что-то мастерит на придвинутом к койке стуле, третий отрешенно смотрит в потолок, надев наушники стереомагнитофона.

Я невольно вспомнил, как готовил репортаж о поведении людей в экстремальных условиях, вспомнил испытателей, которым приходилось полмесяца сидеть в снежной берлоге или истекать потом в пустыне, при сорокаградусной жаре и с минимальным запасом воды.

А тут… не то чтобы уютно, но обстановка вполне патриархальная.

— Ну как вам нравится наш курорт? — пустил пробный шар один из испытателей.

— Каждый согласился бы отдохнуть от работы, — подзадорил я собеседников.

— Я думаю, наоборот, любой из них сейчас с радостью вернулся бы к повседневным делам, — возразил Б. Моруков.

— Попробуйте пролежать так хотя бы два выходных — поймете, что это такое, — вступает в разговор испытатель Александр Ж. — Я вспоминаю, как впервые участвовал в подобном опыте — он длился всего лишь неделю, но уже на вторые сутки мучительно хотелось встать. Не забывайте — здесь не больные, а вполне здоровые люди, привыкшие к деятельной жизни, к свободе движений. И пролежать пластом 120 суток — это не отдых, а работа. Достаточно трудная, к которой надо готовиться, психологически настраиваться, иначе не выдержишь.

— Через полчаса принесут обед — это тоже работа, кроме шуток, — поддерживает его Анатолий Л. — Рацион у нас примерно такой же, как и на орбите. Но экипаж-то сам выбирает меню из бортовых запасов. А тут стандартное питание, условия опыта должны быть для всех идентичны. Выбирать нельзя, лежа аппетит особенно не нагуляешь, а съесть обязан все.

— Изменилось ли ваше самочувствие за три месяца? — интересуюсь я.

— Пока лежим, состояние вроде нормальное. Но раз в месяц проводятся различные тесты — не в покое, а при функциональных нагрузках. Вот когда покрутишь педали велоэргометра, тогда и почувствуешь, как ослабли мышцы. Уходит силушка-то, — насмешливо протянул Александр Ж.

— А настроение?

Вместо ответа испытатель Александр Ш. протянул анкету, составленную психологами, — ее заполняют раз в десять дней. Тридцать пар противоположных по смыслу понятии: «веселый — грустный», «пассивный — активный» и так далее. Рядом — цифры от нуля до трех. Подчеркивая каждую, испытатель сам оценивает уровень своего физического и эмоционального состояния.

— Это еще ничего, — заметил Александр, — есть анкета на пятьсот пунктов, хорошо, что ее только один раз приходится заполнять.

Увидев пару «счастливый — несчастный», я спросил, подчеркнул ли за эти три месяца хоть кто-нибудь тройку рядом со словом «несчастный»?

— Здесь таких нет, — хором откликнулась палата, а Моруков заметил:

— Самый несчастный здесь я. В каждой шутке есть доля истины. Бориса Владимировича Морукова можно застать в клинике и днем, и поздно вечером, а о выходных он, кажется, напрочь забыл. Исследовательская программа очень широка, да и организационных хлопот немало — здесь, как и в Центре управления полетом, персонал дежурит круглосуточно.

— Так вот о настроении, — продолжает Александр Ш. — Тут же не святые собрались, бывает, кто-то и выплеснет эмоции. Но коллектив ровный, стараемся уступать друг другу.

— Коллектив — это люди, объединенные общим делом, а у нас оно какое? — замечает Вячеслав Г. — Дышим одним воздухом…

— Что же мы, вроде попутчиков в поезде? — вскидывается кто-то.

— Стоп, ребята, — прерывает товарищем Михаил Г., — мы отклонились. Кстати, у нас подобные диспуты частенько возникают. Обсуждаем дела житейские и профессиональные, спорим о книгах, о фильмах. — Он улыбнулся, пошутил: — В общем, физически слабеем, духовно растем и стараемся не терять чувства юмора. Нет, право, только возможность общения с людьми, разными по характеру, привычкам, вкусам, несколько скрашивает тяготы нашего физического бытия…

Во имя чего же пятнадцать прикованных к постели здоровых мужчин обрекли себя на четыре месяца гипокинезии — весьма острого дефицита движений?

— Для решения проблем, связанных с развитием космонавтики, — объясняет профессор Л. Какурин. — Еще до полета Юрия Гагарина ученые высказывали предположения, что невесомость может вызвать сдвиги в обмене веществ, в составе и структуре костно-мышечной ткани. Длительные космические полеты подтвердили гипотезу. Советские ученые разработали комплекс профилактических мер, который позволил довести продолжительность экспедиций до семи месяцев.

