В 1972 году миссия «Аполлон-16» вернулась на Землю с 731 образцом горных пород и почвы, взятых с центрального лунного нагорья, которые они в конечном итоге отправили в лаборатории по всему миру. Одна из этих лабораторий была похоронена под Зоной 51, сверхсекретным военным объектом, расположенным на юге Невады. Там группа геологов и астробиологов извлекла споры неизвестного происхождения с поверхности камня и сохранила репродуктивные структуры для дальнейшего изучения.
Особые споры оставались бездействующими до 1974 года, когда они внезапно проросли, заразив десятки лабораторных работников и вызвав симптомы, подобные тем, которые вызывает вирус Эбола. Вспышка, известная как «Эпизод Креншоу» в честь первого человека, заразившегося загадочной болезнью, унесла семь жизней, пока власти лаборатории не смогли сдержать микробы и предотвратить дальнейшее заражение.
Теперь хорошие новости: мы солгали. Предыдущая история, по крайней мере, та ее часть, которая касается эпизода с Креншоу, - полная выдумка. И плохие новости: он основан на событиях, которые действительно могли произойти.
На самом деле, НАСА создало Управление планетарной защиты в 1960-х годах для рассмотрения подобных сценариев. Серьезно? НАСА действительно тратит с трудом заработанные деньги налогоплательщиков на изучение внеземных жуков? Вы держите пари. И это не только потому, что чиновники агентства беспокоятся о лунном или марсианском микробе, уничтожающем население Земли. Они также беспокоятся о том, что могут сделать наши микробы, если они закрепятся на другой планете. Несколько пересаженных бактерий могут затруднить будущие поиски жизни или, что еще хуже, убить любые местные организмы.
Да, сэр, человечество размышляло над этим вопросом десятилетиями. К тому времени, когда в 1962 году Джон Ф. Кеннеди произнес свою речь «Мы выбираем полет на Луну», ученые уже обсуждали этот вопрос в сентябре 1956 года, когда Международная астронавтическая федерация созвала свой седьмой конгресс в Риме.
Почти ровно год спустя Советский Союз запустил спутник, положив начало космической гонке и превратив концепцию лунного и планетарного загрязнения из неопределенной возможности во внезапную и пугающую реальность.
Стерильное начало: история планетарной защиты
Хотя астрономы и астробиологи обсуждали планетарную защиту еще в 1956 году, по-настоящему они не мобилизовались до 1958 года. Весной того знаменательного года Национальная академия наук создала Совет по космическим наукам для изучения научных аспектов исследование космоса человеком.
К июню академия, основываясь на рекомендациях правления, поделилась своими опасениями по поводу загрязнения с Международным конгрессом научных союзов (ICSU), надеясь сделать эту проблему глобальной проблемой. Что сделал МСНС? Сформируйте комитет поЗагрязнению в результате внеземных исследований(CETEX), чтобы оценить, может ли исследование человеком Луны, Венеры и Марса привести к заражению. Ребята из CETEX рассудили, что у земных микроорганизмов мало шансов выжить на Луне, но они могли бы влачить существование на Марсе или Венере. В результате CETEX рекомендовал людям отправлять на эти планеты только стерилизованные космические аппараты, в том числе орбитальные аппараты, которые могут иметь случайные столкновения.
К осени 1958 года МСНС решил, что пришло время сформировать еще один комитет планетарной защиты. Этот, известный какКомитет по космическим исследованиям, илиCOSPAR, в конечном итоге стал курировать биологические аспекты межпланетных исследований, включая стерилизацию космических кораблей и планетарные исследования. карантин. COSPAR заменил CETEX. Понял?
В то же время в США зарождалось НАСА. В 1959 году Эйб Сильверштейн, директор НАСА по программам космических полетов, сделал первые официальные заявления космического агентства США о планетарной защите:
Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства рассматривает проблему стерилизации полезной нагрузки, которая может столкнуться с небесным телом. В результате обсуждений в качестве политики НАСА было установлено, что полезные грузы, которые могут столкнуться с небесным телом, должны быть стерилизованы перед запуском.
