Наукова робота. Створення умов життєдіяльності людини в Космосі

Роботу виконала:
Дядюк Юлія Сергіївна,
учениця групи № 35
Полтавського професійного ліцею 

Науковий керівник:
Гайтан Людмила Василівна,
викладач фізики
Полтавського професійного ліцею
учасниця V Всеукраїнського Інтернет-конкурсу
„УЧИТЕЛЬ РОКУ – 2020” за версією
науково-популярного природничого
журналу „КОЛОСОК” у номінації
„Фізика і астрономія”

ВСТУП

«Земля — колиска людства, але не можна ж вічно жити в колисці!» — говорив Костянтин Ціолковський.

Так, перш ніж летіти на інші планети з метою їх тераформування, ми повинні навести порядок на своїй планеті: не будемо труїти її відходами своєї діяльності, збережемо клімат, і розум не дозволить нам застосувати ядерну зброю. Але завжди є небезпеки, які, нажаль, запобігти не зможемо. У силу нестачі технологій або несподіваної появи загрози. Власне кажучи, ще не факт, що ми збережемо свою планету, її екосистему, повітря, воду, природу в цілому. Хоча планета і буде формально придатною для життя, проживання на ній може стати некомфортним. Футурологи часто малюють апокаліптичні картини світу — перенаселення, виснаження ресурсів, перетворення планети на глобальний мегаполіс без жодного куточку незайманої природи. Щоб не задихнутися на втомленій від людства планеті, ми все-таки будемо змушені відправитися в Космос на пошуки більш чистого світу, або створити його з нуля. Тому те, що людство, як маленька дитина, робить перші кроки, вивчаючи особливості Сонячної системи та її планет, зробить наше майбутнє більш вільним та цікавим.

Актуальність даної роботи полягає у дослідженні умов життєдіяльності людини у Космосі.

Предметом дослідження даної роботи є умови життєдіяльності людини на Марсі, Місяці, Венері.

Об’єктом дослідження є:

1. Причини дослідження людиною Космосу.
2. Цікаві факти про життя людини у Космосі.
3. Умови життєдіяльності людини на Місяці, Марсі, Венері.

Метою роботи є аналіз життєдіяльності людини у Космосі.

 Для досягнення мети роботи поставлені такі завдання:

1. З’ясування основних причин дослідження людиною Космосу.
2. Аналіз життя людини у Космосі з наведенням цікавих фактів.
3. Ознайомлення із перспективами освоювання Космосу людиною.
4. Дослідження умов життєдіяльності людини на Місяці, Марсі, Венері.

Робота складається із вступу, містить два розділи: у першому розділі розглянуті питання дослідження людиною Космосу із наведенням цікавих дослідних фактів, у другому розділі роботи наведені перспективи освоювання Космосу людиною, зокрема досліджені умови життєдіяльності людини на Марсі, Місяці, Венері, а також висновку і списку використаної літератури.

Ми до нині не навчилися керувати погодою на нашій планеті, а вже хочемо змінити клімат на Марсі та Венері. Чому саме ці планети? Адже в Сонячній системі їх вісім (земної групи: Меркурій, Венера, Земля, Марс; планети гіганти: Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун), не включаючи карликові, що знаходяться в тій частині, яка не отримує необхідної кількості сонячної енергії, щоб думати про їх тераформування, у всякому разі, зараз. Але все ж таки кількість об’єктів Сонячної системи, яким ми можемо надати землеподібний вид мінімальна.

Під тераформуванням (лат. Terra — «земля» і forma — «вид») ми розуміємо створення на планеті або супутнику планети умов, максимально придатних для життя людини, а значить, умов, подібних до земних. Якщо раніше життя на Землі пристосовувалася до умов планети, то тепер доведеться провести зворотний процес — пристосувати планету під прийнятні для нас умови. А щоб такі умови створити, потрібно як мінімум змінити клімат космічного тіла — температуру, атмосферний тиск і її склад. Як максимум нам доведеться відновлювати або створювати магнітосферу, змінювати параметри орбіти і обертання, фізичні характеристики тощо. Тому оцінивши характеристики об’єктів Сонячної системи, можна дістатись до висновку, що навіть з урахуванням передбачуваних технологій до тераформування придатні тільки Марс і Венера, і в тій чи іншій мірі можливо буде змінити умови на супутниках планет-гігантів. Також хочуть колонізувати наш супутник Місяць.

РОЗДІЛ І. Людина і Космос

1.1. Причини дослідження людиною Космосу

Завжди були і є скептично налаштовані люди, які не розуміють цінності того, навіщо люди освоюють космос. Вони весь час намагаються довести, що це лише марна трата грошей платників податків, і що насправді дослідження не потрібні. Однак якщо самий лютий скептик починає детально вивчати питання, то, швидше за все, вже дуже скоро все зрозуміє. Справа в тому, що багато чого з того, що є вже сьогодні невід’ємною частиною життя, стало можливим саме завдяки космічним дослідженням.

Розглянемо найбільш поширені причини того, навіщо люди освоюють космос.

Більшість з нас навіть не здогадуються, що самі звичні навколишні речі використовують лише завдяки космічним програмам. Навіщо люди освоюють космос? Інформація про штормових попередженнях і погоду, телефонні розмови по мобільному, супутникове телебачення і так далі – все це було досягнуто з дослідженням космосу. Навігатори в автомобілях, літаки і судна отримують інформацію безпосередньо звідти.

