5.1. Обеспечение жизнедеятельности космонавтов в длительных космических полетах

При кратковременных космических полетах основное значение имеют технические и медико-биологические проблемы. Однако в космосе, враждебной для живых земных объектов среде, важны также экологические процессы. К счастью, для полетов с небольшим по времени отрывом от родной для человека Земли неблагоприятные экологические закономерности не успевают проявиться. Таковы полеты человека на околоземных орбитальных кораблях и станциях и полеты к Луне.

Ближайшей космической экспедицией, в которой могут проявиться экологические проблемы, является межпланетный полет человека, в частности, полет к Марсу. К этому полету земная наука готовится уже более 100 лет. Первые работы Циолковского вышли в 1893 г. и в 1903 г. В них проблемы жизнеобеспечения уже были сформулированы достаточно подробно.

В чем же заключаются экологические проблемы длительного космического полета человека?

На борту пилотируемого космического корабля (ПКК), длительное время находящегося на значительном удалении от Земли функционирует очень специфическая ИЭС.

Согласно теории ИЭС, все экосистемы различаются коэффициентом искусственности К_и.

К_и = 0 – ЕЭС, в которой влияния человека не ощущается.

К_и = 0,5 – ИЭС, в которой влияние человека ощущается очень заметно.

К_и = 1,0 – так называемая вырожденная ИЭС, в которой влияние человека на компоненты дикой природы в экосистеме настолько велико, что все они могут удовлетворительно функционировать только с участием человека. Таковы сельскохозяйственные системы – плантации растений, фермы птиц и животных, парки, аквариумы, террариумы. В них человек содержит растения и животных, обеспечивает их водой, кормом, иногда даже поддерживает комфортную температуру.

Согласно теории экосистем экосистема на борту ПКК – типичная вырожденная экосистема. (Рис.9.1) В такой ИЭС все процессы могут протекать только с участием человека или специальных систем жизнеобеспечения космонавтов, создаваемых человеком (СЖО). Время существования ИЭС ПКК определяется количеством запасов жизненно важных веществ в комплексе СЖО (КСЖО), не возобновляемых в результате функционирования самих СЖО.

В ИЭС ПКК обеспечение жизнедеятельности экипажа осуществляется техническими средствами КСЖО, являющегося важной функционально-структурной подсистемой ИЭС.

Проблемы космической экологии в некоторых аспектах решать даже легче, чем те же проблемы на Земле:

А) Они затрагивают малое число людей.

Б) Экипаж сознательно участвует в их решении.

В) Полет ПКК долго и тщательно готовится. В процессе этой подготовки решаются и экологические проблемы. Без решения наиболее важных и опасных для экипажа экологических проблем полет не осуществляется.

Г) В решении этих проблем принимают участие все лучшие специалисты.

С другой стороны, существуют объективные причины, по которым проблемы космической экологии решать труднее, чем на Земле:

- В космосе существуют иные физические условия жизни, воспроизвести которые при подготовке на Земле в полном объеме невозможно;

- решение проблем космической экологии должно осуществляться быстро, чтобы уложиться в сроки подготовки ПКК к полету;

- решение разных проблем космического полета должно осуществляться одновременно и в одном месте пространства (в ПКК).

С точки зрения экологии, главное в ИЭС ПКК – не технические системы, обеспечивающие экипаж различными веществами, а сообщество живых объектов, в течение длительного времени оторванных от привычных земных условий. В число этих земных условий входят: биогенный кислород, вырабатываемый наземными или водными растениями и содержащий многочисленные живительные газообразные примеси; природная питьевая вода, свежие пищевые продукты, общение с другими людьми и с другими живыми существами.

Отсутствие земных условий в ИЭС ПКК безусловно негативно влияет во время полета на здоровье космонавтов, прежде всего, видимо, в «свободное время» - во сне, при приеме пищи, в сеансах связи с Землей. Этот фактор, дополненный наличием особых космических условий (невесомость, небольшой объем помещений, космическая радиация, стрессовые ситуации) приводит к возникновению новых экологических и биологических процессов, отсутствующих в земных ИЭС.

Наиболее общие и важные из них:

- перераспределение крови в организме человека,

- потеря ионов Са костями,

- изменение различных физиологических ритмов и процессов,

- накопление усталости в организме человека,

- изменение отношений между членами экипажа.

Отличие свойств ИЭС ПКК и отдельных компонентов ИЭС, а также изменение экологических процессов и закономерностей проявляются тем обширнее и глубже, чем больше длительность космического полета. Одно из явных экологических явлений – возникновение у некоторых космонавтов потребности в общении с живыми объектами, находящимися в ИЭС ПКК для их исследования по программе полета (растения, насекомые, рыбы, птицы, млекопитающие).

С определенного времени полета должны начать проявляться потребности организма человека в веществах биологического происхождения (кислород, вода, свежие пищевые продукты). Пока, при достигнутых длительностях полета с отрывом от посылок с Земли такие явления не отмечались.