Марс-500

Гагаринские чтения, посвященные 50-летию полета в космос
первой женщины-космонавта Валентины Терешковой
Секция №4
« Космос и медицина. Космос и экология»
Выполнил:
Бандуров Виталий ,
уч-ся 9 «Б» класса
МОБУСОШ № 4
г.Лабинска,
Лабинского района
1997 г. рождения
Руководитель:
Кузнецова Галина
Николаевна,
учитель физики
МОБУСОШ № 4
г. Лабинска
Лабинского района
8-861 -69-3-25-46
факс 3-08-93
Аннотация
Бандуров Виталий Игоревич
Россия Краснодарский край город Лабинск
Муниципальное общеобразовательное бюджетное учреждение
Средняя общеобразовательная школа №4 9 «Б» класс
«Полет человека на Марс.
Медико-биологические проблемы освоения Марса»
9 января 2013 года основатели Mars One озвучили требования к
участникам безвозвратной экспедиции на Красную планету .
В работе рассмотрены основные проекты отправки человека на Марс
.Высадка же самой экспедиции намечается на 2015—2018 годы с тем, чтобы
за несколько лет развернуть базу, которая обеспечит продолжительное (до
600 суток) пребывание на Марсе ученых-исследователей. Как, например,
организовать нормальную жизнь экипажу при длительном полете? Ведь
только одному космонавту потребуется за это время около тонны
обезвоженных продуктов, почти столько же кислорода, более 1,5 тонны
воды. А как обеспечить радиационную безопасность людей? Не до конца
пока ясна и задача снижения вредного воздействия на человеческий организм
длительной невесомости.
В работе показана марсианская программа ученых США и конкретные
планы исследований Красной планеты в нашей стране.
Цели и задачи работы:
1. Рассмотреть проблему исследования Марса ;
2. Ознакомиться с имеющимися на сегодняшний программами отправки
космонавтов на Марс;
3. Рассмотреть итоги
российского космический эксперимента«Марс-
500»
3. Познакомить с данной
темой обучающихся своей школы.
2
Бандуров Виталий Игоревич
Россия Краснодарский край город Лабинск
Муниципальное общеобразовательное бюджетное учреждение
Средняя общеобразовательная школа №4 9 «Б» класс
«Полет человека на Марс.
Медико-биологические проблемы освоения Марса»
План.
1.Введение.
1.1 Колонизация Марса.
2.Проекты освоения Марса.
2.1. Американская программа освоения Марса
2.2. Российская программа «Марс»
3.Заключение.
1.Введение.
1.1. Колонизация Марса
Предполагаемый вид Марса после терраформирования (изменение климатических условий планеты, спутника
или же иного космического тела для приведения атмосферы, температуры и экологических условий в
состояние, пригодное для обитания земных животных и растений. Сегодня эта задача представляет в
основном теоретический интерес, но в будущем может получить развитие и на практике.)
Относительно близкие к земным природные условия несколько облегчают
выполнение этой задачи. В частности, на Земле есть места, в которых
природные условия похожи на марсианские. Крайне низкие температуры в
Арктике и Антарктиде сравнимы даже с самыми низкими температурами на
Марсе, а на экваторе Марса в летние месяцы бывает так же тепло (+20 °C),
как и на Земле. Также на Земле есть пустыни, схожие по виду с марсианским
ландшафтом.
Но между Землёй и Марсом есть существенные различия. В частности,
магнитное поле Марса слабее земного примерно в 800 раз. Вместе с
3
разрежённой (в сотни раз в сравнении с Землёй) атмосферой это увеличивает
количество достигающего его поверхности ионизирующего излучения.
