«Техника-молодежи» 1964 №8, с.16-18

Вопрос. Многие юноши и девушки мечтают стать космонавтами. С чего Вы посоветуете им начать?

Ответ. с учебы. мало обладать здоровьем и мужеством. командиру космического корабля необходимо хорошо разбираться в вопросах ракетной техники. биологии и медицины, астрономии и географии, радиоэлектроники и автоматики, физики и химии.

Вопрос. Почему Вы упомянули физику и химию?

Ответ. без помощи современной физики и химии невозможно обеспечить нормальные для жизни условия в кабинах космических кораблей. человеку необходимы кислород для дыхания. вода и пища. кроме того, надо удалять продукты жизнедеятельности, а это немыслимо без участия сложных приборов, в которых осуществляется превращение веществ. например, чтобы получить достаточное количество кислорода, придется прибегнуть к физико-химическим методам разложения углекислоты, выдыхаемой легкими.

Вопрос. Но, быть может, эти функции будут выполнять растения?

Ответ. КОНЕЧНО, ДА. В ПРИНЦИПЕ В КАБИНАХ КОСМИЧЕСКИХ КОРАБЛЕЙ ВОЗМОЖНО ОРГАНИЗОВАТЬ КОЛОНИИ ВОДОРОСЛЕЙ И ЗЕМЛЕДЕЛИЕ БЕЗ ЗЕМЛИ — ГИДРОПОНИКУ, ЧТОБЫ КУЛЬТИВИРОВАТЬ РАСТЕНИЯ, КОТОРЫЕ БУДУТ ПОГЛОЩАТЬ СO₂, ВЫДЕЛЯЯ КИСЛОРОД. ПИТАТЕЛЬНОЙ СРЕДОЙ ДЛЯ НИХ МОГУТ СЛУЖИТЬ ПРОДУКТЫ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ОРГАНИЗМА. ТЕМ НЕ МЕНЕЕ ЦЕЛЕСООБРАЗНО СОЧЕТАТЬ БИОЛОГИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ РЕГЕНЕРАЦИИ ВЕЩЕСТВ С ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИМИ. НАПРИМЕР, УДАЛЯТЬ ИЗБЫТОЧНУЮ ВЛАГУ ИЗ АТМОСФЕРЫ КОРАБЛЯ, ФИЛЬТРОВАТЬ И ОЧИЩАТЬ ЗАГРЯЗНЕННУЮ ВОДУ НЕВОЗМОЖНО BF3 ПОМОЩИ СПЕЦИАЛЬНЫХ ПРИБОРОВ.

Система регенерации в космическом корабле. Рис. Ю. Макаренко

Вопрос. Известно, что Циолковский предлагал культивировать гидропонику в кабинах космических кораблей, а советский ученый Цандер провел ряд экспериментальных работ. Нельзя ли сказать, что применение этого метода в сельском хозяйстве в какой-то степени вызвано развитием космонавтики?

Ответ. ЭТО НЕ СОВСЕМ ТОЧНО. В ДАННОМ СЛУЧАЕ КОСМОНАВТИКА БУДЕТ ИСПОЛЬЗОВАТЬ ГИДРОПОНИКУ КАК МЕТОД, РАЗРАБОТАННЫЙ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ. НО, РАЗУМЕЕТСЯ МЕТОД ПОТРЕБУЕТ ЗНАЧИТЕЛЬНОЙ ДОРАБОТКИ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К КОСМИЧЕСКИМ УСЛОВИЯМ

Вопрос. Чтобы как-то разнообразить диету космонавта, предложено вводить в систему различных моллюсков и пресноводный зоопланктон. А для перемешивания водорослей можно применять золотых рыбок. Может быть, целесообразно включить в космическое меню и «водяных блох», обитающих в прудах (блюда из них, как утверждают, не плохи на вкус). В какой степени реально существование на космическом корабле таких экзотических аквариумов?

Ответ. ВПОЛНЕ РЕАЛЬНО. ОДНАКО НАИБОЛЕЕ ПРИЯТНО В ЗАМКНУТОЙ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ ИМЕТЬ, ПОМИМО НИЗШИХ РАСТЕНИЙ (ВОДОРОСЛЕЙ), ЕЩЕ И ВЫСШИЕ РАСТЕНИЯ. А ТАКЖЕ ЖИВОТНЫХ, К КОТОРЫМ ЧЕЛОВЕК ПРИВЫК НЕ ИСКЛЮЧЕНА ВОЗМОЖНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЫБ.

