NASA стремится отправить астронавтов на Луну уже через несколько лет и ради этих целей вкладывает значительные средства в свою программу Artemis. Это часть амбициозного и рискованного плана создания обитаемых человеческих аванпостов за пределами Земли. Такие компании, как United Launch Alliance и Lockheed Martin, разрабатывают инфраструктуру для жизни на Луне. Илон Маск заявил, что SpaceX сможет покорить Марс. Но реалистичны ли какие-либо из этих планов? Насколько сложно жить вне Земли, особенно учитывая, что космос кажется специально созданным для того, чтобы уничтожить нас?
Человек смог эволюционировать и адаптироваться к условиям жизни на Земле. Стоит лишь покинуть нашу планету, и мы начнём испытывать физические и психологические трудности. Риск развития рака из-за космических лучей и влияние микрогравитации на человеческие органы могут оказаться факторами, делающими колонизацию космоса практически невозможной. Более того, возможно, попросту не найдётся жизнеспособных экономических аргументов в пользу поддержания человеческого присутствия на другой планете. Так сложилось, что крупные финансовые инвестиции в эту область никогда не находили широкой общественной поддержки. Попытки межпланетной колонизации также поднимают острые этические вопросы, с которыми большинство сторонников космических исследований пока ещё полностью не разобрались.
В этом году на ежегодном мероприятии Analog Astronaut Conference ни одна из этих проблем не казалась неразрешимой. Учёные и космические энтузиасты собрались в «Биосфере-2», миниатюрной Земле неподалёку от Тусона, штат Аризона, которая была построена, в том числе, для моделирования жизни на космической станции. Вывод, который был там сделан, казался предопределённым: жизнь в космосе — это судьба человека, неизбежная цель, к которой мы обязаны стремиться.
Участники конференции понимают, что пока это недостижимая мечта. Однако их общая позиция была выражена Филом Хэйесом, главным архитектором «Биосферы-2», который выступил на встрече со вступительной речью. Он процитировал тост, произнесённый первой командой, заселившей «Биосферу» несколько десятилетий назад: «Мы сделаем всё возможное, чтобы обогнать нашу собственную тень».
Остаётся открытым вопрос, сможем ли и захотим ли мы когда-либо бежать столь быстро.
В 1991 году восемь человек вошли в «Биосферу-2» и прожили внутри два года. Это странное сооружение представляет собой оазис площадью около полутора гектаров, где учёные воссоздали различные земные среды, не слишком отличающиеся от заросшего ботанического сада. Здесь есть океан, мангровые болота, тропический дождевой лес, саванна и пустыня с туманом, изолированные от внешнего мира, который они имитируют. Одной из целей, наряду с изучением экологии и самой Земли, было исследование возможности выживания людей в космосе, где им пришлось бы создать место для проживания на полном самообеспечении. «Биосфера-2», находящаяся на «Биосфере-1» (Земле), представляла собой масштабный эксперимент. Но он, к сожалению, не привёл к тем результатам, на которые все рассчитывали. Изолированная среда не давала достаточно кислорода, воды или продовольствия для обитателей — с чем, разумеется, могут столкнуться и будущие обитатели Луны или Марса. Первая миссия, как и стартовавшая несколько лет спустя вторая, также были омрачены межличностными конфликтами и психологическими проблемами среди жителей.
Сегодня людей, участвующих в проектах, подобных «Биосфере-2», имитирующих некоторые аспекты долгосрочных космических путешествий, оставаясь при этом на Земле, называют аналоговыми астронавтами. И хотя это узкоспециализированное занятие, оно всё же пользуется популярностью: существуют аналоговые астронавтические комплексы в таких местах, как Юта, Гавайи, Техас и Антарктика. Энтузиасты строят или проектируют их в Омане, Кении и Израиле. И все они разделяют цель научиться жить вне Земли, находясь на Земле.
Человеческие организмы действительно плохо справляются с космосом. Космический полёт портит структуру ДНК, изменяет кишечную флору, нарушает циркадные ритмы, ухудшает зрение, увеличивает риск рака, приводит к потере мышечной и костной масс, подавляет иммунную систему, ослабляет сердце и перераспределяет жидкости к голове, что может быть патологическим для мозга в долгосрочной перспективе — и этот список можно пополнять.