— Так не проще ли изучать явление в реальной обстановке?

— И это делается, экипажи всесторонне обследуются до и после полета, медики контролируют их самочувствие на орбите. Но, конечно, на Земле можно провести гораздо более широкие и разносторонние исследования, чем на орбитальной станции. Гипокинезия, относительная неподвижность вызывает в организме примерно такие же изменения, что и невесомость, это достаточно похожая и надежная модель. Вот почему мы и «летаем» на Земле.

Позже, знакомясь е программой эксперимента, я убедился в правоте этих слов. Особенности минерального обмена и состояние костно-мышечной системы здесь изучаются самыми современными методами — от нейтронно-активационного анализа до ультразвукового зондирования. У испытуемых регулярно брали пробы крови, проводили многочисленные биохимические тесты, в подробностях изучали деятельность гормонов, регулирующих обмен веществ. Такой объем информации с борта станции пока еще не получишь — не отправишь же на орбиту целую клинику, прекрасно оснащенную оборудованием.

Две группы испытателей регулярно занимались физическими упражнениями. Комплекс, разработанный в Институте медико-биологических проблем, воспроизводит весовую нагрузку иа костно-мышечную систему. Некоторые элементы нового комплекса уже использовали в своих тренировках космонавты Л. Кизим, Е. Соловьев и О. Атьков — эксперимент в клинике как раз совпал по времени с их полетом.

Физкультурой испытатели занимались лежа, на кушетке, оборудованной специальными приспособлениями, педалями, эспандерами. Показывая мне этот лежачий мини-стадион, старший научный сотрудник института кандидат медицинских наук Галина Ильинична Козыревская предложила:

— Давайте отвлечемся от проблем космических, поговорим о делах житейских. Эксперимент еще не завершен, но уже сейчас наглядно видна разница в физическом и эмоциональном состоянии наших «физкультурников» и тех, кто просто лежит. А ведь многие обычные люди тоже «экспериментируют» над собой — на работе сидят, дома — телевизор, зарядкой пренебрегают, на стадион их вовсе не затащишь. Конечно, у них гипокинезия не столь жесткая, как у наших добровольцев, но ведь и длится она не четыре месяца — всю жизнь. А в результате ожирение, нарушение обмена веществ, сердечно-сосудистые заболевания.

— Обязательно передайте читателям наш наказ — не засиживаться, не залеживаться. Движение — это жизнь, кому, как не нам, знать это досконально, — сказал один из испытателей.

— В этом эксперименте мы намерены детально исследовать взаимосвязи всех видов обмена — белкового, жирового, энергетического, углеводного, минерального — с работой важнейших органов и систем организма, — рассказывал научный руководитель программы исследований заместитель директора института доктор медицинских наук Анатолий Иванович Григорьев. — В обычных условиях этот обмен сбалансирован, а в невесомости и в модельных опытах при гипокинезии баланс нарушается. Как, где, на каких этапах? Можно ли с помощью предложенных мер профилактики свести потери минеральных веществ к минимуму? Ответ на эти вопросы мы и стремимся найти. Разумеется, не в общем виде — сама тенденция известна и многократно подтверждена медицинскими обследованиями космонавтов, — а в строгом количественном выражении.

Хочу подчеркнуть: нынешний четырехмесячный эксперимент — лишь один из серии подобных исследовании, — продолжает Анатолий Иванович. — В нем участвуют несколько научных учреждений страны — Центральный институт травматологии и ортопедии, Всесоюзный кардиологический центр, Институт медицинской радиологии, ряд других институтов, а также специалисты из ГДР, Чехословакии, Франции. Уже это красноречиво говорит как о важности проблемы, так и о широте изучаемых проблем.

…И вот закончился «земной полет». Для начала испытатели немного походили по палате — лишь через несколько дней Б. Моруков разрешил им выйти на улицу, посидеть на лавочке, погреться на весеннем солнышке. Да они и сами не торопили события: испытателям контрольной группы было трудно — досаждали боли в мышцах. А вот испытатели, которые применяли различные средства профилактики, с подобными трудностями не столкнулись. Еще месяц они проведут в клинике — для тщательного «послеполетного» обследования.

Первая группа встала 12 апреля — в День космонавтики, развитию которой и служат подобные эксперименты.

…ДЛЯ ДАЛЬНИХ ЭКСПЕДИЦИЙ

По традиции космонавтов, вернувшихся на Землю после трудной работы на орбите, встречают хлебом-солью.

