На космическом корабле

Это значит, что трудности полетов к другим мирам Вселенной, если учесть последствия длительной невесомости, требуют создания на космических кораблях комфортабельных условий, для чего надо будет проделать большую научную работу, внедрить много технических усовершенствований.

Я БЫЛ ЗАМОРОЖЕН В ТЕЧЕНИЕ 40 ЛЕТ

Через прозрачный купол здания ГДУКП (Главная диспетчерская управления космических путешествий) хорошо видна высокая, высотой в несколько десятков метров, ракета, готовая к полету. Ничего необыкновенного в этом не было — работники диспетчерской за многие десятилетия ежедневной отправки в космос ракет давно привыкли к такому зрелищу.

Но сегодня, старт новой ракеты возбудил необыкновенный интерес, потому что впервые космический корабль отправлялся в весьма отдаленные районы Вселенной, и впервые путешествие было рассчитано на длительный срок, и также впервые экипаж корабля улетал в состоянии анабиоза. Этот удивительный эксперимент не был неожиданностью. Ученые уже много лет исследовали, изучали, спорили, ставили сотни опытов с полетами в космос животных в замороженном состоянии. Уже много лет ученые бились над решением проблемы замораживания живого организма с последующим оттаиванием и оживлением. Им пришлось пережить множество неудач, проверить множество ошибочных гипотез. Им часто приходилось отказываться от продолжения испытаний, доведенных почти до конца, из-за мелких неполадок, и тем самым сводить на нет многолетний, упорный труд.

Наконец правильное решение было найдено. Несомненно, легче было применять метод замораживания к животным, особенно к простейшим их видам, чем к людям. Животные впадали в состояние анабиоза при температуре минус 10 градусов, и выходили из этого состояния после двухлетней спячки, притом без всякого для них вреда. Труднее было добиться успеха при замораживании людей. Опыты с людьми были проведены только после того, как метод замораживания и оживления был хорошо освоен, причем температура тела у людей снижалась до минус 5 градусов на целую неделю. Опыты удались — люди выдержали серьезное испытание без всякого вреда.

Позднее, в этой области удалось добиться выдающихся успехов: применялись все более низкие температуры, удлинялось время нахождения в анабиозе. Были успешно решены многие технические и физиологические проблемы, найдены новые методы, что позволило начать эксперименты с космическими полетами людей в состоянии анабиоза.

Первоначально в орбитальный полет, длившийся три недели, был отправлен человек, тело которого хранилось в специальной камере при температуре минус 20 градусов. После успешного возвращения на Землю, тело космонавта было разморожено, и ему была возвращена жизнь. Организм космонавта не потерпел никакого вреда.

Сегодняшний космический полет был новым, идущим значительно вперед, экспериментом с отправкой в космос людей в анабиозе. На борту космического корабля поместили три большие камеры из прозрачного материала, через стенки которых можно было видеть космонавтов, погруженных в глубокий, подобный смерти, сон. Внутри камер поддерживалась температура минус 35 градусов. Перед космонавтами поставлена небывалая по своей сложности задача: они должны лететь к ближайшей к нам звезде Альфа в созвездии Центавра, провести в космосе 20 лет и вернуться на Землю. Почти весь полет они должны совершить в состоянии анабиоза. Все летные операции будут выполнять автоматы, самостоятельно или по командам с Земли. И только лишь перед самым возвращением на Землю, вернее за год до приземления, космонавты будут «разбужены», возьмут управление кораблем в свои руки и проведут наблюдения в зоне полета, которую ученые Земли считают особо важной для будущего развития науки о космосе.

Ученые ожидали многого от успешного завершения этого полета. Они надеялись полностью решить проблему многолетних космических путешествий. Опыт показал, что в путешествиях, длившихся несколько лет, труднее всего было решить проблему сохранения психического равновесия участников экспедиции. Многие люди не выдерживали психической нагрузки, и психические расстройства становились грозной опасностью, мешавшей успеху полетов.