Учёный-медик Соня Шрепфер из Калифорнийского университета в Сан-Франциского изучает два заболевания, затрагивающие космических путешественников. Её исследования, проведённые при помощи мышей, находящихся на Международной космической станции, показали, что кровеносные сосуды, идущие к мозгу, становятся жёстче в условиях микрогравитации. Именно поэтому астронавты не могут просто выйти из своих капсул после возвращения на Землю, и то же самое будет и на Марсе, где нет никого, кто бы доставил их в новое жильё по прибытии. Шрепфер и её коллеги, тем не менее, обнаружили молекулярный путь, который может предотвратить эти изменения в сердечно-сосудистой системе. «Но теперь я пытаюсь понять,а действительно ли нам это нужно?», — поясняет она. Соня Шрепфер предполагает, что, возможно, ригидность сосудов является защитным механизмом, и их растяжение может вызвать другие проблемы.
Она также хочет выяснить, как помочь ослабленной иммунной системе астронавтов, которая стареет быстрее и имеет большие трудности с восстановлением тканей после длительного пребывания в космосе. «Иммунная система довольно быстро стареет в условиях микрогравитации», — говорит Шрепфер. Она отправляет биологические образцы молодых и здоровых людей с Земли на орбиту на тканевых чипах и отслеживает, как они деградируют.
Проблемы со зрением и костями также входят в число наиболее серьёзных побочных эффектов. После месяца или больше в космосе, глазные яблоки человека сплющиваются, что является одним из аспектов состояния, называемого космической оптической нейропатией, которая может вызвать долгосрочное повреждение зрения. Кости и мышцы созданы для жизни на Земле, где всегда присутствует сила притяжения, гравитация. Работа, которую организм выполняет, чтобы сохранять вертикальное положение и двигаться, предотвращает атрофию мышц и стимулирует рост костей. В космосе у астронавтов может происходить потеря костной массы, которая превышает скорость роста костей, а также могут понемногу начать атрофироваться мышцы из-за отсутствия силы гравитации. Поэтому им приходится проводить несколько часов в день за физическими упражнениями, используя специализированное оборудование, которое помогает имитировать некоторые силы, которые они бы ощущали на земле — но даже эти тренировки не полностью устраняют потерю мышечной и костной масс.
Возможно, наиболее серьёзной проблемой, связанной с пребыванием человека в космосе, является радиация. Она не представляет чрезмерной опасности для астронавтов на низкой околоземной орбите, однако межпланетные путешественники столкнутся с ней в полной мере. Часть радиации исходит от Солнца, которое выбрасывает способные повредить ДНК протоны, особенно во время солнечных бурь. «Это может очень сильно испортить вам здоровье и вызвать острую радиационную болезнь», — говорит Дорит Доновиль, профессор медицинского колледжа Бейлора и директор Института трансляционных исследований в области космического здоровья (Translational Research Institute for Space Health – TRISH).
Будущие астронавты, возможно, могли бы использовать воду, закачиваемую в стены убежища, чтобы защитить себя от этих протонов. Однако учёные не всегда знают, когда на Солнце случится очередной выброс частиц. «Так что, например, если астронавты исследуют поверхность Луны, и идёт поток солнечных частиц, мы, вероятно, сможем предсказать это не раньше чем за 20-30 минут», — объясняет Доновиль. Это означает, что нам нужны более точные системы прогнозирования подобных угроз, а астронавтам придётся постоянно держаться неподалёку от своего водяного щита.
Если вы вовремя не доберётесь в безопасное место, то первое, что вас ждёт — тошнота. «Вас будете тошнить внутрь вашего скафандра, — поясняет Доновиль, — что станет угрозой для жизни, потому что рвота может помешать работе систем жизнеобеспечения или попасть в ваши легкие». Затем начнётся истощение клеток, таких как нейтрофилы и эритроциты, — ваше тело не сможет бороться с микробами или эффективно снабжать ткани кислородом. Вы будете уставшим, анемичным, неспособным бороться с инфекцией и вас будет постоянно тошнить. Возможно, вы умрёте. Понимаете, почему многие дети хотят стать астронавтами, когда вырастут?
Существует ещё один вид радиации — галактические космические лучи, от которых не защитит даже большое количество воды. Эта излучение состоит из быстро движущихся частиц —, в основном водорода, но также и всех других естественных веществ в таблице Менделеева. Лучи возникают из-за астрономических событий, таких как сверхновые, и обладают гораздо большей энергией и массой, чем простые протоны. «Мы действительно не можем полностью защитить астронавтов от них», — говорит Доновиль. И недостаточно эффективная защита только усугубляет проблему: лучи дробятся при прохождении сквозь барьер, создавая большее количество меньших частиц.