Измерения, проведённые американским беспилотным аппаратом The Mars
Odyssey, показали, что радиационный фон на орбите Марса в 2,2 раза
превышает радиационный фон на Международной космической станции.. Объём
облучения, полученного в результате пребывания в таком фоне на
протяжении трёх лет, приближается к установленным пределам безопасности
для космонавтов. На поверхности Марса радиационный фон несколько ниже
и доза составляет 0,2-0,3 Гр в год, значительно изменяясь в зависимости от
местности, высоты и локальных магнитных полей.Время полёта с Земли до
Марса (при нынешних технологиях) составляет 259 суток по полуэллипсу и
70 — по параболе. Для общения с потенциальными колониями может
использоваться радиосвязь, которая имеет задержку 3—4 мин в каждом
направлении во время максимального сближения планет (которое
повторяется каждые 780 дней) и около 20 мин. при максимальном удалении
планет; По расчётам, послать на Марс четырёх астронавтов и вернуть их
обратно будет стоить столько же, сколько послать туда 20 человек и оставить
их там. Стоимость экспедиции оценивается примерно в 10 млрд долларов на
одного человека.
К настоящему времени никаких практических шагов для колонизации
Марса не предпринято, однако идёт разработка колонизации, например,
проект Столетний космический корабль, разработка жилого модуля для
пребывания на планете Deep Space Habitat.
Проект модуля Deep Space Habitat в пустыне
2.Проекты освоения Марса.
4
2.1. Американская программа освоения Марса
Конгресс США, как известно, одобрил предложения президента Джорджа
Буша о создании в ближайшие годы обитаемой станции на Луне и
направлении в 2019 году космического корабля с астронавтами на Красную
планету. Почему выбрана такая дата? Оказывается, столько времени, по
расчетам специалистов НАСА, понадобится для подготовки экспедиции. А
кроме того, старт решили приурочить к 50-летию первой высадки человека
на Луну.
Давайте рассмотрим подробнее американский план исследования наших
соседей по космосу. Лунная база будет использоваться как стартовый
полигон для подготовки полета к Марсу. Здесь будет построена сама база,
налажено производство кислорода, возведены заводы и оранжереи...
Параллельно, начнется доставка на Марс элементов снаряжения и питания.
Высадка же самой экспедиции намечается на 2015—2018 годы с тем, чтобы
за несколько лет развернуть базу, которая обеспечит продолжительное (до
600 суток) пребывание на Марсе ученых-исследователей.
Почему же именно Луна выбрана в качестве форпоста для достижения
Красной планеты? Прежде всего, во многом схож рельеф этих небесных тел.
Близки и условия обитания — находиться на поверхности обеих планет
человек сможет только в скафандре. Это позволяет надеяться, что многие
элементы конструкций, пройдя лунные испытания, будут затем с успехом
применены в марсианских экспедициях.
Конечно, перед создателями пилотируемых кораблей «Луна — Марс»
стоит еще множество проблем. Как, например, организовать нормальную
жизнь экипажу при длительном полете? Ведь только одному космонавту
потребуется за это время около тонны обезвоженных продуктов, почти
столько же кислорода, более 1,5 тонны воды. А как обеспечить
радиационную безопасность людей? Толстые экраны тяжелы и громоздки
для корабля... Не до конца пока ясна и задача снижения вредного
воздействия на человеческий организм длительной невесомости.
Определены семь основных направлений этих работ. Нужно создать
надежную систему жизнеобеспечения, экономичные бортовые двигательные
установки, систему аэродинамического торможения, ядерную
энергоустановку для лунной базы, систему защиты космонавтов от
неблагоприятных излучений, ядерный ракетный двигатель. А также
определить возможности использования лунного и марсианского грунта для
строительства баз.
Вся эта огромная работа началась. В ее программе важная роль отводится
автоматическим аппаратам — орбитальным, спусковым, возвращаемым
Луноходы и Марсоходы проведут новые всесторонние исследования «своих»
планет, картографирование их поверхности, доставят на Землю образцы
марсианского грунта. Они положат начало длительным наблюдениям на
Марсе сейсмических и метеорологических явлений. И что особенно важно
5
как полагают американские ученые, надо осуществить до пяти полетов с
разведчиками-марсоходами, которые обследуют три выбранных района.
Именно они разместят на планете навигационное оборудование, которое
потребуется для точной посадки пилотируемого корабля.
Следующий этап — строительство базы на Луне Оно начнется с полетов
беспилотных грузовых кораблей, которые доставят на выбранное место
модуль для жилья, шлюзовую камеру, энергоустановку, луноходы, роботы
Модуль зароют в лунный грунт для защиты от космических излучений.