1. Видобуток корисних копалин

Інші планети, що рухаються навколо Сонця із Землею, мають у величезних кількостях різні мінерали і речовини, які можуть стати дуже корисними для землян. Наприклад, важкі метали на Марсі знаходяться практично біля його поверхні. Крім того, в місцях, де немає атмосфери, можна розробляти відкрито ядерні бомби. З Місяця реально добувати кремній і гелій-3, які будуть широко затребувані в електроніці та енергетиці. Астероїди і комети, що пролітають поруч із Землею, містять величезну кількість металів і льоду на своїй поверхні. Гіганти з газу зможуть стати джерелом водню. Енергія в космосі є практично нескінченною. Це одна з головних причин того, навіщо люди освоюють космос. Фото, яке є проекцією Марса, яскраво ілюструє багатство планети корисними копалинами.

Нікель, золото, вольфрам, платина – ось лише невеликий список того, чим багатий далекий Марс.

2. Перенесення екологічно шкідливих виробництв за межі Землі

Люди виробляють все більше і більше, особливо в останні десятиліття. Далеко не вся промисловість є екологічно безпечною. А перспектива того, що вона знизить свої темпи, у майбутньому дорівнюють нулю. Відходи пластика, побутової хімії, металу та інших штучних речовин забруднюють природу, яка ще довго не зможе їх переробити самостійно. Життєвий простір людей скорочується. У той же час, якщо вдасться налагодити виробництво на інших космічних тілах, проблема екологічного існування на Землі буде вирішена. Це ще одна важлива причина того, для чого люди освоюють космос (фото внизу показує процес дослідження далеких просторів).

3. Переселення

Цей аспект включає в себе як перспективу поселення на інші планети, так і збільшення земного простору, придатного для життя людей. Посилаючись на попередній пункт, тобто на можливість перенесення виробництв за межі планети, можна зробити висновок, що у разі його реалізації очиститься територія на Землі, яка в даний час забруднена діючими сьогодні і колишніми виробництвами. Крім того, збільшується ймовірність освоєння нових територій, які на сьогоднішній день ще недоступні.

4. Наука

Тут залежність одного від іншого прямо пропорційна. Чим вище рівень розвитку науки, тим космос, можливо, будуть більше освоювати. І навпаки, чим глибше космічні дослідження, тим більше з’явиться наукових відкриттів. А там не за горами – розвиток наступних за ними сфер життєдіяльності людей.

5. Суспільство

 Розвиваючи таку галузь, як освоєння космосу, держави зможуть не тільки змагатися один з одним, як це було в недавні роки між СРСР і Сполученими Штатами. Для чого люди освоюють космос? Які б не були причини цього, таке грандіозне за своїми масштабами і дуже дороге дослідження зажадає від людей консолідуватися, відкласти як уже віджилі себе і неактуальні суперництво й амбіції і разом вирішувати нові надзавдання. У недалекій перспективі це задіяння багатьох талантів і умів, здатних все більш розвивати космонавтику. Далі буде з’являтися дуже багато робочих місць, що послужить поліпшенню умов життя безлічі землян. У ще більш далекій перспективі, коли люди зможуть на інших планетах видобувати корисні копалини, відбудеться згладжування нерівномірного розподілу на Землі природних багатств, коли південь трохи обділений ними.

1.2. Життя людини у Космосі

Абсолютно точно можна заявити, що жити в космосі без спеціальних допоміжних засобів неможливо, принаймні, на даному етапі розвитку людства. А причин тому кілька:

1. Абсолютний і пронизливий холод, який панує в зоряній безодні. Температура за бортом космічного корабля становить -270 градусів за Цельсієм. У такому холоді людина існувати не зможе.
2. У космосі відсутній кисень, який необхіднийземлянам для життєзабезпечення організму. Зважаючи на відсутність кисню будь-який організм переживає ефект декомпресії, коли його кров або плазма з рідкого стану переходять в газоподібний або тверде. Це і приведе людину до моментальної смерті.
3. Перебувати в космосі без скафандра неможливо із іншої причини. Опіки від сонячного випромінювання руйнівно вплинуть на організм уже в перші 10 секунд. Розпочнеться випаровування рідини з організму, а людина складається з води на 70%. Можна уявити собі можливі наслідки, якби ви у відкритому космосі без скафандра.

Постає розсудливий питання: а як тоді вижити в космосі? Відповідь на це питання лежить в розумінні того, що потрібно зробити, щоб перенести земні умови життя людини на навколоземну орбіту.

Ці умови якраз і відтворюються на борту космічних станцій і всередині скафандра. Розглянемо їх.

Наявність кисню, який потрібен для обміну речовин і підтримки енергії. Ця умова створюється як на кораблях, так і в скафандрах.

Захист від холоду. При конструюванні будь-якого механізму, який буде працювати в космосі, приділяють особливу увагу теплоізоляції корпусу.

Захист від радіації. Як говорилося вище, космос являє собою вороже середовище для будь-якого організму. Не останню роль в цьому відіграє і радіоактивне випромінювання від космічних об’єктів. На Землі нас рятує атмосфера. Ну а на орбіті космонавти захищені спеціальними металевими сплавами і радіоотводамі, які переривають рух активних субатомних частинок.

