Полет на Марс станет серьезным испытанием для человека. Экипажу предстоит провести несколько месяцев в невесомости, выдержать радиационную нагрузку и работать в замкнутом пространстве без привычной поддержки близких. После посадки организму придется адаптироваться к другой гравитации, а самим космонавтам — самостоятельно справляться с медицинскими и техническими проблемами. Эксперты, опрошенные «Известиями», считают такую экспедицию потенциально возможной, но отмечают, что современный опыт космических полетов пока не позволяет полностью подготовиться ко всем рискам.

Первое испытание начнется задолго до прибытия на Красную планету. В течение перелета человеку придется приспосабливаться к невесомости, а после посадки вновь учиться действовать под нагрузкой. Усугубляется всё тем, что путь до Марса займет несколько месяцев. Профессор кафедры 614 «Экология, системы жизнеобеспечения и безопасность жизнедеятельности» института № 6 «Аэрокосмический» МАИ Александр Белявский объясняет, что адаптация к одному состоянию становится источником трудностей при переходе в другое.

При отсутствии привычной опоры меняются пространственная ориентация и работа вестибулярного аппарата. Перераспределяются жидкости, больше крови поступает к верхней части тела. Снижение механической нагрузки затрагивает мышцы и кости. Поэтому пережить перелет и быть в состоянии выполнять сложную работу после посадки — две разные задачи.

— Если человек полгода проведет в невесомости во время полета к Марсу, то, оказавшись на поверхности планеты, он столкнется с эффектом, по сути зеркальным попаданию в невесомость, — рассказал Александр Белявский.

Полгода в данном случае, рассматриваемый экспертом сценарий перелета, а не единый срок для любой будущей миссии. Однако необходимость повторной адаптации сохраняется при разных вариантах экспедиции. После прибытия экипажу потребуется оценить свое состояние, прежде чем приступать к нагрузкам. Белявский отмечает, что космонавты по опыту возвращения к гравитации считают разумным заложить примерно сутки до первых действий. Важно, что это практический ориентир, а не доказанный срок восстановления после высадки на Марсе.

Некоторые последствия орбитальных полетов измеряются месяцами. В рамках исследования ученых Университета Калгари и их коллег, опубликованного в Scientific Reports в 2022 году, специалисты наблюдали 17 астронавтов после миссий продолжительностью от четырех до семи месяцев. Через год у девяти из них минеральная плотность исследованного участка большеберцовой кости не вернулась к исходным значениям. Более длительные полеты сопровождались худшим восстановлением.

Всё это не может прямо свидетельствовать о нарушениях, которых стоит ждать во время межпланетной экспедиции. Тем не менее оно показывает, что возвращение нагрузки само по себе не гарантирует быстрого восстановления опорно-двигательного аппарата. Для марсианского экипажа это существенно, поскольку после перелета ему предстоит работать, обслуживать оборудование и действовать в нештатных ситуациях.

По словам Белявского, в МАИ разрабатывают подходы к комплексному медицинскому обеспечению дальних полетов и платформу для тренировки вестибулярного аппарата. Но готовность нужно проверять не только для пребывания в невесомости: потребуется также отработать переход между разными гравитационными условиями, включая возвращение домой.

Другая группа рисков связана с выходом из-под защиты земной магнитосферы. Сотни дней на орбитальной станции и столь же продолжительный межпланетный полет неравнозначны по условиям облучения, поясняет специалист ИМБП РАН по радиационной безопасности космических полетов Вячеслав Шуршаков.

Для иллюстрации он приводит ориентировочную дозу на околоземной орбите — около 0,6 миллизиверта в сутки. При условном сохранении такого уровня в течение года получится примерно 220 миллизивертов. Для межпланетного пространства эксперт рассматривает значение 1,4 миллизиверта в сутки — более чем вдвое выше.

— Продолжительность полета сама по себе еще не позволяет сравнить орбитальную и межпланетную экспедиции. Нужно смотреть, какую дозу человек получает, — подчеркнул Шуршаков.