И только после этого совершится пилотируемый полет с экипажем из
четырех человек, которые пробудут на Луне целый месяц. В дальнейшем
предстоит решить проблему 600-суточного пребывания человека на Луне.
При этом лунный модуль будет использоваться как прообраз марсианского
жилья.
Создание базы на Марсе — третий крупнейший этап. Вначале межпланетная
кабина с экипажем пришвартуется к большой орбитальной станции
«Фридом», где будет производиться сборка марсианских кораблей, их
проверка, заправка топливом Отсюда они и буду стартовать к Красной
планете.
С приближением межпланетного корабля к Марсу экипаж из четырех
человек перейдет в спускаемый аппарат, который совершит по садку на
поверхность планеты. А завершив экспедицию, исследователи стартуют с
поверхности взлетном модуле на встречу со ев им базовым кораблем на
около марсианской орбите.
Как мы знаем из теории космонавтики, полеты на Марс могут
осуществляться по различным траекториям, в зависимости от срока
экспедиции Сейчас рассматривается вариант 500-суточного полета с
пребыванием экипажа на планете в течение 30 суток и 1000-суточ-ный полет
с жизнью на Марсе до 600 суток Последний вариант, понятно, станет
возможным лишь при возведении там надежного жилого помещения,
оборудование для которого будет предварительно доставлено автоматами.
По мере расширения баз на Луне и Марсе планируется организовать
производство необходимых веществ из местного сырья, в первую очередь
кислорода, воды, ракетного топлива Это резко снизит массу грузов,
доставляемых с Земли, соответственно и стоимость исследований.
9 января 2013 года Стали известны требования к будущим участникам
проекта Mars One - безвозвратной экспедиции на Красную планету.
По условиям проекта, его участники должны будут поселиться на Марсе
навсегда.Как отметил медицинский директор проекта Mars One Норберт
Крафт,участникам проекта не понадобиться опыт пилота или военного.
6
7
"Мы больше всего озабочены тем, как каждый астронавт сможет жить и
работать с другими, как во время долгого путешествия с Земли на Марс, так
и во время полной вызовов жизни", - отметил он.
Участниками экспедиции смогут стать люди не младше 18 лет, которые
способны устанавливать хорошие отношения в группе и легко адаптируются
в новой среде.Кроме того, предпочтение будут отдавать любопытным и
творческим соискателям.Организаторы экспедиции подчеркнули, что проект
не ищет уже "готовых" врачей, пилотов или геологов - все участники
пройдут восьмилетний курс подготовки, хотя уже имеющийся багаж знаний
и опыта будет преимуществом при отборе.Фонд Mars One, о создании
которого было объявлено в мае 2012 года, ставит своей задачей к 2023 году
осуществить пилотируемую экспедицию на Марс. Особенностью
экспедицииявляется то, что ее участникам предстоит путешествие в один
конец - они должны будут поселиться на Красной планете. С момента
прибытия на Марс проект будет транслироваться на Землю, таким образом
организаторы планируют частично компенсировать расходы на организацию
экспедиции.По словам представителей Mars One, еще до объявления отбора
они получали тысячи писем с предложениями от тех, кто хотел бы
отправиться на Марс.Впрочем, недавно ученые заявили, что во время
длительного перелета к Марсу у участников экспедиции могут возникнуть
проблемы со сном. Кроме того, не исключено, что им будут мешать
ощущение изоляции и депрессия.
2.2.Российская программа «Марс»
Отечественная программа «Марс» также рассчитана на десятилетия и
включает три крупных этапа, начиная с углубленной разведки Марса с
помощью автоматики Надо сказать, что они во многом схожи с
американскими в силу близости развития космической техники в обеих
странах и, конечно, общности теории межпланетных перелетов
Перелет к Марсу и доставка к нему посадочных аппаратов будут у нас
осуществляться с помощью межпланетных станций 3-го поколения
Собственно, они уже созданы, а их первые образцы — Космические
аппараты «Фобос-1» и «Фобос-2»
. На этих платформах разместятся приборы фототелевизионной и научной
аппаратуры. Их «глазами» ученые надеются лучше разглядеть загадочные
марсианские облака и «каналы», спутники планеты. В создании этих
приборов, кстати, участвуют специалисты из ряда европейских стран.