Важливу і часом визначальну роль виживання наорбіті грає здоров’я космонавта. Для адаптації до невагомості, відсутності повноцінного кисневого харчування, зміні біологічного ритму життя, проживання в тісноті потрібно величезний запас сил. Саме тому ідеальне здоров’я космонавта дає йому можливість перебувати в космосі досить довгий час.

Харчування у космонавтів організовано у вигляді збалансованих сумішей, які є у великих запасах. Ніяких кулінарних шедеврів, зрозуміло, немає.

Окремі кімнати для сну забезпечені системами штучної гравітації длязручності.

1.3. Десять цікавих фактів про перебування людини у Космосі

1. За один день ви станете свідком сходу сонця 16 разів

На низькій навколоземній орбіті Cолнце заходить і сходить кожні 90 хвилин, що позбавляє людину повноцінного сну через відсутність звичних циклів зміни дня і ночі. Щоб цього уникнути, на МКС адміністратори налаштовують розклад космонавтів на 24 години і, наскільки це можливо, намагаються зберегти земної графік.

2. В умовах відсутності сили гравітації, хребет розтягується, роблячи вас вище. Як правило, космонавти підростають на 5-8 см. На жаль, додаткове зростання, може викликати ускладнення, такі як біль в попереку і проблеми з психікою.
3. Ви можете позбутися від хропіння

Дослідження показали, що космонавти, які хропли на землі, в космосі спали мовчки. Гравітація грає домінуючу роль в генерації синдрому апное сну і, як наслідок, хропіння. Звичайно, є космонавти, які хропуть і в космосі, але ефект невагомості значно зменшує хропіння.

4. Деякі приправи вимагають додавання в них води перед вживанням

У космосі сипучі приправи, такі як сіль і перець, можна вживати тільки в рідкому вигляді. Астронавти не можуть посипати їжу сіллю або перцем, будь-які пещінкі негайно піднімаються в повітря, що створює небезпеку їх потрапляння в вентиляційну систему, а потім в очі, ніс і рот екіпажу.

5. Найдовше перебування людини в космосі склало 438 днів
6. У космосі загинули 3 відомих астронавта

Екіпаж корабля «Союз 11», Георгій Добровольський, Віктор Пацаєв і Владислав Волков загинули після розстикування з космічною станцією «Салют-1». Клапан їх корабля виявився відкритим після відстиковки модуля.

7. Майже кожен космонавт знайомий з космічної хворобою

В умовах відсутності сили гравітації, сигнали від вестибулярного апарату і тиск помилкові. Цей ефект як правило призводить до дезорієнтації: багато космонавти раптом починають відчувати себе догори ногами, або не можуть визначити положення своїх рук і ніг ітд. Дезорієнтація є основною причиною так званого синдрому адаптації в космосі. Більше половини космічних мандрівників страждають на хворобу простору, яка несе з собою головні болі, неуважність, нудоту і блювоту. Зазвичай, проблеми зникають через кілька днів – це означає, що космонавт адаптувався.

8. Найважче після повернення з космосу знову звикнути до того, що предмети, які ви відпускаєте, падають

Після повернення з космосу астронавти проходять реадаптацию. Ряд українських астронавтів, довгий час пробули в космосі, кажуть, що через деякий час після повернення, їх щиро дивує той факт, що відпущена в повітрі гуртка або інший предмет падає на підлогу.

9. Замість ванній волога серветка

Не дивлячись на те, що станція «Мир» була оснащена душовою кабіною, більшість астронавтів користувалися вологим рушником або вологими серветками. Такий спосіб значно знижує рівень споживання води. Кожен космонавт має також зубну щітку, зубну пасту, бритву і інші засоби особистої гігієни.

10. Космічне випромінювання змушує бачити сліпучі спалахи

Дивлячись зі своїх капсул, космонавти бачили дивні спалахи. Космічне випромінювання діє на людське око, викликаючи помилковий сигнал, який мозок інтерпретує як спалахи світла. Як з’ясувалося, що таке випромінювання згубно впливає на здоров’я очей. Принаймні 39 колишніх космонавтів страждають катарактою в тій чи іншій формі.

РОЗДІЛ ІІ. Створення умов життєдіяльності людини у Космосі

2.1. Перспективи освоювання Космосу людиною

Сьогодні часто говорять і пишуть про космічний туризм: приватні компанії активно працюють над створенням ракет і ракетопланів для доставки заможних щасливчиків у космос. І ми вже знаємо імена перших астронавтів для комерційних польотів у космос.

Важливий крок на шляху до космічного туризму – вдале дев’яте випробування New Shepard компанією Blue Origin, що належить засновнику Amazon мільярдерові Джеффу Безос.

Для запуску ракети-носія та космічного корабля New Shepard був обраний космодром у Західному Техасі. Компанія перевіряла систему евакуації транспортного засобу, адже головна мета місії – саме відправка людей у космос, і вони повинні бути максимально захищені.

За словами представників Blue Origin, запускаючи ракету, за підтримки NASA також провели ряд додаткових наукових експериментів. Відомо, наприклад, про тестування технології, що створює доступ до бездротового Інтернету в космосі.

