«Вперёд, к Марсу!»

15. СОЖ и ЗОЖ в космическом полёте

 - Начнем с температур, - объявил  Ньютон в начале лекции. - Представим себе вычерненную  сажей плоскость,  перпендикулярную  к солнечным лучам. Она поглощает почти все падающие на нее лучи.  Другая поверхность плоскости,  обратная её  сторона,  не должна терять теплоты. Если, например,  она будет покрыта полированным серебром,  то это почти осуществится. Такое  двухстороннее  зеркало в  эфирном пространстве  теряет  теплоту пропорционально четвертой степени ее абсолютной температуры по шкале Кельвина.

На расстоянии  орбиты  Земли от Солнца  температура чёрной пластинки может достигать 152 градусов  выше нуля Цельсия, то есть тепла. Это по моим расчётам и есть предельная высшая температура, которая может быть получена на Земле,  на  Луне и тех космических телах, которые расположены  в эфирном пространстве на таком же расстоянии от Солнца, как и наша планета.

 Это также максимальная температура оранжерей и ракет наших новых колоний поблизости Земли…  Между  прочим,  её  достаточно, чтобы жарить говядину… 

Ещё на Земле, - продолжал командор, - я проделал немало расчётов и вычислений в духе смещения Вина. Закон Стефана и Вина,  на который я опирался и который в нашем положении – единственный «путеводитель» к Марсу – правдоподобен, на мой взгляд.  Насколько он действительно правдоподобен,  видно из  вытекающих из него космических  следствий.  Константы уравнения Вина,  определяемые путем опыта,  дают возможность  решить множество интересных для нас задач.

И вот теперь  хочу с  вами  поделиться  результатами  вычислений, которые  я представил  в своих  таблицах…  Считается,  что температура  поверхностных  частей  Солнца составляет  около шести с половиной  тысяч градусов по шкале Цельсия…  В вычислениях  я  даю обыкновенную температуру;  абсолютная начинается ниже нуля Цельсия на 273 градуса. Это предел. Абсолютный нуль  по Кельвину – это полное отсутствие теплоты.

Из первой  таблицы вы можете видеть,  что крайний верхний предел наших путешествий в ракете, наш апоцентр, как говорят астрономы, - удвоенное расстояние  от Солнца. Это около 150 миллионов километров от орбиты Земли или 175 миллионов от орбиты Марса к Юпитеру… Далее, из таблицы наибольших температур  для разных планет  видно,  что максимальная температура внутренних планет ( некоторые астрономы  называют их "нижними")  чрезмерно велика…  Однако для межпланетного каравана,  высокая  температура  выгодна  в техническом отношении,

- В техническом?! – удивился Франклин. - Но не будет ли слишком жарко экипажу?

- Не забывайте, - возразил командор, -  что в моих таблицах  дана высшая идеальная,  едва осуществимая на практике степень тепла, - как для Земли +153 градуса…

Ньютон сделал паузу и молча, с улыбкой радости, обводил взглядом членов учёного совета.

- Вообразите, - продолжал он, - ту же двухстороннюю  пластинку,  нормальную к лучам и также полированную с задней стороны, но покрытую с передней части  уже не сажей,  а поверхностью, которая  более способна  отражать  и  рассеивать падающие на нее лучи света. Тогда температура  будет  ниже…  Она  будет ниже нуля Цельсия, даже может дойти до нуля  Кельвина, то есть  до  273 градусов  холода.  Это в том варианте, если все лучи Солнца, падающие на пластинку, будут отражаться,  тогда как другая сторона,  будучи покрыта сажей, станет  все лучи рассеивать в эфирное пространство.

Такой  вывод справедлив для каждой такой пластинки.  Без сомнения, подобное осуществимо только отчасти,  но все же указывает на возможность достижения  ближайших планет  -  Меркурия и Венеры – и  даже  еще большего сближения ракеты  с  Солнцем…

Командор умолк,  достал из-за пазухи блузы кружевной платок и медленно обтёр им усталое лицо.

