В голливудском триллере «Гравитация» сценаристы придумали пугающий космический сценарий. Два астронавта НАСА во время выхода в открытый космос, которых изображают Сандра Буллок и Джордж Клуни, оказываются в пустоте космоса после того, как их космический корабль потерпел крушение из-за обломков спутника, уничтоженного ракетой.
Хотя эта конкретная дилемма была вымышленной, она вызвала сильный отклик у кинозрителей, потому что те из нас, кто вырос, наблюдая за триумфами и трагедиями космической эры, знают, что быть астронавтом - опасная работа. Мы слышали о гибели трех астронавтов программы «Аполлон» во время испытательных учений на стартовой площадке в 1967 году, о шести погибших, когда космический шаттл «Челленджер» развалился через 73 секунды после старта в 1986 году, и о семи погибших, когда шаттл «Колумбия» распались во время повторного входа в 2003 году.
Но хотя и покидать Землю, и возвращаться на нее - рискованное дело, время, которое астронавты проводят в безвоздушной, холодной и сильно облученной пустоте космоса, также таит в себе постоянную смертельную опасность. На самом деле космос настолько опасен, что просто удивительно, что только трое людей - трое советских космонавтов, совершивших полет в 1971 году, - на самом деле там погибли. Вот 10 способов, которыми космос не прощает наших врожденных слабостей.
10: Удушье
Если астронавт потерял связь во время выхода в открытый космос, как это сделали персонажи в «Гравитации», его или ее скафандр - внекорабельный модуль мобильности, или EMU, на жаргоне НАСА - по-прежнему будет поставлять кислород и удалять углекислый газ. целых восемь с половиной часов. Но если скафандр выйдет из строя или астронавт каким-то образом попадет в безвоздушную, без давления пустоту космоса без такой защиты, он или она потеряет сознание в течение 15 секунд.
Смерть наступала бы быстро, как показывает ужасный пример из учебника. В 1971 году три советских космонавта находились на высоте около 104 миль (167 километров) над Землей, когда в их системе жизнеобеспечения лопнул клапан, что сделало их единственными людьми, когда-либо подвергавшимися прямому воздействию космического вакуума. Когда их капсула, управляемая автоматической системой входа в атмосферу, приземлилась, спасатели были потрясены, обнаружив их мертвыми на своих местах, с темно-синими пятнами на лицах и кровью, сочящейся из их носов и ушей.
9: Разгерметизация
Если астронавт окажется в космическом вакууме без защиты, произойдут и другие неприятные вещи. Без атмосферного давления, которое уравновешивало бы ситуацию, последний вздох несчастного космического путешественника расширился бы в его или ее легких, разорвав тонкие ткани газообмена, которые их выстилают. В то же время вода в мягких тканях человека будет испаряться, вызывая сильное опухание тела, хотя кожа будет оказывать достаточное сопротивление, чтобы не дать ему или ей лопнуть, как перенадутый воздушный шар. В венах образовывались пузыри, блокирующие кровоток, и кишечник, мочевой пузырь и желудок космонавта выбрасывали свое содержимое. (Это то, что произошло с собаками, подвергшимися воздействию почти вакуума в рамках исследования. Если время, которое они провели, составляло менее 90 секунд, большинство эффектов исчезало после повторного повышения давления воздуха; больше, и они обычно умирали).
Если этого недостаточно, может развиться состояние, называемое эбулизмом, при котором температура кипения телесных жидкостей падает ниже нормальной температуры тела, в результате чего слюна космонавта закипает на языке.
8: Космический загар
Солнце излучает энергию в широком диапазоне длин волн, включая ультрафиолетовое излучение, которое мы не можем видеть или чувствовать. Ультрафиолетовое излучение не так уж и плохо, потому что его короткое воздействие вырабатывает витамин D в нашем организме, но если мы слишком много находимся на солнце, это может вызвать солнечные ожоги и такие заболевания, как катаракта, подавление иммунной системы, рак кожи и преждевременное старение кожи. И это все еще происходит, даже несмотря на то, что у нас есть атмосферный озоновый слой планеты, который отфильтровывает большую часть ультрафиолетового излучения, испускаемого солнцем, до того, как оно достигнет нас.