Останнє випробування New Shepard продемонструвало безпеку комерційних польотів і дало можливість побачити інтер’єр керованої пасажирської капсули.

Якщо судити за фото й відео, усередині дуже затишно. Модуль розрахований на шістьох космічних туристів.

Повідомляється, що до кінця цього року відбудеться перший політ з людиною на борту, а у 2019 році почнеться продаж квитків і комерційні запуски. За попередніми даними, вартість польоту на New Shepard складе $200-300 тис.

На низькій навколоземній орбіті планують побудувати перший готель – Aurora Station. Ініціатива належить каліфорнійській стартап-компанії Orion Span.

Хоч урочисте відкриття Aurora Station намічене на 2022 рік, вже є можливість забронювати місця, внісши передоплату в $80 тис. Що стосується повної вартості 12-денного перебування в космічному готелі, це $9,5 млн. Добре, що ціна включає обов’язкову тримісячну підготовку до космічної подорожі (а то не вклалися б!).

Обіцяють, що гість Aurora Station зможе не тільки освоїти техніку пересування в невагомості, але й виростити міні-город, забравши саджанці з собою на Землю. А що, гарний сувенір!

Крім того, космічний турист зможе спостерігати «нескінченні світанки й заходи»: 16 сходів і заходів Сонця щодоби. Станція розташована на висоті більше 320 км. На повний оборот навколо Землі знадобиться 90 хвилин.

Коли на орбіту виведуть наступний модуль, космічний туризм стане доступнішим на кілька мільйонів доларів. Правда, для цього ще потрібно, щоб послуга стала затребуваною.

А щоб ми рідше потрапляли під дощ без парасольки, 23 серпня в рамках четвертої місії з вивчення Землі програми ESA Living Planet Programme в космос був запущений лазерний «повелитель вітрів». Це – ADM-Aeolus, перший супутник, який буде відслідковувати параметри земних вітрів з орбіти.

І очевидно, там – над Землею – життя кипить. Вже й спортом у космосі займаються. Так, у ніч з 21 по 22 серпня 2018 роки ми спостерігали в прямому ефірі гру в теніс космонавтів Міжнародної космічної станції (у невагомості!).

Але й прямісінько тут, не відриваючись від землі, сьогодні можна, наприклад, зробити селфі в космосі, як би це парадоксально не звучало. Це хлопці з NASA постаралися: випустили відповідну програму для тих, хто хоче здивувати весь Instagram.

Легким рухом пальця ви – у скафандрі – опиняєтеся у відкритому космосі й робите селфі на тлі дивовижних галактичних пейзажів: наприклад, туманності Оріона або Чумацького Шляху. Таким чином їх і популяризують. Користувач може вибирати з 30 фонів, знятих космічним телескопом “Спітцер”, якому виповнилося 15 років.

2.2. Створення умов життєдіяльності людини на Марсі, Венері, Місяці

Одними з найвідоміших у світі є проекти компанії SpaceX американського мільярдера Ілона Маска. Його початковим планом було побудувати на Марсі щось на зразок мініатюрної теплиці для вирощування рослин (проект Mars Oasis), проте Маск зіткнувся з проблемою відсутності ракет, здатних втілити його мрію. В результаті він заснував приватну аерокосмічну компанію, яка займається створенням техніки, що зможе доставити людину на Марс.

У вересні 2017 року Ілон Маск представив оновлений проект реалізації системи польоту на Марс, в основі якої лежить створення космічного корабля BFR – Big Falcon Rocket. Ця ракета повинна складатися з двох ступенів. Перша – прискорювач, що дозволить вивести корабель на орбіту Землі, а друга буде відповідати за політ до Марса. Обидві ступені передбачається зробити багаторазовими. BFR зможе піднімати на орбіту 150 тонн вантажу, а вартість запуску буде доволі низькою.

Ілон Маск ще в 2016-му році висловив припущення, що побудувати на Марсі мегаполіс, який сам би себе забезпечував – цілком реально, і, зокрема, створити навколо Марсу щось схоже на атмосферу Землі, яка б забезпечувала мешканців колонії повітрям. Проте світові науковці іншої думки – мовляв, для створення атмосфери навколо Марсу необхідний вуглекислий газ, якого там надто мало. Але вчені виявили на Марсі підземний резервуар, заповнений водою, хоча він і знаходиться під шаром ґрунту та льоду. Якщо там була вода, то теоретично мав би бути й кисень, а якщо немає – може, на Марсі є умови для нього. І це підтверджує припущення Маска про те, що створити на Марсі атмосферу – реально.

Етапи тераформування Марсу

Є питання і щодо системи BFR, яка доставлятиме людей на Марс. Вона вміщатиме до 100 людей, і буде здатна підіймати вантаж до 150 тонн. Але Ілон Маск неодноразово наголошував, наскільки економічно затратно щоразу відправляти корабель в космос, і там його «розбивати». Тож найголовніше питання зараз – віднайти можливість для повернення корабля на Землю.