В том же году обязанности по защите планеты носились в НАСА, как ребенок-сирота. Они были делегированы сначала в Управление наук о жизни, а затем в Управление космических наук и приложений. В 1963 году в рамках программ бионауки этого офиса началасьПрограмма планетарного карантина, которая в конечном итоге руководила несколькими видами деятельности миссии Аполлон, такими как защита лунных камней от земного загрязнения и защита Земли от лунных крошечных зверей, если они существовал.
В 1976 году Программа планетарного карантина сталаОфисом планетарной защиты, аОфицер PQсталОфицер Планетарной Защиты(PPO). Сегодня PPO по-прежнему играет важную роль в формировании миссий НАСА. Он или она консультируется с внутренними и внешними консультативными комитетами, а затем дает рекомендации практически по всем вопросам, от того, как должен быть собран космический корабль, до того, как образцы с других небесных тел собираются, хранятся и возвращаются на Землю.
Как вы можете себе представить, команды миссии не всегда любят PPO, потому что его или ее рекомендации усложняют их работу. Но опять же, кого это волнует? Перед PPO стоит очень серьезная и очень трудная задача: защитить жизнь в галактике любой ценой.
Этот автоклав немного мал.
Когда Эйб Сильверштейн из НАСА впервые заговорил о планетарной защите, он не упомянул, как стерилизовать космический корабль. Этот прекрасный вызов выпал на долю биолабораторий армии США в Форт-Детрик, штат Мэриленд. Разработанный учеными процесс радикально отличался от медицинской стерилизации. В конце концов, они не могли втиснуть ракету в автоклав, машину, используемую в больницах для уничтожения микробов с помощью перегретого пара. Вместо этого они «промывали» космический корабль в окиси этилена, газе, который растворялся во многих материалах и мог эффективно проникать в закоулки даже самого сложного корабля. Они также использовали излучение и сухое тепло, применяемое в течение длительного времени.
Микробы приходят и уходят (или прямое и обратное заражение)
Прежде чем вы сможете подумать о загрязнении, вы должны немного напрячься и определить жизнь в строго биологическом смысле. Что это такое? Является ли органическая жизнь, которую мы видим на Земле, такой же, какой мы можем ожидать на планете в другой галактике?
Ну, в Солнечной системе, непосредственно окружающей нашу родную планету, жизнь, вероятно, подчиняется схожим биологическим и физическим принципам. Если бы Марс, например, имел земную атмосферу и жидкую воду миллиарды лет назад, то можно было бы ожидать, что формы жизни на основе углерода могли развиться и там. Действительно, некоторые ученые предполагают, что жизнь на Земле пришла с Марса (яркий пример планетарного загрязнения!). Идея состоит в том, что метеориты, оторвавшиеся от нашего красного соседа, путешествовали по космосу и врезались в нашу молодую, только что развивающуюся планету. Эти метеориты могли нести «семена» органической жизни, которые устроились в теплом водном лоне Земли и начали эволюционный путь, чтобы произвести огромное разнообразие видов, известных нам сегодня.
Другим важным событием в определении жизни стало изучение странных и экзотических организмов на Земле. Биологи называют этих существэкстремофилами: организмы, которые процветают в экстремальных условиях, таких как сильная кислота, низкий уровень кислорода или чрезвычайно высокие температуры. Судя по всему, доктор Ян Малкольм, ироничный математик из «Парка Юрского периода», был прав, когда сказал: «Жизнь находит выход». На этой планете не может быть места, даже в ядовитых для высших организмов средах, где узкоспециализированные микроорганизмы не могли бы вполне комфортно жить. И если жизнь находит выход в экстремальных условиях Земли, то само собой разумеется, что она может сделать то же самое в суровых условиях Марса или даже Венеры.
Эта логика формирует основу планетарной защиты и определяет два ее основных приоритета: предотвращение прямого и обратного загрязнения. Прямое заражениепроисходит, когда земные микробы садятся на ракету НАСА (или астронавта НАСА), приземляются на другое тело в Солнечной системе и, оказавшись там, решают остаться. Фактически, для выносливого микроба марсианская почва представляет собой еще одну экстремальную среду, к которой он должен адаптироваться. Обратное могло случиться так же легко. Вобратном заражении внеземной жук, затаившийся в бесплодной почве своей родной планеты, мог прикрепиться к ботинку астронавта, отправиться на Землю и начать жить в своем новом пятизвездочном курорт.