Если бы голая кожа астронавта подверглась воздействию нефильтрованного солнечного света в космосе, у него или нее быстро бы развился очень тяжелый случай солнечного ожога. Однако этого не произойдет, пока космонавт носит скафандр, потому что единственная прозрачная часть - это забрало шлема, пластик которого покрыт несколькими слоями фильтрации для защиты от такого излучения.
7: Повреждение клеток радиацией
Даже если вы не получите космический солнечный ожог от ультрафиолета, космическая среда будет бомбардировать астронавтов множеством других видов вредного излучения, и у них не будет земной атмосферы и магнитного поля, чтобы отфильтровать большую часть неприятного частицы. (Чтобы дублировать защиту, которую мы обычно получаем от атмосферы, космический корабль должен иметь металлические стены толщиной 3 фута или 1 метр.)
Роботизированный зонд, отправленный в полет на Марс, показал, что астронавты, совершающие одно и то же 253-дневное путешествие, будут проходить компьютерную томографию всего тела каждые пять или шесть дней. Ученые говорят, что если мы не найдем лучший способ защитить астронавтов в межпланетном пространстве, они рискуют умереть по пути от лучевой болезни. И даже если бы они этого не сделали, в какой-то момент они почти наверняка умерли бы от рака.
6: Попадание под космический мусор
Как и в фильме "Гравитация", космический мусор представляет реальную угрозу в космосе. В марте 2012 года шесть астронавтов на Международной космической станции были вынуждены укрыться в космических капсулах, похожих на спасательные шлюпки, после того, как они получили срочное предупреждение о том, что в их сторону направляется оставшаяся часть старого российского телекоммуникационного спутника. К счастью, этот обломок - один из 2000 обломков, образовавшихся, когда спутник врезался в U.спутник S. в 2009 г. пронесся мимо МКС без столкновений, пропав без вести на 6,8 миль (11 км).
Все становится еще хуже: НАСА отслеживает около 500 000 фрагментов мусора, которые летают вокруг Земли со скоростью 17 500 миль в час (28 164 км/ч), но, вероятно, есть много более мелких фрагментов, которые оно может не обнаружить. Чтобы разрушить космический корабль или вывести из строя астронавта во время выхода в открытый космос, не требуется большой кусок. Некоторые окна космических челноков были заменены из-за повреждений, которые оказались пятнами краски, плавающими в космосе - или, скорее, мчащимися.
5: Вдыхание космической пыли
По сравнению с безвоздушным пространством, огромными дозами радиации и другими опасностями небольшая пыль, казалось бы, не имеет большого значения. НАСА уже знает из программы «Аполлон», что астронавты страдают лунным эквивалентом сенной лихорадки из-за вдыхания пыли.
Исследователям, которые когда-нибудь посетят Марс, придется беспокоиться о сверхтонкой пыли, содержащей мелкозернистые силикатные материалы, которые несут статическое электричество и прилипают ко всему. Если астронавты вдыхают его, он может реагировать с водой в их легких, создавая вредные химические вещества и вызывая эффекты, подобные болезни черных легких у шахтеров. В то время как посетители Марса будут носить скафандры, когда они окажутся на поверхности, липкую пыль будет трудно уберечь от их скафандров и, следовательно, от их среды обитания.
4: Ослабленная иммунная система
Астронавты легче заболевают в космосе - например, 15 из 29 астронавтов Аполлона заразились бактериальными или вирусными инфекциями либо во время своей миссии, либо вскоре после возвращения. Это потому, что космос плохо влияет на их иммунную систему. В частности, микрогравитация, по-видимому, препятствует активации Т-клеток, типа лейкоцитов, которые помогают защитить организм человека от инфекций.
На Земле, когда человек подвергается воздействию вируса или вредоносных бактерий, сигнальная система, известная как путь PKA, включает 99 различных генов, которые сообщают Т-клеткам о необходимости атаковать угрозу. Но в исследовании 2005 года исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско обнаружили, что искусственная микрогравитация может отключить 91 из этих генов. Эффект был настолько сильным, что исследователи сравнили его с человеком, инфицированным ВИЧ. Проблема может усугубиться во время длительных межпланетных космических полетов, потому что микрогравитация и радиация в сочетании усугубят ущерб.