Учасників першої місії на Марс було відібрано в червні минулого року. Їх 12, усі вони американці і мають ступені бакалавра в галузі медицини, інженерії, математики, біології тощо. Деякі з них мають досвід служби у ВМС США, інші – досвід дослідницьких експедицій у найвіддаленіші точки Землі. Є й доктори наук: Уоррен Хобург та Роб Каллін – у галузі інформатики та електротехніки, а Джонні Кім та Франсиско Рубіо – в галузі медицини. Отже, окрім того, що претенденти на політ на Марс фізично витривалі, вони можуть проводити повноцінні наукові дослідження безпосередньо на Червоній планеті. Втім, оскільки точні терміни місії на Марс невідомі, можливі зміни і в складі екіпажу.

Науковці довели, що тривале перебування людини на Марсі загрожує незворотними змінами в організмі. Відомо, що гравітація на Марсі значно менша, ніж земна, людський організм призвичаюється і повернення на планету, де гравітація вища, може коштувати космонавтам навіть життя.

Втім, космонавти це розуміють. Сергій Якимов (українець, який теж хоче полетіти на Марс) пояснює, що цей проект дозволить людству облаштуватись в далекому космосі – кожна людина, яка буде учасником проекту, зробить великий внесок, навіть якщо і жертва, то жертва заради світлого майбутнього людства.

Зараз переважають думки, що це відбудеться не раніше 2030-х років, адже поки що немає ані готового космічного корабля, ані розуміння, як експедиція житиме на Червоній планеті. І це не дивно – схожа ситуація уже була на Землі в епоху великих географічних відкриттів 700-500 років тому. І кораблі-вітрильники не були недостатньо готові до настільки тривалих подорожей, і подорожі ті тривали довгі роки, і не було уявлення, куди саме потраплять моряки.

Тераформування цієї гарячої планети Венери вперше всерйоз зацікавилися радянські вчені. Ними було розроблено безліч ідей і здійснено кілька спроб дослідження Венери, як її поверхні, так і околиць.

Тераформування Венери привабливо наступним:

1. Венера знаходиться недалеко від Землі, хоча і розташовується ближче до сонця.
2. Венера має характеристики, близькі до земних (маса, діаметр, прискорення сили тяжіння, тому її ще називають сестрою-близнюком Землі.
3. Сонячна енергія на гарячій планеті також є позитивним благом для її тераформування, адже це може вдосконалити розвиток енергетики.
4. Вважається, що на Венері дуже багато твердих речовин, наприклад, урану, які є корисними ресурсами.

Методи, як можна здійснити тераформування Венери:

1. Скорочення венеріанських доби (117 земних днів) шляхом бомбардування планети астероїдами, які, до того ж, наповнять Венеру водою. Для цього, на думку футурологів, використовувати водно-аміачні астероїди можна з поясу Койпера (комети також можуть бути корисні).
2. Синтезуючи воду з повітря і вуглекислого газу, також можна вирішити проблему венеріанської посухи і забезпечити планету водними ресурсами.
3. На Венеру повинна впасти крижана брила діаметром 600 кілометрів, щоб
4. розкрутити планету і штучно забезпечити водою.
5. Водної бомбардуванням можна розбавити небезпечні сірчані хмари, що огортає всю планету. Така установка перетворить кислоту, сіль, при цьому ще і виділяючи водень. Однак вирішення однієї проблеми тягне за собою іншу. Підняті клуби пилу точно викличуть на Венері ядерну зиму. Тому потрібно бути готовим до всього.
6. Так як температура на поверхні планети в 4-5 разів вище температури кипіння води, то Венеру необхідно спочатку охолодити. Цього можна домогтися шляхом розміщення колосальних екранів між сонцем і Венерою в точці Лагранжа (між двома масивними тілами), на якій може знаходитися об’єкт з незначною масою, не відчуваючи ніякого впливу даних тіл, крім гравітаційних. Але така рівновага дуже нестійкий, тому розташування екранів необхідно постійно змінювати.
7. Знизити температуру планети можна шляхом перетворення частини атмосфери в сухий лід – твердий діоксид вуглецю.
8. Заселення на планету водоростей (хлорела, ціанобактерії), що поглинають вуглекислий газ, виробляють кисень і знижують дію парникового ефекту, також може допомогти охолодити Венеру і знизити атмосферний тиск. Цим цікавився американський учений Карл Саган.

Незважаючи на можливі спроби створити на Венері необхідні умови для існування живих організмів, жити там людина практично не зможе. Це пояснюється декількома причинами:

1. Дуже висока температура поверхні Венери (близько 460 градусів за Цельсієм). Звикнувши до температури Землі (+14 градусів), людина просто згорить.
2. Тиск на Венері складає близько 93 атмосфер, в той час як на Землі атмосферний тиск на рівні моря прийнято брати за 1 атмосферу (або, як кажуть метеорологи, 760 мм. рт. ст.).
3. На Венері людині нічим буде дихати. На відміну від Землі, насиченою киснем, Венера багата вуглекислим газом і азотом, які людським легким не під силу.
4. На гарячій планеті практично немає води, необхідної для людського організму. Тим не менше, її можна доставити туди штучним шляхом.
5. Венера обертається в протилежну сторону в порівнянні з Землею, тому день і ніч становлять не 24 звичних години, а по 58,5 земних діб, що досить незручно.
6. Так як Венера знаходиться набагато ближче до Сонця, ніж Земля, то і підвищений рівень радіації. А як відомо, він може викликати у людини рак та інші небезпечні смертельні хвороби.