  - Удивительно! - восхищались слушатели.

- Я сейчас не стану говорить про другие способы накопления температуры, - продолжал  Ньютон. – Например, возможность применение  больших космических зеркал на обшивке  для увеличения температуры  внутри корабля. Или об использовании больших зеркальных сфер для улучшения нашей оптической связи с Землёй…

Умолкнув, командор стал пытливо вглядываться в лица коллег-учёных.

-  Если бы мы, все двадцать один член экипажа «КЭЦ-2017» не устали,-  сказал он после продолжительной паузы, - то мы и сейчас бы могли туда отправиться  к дальним планетам  в полной безопасности. Чтобы не сгореть,  нам тогда только бы пришлось открывать черную часть задней поверхности ракеты и закрывать переднюю, прозрачную, высеребренными ставнями.  Мы могли бы даже, если бы только захотели,  замерзнуть в нашей ракете у самого Солнца или, по крайней мере, очень близко от него.

      - Но позвольте, - возразил Лаплас, - почему вы,  господин командор, отбрасываете в данном моменте зеркала?...  Ведь мы вполне  можем  употребить  такие оптические  инструменты  для повышения температуры  и в ракете-корабле, и в оранжерее…  Причём разные зеркала: плоские, цилиндрические  и сферические?

      - Можем, конечно,  можем! - ответил Ньютон – Это я фигурально выразился: отбросим!..  Нет, ни в коем случае,  и в особенности  здесь,  где нет относительной тяжести и где зеркала легко сделать очень тонкими… Но на планетах мы уже встретили бы затруднения…  В другой раз я доложу вам о термодинамических проблемах и возможностях. Я представлю  вашему вниманию, господа, расклад  максимальных температур  по Цельсию, но на разных расстояниях от Солнца,  приняв расстояние до Земли за единицу.     

- А мы с господином  Нордом, - подала голос библиограф Фиалковская, - мы, которые слетали на Луну, вот нисколечко и не устали. И готовы лететь  далее: хоть на Марс… А то и даже на внутреннюю соседку Земли, на Венеру.

Присутствовавшие  на  учсовете  специалисты  улыбались  и  с дружелюбием посматривали на «лунатиков».  А я, бортинженер линкора «КЭЦ-2017», был так грустен, что мог вот-вот зарыдать!

                                         *  *  *

- Итак вернёмся  к вопросу о температурах планет, - сказал на следующий «линкоровский» день командор Ньютон. - Вообразим изолированный черный шарик в Эфирном пространстве. Это некоторое  подобие планеты по моим расчётам  теряет  в 4 раза больше тепла в  сравнении  с нашим двухсторонним диском.  Так  что средняя его температура будет ниже почти в полтора раза (корень четвертой степени из четырех по формуле Вина).

Таким образом, найдем для разных планет следующую среднюю температуру в градусах  по Цельсию: Меркурий +200°, Венера +90°, Земля +27°, Марс - 23°, Юпитер - 138°, Сатурн - 174°, Уран - 204°, Нептун - 218°.

 На самом деле, средняя температура Земли не +27°, а только около 14° или 15°…  Чем же это объяснить?

 Дело в том, что не все лучи Солнца поглощаются  планетой, часть их рассеивается облаками, водой, снегами, песками, горами, - вообще почвой того  или иного свойства.  На основании указанного несогласия температур  можно вычислить, что Земля воспринимает около 80% лучей Солнца, остальные же 20%  наша родная планета рассеивает и отражает в небесное пространство.  Если бы и другие планеты, подобно  Земле, отбрасывали пятую часть лучей, то температура планет получилась бы такая:  Меркурий +176°, Венера +72°, Земля +14°, Марс -35°, Юпитер -145°, Сатурн -179°, Уран -207°, Нептун -221°. Средняя температура астероидов заключается между -35° и -145°.