успешно применен нами на Луне.
Марс-500
8
Логотип проекта «Марс-500»
«Марс-500» — российский космический эксперимент с широким
международным участием. Проводился под эгидой космического агентства
Роскосмос и Российской академии наук. Среди международных партнёров
проекта наиболее важным является европейское космическое агентство
ESA. В проекте был сымитирован пилотируемый полёт на Марс, во время
которого шесть добровольцев находились в замкнутом комплексе от 520 до
700 дней. Эксперимент был максимально приближен к реальному
пилотируемому полёту на Марс с возвращением на Землю. Проект
осуществлён Институтом медико-биологических проблем РАН на
территории Москвы. Его стоимость оценивается в 15 миллионов долларов
США. Первые два этапа проекта (14- и 105-суточная изоляция) были
успешно завершены к середине 2010 года. Реализация третьего этапа
(собственно «полёт») началась 3 июня 2010 года и успешно завершилась 4
ноября 2011 года. Директор проекта — лётчик-космонавт Российской
Федерации Борис Моруков.
2.2.1. Цель проекта
Пилотируемый полёт на Марс должен произойти в первой половине 21-го
века. Такая миссия требует огромных финансовых затрат и обременена
большими техническими проблемами, так как она из-за большого расстояния
между Землёй и Марсом (от 55 до 400 миллионов км) продлится больше
года. Неизбежный аспект миссии — это то, что всё время команда из 6
космонавтов должна жить в замкнутом помещении. Это может быстро
привести к напряжённости внутри команды, тем более что рутинная
техническая работа, которая будет поступать во время всего полёта, и скука
могут стать серьёзными проблемами.
Основная цель проекта — собрать данные о здоровье членов команды и их
работоспособности, сымитировав основные особенности пилотируемого
полёта на Марс, такие как высокая длительность, автономность, необычные
условия связи с Землёй — задержка связи, ограниченность расходуемых
ресурсов и определить, возможен ли такой полёт, исходя из возможностей
человеческого организма.
9
14-суточная изоляция
Первый этап проекта продолжительностью в 14 суток был проведён в двух
модулях медико-технического комплекса — жилой модуль ЭУ-150, объём
которого 150 м³, и медицинский ЭУ-100 объёмом 100 м³, завершившийся в
ноябре 2007 года.
Целью проведения этого этапа была проверка соответствия технических и
эксплуатационных характеристик систем модулей, в которых должен был
жить экипаж, оценка их удобства и ремонтопригодности. Экипаж состоял из
6 человек. Добровольцы должны были провести 14 суток в изоляции.
Результат показал, что модули соответствуют всем необходимым
требованиям.
105-суточная изоляция
Второй этап проекта продолжительностью в 105 суток был проведён с 31
марта по 14 июля 2009 года. Проведение этапа было необходимо для
получения научно-технической информации и её анализа, чтобы
организовать наиболее оптимально и эффективно основной последний этап
проекта. Основными задачами, которые должны были быть решены
исследователями в ходе выполнения этого этапа, являлись: изучение
особенностей физиологической и психологической адаптации членов
экипажа в условиях автономного существования, исследование
взаимодействия экипажа с сотрудниками центра управления с учётом
задержки связи и другие.
5 марта 2010 года ИМБП опубликовал результаты 105-суточной изоляции.
Экипаж 105-суточной изоляции проекта «Марс-500» (кроме Олега Артемьева) во время
испытания на выживаемость. Слева направо: Алексей Баранов, Сергей Рязанский, Алексей
Шпаков, Оливер Книккель, Сириль Фрунь
10
520-суточная изоляция
Третий и последний этап проекта продолжительностью 520 суток проводился
с 3 июня 2010 по ноябрь 2011 года. На этом этапе выполнялось исследование
взаимодействия «человек — окружающая среда» и сбор информации о
состоянии здоровья и работоспособности экипажа, будучи в условиях,
приближённых к марсианскому полёту: высокая длительность нахождения в
замкнутом пространстве, автономность, связь с Землёй со значительной
задержкой, ограниченность ресурсов. Также проводилась отработка
технологий медицинского обеспечения космонавтов для межпланетных
полётов и оценка возможности современных технологий, систем и средств
обеспечения жизнедеятельности и защиты человека. Во время этого этапа
проводилось три выхода на имитируемую марсианскую поверхность.