У радиационной защиты нет одного универсального решения. Галактические космические лучи содержат частицы высоких энергий. Простое утолщение металлической обшивки не обязательно дает ожидаемый эффект. При взаимодействии излучения с материалом могут образовываться вторичные частицы. Поэтому важны состав защиты, ее толщина и расположение относительно экипажа.

Дополнительную сложность создает солнечная активность. По словам Шуршакова, ее цикл составляет примерно 11 лет. В период максимума воздействие галактических лучей может быть примерно вдвое слабее, чем в период минимума. Но одновременно приходится учитывать опасность солнечных протонных событий, во время которых поток частиц резко возрастает. Выбор времени старта меняет соотношение рисков, однако не отменяет необходимость защищать корабль.

От солнечных частиц, как объясняет специалист, можно укрыться в специально оборудованном отсеке. Усиливать защиту всего корабля одинаково слишком затратно по массе, радиационное убежище позволяет сосредоточить подходящие материалы вокруг сравнительно небольшого пространства. Пережидать опасный период там может потребоваться ориентировочно сутки — в зависимости от конкретного события.

Часть защиты можно совместить с запасами, которые корабль и так должен нести. Шуршаков рассказал об эксперименте на МКС, где вдоль стенки каюты разместили упаковки влажных гигиенических средств с высоким содержанием воды. По его словам, четыре слоя такой укладки снизили измеренную дозу примерно на 30%. Это результат конкретного орбитального эксперимента, который нельзя автоматически переносить на все виды межпланетного облучения.

— Запасы еды, воды и другие подходящие материалы можно размещать так, чтобы они одновременно выполняли роль дополнительной защиты, — отметил эксперт.

С точки зрения радиационной безопасности полет к Марсу и обратно Шуршаков считает возможным при продуманной системе защиты. Однако это не решает вопросы посадки, взлета и длительной работы на поверхности. Для каждого этапа нужны собственные расчеты. Один удачный материал не заменит дозиметрию, предупреждение об опасных событиях и план действий экипажа.

Если физические нагрузки требуют тренажеров и медицинского контроля, то психологическая устойчивость зависит еще и от того, как устроена повседневная жизнь. Д.м.н., заместитель директора по научной работе ИМБП РАН, эксперт Московского института психоанализа Юрий Бубеев считает, что длительная изоляция переносима при правильном отборе, подготовке и сопровождении экипажа.

— Человеческая психика пластична и адаптируется даже к экстремальной изоляции, но цена этой адаптации сильно зависит от условий, — объяснил он «Известиям».

Один из наиболее известных примеров — «Марс-500». Шесть добровольцев провели 520 дней в наземном комплексе объемом 550 куб. м. В опубликованном в PLOS ONE исследовании с участием ученых Пенсильванского университета и ИМБП РАН отмечено, что все завершили эксперимент, серьезных неразрешенных конфликтов или поведенческих чрезвычайных ситуаций не было. Однако устойчивость участников различалась.

Именно эта разница важнее попыток вывести из эксперимента общий «предел терпения». Успешные 520 дней подтверждают возможность длительного пребывания конкретного подготовленного экипажа в заданных условиях. Они не доказывают, что любой человек выдержит столько же или что после определенного срока неизбежно наступит срыв.

Бубеев отмечает, что монотонность и дефицит личного пространства могут постепенно сочетаться с тоской по дому и переживанием невозможности изменить ситуацию. Поэтому особенно опасны дни, в которых нечем заполнить время.

— Разнообразная, осмысленная работа с четкой структурой — главный щит против выгорания. Пустые дни часто опаснее тяжелых, — подчеркнул специалист.

Нагрузка проявляется и в измеримых изменениях режима. В исследовании «Марс-500» у одного участника сформировался цикл сна и бодрствования продолжительностью около 25 часов. У другого развивались трудности с засыпанием и снижалась бдительность при выполнении теста. Лишь двое из шести не демонстрировали поведенческих нарушений или сообщений о психологическом дистрессе.