Трудно поэтому предположить, чтобы Марс  при средней температуре 35 градусов ниже нуля по Цельсию содержал в своих каналах и морях жидкую воду. Ведь температура его ниже средней температуры Земли на целых 49°. Да и на Земле немалая доля ее поверхности вечно покрыта  льдом, снегом с промерзшею землей.

Конечно,  условия почвы и атмосферы  у Марса другие. Если бы допустить, что одинаковые,  то на экваторе  Марса  нашли бы среднюю температуру на 49° ниже, чем на земном экваторе, т. е. не менее 25° холода. Какая же там может быть вода?

- Ну, а зеркала! Разве не могли бы они нас спасти от этого леденящего холода? - возразил с разочарованным  видом  геолог Норденшельд.

- Могли бы, разумеется, - заметил Ньютон. - В особенности, если бы там не было атмосферы. Потому что  движение планетной атмосферы  при низкой ее температуре производит такое охлаждение на поверхности небесного тела, с которым трудно бороться.

Впрочем,  я не отрицаю возможности успешной борьбы при особых,  не имеющихся у нас сейчас приспособлениях…   Даже на Юпитере, где температура достигает 145° холода, - и там ещё  успешная борьба  с холодом допустима.  Но как бороться с жаром атмосферы Венеры и Меркурия,  где он доходит до  72° и 176° теплоты?  На полюсах он, конечно, ниже, но туда убийственный жар заносят жидкие и газовые течения, т. е. тамошние океаны и атмосферы. Да и какие газы окружат нас при спуске на чужую планету?! Скафандры и обильный запас кислорода спасли бы нас от ядовитых газов атмосферы, но никто не может поручиться, что собственно  скафандр, а затем и наши тела не загорятся бенгальским огнем...

- Я ничего не отрицаю.  Все возможно, - бодро сказал в заключение речи командор Ньютон, - но требует подготовки, трудной и долгой работы, если вы хотите торжествовать над враждебною природой... Иначе она вас раздавит и даже не заметит того...

Система обеспечения жизни – это совокупность технических, физико-химических и медико-биологических средств, обеспечивающих  удовлетворение  потребностей человека  в  пище, воде  и кислороде,  и создающих нормальные условия жизни  в герметической кабине космического корабля  или  в замкнутом помещении  на борту  орбитальной станции.

Основные задачи СОЖ, системы обеспечения жизни, - это  создание необходимых для жизнедеятельности средств защиты человеческой жизни.

 Это, прежде всего,  создание в замкнутом объёме  нормальных атмосферных условий (температуры, давления, влажности, газового состава)  и обеспечение космонавтов питательной  пищей и чистой водой. Столько же необходима защита человека  от физических факторов  космической среды (метеоров, вакуума, температуры, радиации) в  кабине космического корабля, при выходе в космос  и  передвижении на планетах.

Документальную повесть  инженера из Калужского планетария  над речкой Яченкой  Вячеслава Бучарского «Притяжение космоса»  издали в 1976 году  в Приокском книжном издательстве в Туле.

Очень важно защитить человека  от  факторов космического полёта (перегрузок, вибрации, шума двигателей, невесомости и др.).

Должны быть созданы благоприятные психофизиологические и гигиенические условия, обеспечивающие высокую работоспособность космонавтов  в течение всего полёта.

Нужна защита космических странников от  особенных условий  на других планетах, которые  могут носить особую специфику.

Медицина должна создать условия ЗОЖ, здорового образа жизни членов экипажа. Это значит -  систему контроля  за  состоянием здоровья космонавтов -  и  обеспечить оперативное оказание медицинской помощи. Обязательны средства защиты космонавтов и астронавтов в аварийных ситуациях.

Комплекс систем жизнеобеспечения  (СОЖ и ЗОЖ) – это совокупность большого количества технических и  биологических средств. В связи с этим  развитие СОЖ  рассматривается как процесс, производный от развития пилотируемой космонавтики. Ещё в 1911 году реалистический космист  К.Э. Циолковский точно подметил: «В настоящее время передовые слои человечества стремятся ставить свою жизнь всё более и более  в искусственные рамки,  и  не в этом ли заключается прогресс?»