Для оказания психологической поддержки команде проводился шахматный
турнир между «марсианским» экипажем и известным шахматистом
Анатолием Карповым.
12 февраля 2011 года экипаж разделился на две команды: Алексей Ситев,
Сухроб Камолов и Ромэн Шарль остались в «корабле». Александр
Смолеевский, Диего Урбина и Ванг Юэ перешли в посадочный модуль, в
котором были проведены эксперименты, связанные с посадкой на Марс.
14 февраля 2011 года в 13:00 по московскому времени состоялся первый
выход на имитируемую поверхность Марса. Участники вынесли флаги
России, Китая и европейского космического агентства, затем зачитали
приветствие на русском и английском языках и собрали пробы частиц с
поверхности в капсулу, поместив её в специальный контейнер. Космонавты
также произвели заборы камней и грунта из этих же мест.
Продолжительность пребывания на «поверхности Марса» составила около
1,5 часов.
18 февраля 2011 года произошёл второй выход на имитатор марсианской
поверхности. В нём приняли участие двое космонавтов: россиянин
Александр Смолеевский и китаец Ван Юэ. Они зачитали приветствие на
русском и китайском языках. Затем космонавты выполнили необходимые
работы с малой марсианской станцией, произвели забор проб сыпучего
грунта и камней и с помощью магнитометра выполнили поиск аномалий.
Деятельность космонавтов транслировалась в прямом эфире в Центре
управления полётами ЦНИИ машиностроения из Института медикобиологических проблем РАН, где и проводится эксперимент.
Третий, последний выход на «поверхность Марса» состоялся 22 февраля
2011 года. На «поверхность» вышли россиянин Александр Смолеевский и
итальянец Диего Урбина. Во время выхода были взяты пробы скальных
11
пород. Также космонавты выполнили отработку нештатной ситуации, при
которой Диего Урбина споткнулся о валун и упал, а Александр Смолеевский
должен был ему помочь подняться.
Результаты эксперимента
04 ноября 2011 года 520-суточная изоляция благополучно завершилась, и
экипаж вышел из экспериментального комплекса. В течение 3-х дней они
находились в обсервационном режиме. 08 ноября в агентстве РИА-Новости
состоялась первая пресс-конференция с экипажем проекта.
Сателлитные эксперименты
Во время проекта реализованы дополнительные эксперименты, именуемые
сателлитными, которые направлены на изучение воздействия радиации,
профилактики воздействия невесомости, влияния пожаробезопасной
атмосферы корабля и другие.
Кардиологические эксперименты
Длительное пребывание в изолированном комплексе при воздействии
различных стрессовых факторов может сильно повлиять на организм, в
частности, на жизнеспособность и механизмы регуляции. Чтобы правильно
проанализировать научные данные о состоянии команды испытуемых «Марс500» в течение полуторагодового существования в НЭКе проводились
контрольные эксперименты, в которых такие же группы находились в
естественных условиях с учётом разных факторов среды — климатогеографических, производственных и социально-бытовых. Только таким
методом можно разработать критерии оценки состояния здоровья и риск
развития заболеваний у людей.
Кардиологические эксперименты нацелены на изучение динамики изменения
состояния здоровья за длительный отрезок времени, влияния на неё
экологических факторов и создание критериев оценки индивидуального
риска развития заболеваний. Для этого были созданы группы добровольцев
из разных стран мира с отличным состоянием здоровья. Добровольцев
исследовались той же аппаратурой и теми же методами, что и испытуемые в
проекте «Марс-500». Затем эти группы добровольцев изучались, а результаты
сравниваются с результатами исследования эталонной группы испытателей
«Марс-500», которая находилась в термокамере в стандартных условиях.
Эти исследования важны не только для развития космической медицины, но
и для развития здравоохранения в России. Они направлены на сохранение
здоровья работающего населения и профессионального долголетия. В ходе
проведения кардиологических экспериментов будут разрабатываться новые
12
методология и технология диагностики донозологического состояния.