Венера після тераформування придатна для живих організмів, повинна мати теплий клімат з нормальною вологістю. Також вона повинна мати середню температуру, приблизно в два рази перевищує середню температуру Землі, тобто близько 26 градусів Цельсія. Змінадня і ночі збігається з земним: 24 години – 1 добу. Водно-аміачні комети і астероїди повинні забезпечити планету водою. Передбачається використання нанороботів, які перетворюють вуглекислий газ та інші токсичні речовини і замінюють їх на кисень, більш необхідний для дихання живих організмів.

Відтоді як остання людина, капітан Джин Сернан, ступила на Місяць, минуло вже майже 47 років. Проте останнім часом ідея про повернення людей на земний супутник здобула нове життя. Дональд Трамп наприкінці минулого року підписав відповідну директиву. Ілон Маск і Джеф Безос взагалі заявляли, що людству варто б уже облаштувати на Місяці постійну базу.

Проте, якою вона буде? Варіантів насправді чимало. Вчені, корпорації та космічні агентства у всьому світі ведуть серйозні роботи із цього напряму. Дехто пропонує споруджувати оселі на поверхні, а декотрі – станції на орбіті нашого супутника.

Одним з останніх і мало не найамбітніших планів дій став Deep Space Gateway – проект невеликої місячної орбітальної станції, який NASA прагнула збудувати спільно з іншими космічними агентствами Європи, Росії, Японії, Китаю. Deep Space Gateway мала стати потоково-транзитною базою на шляху до більш далеких об’єктів – Марса, поясу астероїдів. Назву проекту, щоправда, змінено. Наразі це Lunar Orbital Platform-Gateway (LOP-G). Зате суть лишилась незмінною. Згідно з робочим дизайном до LOP-G входитимуть силові й рухомі елементи (power and propulsion element), житловий модуль, логістичні елементи й тамбур. У NASA запевняють, що збудують станцію десь у 2020-х.

Якщо США вивчають варіант будівництва навколомісячної станції, то Європі більше до вподоби ідея зведення бази безпосередньо на поверхні земного супутника. Moon Village – це некомерційна асоціація, головна мета якої – зробити все можливе для створення на Місяці постійної бази. Один з її головних ідеологів – глава Європейського космічного агентства Жан Ворнер. До речі, членами Асоціації є майже 150 структур – державних, наукових, промислових, – з більш як 30 країн.

Поміж них є й Україна, яку представляє Конструкторське бюро “Південне” (КБП). КБП має і власну розробку моделі місячної бази. Прораховано все, починаючи з ракети носія, місячної орбітальної станції або, скажімо, посадкової платформи й закінчуючи приміщеннями для життя і роботи екіпажу.

За задумом конструкторів, приміщення ці можуть бути двох типів: вертикальні й горизонтальні. Уявіть собі комфортабельний гараж завдовжки 6 і заввишки-завширшки 3 метри. Ось вам і горизонтальний блок. Вертикальний має бути трохи більшим: 6 метрів заввишки і п’ять – завдовжки-завширшки. Крім цього, місячна база від українських інженерів має бути оснащена роверами, транспортними засобами й апаратами для зондування. На відміну від зарубіжних проектів, ознайомитись із розробкою і “прогулятися” базою на Місяці можна вже зараз – КБП підготувало віртуальний тур і вже готується продемонструвати його за два тижні на Interpipe TechFest у Дніпрі. Проте терміни реалізації власне проекту поки що невідомі.

Декілька років тому у NASA почали перейматися розширенням площі МКС. Навесні 2016 року до станції пришвартувався вантажний корабель Dragon з модулем BEAM в багажнику. Розроблений компанією Bigelow Aerospace модуль був не такий, як зазвичай, а… надувний. Така собі повітряна куля в космосі. Екіпаж станції закачав усередину модуля повітря, отримавши таким чином додаткову кімнату 4х3 метри для проведення експериментів.

Усе відбулося дуже вдало, і Bigelow та NASA почали обмірковувати проект щодо використання аналогічного рішення для місячної програми. Щоправда, застарілий BEAM для цієї мети вже став неактуальним, а тому у Bigelow взялися за розробку модуля B330 об’ємом 330 кубічних метрів, придатного для проживання 6 астронавтів. Отже, наразі на основі B330 компанія створює реальний поки що наземний прототип – Expandable Bigelow Advanced Station Enhancement або XBASE – поліпшену версію модуля.

Варіантів використання його на Місяці декілька. Перший – місячне депо або просто база на орбіті супутника. Тут з Bigelow готові допомогти ULA, які пропонують використовувати для запуску вантажу свою важку ракету Vulcan 562. Крім того, надувні модулі Bigelow теоретично можна використовувати безпосередньо на поверхні, тобто виходить Bigelow Lunar Outpost.

Bigelow – це не єдина компанія, яку NASA вирішили долучити до створення прототипів для майбутніх місячних поселень. До гри приєдналися надто солідні компанії. Скажімо, Boeing для створення свого варіанта модуля взяли за основу досвід проектування і складання на орбіті, який свого часу застосували на МКС.

Lockheed Martin, що розробили один із найпопулярніших авіатранспортників, С-130 “Геркулес”, запропонували модернізувати логістичний модуль – з тих, які використовували свого часу для перевезення обладнання й матеріалів на станцію на борту космічних шатлів.