Это не означает, что остальные были неспособны продолжать миссию, необходимо различать отдельные симптомы, ухудшение показателей и потерю возможности работать. Но данные объясняют, почему освещение, режим сна и дозирование нагрузки должны проектироваться так же внимательно, как техническое оборудование.

Переносимость тесного пространства еще не гарантирует способность работать в команде. Для экспедиции потребуется подобрать людей, которые смогут обсуждать ошибки, распределять обязанности и сохранять доверие даже после многих месяцев совместной жизни.

По наблюдениям Бубеева, небольшая группа может стать мощным источником поддержки. Но ее замкнутость усиливает последствия разногласий.

— Совместимость людей часто важнее выдающихся индивидуальных качеств. Выдающийся одиночка в плохо совместимой команде хуже, чем средний профессионал в слаженной группе, — считает эксперт.

Поэтому отбор не должен завершаться проверкой каждого кандидата по отдельности. Совместная подготовка позволяет увидеть, как люди распределяют ответственность, кому нужна помощь и кто способен поддерживать остальных в сложной ситуации. Бубеев особо выделяет самоорганизацию, общую цель и понимание особенностей коллег.

Вопрос о склонности к риску в таком полете нельзя свести к поиску самого бесстрашного участника. Экспедиция требует готовности действовать при неполной информации, но цена ошибки касается всего экипажа. По смыслу предложенных специалистами мер подготовки важна способность соотнести действие с доступными ресурсами и последствиями, а также отказаться от него, если условия изменились. Это вывод из описанных ими требований к автономной и командной работе.

Обратная крайность тоже опасна, стремление любой ценой избежать споров может мешать своевременно заметить проблему. Бубеев предупреждает о риске «группового мышления», когда команда ради спокойствия снижает критичность и перестает обсуждать разногласия. Командиру потребуется поддерживать порядок, сохраняя возможность возражать и сообщать о неблагополучии.

Автономность — отдельное испытание, которое объединяет медицинские, технические и психологические задачи. По оценке Бубеева, задержка межпланетной связи может достигать 20 с лишним минут в одну сторону. При таких условиях только на то, чтобы отправить вопрос и получить ответ, уйдут десятки минут — и это еще до обсуждения деталей.

— В острых состояниях наземные специалисты не смогут вмешаться вовремя. Экипаж вынужден опираться только на себя, — отметил Бубеев.

Это не означает полного отказа от поддержки. Меняется ее форма: вместо непрерывного разговора — структурированные сообщения, видеообращения, заранее подготовленные инструкции и программы самопомощи. Специалист предлагает отрабатывать сценарии, в которых нельзя сразу спросить у Земли, что делать, включая разрешение конфликтов и распознавание перегрузки.

С медициной возникает похожая задача. Белявский подчеркивает, что нужны оборудование, медикаменты и навыки самостоятельного оказания помощи, включая подготовку к ситуациям, когда может потребоваться операция. Важно одновременно контролировать организм и среду обитания: состав воздуха, давление, пульс и другие показатели.

Масштаб такого обеспечения влияет на устройство корабля. Белявский сообщил, что в расчетах его команды система жизнеобеспечения вместе с медицинским и техническим обеспечением может составить 38% массы корабля. Это оценка эксперта, относящаяся к проведенным расчетам, а не универсальная доля для любой марсианской миссии. Но она иллюстрирует, насколько значительным может быть объем ресурсов, необходимых для сохранения здоровья экипажа.

При этом способность выполнить задание не всегда означает отсутствие перегрузки. По словам профессора МАИ, высокая мотивация позволяет человеку успешно действовать даже на границе возможностей организма. Поэтому мониторинг должен обнаруживать неблагоприятную динамику раньше, чем она приведет к отказу от работы. Важна не только текущая скорость выполнения задач, но и цена, которую организм за нее платит.

— Наземные эксперименты и разрабатываемые платформы помогают моделировать отдельные условия полета и отрабатывать реакции организма, но комплексного решения, закрывающего все риски, пока не существует, — заключил Александр Белявский.