Предполагается, что новые методы внедрят в систему здравоохранения,
когда меры будут приниматься до начала развития болезни. Изучение
донозологических состояний особенно необходимо для космонавтов, так как
они подвержены постоянным стрессорным нагрузкам.
Во время 105-суточного этапа была произведена работа с более большими
группами добровольцев для того, чтобы выбрать тех, кто соответствует
критериям практически здорового человека, и которых можно сравнивать с
эталонной группой, исследуемой в течение долгого времени в термокамере.
Параллельно такие эксперименты проводились в Москве, в Центральном
регионе России, на Кавказе, на Севере России, на Дальнем Востоке, а также в
Белоруссии и Казахстане, в Чехии, в Германии и в Канаде.
Программа изучения:

Ежемесячные оперативные исследования, которые состоят из:



Ежеквартальные динамические комплексные исследования, которые
состоят из:



регистрации электрокардиограммы с проведением дыхательных
проб и измерением артериального давления
заполнения специальной анкеты об образе жизни, нагрузках и
возможных жалобах за прошедший месяц
регистрации комплекса кардиореспираторных параметров с
выполнением функциональных проб с физической, умственной и
ортостатической нагрузками и измерением артериального
давления
заполнения подробной анкеты и проведения психологического
тестирования
стандартные поликлинические диспансерные исследования проводятся
до и после всей серии исследований
При измерении всех параметров использовался аппаратно-программный
комплекс «Экосан-2007». Такой же был применён для 520-суточного этапа. В
перспективе подобные комплексы станут многопараметрическими,
многоцелевыми медицинскими приборами для людей, чья работа является
стрессорной. Ранее «Экосан-2007» испытывался на водителях автобусов и
лётчиках[.
Иммерсионные эксперименты
13
Как известно, во время долгого пребывания человека в невесомости у него
появляются гипокинетические нарушения. Для изучения этого явления
Институт медико-биологических проблем много лет проводит исследования
в этой области, что позволило детально составить картину гипокинетических
нарушений. Результаты экспериментов показывают, что главная причина
развития нарушений — это изменение в работе гравитационно-зависимых
механизмов, которые отвечают за двигательную активность при воздействии
гравитации на организм. Изменения начинают происходить из-за нарушения
согласованной работы сенсорных систем, в частности, опорной и
проприоцептивной.
Данные, полученные в ходе экспериментов, дают основание полагать, что
опорная афферентация у человека выполняет роль механизма активации и
регуляции активности позно-тонической системы, а также, что опорная
разгрузка является причиной физиологических и морфологических
изменений, которые обычны для условий невесомости и микрогравитации.
Основная цель иммерсионных экспериментов состоит в изучении
воздействия опорной разгрузки на механизмы реализации опорных сигналов
(спинальные, супраспинальные) и состояние центральных механизмов
систем управления движением[20].
Гипербарические эксперименты
Во время всего полёта существует риск возникновения пожара в
космическом корабле. Для сведения этого риска к минимуму возможно будет
использоваться аргон. С помощью аргона можно значительно снизить
концентрацию кислорода в атмосфере космического корабля без вреда для
экипажа и создать так называемую гипоксическую среду.
С 1996 по 2003 гг. ИМБП РАН проводил исследования по пребыванию
человека в нормоксических и гипоксических средах, состоящих из
кислорода, азота и аргона, которые показали безопасность долговременного
нахождения в нормоксической среде и улучшение адаптации организма
благодаря аргону к гипоксии в гипоксической среде. В 1996 году на
протяжении 7 суток группа подопытных находилась при давлении в 10
метров водяного столба в нормоксической среде с содержанием кислорода в
10 % (остальное — азотно-аргоновая смесь). Умственная и физическая
деятельность в течение всего эксперимента сохранялась на нормальном
уровне. При уменьшении кислорода до 7,5 % с добавлением аргона было
замечено улучшение адаптации к гипоксии. В 1999 году испытуемые провели
18 суток при давлении 5 м вод. ст. в нормоксической среде также без
нарушений умственной и физической деятельности. В настоящий момент для
безопасного практического применения признана смесь, состоящая из 14 %
кислорода, 53 % азота и 33 % аргона. Трёхсуточный эксперимент,
14
проведённый в 2003 году, при давлении 5 м вод. ст. с 10 % содержанием
кислорода выявил повышение умственной и физической деятельности,
внимания и объёма кратковременной памяти человека.