Китай також воліє мати свій зиск від супутника Землі, і плани тут досить масштабні – йдеться як про створення важкої ракети, так і про будівництво бази на поверхні. Хоча останнє це лишень проект, такий собі начерк. Китай не квапиться, запланувавши політ на Місяць у 2030-х.

Щоправда, поки всі місячні проекти так і лишаються гарними ідеями. І річ не тільки в тому, що до Місяця летіти задорого, а й через те, що практично нема на чому – останній старт надважкої Saturn V відбувся 1973 року, а на виробництво подібних апаратів піде чимало часу. Крім техніки, є безліч інших проблем. Ніхто поки так і не зміг вирішити проблему впливу тривалого перебування космосу на організм людини. Відомо, що під час відсутності гравітації той згубно впливає на кісткову тканину і зір. Радіацію також ніхто не скасовував.

Хай там як, але раніше згаданий модуль Bigelow на МКС – це лишень велика тестова кімната. Члени МКС заходять туди зрідка і перебувають там недовго задля того, аби зібрати дані вимірювань, перевірити, як модуль працює в умовах відкритого космосу, бомбардування мікрометеоритами або рештками сміття, наскільки він захищає від радіації. Крім того, утримувати місячний проект – коштовне задоволення.

Постійна команда на орбіті нашого супутника потребуватиме регулярного поповнення ресурсів, зокрема водою, продуктами. Доставляти вантажі на МКС – також недешево, навіть з використанням ракет Ілона Маска вартість виведення одного кілограма на орбіту сягатиме майже 2000 доларів. Але ж МКС розташована на висоті 400 км. Від Землі до Місяця – 380 тисяч кілометрів. Вартість місячних місій становить від 1,5 до 10 млрд доларів, а максимальна сума – це майже половина річного бюджету NASA.

Певна річ, ситуацію докорінно міг би змінити видобуток ресурсів на місці (in situ, як мовиться). Оптимізму додає нещодавнє відкриття – на Місяці виявлено лід.

Особливо він поширений в полярних областях. Можливо, це допоможе вирішити питання щодо забезпечення паливом або сталої роботи бази. Та хоча й називають 2022 рік стартовою датою, поселенці на Місяці – це абсолютно неблизька перспектива.

ВИСНОВОК

Космос – це середовище, де людина може існувати, лише застосувавши певні захисні пристрої.

За рекомендаціями космічної біології розроблено цілий комплекс заходів, що гарантують безпеку польоту.

Під час польоту на космічному кораблі космонавта чекають:

шум на активній ділянці, коли працюють потужні ракетні двигуни;

вібрації, що в цей момент стрясають тіло ракети;

перевантаження, зумовлені колосальним прискоренням;

невагомість, яка виникає після виведення корабля на орбіту.

Як долають ці перешкоди? Шум у кабінах зводять до мінімуму, застосовуючи звукоізоляцію, вплив вібрацій на організм знижують за допомогою різних амортизаторів. А як підвищити стійкість організму людини до дії перевантажень? Дослідженнями встановлено, що перевантаження краще переносити, коли вони спрямовані в напрямку “груди-спина”, і гірше – якщо вздовж тіла. Ось чому в кабіні космічного корабля космонавти розміщуються завжди так, що перевантаження діють перпендикулярно до поздовжньої осі їх тіла або під незначним кутом. У цьому разі вони можуть переносити значне “збільшення” своєї ваги протягом тривалого часу.

І ось корабель на орбіті… Пасажири потрапляють у світ “зниклої” ваги. Тривала невагомість… У земних умовах її можна відтворити тільки на короткий час, наприклад, при русі літака по так званій параболі Кеплера. А це для людини – принципово новий стан. Чи зможе за таких умов працювати її орган рівноваги і координації – вестибулярний апарат? Адже при цьому “виключається” сигналізація із значної зони рецепторів, функціонування яких пов’язане з дією сили тяжіння. Чи буде збережена працездатність людини, чи зможе пристосуватись до незвичайної ситуації людський організм?

Дослідження у лабораторії, а згодом і в космосі позитивно відповіли на ці питання. Організм пристосовується до невагомості. Але вчених турбують і перехідні періоди – переходи від перевантажень до невагомості і навпаки. І виявляється, що людина гірше переносить саме перехід від стану зниклої ваги до перевантажень.

Проблема невагомості має багато аспектів. І всі їх потрібно вивчити при підготовці польотів людини, провівши свого роду “біологічну розвідку” на тваринах. Біологічна розвідка і в майбутньому буде, за словами відомого спеціаліста з космічної медицини академіка В. В. Паріна, передувати кожному принципово новому кроку людини у космос.

Штучна атмосфера корабля, особливості харчування космонавтів у польоті, особливості режиму праці і відпочинку, ізоляція, обмеження рухів, емоціональне напруження і ін. – ці фактори вже пов’язані з перебуванням людини у герметичній кабіні космічного корабля. Тут космонавт позбавлений значної кількості подразників і звичного для нього соціального середовища. Все це в поєднанні з невагомістю, порушенням земного ритму (добової періодики), різким обмеженням рухів може призвести до серйозних психічних і вегетативних розладів. На допомогу приходить сурдокамера – “світ безмовності”, яка дає змогу космонавтам відчути на землі дію цих факторів і пристосуватися до них.

