За пределами Земли. В поисках нового дома в Солнечной системе - Чарльз Уолфорт

Возможные практические решения для охраны здоровья от воздействия галактических космических лучей пока умозрительны.

Ясно представляя себе вред, причиняемый радиацией, и связанные с этим вопросы генетики, врачи могут найти способ отсеивать чувствительных к радиации кандидатов. Но подбор команды — дело непростое: отсеивание кандидатов по одному из рисков может приводить к ослаблению команды в других отношениях. Есть смысл отбирать астронавтов по здоровью, интеллекту, физической форме, лидерским качествам, образованию, техническим навыкам, психологической устойчивости, нечувствительности к радиации и малой склонности к проблемам со зрением в невесомости. Чтобы удовлетворить лишь нескольким из этих критериев, NASA отбирает из десятков тысяч претендентов несколько дюжин. Для того чтобы ввести новые испытания с дополнительным отсевом, придется идти на компромиссы: в мире попросту недостаточно идеальных людей для того, чтобы отобрать из них команду, наилучшую по всем критериям.

При существенном развитии медицинской науки могут появиться препараты для профилактики или лечения последствий воздействия радиации. Но это будет прорывом, сравнимым с появлением лекарства от рака. Такое вполне возможно, но не стоит на это рассчитывать.

Есть еще одна возможность. Если мы не в состоянии пережить воздействие галактического космического излучения и не можем от него отгородиться, можно попробовать отразить его. Эти частицы электрически заряжены, так что их траекторию можно менять с помощью магнитного поля. Можно надеяться создать в космосе интенсивное магнитное поле вроде того, что физики создают на Земле для искривления траектории субатомных частиц в ускорителях.

Райнер Майнке переехал из Германии в Уаксахачи, Техас, десятки лет назад, чтобы работать на одном из таких устройств, самом большом из них — сверхпроводящем суперколлайдере. Частицы в нем могли бы разгоняться в круговом туннеле протяженностью 85 км, пролегающем под пустыней, и сталкиваться, выделяя энергию, даже более высокую, чем получают в крупнейших из сегодняшних ускорителей. Но Конгресс, столкнувшись одновременно со стоимостью МКС и сверхпроводящего суперколлайдера, в 1993 г. свернул проект наполовину построенного ускорителя. Неподалеку от Уаксахачи остался заброшенный туннель длиной почти 30 км. Отмена программы повлияла на карьеру Райнера и многих других физиков; и он переключился на работу со сверхпроводящими магнитами вроде тех, что разгоняли частицы в ускорителе, но для энергетики и медицинской промышленности. Результаты этой работы воплощены в магнитно-резонансных томографах и прочем высокотехнологичном медицинском оборудовании.

Большие магниты работают при прохождении электрического тока через провода, намотанные на катушку в форме бублика. Ток индуцирует магнитное поле в центре этого бублика. При использовании обычной медной проволоки магниты нагреваются, и эти энергопотери необходимо непрерывно восполнять дополнительной электроэнергией. Сверхпроводник способен проводить электричество без сопротивления, при этом он не нагревается и не теряет энергию. Теоретически ток в катушке может не ослабевать, создавая устойчивое магнитное поле после однократной закачки энергии.

Поле, создаваемое сверхпроводящими магнитами в томографах, зачастую в сотни тысяч раз сильнее магнитного поля Земли. Но такие магниты слишком тяжелы для того, чтобы запускать их в космос. Вместе с коллегами из своей компании Advanced Magnet Lab, расположенной во Флориде, Майнке разработал идею куда более легких и крупных сверхпроводящих магнитов. Он предлагает обернуть космический корабль чем-то вроде оболочек из легчайших гибких магнитов, сделанных из сверхпроводящей пленки. Поле внутри такой оболочки будет отклонять заряженные частицы от корабля. Еще один слой сверхпроводящих катушек на корпусе корабля нейтрализует поле для его пассажиров, так что оно не будет взаимодействовать с металлическими объектами внутри.

Это очень остроумное устройство. Сверхпроводящий материал, похожий на аудиопленку, во время запуска сложен наподобие зонтика. Включение искусственного магнитного поля в космосе раскрывает зонтик до нужной формы и размера. Обычно большой магнит должен быть очень прочным, чтобы его не разорвало создаваемыми им силами. Но группа Райнера нашла новую конфигурацию поля, позволяющую снизить нагрузку на пленку почти до нуля. Они собрали небольшой прототип, и он заработал. На практике с использованием существующих материалов система диаметром 10 м способна поддерживать поле 1 Тл после однократной накачки — почти такое же сильное, как в типовом магнитно-резонансном томографе.

Но после создания прототипа Райнер лишился финансирования по Программе инновационных перспективных проектов NASA, которая поддерживала это исследование (тем не менее он продолжает работу с другими источниками финансирования и партнерами). Но даже если его система будет работать, как задумано, и сможет защитить космический корабль от солнечного протонного излучения, ее поле не будет достаточно большим и мощным, чтобы отразить сильнейшие галактические космические лучи. Энергия этих частиц куда выше, чем энергия, которую могут дать крупнейшие ускорители. Магнитное поле Земли тоже не защищает нас от них, всю работу делает вода в атмосфере. (Мы на Земле укрыты двойной защитой: атмосфера защищает нас от галактических космических лучей, а магнитное поле предотвращает «сдувание» атмосферы протонным солнечным излучением.)

Чтобы отклонить сверхэнергичные частицы от космического корабля, понадобится куда более сильное магнитное поле. Некоторые эксперты вовсе отметают идею о магнитном щите из-за веса, сложности и невозможности подстраховаться на случай отказа системы. Майнке указывает на задействованные силы. Поле от 10 до 20 Тл будет оказывать мощное разрывное усилие на катушки, как в слишком сильно надутом воздушном шаре, и эти силы будут весьма велики для любых применимых материалов. Другой вариант — создать куда большее поле с помощью более крупных катушек, но не так сильно намагниченных. Теоретически это может сработать. Но космический аппарат будет лететь, окруженный магнитным зонтиком размером с дирижабль.

Только вообразите себе такой аппарат. Прибавьте вращение для создания искусственного тяготения, и вы получите целый парад технических сложностей: массивный электрически заряженный сверхпроводящий дирижабль, стремительно несущийся через пространство, а внутри него — космический корабль в форме кувыркающейся гантели, снабженный механизмом, нейтрализующим магнитное поле в движущемся жилом отсеке. Каким-то образом вся эта конструкция запускается в космос, разгоняется, замедляется при приближении к пункту назначения и там выходит на орбиту.

Предположим, все это заработало и космический корабль путешествует через Солнечную систему почти 10 лет. Что происходит внутри? Это относительно легко себе представить. Пиллонавтам, о которых мы упоминали в главе 5, пролежавшим несколько месяцев в постелях госпиталя в Галвестоне, были свойственны недостаток сосредоточенности и дурное настроение. В 2010 и 2011 гг. в России шестеро мужчин, отвечающих критериям отбора международных космических программ, провели 520 дней в модели космического корабля[68]. Это срок марсианской миссии с краткой остановкой на планете.