Вопрос. Некоторые зарубежные ученые в своих проектах предлагают применять в космическом корабле искусственную атмосферу (О₂, Не и СO₂), а также иметь в кабине давление значительно ниже нормального (по американскому проекту «Аполлон» давление в кабине 0,5—0,7 атмосфер). Считают, что это снизит вес конструкции. Возможны ли такие мероприятия с точки зрения космической медицины для длительных полетов?

Ответ. ВОЗМОЖНЫ. НО ВСЕ ЗАВИСИТ ОТ ЗАДАЧ ЛЕТНОГО НАУЧНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА.

Вопрос. По мнению многих зарубежных ученых, полеты человека возможны лишь на орбитах до 500 км. Дальнейшее повышение орбиты и вход в зону радиационных поясов требуют тяжелой свинцовой зашиты, что технически трудновыполнимо. Значит ли это, что человек будет ограничен в своих полетах?

Ответ. ВЕРОЯТНО, УЧЕНЫЕ СУМЕЮТ РАЗРАБОТАТЬ СООТВЕТСТВУЮЩИЕ ЗАЩИТНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ КАК ФИЗИЧЕСКИЕ, ТАК И ХИМИКО-ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИЕ. ЭТО ПОЗВОЛИТ ЧЕЛОВЕКУ ВЫЙТИ ЗА ПРЕДЕЛЫ ОКОЛОЗЕМНОГО КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА.

Вопрос. О чем мечтает специалист в области космической биологии и медицины?

Ответ. НУ, КОНЕЧНО, О НОВЫХ КОСМИЧЕСКИХ ПОЛЕТАХ И СВЯЗАННЫХ С НИМИ ШИРОКИХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ. ОГРОМНУЮ ЦЕННОСТЬ ДЛЯ НАУКИ ПРЕДСТАВЯТ КОСМИЧЕСКИЕ ЛАБОРАТОРИИ, ДЛИТЕЛЬНО НАХОДЯЩИЕСЯ НА ОКОЛОЗЕМНОЙ ОРБИТЕ ВСЕ ЧЛЕНЫ ЭКИПАЖА КОРАБЛЯ МОГЛИ БЫ ВЕСТИ НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИСПЫТЫВАТЬ ОБОРУДОВАНИЕ И ПРИБОРЫ. ПОДОБНЫЙ ГРАНДИОЗНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ СТАЛ БЫ ПРЕДДВЕРИЕМ ДЛИТЕЛЬНЫХ КОСМИЧЕСКИХ ПОЛЕТОВ К ЛУНЕ, МАРСУ, ДАЛЬНИМ ПЛАНЕТАМ ВСЕЛЕННОЙ. НЕТ СОМНЕНИЯ, ЧТО СОВЕТСКИЕ УЧЕНЫЕ СПРАВЯТСЯ С ОГРОМНЫМ ОБЪЕМОМ СЛОЖНЫХ ЗАДАЧ И ДОБЬЮТСЯ ДАЛЬНЕЙШИХ УСПЕХОВ В ОСВОЕНИИ КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА.

Интервью вела

Г. Валентинова

3. АЛЛО, ЗЕМЛЯ! ЧУВСТВУЯ СЕБЯ НОРМАЛЬНО!

Подсчитано, что для полета длительностью в один год экипажу, состоящему из трех человек, только кислорода, воды и пищи потребуется запас весом около 4 т. А вес упаковки, специальных хранилищ?

Понятно, почему ученые обратились к созданию экологических систем. В них многократно используются одни и те же вещества путем их регенерации (восстановления). Идея таких систем принадлежит К. Э. Циолковскому. Она основана на том, что взрослый организм потребляет лишь энергию, заключенную в пище, а не само вещество. Все химические элементы, из которых состоит хлеб наш насущный, полностью выводятся из организма.

Для поддержания кругооборота веществ в системе Циолковский, как известно, предлагал использовать растения.