3: Эффект истощения и скелет
Ваш скелет может показаться твердым и жестким, но ваши кости на самом деле представляют собой живую ткань, в которой клетки, называемыеостеокластами, разрушают старый, изношенный костный материал и выделяют кальций в кровь, в то время как другие клетки, называемыеостеобласты, откладывают новые минералы вдоль поверхности кости.
На Земле эти два процесса работают вместе у здорового молодого человека, так что кость заменяется с той же скоростью, что и разрушается. Когда человек становится старше, баланс иногда нарушается, и кости ослабевают в состоянии, называемомостеопорозК сожалению, длительное пребывание в условиях микрогравитации в космосе имеет эффект, аналогичный старению, говорят ученые.
Исследования российских космонавтов, которые провели несколько месяцев в космосе, например, показали, что они потеряли до 20 процентов своей костной массы. Воздействие микрогравитации может сделать кости настолько слабыми, что они не смогут поддерживать тела астронавтов, когда они вернутся на Землю, подвергая их риску переломов от стресса. Исследователи в настоящее время пытаются выяснить, могут ли изменения в диете, физических упражнениях и гормональном уровне астронавтов во время пребывания в космосе предотвратить некоторые повреждения. Если этого недостаточно, то среда микрогравитации также вызывает изменения в спинных дисках, из-за которых у астронавтов очень сильные боли в спине
[источник: Sayson et al.].
2: Проблемы со зрением
Вероятно, из-за отека зрительного нерва и изменений в структуре глаза, вызванных космической средой, около 60 процентов астронавтов Международной космической станции и 29 процентов астронавтов космических челноков сообщили об ухудшении четкости зрения. Например, после нескольких недель на борту МКС в 2007 году канадский астронавт Боб Тирск сообщил, что его зрение на близком расстоянии изменилось до такой степени, что ему пришлось просить помощи в фокусировке камеры.
В некоторых случаях последствия могут привести к необратимому повреждению глаз, беспокоятся исследователи. Хотя космос не может ослепить астронавтов, он может ухудшить их зрение настолько, что они рискуют попасть в аварию со смертельным исходом. Медицинские исследователи НАСА ищут решение, а пока они разработали специальные очки с регулируемой фокусировкой для астронавтов, которые они могут носить в космосе.
1: Психические проблемы
Космическая среда является психологически стрессовой для космонавтов. Они могут с трудом приспосабливаться к микрогравитации, испытывать усталость и бороться с бессонницей из-за нарушения их циркадного ритма. Есть также интенсивная, напряженная рабочая нагрузка и обострения, которые неизбежно возникают, когда группа людей находится в ограниченном пространстве в течение нескольких дней или недель.
НАСА пытается отобрать астронавтов, которые смогут нормально функционировать в стрессовой космической среде, и агентство тщательно следит за поведением астронавтов, пока они находятся там, на предмет признаков неприятностей. Хотя до сих пор ни у кого не было серьезного психологического кризиса во время полета, астронавты страдали от расстройств настроения и беспокойства, и данные показывают, что чем дольше длится миссия, тем больше риск для психического здоровья астронавтов. Когда астронавты начнут совершать многолетние путешествия на Марс или даже в более отдаленные места, это может стать большой проблемой.
Примечание автора: 10 способов, которыми космос пытается вас убить
Когда я смотрел телевизионную трансляцию о том, как Нил Армстронг ступил на Луну в 1969 году, я должен признать, что был настолько захвачен волнением момента и так сильно верил в технологии космической программы, что мне никогда не приходило в голову, насколько он рисковал. До меня это дошло только спустя годы, когда я узнал, что если Армстронг и Базз Олдрин застряли на Луне, то у тогдашнего президента Ричарда Никсона был план на случай непредвиденных обстоятельств. Телекоммуникационная линия была бы отключена, чтобы публика не пострадала от зрелища смерти астронавтов, а вместо этого Никсон произнес бы речь, в которой похвалил их за храбрость. К счастью для всех нас, ему не пришлось произносить эту речь.