Доза радиации, которую астронавт может получить от галактических космических лучей во время полёта на Марс, в один момент времени может быть небольшой. Но если вы находитесь на космическом корабле или поверхности планеты в течение нескольких лет, ситуация меняется. Представьте, говорит Доновиль, что вы заперты в комнате с несколькими комарами. Пять или десять минут? Нормально. Дни? Месяцы? Вас ждёт просто нестерпимый зуд — или, в данном случае, значительно повышенный риск рака.
Поскольку защищать астронавтов не представляется возможным, в институте TRISH под руководством Доновиль исследуют, как помочь организму восстановиться после воздействия радиации и разрабатывают химические соединения, которые астронавты могли бы принимать для восстановления повреждённой ДНК. «Всех беспокоит риск появления рака и методы борьбы с ним, — говорит Доновиль. — Мы же действительно идём по профилактическому пути».
Даже если большинство бед организма могут быть решены, мозг всё ещё остаётся проблемой. В обзорной статье, опубликованной в издании Clinical Neuropsychiatry за 2021 год, в соответствии с существующими исследованиями аналоговых и настоящих астронавтов были изложены психологические риски, с которыми люди сталкиваются во время космических путешествий. Среди них: плохая эмоциональная регуляция, снижение психологической устойчивости, увеличенные тревожность и депрессия, проблемы с коммуникацией внутри команды, нарушения сна, снижение когнитивных и моторных функций под воздействием стресса. Чтобы представить причины возникновения этих проблем, представьте себя в жестяной банке с небольшой командой, смертельной средой снаружи, однообразным расписанием, неестественным циклом дня и ночи и постоянными наставлениями от диспетчеров миссии.
Проблемы с физическим и психическим здоровьем — хотя они и серьезны — не всегда являются самыми серьёзными препятствиями для создания космического поселения. Большей проблемой станет стоимость данного мероприятия, как и вопрос о том, кто будет за это платить. Те, кто думают, что миллиардер-предприниматель в сфере космических технологий, возможно, профинансирует космическую колонию из чувства авантюризма, альтруизма (или же просто из-за некачественной оценки рисков), должны пересмотреть свою точку зрения. Коммерческие космические компании занимаются бизнесом, а целью любого бизнеса является заработок денег. «Где здесь экономическое обоснование?» — настаивает Мэтью Вайнцерл, профессор Гарвардской бизнес-школы и руководитель направления экономики космических исследований.
На протяжении последних нескольких лет Вайнцерл и его коллега Брендан Руссо пытались выяснить, каков спрос на космические исследования и прочую деятельность за пределами Земли. «В космической сфере произошло огромное увеличение предложения и снижение затрат, — говорит Вайнцерл, — но кому всё это нужно?» Космические компании исторически были изолированными: специалисты создавали вещи для специалистов, а не рекламировали товары или услуги для широкой аудитории. Даже такие коммерческие предприятия, как SpaceX, в основном поддерживаются государственными контрактами. Лидеры компаний не всегда продумывали капитализацию своих идей: их скорее волновала работоспособность ракет и устройств. «Техническая осуществимость не равносильна качественному экономическому обоснованию», — поясняет Руссо.
Если современная космическая компания не имеет возможность побороться за правительственные контракты — она ориентируется на туристов. Однако эти туристы не защищены теми же нормативами безопасности, что и правительственные астронавты, и несчастный случай может сильно повредить индустрии космического туризма. Сдерживающим фактором является и то, что лишь небольшое количество богатых людей захотят жить где-нибудь на Марсе, а не совершать краткосрочные полёты в околоземном пространстве, поэтому туристическая бизнес-модель для постоянных космических поселений не будет работать.
Люди склонны сравнивать исследование космоса с экспансией на Земле — расширением границ изученных земель. Но в новых неизведанных краях люди искали, например, золото или более плодородную землю. В космосе же исследователи не могут быть уверены в наличии чего-либо ценного в своём пункте назначения. «Поэтому нам следует быть осторожными и не думать, что это очень просто окупится», — подчёркивает Вайнцерл.
Вайнцерл и Руссо находят идею постоянного присутствия человека в космосе вдохновляющей,е, но не уверены, когда или как это будет работать с финансовой точки зрения. В конце концов, вдохновение не оплачивает счета. «Мы бы хотели увидеть, как это произойдёт», — говорит Руссо, и полагает, что многие люди на Земле хотели бы того же, пока речь не заходит о деньгах.