Гипербарические эксперименты дополняют знания по влиянию
пожаробезопасной кислородо-азотно-аргоновой смеси на организм человека
при помощи комплексной оценки состояния организма испытуемого во
время длительного нахождения в пожаробезопасной смеси. У добровольцев
определяли уровень психической и физической работоспособности,
оценивали состояние кардиореспираторной системы, гематологических,
метаболических и иммунологических показателей в крови, а также
проводились микробиологические исследования и исследования, которые
позволят усовершенствовать существующие системы жизнеобеспечения.
Радиологические эксперименты
Чтобы избежать комбинированного (хронического и острого) облучения во
время полёта на Марс, надо создать модель прогнозирования радиационного
риска. Модель должна описывать вероятность возникновения радиационной
болезни в зависимости от полученной общей дозы, снижение
работоспособности, которое вызывает острая реакция организма, и
возможное снижение общей устойчивости к влиянию факторов
межпланетного перелёта. Создать такую модель можно, изучив воздействие
радиации на живой организм в течение долгого времени.Радиологические
эксперименты проводятся с целью изучения радиобиологических реакций
основных регуляторных систем организма (нервной, эндокринной,
иммунной, сердечно-сосудистой, кроветворной), а также спермато- и
цитогенетического ответа на облучение и анализ отсроченных эффектов
облучения (продолжительность жизни и канцерогенез). В качестве
подопытных выбраны самцы макаки-резус возрастом 3—5 лет. Они
поделены на группы по 10—15 обезьян в каждой. Эксперименты
организованы так, что имитируют реальное облучение космонавтов при
полёте на Марс, включая острую и хроническую фазы болезни. Источник
радиации, использующийся в этих экспериментах — 137Cs.
Исследование желудочно-кишечного тракта
Среди космических экспериментов по медико-биологическому разделу
«Долгосрочной программы научно-прикладных исследований и
экспериментов, планируемых на российском сегменте МКС» запланирован и
введён в действие эксперимент «Спланх»: «Исследование особенностей
структурно-функционального состояния различных отделов желудочнокишечного тракта для выявления специфики изменений пищеварительной
системы в условиях космического полёта»[. В рамках проекта «Марс-500»
экипажем выполняется 24-часовая электрогастроэнтерография —
15
исследования электрический активности отделов пищеварительного тракта
человека с помощью гастроэнтерографа «Спланх-1» — бортового прибора,
разработанного ИМБП РАН с участием НПП «Исток-Система» на базе
серийно выпускаемого электрогастроэнтерографа «Гастроскан-ГЭМ».
Некоторые выводы.
Первые научные итоги многосуточного эксперимента по имитации на Земле
условий полета к Марсу показывают, что некоторые участники проекта
столкнулись с ощущением изоляции и депрессией средней степени
тяжести.Профессор Матиас Баснер из университета штата Пенсильвания,
который принимал участие в эксперименте "Марс-500", изучая его
воздействие на сон, сообщил, что при отборе будущих участников полета на
Марс нужно будет учитывать их способность справляться с отсутствием
природного чередования дня и ночи.
В настоящее время пребывание людей на борту МКС ограничено полугодом.
Эксперимент "Марс-500" продолжался 17 месяцев и ставил целью изучение
физических и психологических последствий пребывания человека в
замкнутом пространстве в условиях ограниченной физической активности.
Среди участников эксперимента было трое россиян, два европейца и один
китаец.
Они имели ограниченный контакт с внешним миром. В капсуле, в которой
они обитали, не было окон, а сеансы связи проходили с задержкой,
имитирующей огромное расстояние между Землей и Марсом.
