Близок локоть, да не укусишь. Так и Марс. В прошлом году весь мир наблюдал «величайшее противостояние», во время которого Марс оказался в самой ближней к Земле точке за последние 23 тысячи лет. И американцы, и европейцы направили к Красной планете исследовательские аппараты. А Россия, наследница советских разработок, в том числе подготовки полетов человека к планетам Солнечной системы, оказалась на задворках этих исследований.
Через 30 лет после того, как макетный образец первого в мире советского тяжелого межпланетного корабля (ТМК) отрабатывался нами в наземных экспериментах, после того, как довольно успешно шла разработка ракеты-носителя Н-1, мы оказались в ситуации «величайшего удаления» от Марса. А тогда мы вплотную подошли к взятию энергетического барьера на пути человека к планетам. Однако для реализации таких полетов в пилотируемом варианте предстояло взять еще один барьер — медико-биологический. Он был не менее важным, чем энергетический. И не менее (а может быть, и более) трудным.
Несовместимо с жизнью?
Разрабатывавшаяся ракета поражала своими размерами, но при ее проектировании не было вопросов, сразу вызывавших отрицательные ответы. Зато даже публикации мировых авторитетов по космической медицине, психологии, биотехнологии, вышедшие в середине 1960-х годов, пестрили вопросительными знаками, а оптимистические прогнозы если и были, то носили декларативный и эмоциональный характер.
Достаточно вспомнить, как в июне 1970 года космонавтов Адриана Николаева и Виталия Севастьянова, приземлившихся на корабле «Союз-9» после рекордного по тому времени 18-суточного полета, врачи извлекали из люка и уносили к вертолету на носилках: они не могли идти самостоятельно. И это после орбитального полета под защитой магнитосферы Земли, ниже ее радиационных поясов, вне периода мощных солнечных хромосферных вспышек… Многим казалось, что многомесячный межпланетный перелет мог оказаться несовместимым с жизнью.
Кроме того, нечего было и думать о Марсе без создания замкнутых систем жизнеобеспечения. Но запасы пищи, воды и кислорода, необходимые для трех человек на три года, потянули бы на полсотни тонн, если не больше.
К 1971 году широкомасштабные научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы воплотились в макетном образце первого ТМК — в его блоках, отсеках, узлах, агрегатах, а также в методах и средствах поддержания работоспособности экипажа и его защиты от неблагоприятного воздействия факторов полета.
Отмечу сразу, что физиологическое действие невесомости было не главной проблемой, сугубо специфичной для межпланетного полета. Система профилактики отрабатывалась на орбитальных станциях начиная с 1971 года и уже в 1990-х доказала свою эффективность в полетах длительностью до 457 суток (космонавт Валерий Поляков). Проектировщики же ТМК шли еще дальше и намеревались победить невесомость радикально — созданием искусственной силы тяжести за счет вращения.
Но, в отличие от работы на орбитальных станциях, есть два главных фактора пилотируемых межпланетных полетов. Это, во‑первых, длительное (до нескольких лет) пребывание экипажа в замкнутых объемах обитаемых отсеков корабля, ушедшего от Земли на громадные удаления (порядка сотен миллионов километров). А во-вторых, необычайная открытость и подверженность галактическим космическим излучениям, солнечным хромосферным вспышкам и электромагнитным пульсациям.
Первое исключает регулярное пополнение с помощью транспортных кораблей (типа «Прогрессов» и «Шаттлов») запасов кислорода, воды, провианта, топлива, расходуемых материалов, полную или частичную замену членов экипажа. Даже в случае заболеваний, неполадок, аварий невозможно оказать экипажу какую бы то ни было действенную помощь с Земли (только информационно-консультативную и морально-психологическую, да и ту — с так называемым «коммутационным запаздыванием», доходящим до десятков минут).
Второе вынуждает подвергать экипаж длительной экспозиции космическим излучениям Галактики, имеющим особый спектрально-энергетический состав и способным оставлять весьма неблагоприятные медицинские последствия. Человек надолго оказывается далеко за обычными пределами интенсивности и диапазона колебаний электромагнитных полей, свойственных окрестностям Земли. При этом организм выходит из системы социальных и геофизических датчиков времени, ответственных за синхронизацию биоритмов.