Метод, лишающий космонавтов сознания на определенное время, оказался весьма перспективным. Но решение проблемы длительного анабиоза космонавтов было сопряжено с огромными трудностями. И только лишь после того, как биохимики раскрыли тайну поведения органических тканей в условиях замораживания, удалось разработать метод введения людей в анабиоз. Было это в 2015 году. Первый успех окрылил ученых, и, продолжая совершенствовать метод, они теперь приступили к осуществлению широко задуманного плана космического полета длительностью 20 земных лет.

Однако нам пора вернуться из этой фантастической поездки в будущее и ознакомиться с современным состоянием знаний об анабиозе и возможности применения анабиоза в космонавтике.

ЗИМНЯЯ СПЯЧКА

Естествоиспытатели давно знакомы с явлением зимней (и летней) спячки животных. С приходом холодной, или засушливой поры, некоторые млекопитающие забираются в свои норы и логова, находящиеся часто глубоко под землей и впадают в состояние оцепенения.

Температура тела животного, впавшего в спячку, снижается, уменьшается у него темп работы сердца, слабеет дыхание, замедляются все процессы обмена веществ.

Явление зимней спячки интересно проследить на примере американского суслика. Во время спячки число биений его сердца вместо нормальных 100–113 в минуту, сокращается до 20–42; бывает даже, что при очень низкой температуре наружного воздуха, количество биений сердца уменьшается до 5 в минуту. Дыхание становится редким. Вместо 100–200 вдохов в минуту суслик делает только 1–4, а иногда сокращает дыхание до одного раза в две минуты. Температура тела снижается с нормальных 32–41 до 3 и даже 1 градуса (выше нуля).

В таком состоянии все жизненные процессы замедляются, и животное может обходиться несколько месяцев без всякой пищи. Поскольку жизнедеятельность организма не прекращается полностью, а для ее поддержания необходима определенная энергия, происходит усвоение жира, накопленного животным в летний период. Чем длительнее сон животного, тем больше теряет оно в весе, и когда наступает весна, выходит из своей норы в состоянии значительного истощения. У некоторых видов животных потеря в весе за время спячки доходит иногда до 40 процентов.

Явление зимней спячки, или как его называют ученые — гибернации, оказалось в центре внимания ученых, занимающихся проблемами космических полетов.

Почему?

Для экономии энергии, необходимой для запуска космического корабля, надо до минимума уменьшить вес корабля. Поэтому экономия в весе за счет уменьшения запасов пищи и воды на корабле приобретает большое значение.

Если предвидится длительное космическое путешествие, на корабле приходится выделять много места для размещения запасов кислорода, воды, продовольствия и многих других веществ, необходимых для нормальной работы космонавтов во время путешествия. Можно ли отказаться от этих запасов? На основе наблюдений за поведением животных во время спячки, ученые отвечают на этот вопрос утвердительно. Если бы удалось снизить температуру человеческого тела до плюс 5 градусов и тем самым погрузить человека в спячку, его жизненные процессы замедлились бы настолько, что жизнедеятельность организма могла быть полностью обеспечена за счет подачи минимального количества кислорода и продуктов питания, например путем инъекции непосредственно в кровь.

Испытать действие столь низкой температуры на человеческий организм пока что не удалось, но эксперименты, поставленные на животных, убедительно свидетельствуют о том, что в их организме процесс обмена веществ замедляется примерно в двадцать раз против нормального состояния. Таким образом, если бы удалось понизить температуру тела у космонавтов до плюс 5 градусов и погрузить их в состояние анабиоза, то при путешествии на Марс и обратно троих космонавтов на борт корабля можно было бы погрузить не 7 тонн продуктов, а всего лишь 180 килограммов, в том числе кислорода и воды потребовалось бы 160 килограммов, а продовольствия в виде жидкости, инъектируемой непосредственно в кровь — всего лишь несколько килограммов.