Успішні польоти радянських космонавтів на космічних кораблях “Восток” і “Восход” та американських космонавтів на кораблях “Меркурій” і “Джеміні” довели правильність висновків і рекомендацій космічної біології. Людина під час польоту зберігає працездатність на досить високому рівні. Проте це лише початок, перші етапи в освоєнні космосу. Наступні польоти вимагатимуть більшої активізації космонавтів.

В майбутньому освоєння космічного простору неможливе без космічних рейсів, що триватимуть по кілька тижнів, місяців і навіть років. І тут особливо важливими стають дослідження, спрямовані на забезпечення необхідних умов для життя і діяльності космонавтів-дослідників у польоті та безпеки подібних подорожей у космічному просторі.

Вже тепер можна сподіватись, що подальше вивчення космосу, Місяця та інших планет сонячної системи відбуватиметься при активній участі космонавтів, які розміщатимуться в кабінах “зоряних” кораблів.

Але для цього треба розробити методи і принципи забезпечення умов для життя космонавтів, зокрема створити системи часткового або повного круговороту речовин у замкнутому об’ємі кабін космічних кораблів. Мається на увазі регенерація газового середовища, води, синтез продуктів харчування з використанням біологічних і хімічних методів, утилізація продуктів життєдіяльності людини, тварин і рослин тощо.

Здійснюються пошуки найефективніших методів гарантування безпеки самих польотів, а також безпеки виходу космонавтів з корабля в аварійних ситуаціях або при посадці корабля на поверхню іншого небесного тіла. Над цими проблемами працює космічна біологія і космічна медицина.

І це далеко не все. Треба докладно вивчити радіаційну обстановку, де пролягатимуть траси майбутніх польотів. Можливо, потрібна буде і штучна гравітація на кораблі, адже при тривалих подорожах невагомість може негативно вплинути на організм. Набутий досвід показує, що потрібні дальші дослідження як по уточненню методів відбору космонавтів, так і з їх спеціальної підготовки. Оскільки тривалі рейси вимагатимуть, щоб екіпаж кораблів складався з кількох чоловік, при комплектуванні треба обов’язково враховувати психологічну сумісність його членів. Слід всебічно обґрунтувати і режим праці, і розподіл обов’язків між членами екіпажу.

Народилась ця молода наука в нашій країні в 1948 p., коли радянські вчені зробили першу експериментальну спробу медико-біологічних космічних досліджень.

На першому етапі (1948-1952 p.) завдання космічної біології були досить скромні: обрати найбільш вдалий біологічний об’єкт для експериментів на ракетах (ним виявились собаки), розробити систему забезпечення умов життя для тварин при польоті до висоти 100 км, вивчити характер і ступінь впливу польоту на стан окремих фізіологічних функцій організму і поведінку тварин, розробити методи дослідження цих функцій, випробувати роботу контрольно-реєструючої апаратури в незвичних умовах досліду тощо.

На наступному етапі треба було з’ясувати питання безпеки польоту живих організмів на ракетах. Потім для біологічних експериментів використовували штучні супутники Землі. Вже через місяць після запуску першого радянського штучного супутника в космічний простір злетів другий штучний супутник з космічним пасажиром – собакою Лайкою. Політ Лайки приніс науці цінні відомості про вплив невагомості і перевантажень на живий організм.

Рік шістдесятий був позначений польотами космічних кораблів-супутників. Почалась генеральна репетиція до польоту в космос людини. В кабіні другого корабля-супутника вже був цілий “зоосад”, в тому числі собаки Бєлка і Стрілка. Важливим результатом цього експерименту було те, що вперше в історії живі істоти благополучно повернулися з космосу на Землю, подолавши відстань понад 700 000 км.

І ось 12 квітня 1961 р. перша радянська людина, Ю. О. Гагарін, у космосі. Тріумф, який по праву поділяє з іншими науками і космічна біологія.

Наступні запуски кораблів з космонавтами пересвідчували у життєвості ідей космічної біології, правильності її висновків, надійності рекомендацій. Разом з іншими космічними науками вона розширює владу людини над космосом, наближає той час, коли, як казав наш видатний співвітчизник К. Е. Ціолковський, “людина стане громадянином Всесвіту”.

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Ковальчук М.В. Людина і космос. – К., 1997.
2. Космонавтика сьогодні і вчора. – К., 1999.
3. Словник-довідник з астрономії. – М., 2002.
4. Дослідження та використання космосу. Сьогодні і завтра / за ред. Б. Феєрбахера, Х. Стоевера ; [пер. з англ. О. П. Федорова (наук. ред.) та ін.]. — К. : Академперіодика, 2012. — 564 с. : іл. — Тит. арк. парал. укр., англ. — Бібліогр. в кінці розділів. — ISBN 978-966-360-222-6
5. А. Д. Коваль, Ю. А. Тюрин “Космос – землі” М:; “Знання” 1989р.
6. “Космічна техніка” під редакцією К. Гетланд. Видавництво “Світ”. 1986 Москва.
7. Освоєння космічного простору в СРСР. Академія наук СРСР. Москва, Наука, 1977.
8. Космонавтика. Енциклопедія, Радянська енциклопедія, М., 1985.
9. Космонавтика, астрономія, науково-популярна серія «Знання», видавництво «Знання», М.