Экологическая система внутри космического корабля представляет собой живую модель земной биосферы. В систему извне поступает лишь энергия Солнца. Важнейшее звено системы — растения. В процессе фотосинтеза они поглощают углекислый газ и выделяют кислород, синтезируя одновременно органические вещества. Так очищается воздух и пополняются запасы пищи. Для этой цели Циолковский предлагал использовать высокопродуктивные наземные растения, например банановое дерево. Но культивация высших растений на космическом корабле связана со значительными неудобствами. Во-первых, межпланетный сад не может плодоносить круглый год. Во-вторых, коэффициент использования деревьями солнечной энергии низок. Вот почему для экологических систем больше подходят низшие растения — скажем, водоросли. В ходе работ с хлореллой установлено, что она усваивает 7—10% солнечной энергии, в то время как обычные наземные растения — менее 1%. Водоросли выделяют больше кислорода и в большем количестве синтезируют сложные органические соединения, пригодные для питания. Установка, вмещающая 40—50 литров водорослей, полностью обеспечивает газообмен одного человека.

К сожалению, водоросли не могут полностью удовлетворить потребностей человека в еде. Доля хлореллы не должна превышать в дневном рационе человека 10—20 — из-за слишком большого содержания белков (около 50%) и недостатка углеводов.

Неужели придется вводить в экологическую систему высшие растения или животных?

Для космических полетов длительностью до года целесообразно применять смешанные системы. Если запастись лишь обезвоженной пищей, а воду и кислород регенерировать в полете то вес «кладовки» и приборов для трех человек на один год составит всего 650 кг. Это выгоднее, чем брать с собой установку с растениями. Подобная полузамкнутая неэкологическая система показана на схеме.

Для утоления жажды космонавту требуется около 2 л воды ежесуточно, для умывания — чуть больше. Откуда пополнять ее? Утилизировать все отходы! Вот, например, влага, выделяемая легкими при дыхании, а также кожей. Это почти 1 л воды! Чтобы собрать влагу, испарения придется конденсировать — это необходимо еще и для того, чтобы влажность в кабине оставалась нормальной (30—70%). Отсасываемый из кабины воздух можно пропускать через холодильник.

Образовавшиеся при этом мельчайшие капельки воды легко отделить от воздуха центробежным сепаратором.

Из организма ежесуточно выделяется на 0,3— 0,4 л воды больше, чем в него поступает, — ведь при окислении пищевых веществ тоже образуется вода! Но любой излишек воды можно разлагать электролизом на кислород и водород. Если на космическом корабле не будет создана искусственная сила тяжести, образующийся газ можно отделять от воды центрифугой.

Человек выдыхает в сутки около 1 кг углекислого газа, а максимальная концентрация его в кабине космического корабля не должна превышать 1%.

Чтобы очистить забираемый из кабины и предварительно осушенный воздух от углекислоты, его следует пропустить через патрон, заполненный синтетическим цеолитом с диаметром пор 4—5 ангстрем. Насыщенный углекислым газом, патрон отключается и регенерируется. Воздух в это время проходит через другой патрон. Регенерация цеолитовых патронов происходит при температуре 200— 300°. Для этого регенерируемые цеолитовые патроны лучше расположить за обшивкой космического корабля и концентрировать на них солнечные лучи параболическим зеркалом. В режиме поглощения цеолитовый патрон, напротив, должен быть защищен от солнечной радиации. Например, тем же зеркалом, только повернутым на 180°.

Отделенную углекислоту можно использовать для восстановления кислорода двумя способами. Первый — фотолиз. Это процесс разложения углекислого газа ультрафиолетовыми лучами в присутствии катализаторов: 2СO₂ = 2СО + O₂. Второй — получение из углекислого газа и водорода воды: СO₂ + 4Н₂ = СН₄ + 2Н₂O.

Получаемая при этом вода отделяется от метана и направляется в электролизную установку, где разлагается на кислород и водород. Водород Н₂ снова направляется в реактор. Метан СН₄ может быть использован в качестве топлива для двигателя.

Системы жизнеобеспечения, построенные только на физико-химических методах, могут быть использованы лишь для полетов сроком от нескольких месяцев до года — именно тех, которые и ожидаются в будущем. Физико-химические процессы значительно проще биологических; их детальное изучение можно провести в более короткие сроки.

А.ПЕРФИЛЬЕВ