Два дыхания
Итак, нужно было решить две задачи: создать в обитаемых отсеках корабля искусственную биосферу, способную автономно функционировать много месяцев и лет, а также защитить обитателей от губительного «дыхания» дальнего космоса.
Без поступления кислорода человек может прожить пять-семь минут. Без воды — около десяти суток. Без пищи — до двух месяцев. Нужно было обеспечить экипаж достаточным для физической и психической активности количеством воздуха, воды и пищи на все время предполагаемого полета и при этом позаботиться о переработке выделившихся продуктов обмена веществ и тепла, образовавшихся при расщеплении и окислении пищи.
Биосфера Земли снабжает человечество кислородом, водой и пищей не одну тысячу лет. Поддержание жизни происходит благодаря энергии Солнца и растениям, в клетках которых происходит естественный (но вместе с тем и чудесный!) процесс фотосинтеза — преобразование неорганических веществ (минеральных солей, углекислого газа и воды) в органические, поглощение углекислоты и выделение кислорода.
Поэтому неотъемлемой составной частью конструкции макетного образца ТМК планировалось сделать оранжерею, которая должна была в относительно небольшом (до 300 куб. м) обитаемом отсеке «замкнуть» систему круговорота воды и кислорода, создать подобие биологической системы, упрощенно воссоздающей биосферу Земли.
Питьевую воду рассчитывали получать в основном из конденсата атмосферной влаги, выдыхаемой космонавтами, и очищать ее ионообменными смолами. Вместе с тем, часть питьевой воды и вода для санитарно-гигиенических и технических нужд могли восстанавливаться из жидких отходов (урины) надежными физико-химическими и биологическими методами. Кислород же должен был регенерироваться из выдыхаемой космонавтами углекислоты в специальных реакторах-культиваторах водорослей (хлореллы или других). На те же водоросли возлагалась и часть переработки других отходов жизнедеятельности экипажа.
Планировалось, что пища будет поступать из двух источников: половина (или чуть больше) рациона состояла бы из сублимированных продуктов, а вторая часть — из овощей бортовой гидропонной оранжереи. Для подвода солнечного освещения к растениям разработчики ввели в конструкцию корабля несколько крупных концентраторов солнечной энергии, расположенных на наружной поверхности оранжерейного блока.
Зеленые человечки
Уникальные эксперименты по созданию биологических систем жизнеобеспечения (СЖО) для экипажей межпланетных кораблей проводились в СССР в 1960—1970-е годы. Для этого были созданы мощные испытательные базы, на которых испытатели-добровольцы подолгу «обживали» гермобарокамеры или макетные образцы, имитаторы реальных блоков и отсеков кораблей и станций.
С ноября 1967 по ноябрь 1968 года в наземном лабораторном комплексе Института медико-биологических проблем Минздрава СССР (ИМБП) жил экипаж, состоящий из командира, врача Германа Мановцева, биолога Андрея Божко, техника Бориса Улыбышева. Они доказали, что группа испытателей может продержаться год в замкнутом объеме. Спустя несколько лет, уже работая в ИМБП, я вспоминал: третий курс, лекция по общей хирургии. Студенты мы были иногда нерадивые… Кто-то спал, я читал газету.
Вижу крупный заголовок через всю страницу: «Год в земном звездолете». Сообщение об итогах годового эксперимента. Конечно, это был еще не «звездолет», но все равно: они герои! И биотехнология самая передовая. Думал ли я, что доведется работать среди этих замечательных людей?
Однако спустя пять лет я оказался дежурным врачом в эксперименте под руководством профессора Евгения Шепелева, отрабатывавшем замкнутую систему жизнеобеспечения. Хлорелла использовалась в ней как звено для поглощения углекислоты и микропримесей, выделения кислорода и воды. На меня возлагался контроль за состоянием испытателя и параметрами системы жизнеобеспечения.
В зал эксперимента я входил как в лабораторию алхимика: монотонный гул шести реакторов — полутораметровых прозрачных цилиндров, пронизанных яркими лучами светильников, а внутри бурлит и пенится зеленая жижа — хлорелла в питательной среде. В небольшой герметической кабине находился испытатель Николай Михайлов. Тридцать одни сутки его жизненный цикл был замкнут по кислороду, воде и частично по пище на специальные реакторы — культиваторы хлореллы.