И многие налогоплательщики, возможно, согласятся бы с этим. Поклонникам космоса непросто в это поверить, но большинство людей не придают большой ценности приключениям астронавтов. В опросе Исследовательского центра Пью, проведённом в 2018 году, участников просили оценить важность девяти ключевых миссий NASA, поставив им «наивысший приоритет», «важный, но более низкий приоритет» или «не слишком важный/не должна быть выполнена». Только 18 и 13 процентов людей соответственно посчитали отправку астронавтов на Марс и на Луну высшим приоритетом. Таким образом, по степени поддержки эти миссии оказались в самом конце списка, уступив более популярным направлениям, таким как мониторинг климата Земли, наблюдение за опасными астероидами и фундаментальные научные исследования космоса в целом.
Опрос, проведённый в 2020 году компанией Morning Consult, показал, что всего 7-8 процентов респондентов считают отправку человека на Луну или Марс высшим приоритетом. Несмотря на то что предыдущая эпоха исследования Луны осталась в истории как время всеобщего восторга от космических полётов, опросы того времени показывают, что это было не так: «В течение 1960-х годов большинство американцев не считали, что программа Apollo стоит затрат, за исключением одного единственного опроса, проведённого во время лунной миссии Apollo 11 в июле 1969 года, — написал историк Роджер Лауниус в своей статье для журнала Space Policy. — И, более того, в течение того десятилетия 45–60 процентов американцев считали, что правительство тратит слишком много денег на космос, что свидетельствует о недостаточной приверженности программе космических полётов».
Когда чиновники космических агентств обсуждают, почему люди должны интересоваться исследованием космоса, они часто говорят, что это в интересах человечества. Иногда они ссылаются на побочные результаты работы, которые становятся доступны гражданам в виде земной технологии — так, например, инновации в области зеркал телескопов улучшили лазерную коррекцию зрения. Но этот аргумент не убеждает Линду Биллингс, консультанта, сотрудничающую с NASA. По её мнению, если бы вы были заинтересованы в развитии той или иной технологии, вы могли бы инвестировать средства непосредственно в частный сектор, а не через космическое агентство, где её разработка неизбежно займёт больше времени, будет стоить дороже и не будет автоматически приспособлена для использования на Земле. «Я не вижу, что NASA предоставляет какие-либо доказательства того, что заселение космоса будет в интересах человечества», — утверждает она.
По мнению Брайана Патрика Грина из университета Санта-Клары, вопрос о том, должны ли налоги идти на поддержку космических путешествий, является этическим. Грин заинтересовался этическими вопросами в науке, когда работал учителем на Маршалловых островах. США ранее испытывали там ядерное оружие, что привело к долгосрочным экологическим и медицинским последствиям. Теперь островам угрожает повышение уровня моря, которое может привести к затоплению большей части инфраструктуры, эрозии берегов и сокращению полезной площади суши. «Меня очень заинтересовали социальные воздействия технологий и то, как технологии влияют на людей и общества», — говорит он.
В космических путешествиях вопрос «Почему?» возможно, является самым важным этическим вопросом. «Какая у нас цель? Чего мы достигнем?» — вопрошает Грин. Его собственный ответ примерно таков: «Всё это служит получению знаний о наших возможностях — что если мы очень постараемся, мы действительно сможем достичь своих целей, а это объединяет людей». Но эти, в некоторой степени философские, преимущества должны быть оценены наряду с более узкоспециализированными проектами — исследованием Земли, автоматическими миссиями на другие планеты или, скажем, строительством на нашей планете доступного жилья — поскольку они не будут реализованы, пока деньги направляются на Луну, Марс или Альфа Центавра.
Есть ещё более простой этический вопрос: «Действительно ли мы должны отправлять людей на подобные миссии?» — размышляет Грин. Помимо значительных рисков возникновения рака и общего ухудшения состояния организма, астронавты, стремящиеся поселиться на другой планете, имеют значительный шанс погибнуть. Даже если они останутся в живых, возникают проблемы с тем, на какую жизнь они будут обречены. «Одно дело просто выживать, — рассуждает Грин. — Но совсем другое дело — действительно наслаждаться своей жизнью. Станет ли Марс эквивалентом пыток?»
Если люди предпримут такую попытку, мы также должны признать риски для небесных тел — тех, которые люди хотят исследовать, а также для нашей собственной планеты, куда они могут вернуться, если не приобрели билет в один конец. Луна, Марс или Европа могут быть заражены микроскопической жизнью с Земли, которую NASA никогда не могла успешно удалить с космических аппаратов, хотя и пытается это делать в рамках программы планетарной защиты. И если в целевых мирах есть необнаруженная жизнь, то вредные внеземные микробы также могут вернуться с астронавтами или оборудованием — это так называемый риск «обратного заражения». Какие обязательства имеют исследователи по сохранению мест в том виде, в котором они их нашли? Оставив в стороне вопрос о том, сможем ли мы основать поселение за пределами Земли, мы также обязаны задуматься о том, должны ли мы вообще это делать.