НАСА разрабатывает свою планетарную программу защиты, чтобы предотвратить любой тип загрязнения. Как он справляется с этим удивительным подвигом, будет следующим.
Мы все марсиане
Мы знаем, что немного странно думать о себе как о марсианине, но подумайте о 60 или около того метеоритах, найденных на Земле, которые, по уверению ученых, пришли с Марса. Некоторые из этих так называемых марсианских метеоритов, если их разрезать на тонкие срезы и рассмотреть под мощными микроскопами, по-видимому, обладают структурами, напоминающими простые типы бактерий, обитающих на Земле. На сегодняшний день присяжные все еще не имеют доказательств, но концепция не была полностью отклонена.
Подход НАСА к планетарной защите
Учитывая, что на теле одного человека больше бактерий, чем людей в Соединенных Штатах, и учитывая, что одна ракета или зонд НАСА является практическим проектом для тысяч рабочих, может показаться дурацкой затеей попытаться обеззаразить космический корабль. С другой стороны, скептики высмеивали идею отправить людей на Луну и благополучно вернуть их. Чтобы справиться с этими сложными сценариями, специалисты по планированию НАСА делают то, что они всегда делают: они разбивают проблему на части и удостоверяются, что каждая маленькая часть имеет адекватное решение.
Для планетарной защиты этот тщательный процесс начинается с определения миссии с точки зрения целевого тела (скажем, Марса), типа столкновения (посадка и управление беспилотным марсоходом по имени Curiosity) и конкретных целей (выяснение мог ли Марс поддерживать жизнь, проводя множество химических анализов марсианских образцов).
Поскольку каждый тип миссии сопряжен с уникальными проблемами загрязнения, Офицер Планетарной Защиты определяет конкретные требования на основе текущих научных знаний и информации, полученной от консультативных органов. Он или она передает эти требования инженерам и планировщикам, которые должны учитывать их при создании, тестировании и разработке компонентов миссии. Согласно текущей политике НАСА, офицер будет классифицировать миссию по одной из пяти категорий, каждая из которых имеет свои требования планетарной защиты (см. таблицу).
Далее мы увидим, как НАСА борется со всеми этими рисками загрязнения.
Земные микробы не приветствуются: снижение рисков прямого заражения
Помните, как НАСА впервые обратилось к биологам из Форт-Детрик с просьбой разработать эффективные методы уменьшения количества микроорганизмов на космических кораблях, отправляющихся в космос - что инсайдеры называютсокращением бионагрузки? Что ж, по мере того, как в сети появилось больше миссий, мы стали лучше защищать планету. Например, официальные лица НАСА ввели строгие правила карантина экипажа для первых миссий «Аполлон», потому что они не знали, существуют ли лунные микробы. Однако после раннего тестирования лунных образцов ученые определили, что на Луне никогда не было жизни, поэтому карантинные процедуры экипажа были исключены после третьего полета Аполлона.
Миссии «Викингов» середины 1970-х были так же важны для планетарной защиты, как и миссии «Аполлон», и привели к разработке многих методов, используемых до сих пор.
- Чистые помещения и микробиологические барьерыРаботники НАСА построили компоненты Viking в защищенных от насекомых и пыли помещениях, известных какчистые помещенияЭти помещения соответствуют их название в виделаминарных систем воздушного потока, которые заставляют воздух двигаться в одном направлении вдоль параллельных линий потока и с постоянной скоростью. По мере движения воздуха сверхтонкие фильтры задерживают пыль, бактерии и другой мусор, который в противном случае мог бы осесть на поверхности оборудования. Все чистые помещения получают рейтинги, основанные на том, насколько хорошо они выполняют свою работу. Чем ниже рейтинг, тем чище объект. Например, в помещениях класса 10 содержится менее 10 частиц на кубический фут. НАСА требовало, чтобы компоненты Viking производились в чистых помещениях класса 100.
- Защитная одежда. Прежде чем работники смогут войти в чистое помещение, они должны с головы до пят надеть специальную одежду. Эти предметы одежды включают в себя капюшоны, маски, перчатки икостюмы кролика, костюмы для всего тела, подобные тем, которые Intel прославила в конце 1990-х годов. Одежда предотвращает попадание волос или бактерий в чистое помещение.
