Иных увлекает романтика необычных путешествий; они уже мечтают о регулярных полетах на Марс и Венеру. Других интересует техническая сторона космонавтики. Сейчас трудно даже приблизительно наметить круг многих научных и практических проблем, которые возникнут в связи с будущими межпланетными полетами.
Одним из вопросов, представляющих общий интерес, является питание человека во время космического путешествия. В самом деле: что будут есть космонавты, какая пища для них наиболее приемлема, целесообразна, каким, наконец, будет сам процесс приема пищи и воды в условиях, которым нет подобных на нашей планете?
Блестящий полет первого космонавта дал ученым ценнейший материал для разрешения ряда важных научных и технических проблем. В частности, на основе полученных данных ученые, работающие в области питания, совершенствуют рациональные диеты для космонавтов. Задача заключается в том, чтобы создать такие продукты, которые бы занимали как можно меньше места, мало весили и в то же время были высококалорийными, удобными для приема и вкусными.
По каким же путям идет современная мировая наука в разработке проблемы питания космонавтов? Как известно, при конструировании межпланетных кораблей огромное значение придается их размерам, а также весу, включая вес оборудования, запасов горючего, продовольствия, воды, кислорода и т. д. Инженеры и ученые ведут борьбу за каждый грамм. И это понятно, так как от объема и веса груза зависит конструкция корабля, мощность двигателей, расход топлива и многое другое.
Прошли лишь земные сутки, а в кабине космического корабля...
...уже можно собирать «урожай» водорослей
Рисунок Е. Горохова
Подсчитано, например, что вес суточного рациона пищи, воды и кислорода на одного человека приблизительно равен 5,5 килограмма. Продолжительность же межпланетного путешествия может колебаться от нескольких дней до нескольких лет.
Пусть эти расчеты не покажутся кому-нибудь плодом беспочвенной фантазии. После успешного полета Ю. А. Гагарина путешествие человека на Луну представляется вполне реальным и осуществимым. И кто знает, может быть, и путешествие на Марс также дело не очень далекого будущего. Во всяком случае, современное состояние науки и техники позволяет считать совершенно реальными более или менее продолжительные полеты человека в космос в ближайшем будущем. Совершенно очевидно, что кратковременные и длительные космические полеты требуют принципиально различных методов организации питания космонавтов.
Следующие полеты человека в космос будут, по всей видимости, как и полет Ю. А. Гагарина, непродолжительными. Необходимые запасы можно взять с Земли. Ясно, что пища должна быть максимально питательной, легко усвояемой и в то же время портативной, легкой и готовой к употреблению. Неизбежно здесь возникает вопрос, как же обеспечить прием пищи человеку, находящемуся в состоянии невесомости? То, что в обычных условиях представляется делом простым и естественным, о чем мы никогда не задумываемся, в кабине космического корабля превращается в очень сложную, чуть ж не фантастическую проблему. Попробуйте, например, выпить воды, если она совсем не льется. Или проглотить кусочек хлеба, который застревает во рту, и, несмотря на все усилия, никак не проходит в пищевод.
В условиях невесомости вода, да и любая другая жидкость, ведет себя очень своеобразно. Лишенная веса, она легко выскальзывает из сосуда и парит в воздухе, распадаясь на мелкие шарики, так как поверхностное натяжение остается единственной силой, соединяющей молекулы воды друг с другом. Парящие в воздухе капли жидкости опасны для человека, поскольку с током воздуха могут попасть в дыхательные пути, и он может захлебнуться. Не менее коварно могут повести себя и сухие продукты питания. Такая пища будет распыляться во рту, частицы ее проникнут в дыхательные пути и легкие. Это вызовет в лучшем случае кашель, а в худшем — воспалительный процесс в лёгких.
Нет надобности перечислять все неожиданности и неприятности, которые могут встретить космонавта при таком, казалось бы, простом процессе, как еда и питье. Мы рассказали лишь о некоторых с тем, чтобы показать особенности труда и быта человека в очень сложных условиях космического полета. Совершенно очевидно, что освоение космоса требует решения не только многих научно-технических и инженерно-конструкторских, но и ряда медико-биологических проблем.
Мы являемся свидетелями рождения новой самостоятельной отрасли науки — космической медицины. Она делает только свои первые шаги. Но и на первых порах эта наука уже смогла предложить практические решения ряда проблем организации питания во время полетов в космос. Как показала жизнь, советская космическая медицина успешно справилась с проблемой питания первого космонавта.
Более сложной проблемой является организация питания человека в продолжительных полетах, когда невозможно взять необходимые на всю дорогу запасы пищи и воды с Земли. В этих случаях приходится искать другой выход. И заключается он в том, чтобы необходимую космонавтам пищу создавать на самом космическом корабле.
Научная разработка такой серьезнейшей проблемы может идти по нескольким направлениям. Наиболее эффективными надо считать пути, предложенные нашим замечательным соотечественником К. Э. Циолковским: использовать в космических полетах некоторые земные растения, обладающие большой производительностью. Очень перспективно использование некоторых водорослей, особенно хлореллы.
Водоросли необычайно выносливы и очень быстро размножаются. Некоторые из них при благоприятных условиях могут за сутки увеличить свой вес в 7-12 раз. Это объясняется тем, что водоросли поглощают солнечную энергию лучше других растений. Для увеличения своего веса водоросли используют не менее 7 процентов солнечной энергии, в то время как большинство земных растений — меньше процента. Есть еще одна, чрезвычайно важная особенность некоторых водорослей: в процессе жизнедеятельности они создают, синтезируют в большом количестве белки, жиры, углеводы и витамины.
Но главное свойство водорослей состоит в том, что они могут достаточно полно использовать вещества, выделяемые человеком и животными. Следовательно, в космическом корабле одновременно происходят очищение продуктов выделения и создание необходимой человеку пищи.
В условиях космического полета проблема обеспечения человека водой является также очень сложной. Известно, что «водный голод» в течение недели уже представляет опасность для жизни, так как невосполненная потеря организмом 10–11 процентов содержащейся в нем воды может привести к смерти. Вода необходима в равной степени и человеку, и животным, и растениям. Она является не только растворителем важнейших химических веществ, циркулирующих с кровью по клеткам организма, не только растворителем выделяемых из организма отработанных продуктов, но и важнейшим пластическим веществом, входящим в структуру каждой живой клетки. При этом в живом организме непрерывно осуществляется регулирование водного обмена, благодаря чему количество воды в организме всегда остается относительно постоянным.
Суточная потребность человека в питьевой воде составляет около 2 литров, кроме того, она входит в состав пищи, а также используется для гигиенических целей. Таким образом, даже по самым скромным подсчетам, человеку в сутки необходимо около 4 литров воды.
Для космического путешествия продолжительностью в 6 месяцев экипажу межпланетного корабля из двух человек потребуется около 1500 литров воды. Такое количество воды слишком велико не только по весу, но, что очень важно, и по объему. Как же можно разрешить водную проблему? Так же, как и пищевую. Необходимую космонавтам воду нужно получать на самом корабле. Это можно сделать лишь при условии повторного использования воды.
В среднем взрослый человек выделяет около 2,5 литра воды в сутки. Соответствующим образом переработанная и очищенная, она может быть абсолютно полноценной и пригодной для употребления. Создание специальных систем для осуществления круговорота воды в кабине космического корабля — дело вполне реальное и осуществимое.