В рамках этой дискуссии, исследователь научной фантастики Гарри Уэстфолл сомневается в ценности космических путешествий. В своём обширном анализе соответствующей литературы он пришёл к выводу, что логика и движущая сила этих мероприятий являются ошибочными. «Я неизбежно сталкивался с одним и тем же аргументом: космические путешествия являются судьбой человечества», — говорит он о своей мотивации написать эссе «Аргумент против космоса». Космических исследователей часто изображают как значительно более смелых и лучших индивидов, чем тех, кто остаётся на своей родной планете: якобы именно они двигают цивилизацию вперёд. «С философской точки зрения я возражал против предположения, что исследователи неизведанных областей представляют собой лучшее и самое яркое в человечестве, что прогресс может быть достигнут только при помощи бесстрашного путешествия к неизведанным территориям», — говорит Уэстфолл. Ведь множество умных и продуктивных людей (не говоря уже о счастливых и стабильных) не проводят свою жизнь в бегах. «Очевидно, что история не демонстрирует никакой корреляции между путешествиями и добродетелью, — пишет он. — История нашего вида подсказывает, что прогресс придёт из продолжения стабильной жизни на Земле, и что обширная новая программа космических путешествий приведёт к новому периоду стагнации человечества», — заключает он в немного угрожающей манере.
В некотором смысле желание жить простой жизнью является одним из составляющих мотивации космических исследователей. Астронавты оказываются ограничены обществом всего нескольких человек, с которыми им приходится ладить, иначе им будет тяжело, — это образ жизни, более характерный для деревень. Они должны обходиться имеющимися поблизости ресурсами или создавать свои собственные, как это делали люди до появления Walmart и Amazon. Коммуникация с теми, кто находится за пределами их непосредственной среды обитания, медленна и сложна. У них есть строгое, но простое и заранее составленное рабочее расписание. Всё это — борьба, где почти нет удобств. В отличие от современной цифровой среды, их внимание не рассеивается во многих направлениях — они сосредоточены на настоящем. По крайней мере, именно так чувствовала себя аналоговая астронавтка Эшли Ковальски во время эксперимента SIRIUS 21, восьмимесячной совместной «лунной миссии» США и России, которая проходила в герметичном пространстве в Москве.
Доклад Эшли Ковальски на мероприятии Analog Astronaut Conference в «Биосфере 2» назывался «Всего восемь месяцев». Целью этих восьми месяцев было изучение медицинских и психологических эффектов изоляции. Она и её товарищи по команде регулярно предоставляли образцы крови, фекалий и кожи, чтобы учёные могли изучить уровень стресса, метаболические функции и иммунологические изменения. Научные работники также подвергали их психологическим тестам, выявляя их восприятие времени, изменения в когнитивных способностях и сдвиги в межличностных взаимодействиях. Они должны были питаться, как это делают астронавты, употребляя в пищу тюбики с желе из сицилийской пиццы и бургеров. Ковальски добавляла их в регидратированный суп, чтобы сделать блюда сытнее. Теплица давала им около одной миски салата на всех шестерых участников эксперимента каждые три недели.
Ковальски, конечно, скучала по свободе, еде и друзьям. Но настоящие трудности начались после окончания изоляции, когда ей пришлось вернуться в реальный мир. «Вход не в атмосферу, а на планету», — сказала она аудитории конференции. Она забыла как заводить друзей, свои увлечения или работу, и ей было трудно справляться с запросами, идущими от множества источников, а не только от диспетчеров миссии. В период вопросов и ответов после выступления, Тара Суини, геолог по профессии, поблагодарила Ковальски за то, что она рассказала об этой части опыта. Суини только что вернулась из долгой поездки в Антарктику и тоже не совсем понимала, как заново наладить жизнь в более гостеприимном месте. Они обе скучали по «Земле», настоящему миру. Но возвращаться было трудно.
Тем не менее, участники Конференции не теряли оптимизма. «Каков следующий шаг?» — спросила основатель конференции и настоящий астронавт Сиан Проктор в один момент. По сигналу все в аудитории указали вверх и выкрикнули: «На Луну!»
Работа аналоговых астронавтов не может решить самые сложные проблемы космических путешествий — медицинские трудности, финансирование и сомнительные этические дилеммы. Но пока мы все ждём переселения с этой планеты и размышляем стоит ли это делать, эти аналоговые астронавты продолжат покидать Землю, на самом деле не покидая её.