На этот раз все было наоборот. Когда открылась тяжелая бронированная дверь «корабля», встречающие увидели командира экипажа с караваем в руках.

Не оригинальности ради, не для того, чтобы ломать старые традиции и вводить новые, задумали исследователи такой ритуал встречи. Каравай был своего рода символом научной работы экспедиции. Пять месяцев испытатели Н. Бугреев, С. Алексеев и подключившийся к ним на время дублер Л. Мозговой провели в специальном исследовательском комплексе «Биос-3». Они растили пшеницу, убирали урожай и пекли из зерна хлеб. В эксперименте, организованном учеными Института биофизики Сибирского отделения АН СССР, нащупывались возможности для создания замкнутых систем жизнеобеспечения.

Мы уже привыкли к длительным космическим полетам. Сами космонавты считают, что полтора года жить и трудиться в невесомости можно, хотя платить за это приходится недешево — специальные комплексы физических упражнений, о которых мы рассказывали выше, занимают изрядное количество времени. Более осторожные медики называют пока более скромную цифру — год. Так или иначе, по времени полет человека к Марсу рано или поздно станет вполне возможным.

Но… реальным ли? Отбросим в сторону споры ученых о целесообразности таких экспедиций — многие считают, что изучение других планет надо поручать автоматам. Не будем говорить о том, что пока нет таких кораблей — если появится необходимость, спроектировать и построить их в наше время, в сущности, дело техники. Вспомним о самой, казалось бы, простой вещи — автоматы есть не просят. Им не нужна земная атмосфера, питьевая вода, известный комфорт — по сравнению с человеком они неприхотливы. Но мы верим — рано или поздно человек вырвется из пут земного тяготения и полетит к другим мирам. Не собираться же ему в дорогу по принципу «все свое несу с собой». Ноша получится совсем уж неподъемная. Даже при полете к Марсу придется запасаться как минимум на три года продуктами, регенераторами атмосферы, водой — хотя бы для пополнения систем водооборота.

Вот почему в планах поисковых, нацеленных в будущее исследовательских работ есть и такая — решение проблемы замкнутого кругооборота веществ. Идея ненова. Еще К. Циолковский предвидел возможность биологического самоочищения воздуха в космическом летательном аппарате. Он мечтал воспроизвести в миниатюре основные процессы превращения веществ, протекающие на нашей планете. То есть создать замкнутую «копию» земной биосферы, этакий изолированный земной оазис с цветущим садом-огородом, солнцем, дождями, кислородом — всем тем, без чего нет жизни. Идею «оранжереи Циолковского» прекрасно популяризировал один из первых наших фантастов А. Беляев в романе «Звезда КЭЦ». А из области фантастики в разряд реальных систем вот уже два десятилетия стремятся перевести ее красноярские биофизики. Уже само название комплекса — «Биос-3» говорит о том, что это не первый эксперимент в серии.

— В прошлом «полете», — отмечал заместитель директора Института биофизики, доктор биологических наук Г. Лисовский, — на одного человека приходилось 13 квадратных метров посевов. Этого хватило, чтобы обеспечить людей кислородом, питьевой водой и примерно на треть — пищей.

В последнем эксперименте добавили еще один фитотрон, па человека стало приходиться вдвое больше посевных площадей. Это полностью удовлетворило потребности экипажа в растительной пище.

Тут заслуга не только самих испытателей, тщательно ухаживавших за своей нивой. Н. Бугреев, С. Алексеев и С. Мозговой получили рекордный урожай — пшеница в пересчете на гектар давала в год… 700 центнеров! На Земле о подобном и мечтать не приходится, а в «Биосе-3» такая урожайность планировалась. Агротехнику для установленных в исследовательском «звездолете» фитотронов отрабатывала группа специалистов во главе с Г. Лисовским.

От эксперимента к эксперименту регулировался световой режим — основа жизнедеятельности растений. На Земле растения живут в ритме дня и ночи. В космосе это не обязательно. Значит, гнать колос пшеница может круглые сутки. Для этого нужно непрерывное освещение. Но… какую выбрать интенсивность? Здесь нет прямой зависимости — можно дать «солнца» вчетверо больше, но получить лишь двойную прибавку урожая.