- СтерилизацияПосле экспериментов в Форт-Детрике НАСА выбрало стерилизацию сухим жаром в качестве предпочтительного метода для спускаемых аппаратов «Викинг». По сути,стерилизация сухим жаром требует помещения полностью собранного космического корабля в гигантскую печь и выпекания при температуре 233 градуса по Фаренгейту (112 градусов по Цельсию) в течение 30 часов. Прежде чем обжечь сосуд, рабочие помещают его в большую керамическую оболочку, напоминающую посуду CorningWare, чтобы защитить хрупкие компоненты. Альтернативный метод, используемый со времен Viking, основан на использовании испаряемой перекиси водорода, которая может применяться при более низких температурах, но все же эффективно убивает микробы.
Конечно, методы, которые мы рассмотрели до сих пор, только уменьшают бионагрузку на металлических поверхностях космического корабля. НАСА также беспокоит нечто, известное какинкапсулированный груз- бактерии, находящиеся глубоко внутри неметаллического материала космического корабля. Если орбитальный аппарат или посадочный модуль случайно столкнется со своей целью, что называетсянепреднамеренным столкновением на языке НАСА, эти инкапсулированные микробы могут быть высвобождены, что помешает усилиям миссии по планетарной защите.
Чтобы предотвратить это, планировщики миссий используют технику под названиемсмещение траектории Вот как это работает: Во-первых, бортинженеры наводят космический корабль так, чтобы он не попал в цель на сотни или даже тысячи километров. Затем, после запуска, они тщательно отслеживают судно и, по мере того, как становятся более уверенными в том, что оно следует курсу и хорошо реагирует, начинают медленно корректировать траекторию с течением времени. Если они когда-нибудь потеряют связь с космическим кораблем и не смогут больше им управлять, они знают, что вероятность непреднамеренного столкновения с телом цели будет гораздо меньше.
Миссии по возвращению на Землю используют все эти методы для дальнего путешествия. Чтобы убедиться, что возвращающиеся астронавты или образцы не загрязняют биосферу Земли, нужно выполнить пару шагов.
Инопланетные микробы не приветствуются: снижение обратного загрязнения на Аполлоне-11
Когда НАСА нацелилось на Луну в 1960-х годах, никто не знал, содержит ли лунная пыль экзотические формы жизни или нет. Что, если бы на нашем ближайшем небесном соседе жил противный жук? А что, если этот жук вернется на Землю и нарушит хрупкий экологический баланс планеты? Это касалось не только космической программы США. Нет, автор Майкл Крайтон тоже ставил их.
В мае 1969 года, всего за два месяца до того, как «Аполлон-11» должен был доставить первых людей на другое небесное тело, Крайтон опубликовал «Штамм Андромеды», предостерегающий рассказ об опасных микроорганизмах, доставленных на Землю на космическом корабле. Бестселлер вызвал опасения по поводу последствий космического полета, загрязнившего нашу планету. К тому времени НАСА, конечно же, уже усердно работало над разработкой строгих правил планетарной защиты, но оно удвоило свои усилия, чтобы помочь успокоить общественное беспокойство.
Как мы уже говорили, НАСА в конечном итоге сочтет Луну неспособной поддерживать жизнь и упростит свои принципы планетарной защиты во время лунных миссий, но ранняя программа «Аполлон», особенно «Аполлон-11», моделирует, как космическое агентство минимизировало предыдущее обратное загрязнение. риски. Подход НАСА касался трех основных проблем: возвращающийся космический корабль, астронавты и любые образцы, возвращаемые обратно. Начнем с космонавтов.
Когда командный модуль «Колумбия» приводнился в Тихом океане 24 июля 1969 года, спасательная команда прыгнула с вертолета на плавучий космический корабль. Прикрепив плавучий воротник к ремеслу и накачав плоты, один из членов экипажа открыл люк в модуль, пропустил через трибиоизоляционные комбинезоны(БОЛЬШИЕ) и быстро закрыл люк. Этот член экипажа также был одет в один из костюмов, чтобы предотвратить заражение во время передачи.