Публикуемые в "Записках американской академии наук" результаты
свидетельствуют, что один из участников эксперимента полностью утратил
ощущение циклов дня и ночи. Вместо этого он стал жить циклами по 25
16
часов, что вскоре привело к полному рассогласованию его существования с
существованием других членов экипажа.
Большинство из них стали спать все дольше и дольше, однако с одним из
членов экипажа произошло прямо противоположное. Он стал испытывать
проблемы с засыпанием и в конце концов стал страдать от бессонницы.
У другого участника эксперимента стал проявляться симптомы легкой
депрессии.
Эти проблемы проявились в период между двумя и четырьмя месяцами с
начала эксперимента, что облегчает будущий процесс отбора кандидатов на
реальный полет к Марсу, так как для этого понадобится меньше времени, чем
почти полтора года, в течение которого продолжался эксперимент "Марс500".
Эксперимент принес еще один ценный результат. Оказалось, что рассеянный
свет люминесцентных ламп и отсутствие заранее оговоренного протокола по
смене периодов дня и ночи привели к атрофии естественных циклов сна и
бодрствования.
Доктор Ия Уитли, которая является заместителем директора Центра
космической медицины в Лаборатории космических исследований Малларда,
считает, что эти результаты важны для понимания проблем, с которыми
сталкиваются на Земле работающие в ночное время.
"Каждый, кто выполняет ответственную работу, требующую точности и
концентрации внимания, например, авиадиспетчер или оператор ядерного
реактора, будет испытывать на себе воздействие нарушения природного
цикла сна и бодрствования", - заявила она
3.Заключение:
Исследования Марса занимают особое место в изучении Солнечной системы
по следующим причинам:
– С точки зрения очевидного практического интереса к изучению Земли,
исследования планет земной группы наиболее приоритетны. Марс наряду с
Венерой во многом похож на Землю. Известно, что за время своей эволюции
Марс и его атмосфера претерпели кардинальные изменения. Изучение этих
изменений и причин, их вызвавших, имеет огромное значение для понимания
прошлой и будущей эволюции Земли.
17
Вначале предполагается послать на Марс два корабля с экипажем из
двух астронавтов в каждом. Второй корабль по оснащению будет полностью
дублировать первый. Таким образом, экипажи смогут помогать один другому
и в случае необходимости заменять и дополнять друг друга. До прибытия
людей неуправляемые автоматы доставят в назначенную точку на Марсе
высокотехнологичное оборудование, материалы и продукты питания для
долговременного обеспечения жизнедеятельности первых поселенцев. В
перспективе ставится задача наладить воспроизводство материалов на
планете, при этом имеется в виду, что в связанном виде на Марсе есть и вода,
и кислород. Однако срок достижения самообеспечения не устанавливается,
он может длиться десятилетия.
Каждые два года, когда Марс будет оказываться на нужной орбите, NASA
сможет пополнять запасы «колонистов» и доставлять новых астронавтов.
Успех проекта будет зависеть от правильной проработки следующих этапов:
выбора места приземления, предварительной организации базы для принятия
людей и выбора астронавтов, готовых остаться на Красной планете на
продолжительный срок без надежды на возвращение. Члены первых
экипажей обоего пола должны иметь репродуктивный возраст со сроком
ожидаемой продолжительности жизни не менее двадцати лет. С
профессиональной точки зрения, необходимо присутствие физикаэкспериментатора и инженеров широкого профиля, способных вести
строительные и исследовательские работы.
По прогнозам, за два десятилетия население колонии может достигнуть ста
пятидесяти человек, что может обеспечить генетическую вариативность и
воспроизводство населения.
Марс, несомненно, будет первой планетой, на которую отправятся
космонавты. Но прежде чем посылать туда людей, необходимо тщательно
изучить планету при помощи автоматов.
18
Используемые интернет ресурсы.
http://ru.wikipedia.org/wiki
http://www.sai.msu.su/ng/solar/mars/latest_after1996.html
http://space.rin.ru/articles/html/118.html
http://www.it-mars.ru/
http://x-mars.narod.ru/investig.htm
http://www.biomars.narod.ru/rasl_index.htm
http://korrespondent.net/tech/science/1471803-narusheniya-sna-mogut-stat-problemoj-pripoletah-k-marsu
19