— Вот и встала перед нами проблема выбора, — рассказывал Г. Лисовский, — либо экономить площадь и повышать урожайность, увеличивая дозу облучения, либо экономить энергию, расширяя при этом площади. Мы выбрали такой режим, чтобы ксеноновые лампы давали за сутки энергии больше, чем ее получают растения в наших широтах в условиях естественного дня. И не ошиблись. Только за двухмесячную вегетацию в пересчете на гектар получали по 110 110–130 центнеров пшеницы.

Результат впечатляющий. Значит, не так уж далека дистанция до появления в космосе «оранжерей Циолковского»? Если бы все было так просто. Не забывайте — исследовательский «полет» проходил на Земле, где есть сила тяжести. Ученые стремились в модельном эксперименте имитировать замкнутый цикл, но не могли воспроизвести главный фактор — невесомость. А она — труднейший барьер в освоении космоса не только для человека, но и для растений. Человек может хотя бы компенсировать ее вредное воздействие физическими упражнениями, растения лишены такой возможности. В непривычных условиях они растут плохо, быстро чахнут.

Не первый год на станциях типа «Салют» занимаются экипажи космической агротехникой. Выращивают лук, другую зелень, экспериментируют с модельным растением — арабидопсисом. Вспоминаю, как радовались и в космосе, и на Земле, когда пришло сообщение с орбиты — арабидопсис зацвел. Ликовали, будто расцвела невиданная роза, а не скромная неприхотливая травка покрылась мелкими соцветиями. И неспроста — это было достижением. Прежде-то период вегетации проходил успешно, но не было цветения, то появлялись цветы, но растения увядали, не дав семян, то, наконец, удалось получить семена, но они не прорастали — жизненный цикл обрывался. Не будем вдаваться в подробности, скажем лишь — результаты, полученные в модельных экспериментах на Земле, нельзя напрямую переносить в космос — невесомость непременно подбросит какие-нибудь сюрпризы.

Так, может быть, созданную для «Биоса-3» методику возделывания перенести на земные поля? Ведь урожайность колоссальная. Тоже не получится. В фитотронах комплекса созданы близкие к идеальным условия, чего невозможно добиться на Земле. В космос землю не возьмешь, вот почему ученые обратили свои взоры к гидропонике — способу выращивания растений на искусственных грунтах в питательных растворах. При гидропонике овощи могут расти… даже на голой щебенке. Заместитель директора Института биофизики доктор технических наук Б. Ковров рассказывал, что в возделывании пшеницы удалось вообще обойтись без искусственного грунта. Она росла в пластмассовых зажимах на специальных качающихся поддонах с питательным раствором.

Технологию выращивания на пластмассовых реечках, как, впрочем, и ряд других способов, разработали совместно с биологами сотрудники лаборатории конструирования и моделирования замкнутых систем под руководством Б. Коврова.

Получается весьма парадоксальная ситуация — и до космоса от «Биоса» далековато, и к Земле не близко. Ради чего же проводятся такие эксперименты, ради чего по пять месяцев сидят «в заточении» люди? Ну, во-первых, любая глобальная проблема одним махом не решается — чаще всего к цели идут последовательно, этап за этапом. Во-вторых, нельзя любой результат оценивать только с позиций сиюминутной пользы. Разве мог кто-нибудь предполагать, что на скромных грядках, возделываемых Грегором Менделем, вырастет не только горох, но и целое научное направление — генетика?

— Познать природу биосинтеза и научиться им управлять, — отмечал директор Института биофизики, член-корреспондент Академии наук СССР И. Гительзон, — это не только космическая, но и общебиологическая, общечеловеческая задача. Не скажу, что мы полностью разрешили все проблемы, но несколько «камней», лежащих до сих пор поперек нашего пути, мы сдвинули. Во-первых, добились полной утилизации газообразных и жидких продуктов жизнедеятельности через питательную среду растений в замкнутой биосфере. Во-вторых, экипажу удалось нейтрализовать врага всех растений — окислы азота. И наконец, используемые в «Биосе» способы выращивания растений эффективны и для ускоренной их селекции. Мы уже помогли специалистам сельского хозяйства ускорить выведение перспективных сортов пшеницы и ячменя.

Устремленный в космос «Биоc» одновременно решает и земные проблемы. И не исключено, что «оранжереи Циолковского», прежде чем появиться на межпланетных станциях, найдут применение в Заполярье, Арктике или Антарктиде. Словом, иам, где люди трудятся в экстремальных условиях, где, как и на космической орбитальной станции, не привозной, а свой, выращенный на крохотном «грядке» зеленый лук вызывает радость, становится предметом трогательных забот экипажа.

Герман Ломанов, специальный корреспондент газеты «Социалистическая индустрия»