После того, как астронавты благополучно запечатались в своих защитных костюмах, люк командного модуля снова открылся, и они поднялись на борт одного из плотов. Все трое астронавтов получили ванну с губкой на основе отбеливателя, а затем ждали, пока член спасательной бригады протирал люк и выхлопные отверстия командного модуля раствором йода. Затем люди на вертолете подняли астронавтов из воды и перенесли на палубу авианосца «Хорнет». Спустившись на лифте на нижние палубы, они вышли и направились впередвижной карантинный комплекс(MQF), запечатанную камеру, которая должна была стать их домом. на несколько дней.
Корабль доставил объект с запечатанной внутри командой Аполлона в Гонолулу. Затем самолет доставил его в Хьюстон, где ожидающий грузовик доставил астронавтов вЛунную приемную лабораториюилиLRL.27 июля астронавты прошли из MQF через герметичный туннель в приемную лаборатории лаборатории. Астронавты оставались на карантине в Хьюстоне до 10 августа, пока команда врачей следила за их здоровьем и наблюдала за возможными инфекциями. Когда ничего не развивалось, их считали здоровыми и свободными от лунных патогенов.
Планетарная защита на Аполлоне-11
После того, как астронавты благополучно устроились в MQF, спасательная команда принялась за доставку командного модуля «Колумбия» на борт «Хорнета». Корабельный кран поднял космический корабль из воды и поместил его на лифт. Затем его опустили на ту же палубу, что и MQF. Там между командным модулем и карантинным комплексом был проложен пластиковый туннель, чтобы лунные образцы и пленку, снятую во время миссии, можно было перенести в MQF, не опасаясь заражения. 30 июля космический корабль прибыл в Хьюстон в LRL, где инженеры-спасатели вывезли и упаковали все оборудование для карантина. Затем они протерли салон дезинфицирующим средством, нагрели его до 110 градусов по Фаренгейту (43 градуса по Цельсию) и наполнили газообразным формальдегидом на 24 часа. В качестве меры предосторожности спасательная команда также оставалась на карантине вместе с астронавтами Аполлона.
Что случилось с образцами? Обработчики удалили их из MQF с помощью дезактивационных замков. Затем они также пробрались обратно в ЛРЛ. Они прибыли в герметичных чемоданах, известных какКонтейнеры для возврата лунных образцов АполлонаилиALSRC. ультрафиолетовым светом, а затем промывают их внадуксусной кислоте, биоциде, обычно используемом в пищевых продуктах и напитках. После ополаскивания их стерильной водой обработчики пропускали ALSRC через вакуумный шлюз в перчаточный бокс основной вакуумной камеры. Все ранние испытания лунных образцов проводились в перчаточном боксе, который служил воздухонепроницаемым барьером, препятствующим проникновению любых микробов. К августу 1969 года, после интенсивного биологического и химического анализа, официальные лица ЛРЛ объявили лунные образцы свободными от лунных микроорганизмов и освободили их от карантина.
Это может звучать как много мер предосторожности, но некоторые утверждают, что усилия по защите планеты, предпринятые НАСА для Аполлона-11, были в лучшем случае бесполезными. В конце концов, когда командный модуль «Колумбия» упал в Тихий океан, не было никаких мер безопасности, чтобы поймать надоедливого микроба, который мог бы каким-то образом выжить при повторном входе в атмосферу Земли. И анализ лунных образцов был остановлен в какой-то момент, когда рабочие опасались, что бардачок вакуумной камеры может иметь течь. Что, если Луна действительно поддерживает жизнь? А что, если одна из этих лунных форм жизни освободится от космического корабля «Колумбия», осядет на дне океана и колонизируется? Это чистая научная фантастика? Или, возможно, неизбежная реальность, поскольку мы, космические люди, которые мы есть, исследуем все больше и больше нашей огромной, таинственной вселенной?
Примечание автора
Проведите небольшое исследование планетарной защиты, и вы встретите «Штамм Андромеды» Майкла Крайтона. Но если вы хотите по-новому взглянуть на эту тему, посмотрите (или скачайте) фильм 1982 года «Creepshow». В нем есть рассказ под названием «Одинокая смерть Джорди Веррилла», в котором Стивен Кинг играет одноименную роль. Джорди - фермер, который находит метеорит и думает, что это его золотой билет. К сожалению, метеорит несет инопланетные споры, которые превращают бедолагу в ходячий сорняк. Это не счастливый конец, но интересный взгляд на планетарную защиту.