Михайлов вышел из эксперимента чуть позеленевшим (шутка ли, на обед вместо борща съедать тарелку водорослей), но бодрым. Когда-нибудь, думал я, и мне повезет занять место в кабине корабля…
Сквозь тернии
Осенью 1973 года при отборе в резерв отряда космонавтов меня зарубила медкомиссия. Зарубили с треском: миопия на оба глаза. Как трагедию я это не воспринял, а решил радикально снять единственное выявившееся противопоказание.
Зрение корректировалось тогда не по ставшей популярной позднее методике Святослава Федорова, а по криогенной технологии: с глазного яблока снималась роговица, замораживалась в жидком азоте и после затвердения шлифовалась, как обычное оптическое стекло. Потом она приживлялась на место, и пациент переставал быть очкариком.
Забраковавший меня врач-офтальмолог Михаил Кузьмин, узнав о моем плане, счел операцию рискованной, но сказал, что, по его мнению, риск оправдан. В случае успешного исхода я прошел бы переосвидетельствование и, не имея других ограничений, был бы признан годным к космическим полетам. Наверное, я хотел слетать не меньше, чем Ромео хотел поцеловать Джульетту. Не единожды и подольше…
И в этом я был, конечно, не одинок. Многие молодые ребята — врачи из нашего института, где после студенческой скамьи я уже год работал в невысокой должности старшего лаборанта, испытывали те же чувства. У каждого были свои козыри.
Валерий Поляков, считавшийся по всем статьям лидером формировавшегося отряда врачей-космонавтов, был старше и опытнее. Он работал в аппарате 3-го Главного управления Минздрава СССР, занимавшегося координацией всех медицинских работ по атомной и космической проблематике. Но чиновником он был постольку-поскольку, и спеси чиновничьей в нем не было ни капли. Скорее, он был универсальным практикующим врачом, вроде земского.
Поляков годами подрабатывал на «скорой помощи», где приобрел чутье и хватку врача экстренной медицины. И в аспирантуре учился, исследуя вопросы оптимизации питания космонавтов. Когда я приставал к нему с теоретическими вопросами, он смущался: «Ну какой я тебе ученый муж?..» Давно профессор и прославленный герой, совершивший два полета в космос, он и теперь остался таким же скромным. Его второй, рекордный полет на станции «Мир», в 1994—1995 годах, длился 457 суток (столько могла бы продолжаться марсианская экспедиция). Поляков и в год нашего знакомства морально был готов к большой работе, но, пока не пробил его час, годами и десятилетиями являл мужество ожидания. С Борисом Моруковым мы учились во Втором московском медицинском, я на курс постарше. В декабре 1968 года я повесил на учебных корпусах, на Большой Пироговке и Погодинке, объявления: «Приглашаются студенты, желающие заниматься в секции космической медицины». Одним из первых появился Борис. В сентябре 2000 года он же стал первым врачом на международной космической станции. Физически крепкий, кандидат в мастера спорта по боксу («подмастерье», как он выражался), он помогал мне с переездом на новую квартиру после моей студенческой свадьбы.
Юго-Запад, грузовик с мебелью и пожитками у подъезда. Дом новый, даже лифт еще не включен. Борис отстраняет меня, берет на спину холодильник «Саратов», топает по лестницам на восьмой этаж, разгружается. Так же переносил он грузы в новенькие отсеки МКС.
Анатолий Бобров, Михаил Потапов, Герман Арзамасов… Все они были здоровенные парни, молодые врачи, все стремились принять участие в делах трудных и ответственных. Зачитывались не только Циолковским. Почти культовой была книга Гуго Глезера «Драматическая медицина» — о врачах, ставивших на себе рискованные эксперименты. Все мечтали повторить путь Бориса Егорова, первого врача-космонавта, слетавшего в 1964 году на «Восходе» и возглавлявшего у нас в ИМБП один из отделов. Короче, достойных кандидатур на полеты и наземные эксперименты хватало. И я особых иллюзий относительно своих перспектив не строил. Хотя и не расхолаживался.