…Во многих своих работах писатель-фантаст Циолковский останавливался на вопросах создания  надёжных СОЖ - систем жизнеобеспечения на космических кораблях. Для этого  необходимо создание на корабле замкнутой экологической системы, повторяющей естественный круговорот веществ, существующих на Земле.

Ещё в 1883 году в работе «Свободное пространство» двадцатишестилетний  экстерн Боровского уездного училища писал о необходимости создания в  космическом корабле специального помещения с заключённой в нём искусственной атмосферой.

В 1895 году уже ставший        учителем  уездного училища в Калуге, многодетный квартирант в  домишке  на Георгиевской улице, Константин Эдуардович писал: «Представим себе стеклянный шар, имеющий  несколько сажен в диаметре и снабжённый крепкой предохранительной  сеткой…   Поместите  туда немного почвы, растений, кислорода, углекислоты, азота, влаги – и все условия существования… будут соблюдены»…

В связи с этим  Циолковский предлагал биологический способ очистки воздуха в кабине космического корабля  с помощью растений, которые одновременно будут производить пищевые продукты. Он полагал, что  с собой нужно взять различные растения, которые «…будут очищать воздух и производить плоды»,  в то время  как человек при дыхании будет выделять углекислый газ и «поедать плоды».

Эта идея неоднократно высказывалась Циолковским в его работах, написанных в разные годы. Он убеждал читателей, что ракеты  должны быть с окнами, солнечным светом, плодовитыми растениями, которые могут очищать воздух ракеты и  давать годные для питания и восстановления сил плоды.

…Советские известные учёные-биологи -  кандидат медицинских наук  Ф.П. Космолинский  и доктор медицинских наук Е.Н. Кузнец -   были в 60-е годы прошлого века членами Оргкомитета Циолковских Чтений в Калуге  и  сопредседателями секции «Проблемы космической медицины и биологии.

В 1990 году, ещё при Советской власти  Приокское книжное издательство  в Туле  выпустило небольших размеров  и объёма книжечку «Проблемы космической  биомедицины в трудах  К.Э. Циолковского».  Научными редакторами издания  были яркие, талантливые «музы» Государственного Музея истории космонавтики - Н.Г.  Белова  и  Т.В.  Чугрова…   В предисловии бывший директор ГМИКа  И.С.  Короченцев написал: «Если до сих пор  К.Э. Циолковский виделся большинству людей  как основоположник ракетодинамики  и  космонавтики,  то теперь мы вправе утверждать, что Константин Эдуардович  является пионером  в  разработке естественнонаучных  проблем космических полётов.  В книге раскрывается также большая роль Циолковского в развитии  системного подхода  к решению кардинальных задач развития человечества и постановке  проблемы космизации  всех наук в  целях освоения космическим пространством.

В главе «Круговорот веществ  и проблема создания систем обеспечения жизни (СОЖ)  авторы книги приводят описание Циолковским  в повести «Вне Земли» оранжереи,  устроенной на борту гигантской ракеты-линкора  космической экспедицией: «Растения такой массой заполняли всё пространство, что едва было возможно летать среди этой чудной зелени  и  плодов. При движении тела  располагались вдоль трубы-почвоносителя…  При этом людям всё-таки приходилось  задевать буйно разросшиеся кущи,  и  зрелые плоды отскакивали  от черенков  в огромном числе.  Сами они не отпадали, как бы зрелы ни были: они не имели веса.  Но  и  соскочившие со стеблей фрукты  никуда не падали, а летали взад  и  вперёд, вдоль и поперёк, пока не застревали в густой листве… Плоды и ягоды только стукались о стёкла шлемов и сейчас же отскакивали; их приходилось ловить сетками, как бабочек, и  заключать в лёгкие полупрозрачные мешки…»