Восход Красной планеты
Той же памятной осенью 1973 года, после более чем двухлетней паузы, связанной с гибелью при возвращении с орбиты экипажа первой орбитальной станции «Салют» (Добровольского, Волкова и Пацаева), возобновились полеты. На кораблях типа «Союз» оставили два кресла вместо трех, зато теперь при старте и посадке космонавты были одеты в аварийно-спасательные скафандры «Сокол». Готовился запуск новой долговременной орбитальной станции (ДОС). На комплексных испытаниях этой машины я был врачом одной из дежурных бригад.
Макетный образец ДОСа, на жаргоне называвшийся просто «бочка», стоял в зале одного из корпусов нашего института. Испытателями были инженеры из Центра подготовки космонавтов и из ЦКБЭМ (впоследствии НПО «Энергия»). Бортовые сутки тогда были не то что сейчас, не 24-часовые, а укороченные. Грубо говоря, 23 часа 30 минут. Время сна ежедневно сдвигалось по оси времени на полчаса влево, чтобы удлинить сеансы связи при пролете над нашей страной, ведь отправлять научно-исследовательские суда в Атлантический и Тихий океан тогда еще не планировали.
Это приводило к ломке биологических ритмов, к нарушениям сна, к переутомлению, так что вопросы переносимости этой неблагоприятной ситуации (десинхроноза) были в центре внимания. Ведь то, что совам здорово, жаворонкам — смерть.
Мой шеф Борис Алякринский, знаменитый ученый в области биоритмологии, благословил меня на участие в этих исследованиях. Моей научной специализацией стала психофизиология труда космонавтов. Нужно было понять, как поддержать и поднять работоспособность, снять и предотвратить переутомление, разработать режимы труда и отдыха, учитывая биоритмы, индивидуальные особенности. Мы искали ответы, кому и когда лучше выходить в открытый космос; кто лучше выдержит марафонскую дистанцию — длительный полет, а кого лучше послать на короткий спринт — экспедицию посещения; как переносятся предельные рабочие нагрузки, эмоциональный стресс, сенсорная изоляция; как сохранить устойчивость операторской деятельности при стрессе и что делать для повышения переносимости лишения сна (в космосе это не редкость).
…Год начался рутинной работой в лаборатории. Прошел январь. В начале февраля я простудился и с высокой температурой валялся дома. Телефонный звонок Алексея Корешкова, старого авиационного врача, сотрудника нашей лаборатории, застал врасплох: «Володя! Тут начальство решает, кого рекомендовать в дальнюю поездку. Алякринский и я за тебя выступали». Непонятно, но интересно. Тем более, что Корешков — парторг, ветеран и его слово тоже вес имеет.
На следующий день больничный закрыт, и я буквально бегу на работу. Врываюсь на территорию, прыгаю через лужи. Дорогу мне переходит… нет, не черный кот, а пятнистая веселая собачка, старожил института Ветерок, который в 1966 году со своим напарником Угольком после трехнедельного полета в самом пекле радиационных поясов Земли вернулся на Землю еле живой. После этого директор нашего института распорядился поставить собак на пожизненный пансион.
Бормоча про себя глуповатую присказку: «Ветерок ты, Ветерочек! Полетим на Марс, дружочек!», вхожу в приемную начальственного кабинета.
— Макаров, зайдите! Ваша кандидатура рассматривается для включения в экипаж испытателей объекта наземного экспериментального комплекса (НЭК). Программа утверждена на самом верху. Дело нелегкое и ответственное. Работа предстоит долгая. Вы вправе отказаться. Подумайте до завтра, посоветуйтесь с семьей. Если решитесь, вас направят в клинический отдел для углубленного обследования. В общем, перспектива у вас неплохая…
Меня приглашали участвовать врачом-испытателем в экипаже, которому предстояла отработка марсианского корабля. Это его прототип, скрывавшийся под аббревиатурой ТМК (тяжелый межпланетный корабль), был смонтирован в НЭКе. Вот так в конце зимы 1974 года взошла на моем горизонте планета Марс.
Продолжение следует…
Об отправке на Марс пилотируемой миссии читайте на сайте специального проекта журнала: «Наш Марс».