К тому же если в предыдущих полетах от Земли их отделяли всего несколько сот километров, то для марсианской экспедиции, которой предстоит преодолеть десятки, а то и сотни миллионов километров, потребуется своеобразный «Ноев ковчег» — космический корабль, существующий полностью в автономном режиме.
Жизнеобеспечение
Для подобного полета необходимо создание системы жизнеобеспечения так называемого замкнутого цикла. И если сейчас на орбиту с помощью грузовых кораблей доставляется необходимый запас воды и продуктов питания, то в длительном полете кораблю, вышедшему за пределы околоземной орбиты, придется рассчитывать только на собственные ресурсы. В первой экспедиции к Марсу возможно использование принципа той системы жизнеобеспечения, которая зарекомендовала себя на станции «Мир» и МКС в течение продолжительного срока эксплуатации, но она несомненно нуждается в усовершенствовании. Эта система основана на принципе физико-химической регенерации воды и получения кислорода методом электролиза.
Излучение
Серьезной опасностью, с которой космонавты столкнутся во время межпланетного перелета и пребывания на Марсе, являются ионизирующие излучения, которые порождают Солнце и Галактика. Землян от губительного воздействия радиации защищают земные атмосфера и магнитное поле, но в открытом космосе человек уже не может использовать эти преимущества. Поэтому учеными проводятся работы по изучению возможной радиационной обстановки в межпланетном пространстве, в том числе исследуются энергии и спектры галактических космических и солнечных лучей, равно как и та опасность, которую они могут представлять для здоровья человека. Входящие в состав лучей тяжелые элементы, например ядра железа, обладают большой проникающей способностью и могут выводить из строя живые клетки. Значительная опасность возникает в том случае, если они «прошьют» зрительный нерв или нервные клетки головного мозга. Отдаленными последствиями радиации могут стать: возникновение катаракты, изменение генетического аппарата клеток организма и возникновение раковых заболеваний. Разработанные на сегодняшний день медицинские препараты — радиопротекторы не способны полностью решить проблему защиты человека от воздействия радиации, поэтому для марсианского корабля необходимо создание надежного радиационного убежища. Эту задачу может выполнять защищенная металлическими стенками большой толщины каюта для отдыха космонавтов, позволяющая снизить дозу космического излучения, в то же время не менее эффективным защитным средством могут служить резервные запасы воды и масса оборудования космического корабля.
Человека, рожденного жить и работать в совершенно определенных земных условиях, в космосе ожидают большие трудности. Вырвавшись за пределы земной атмосферы, он лишается привычной и естественной для него земной тяжести, а потому серьезным препятствием на пути обживания космоса становится невесомость, хотя сейчас это состояние изучено уже достаточно хорошо. За время пребывания в космосе более года человек может потерять до 20% костной ткани и до 25% мышечной.
Невесомость
Другая опасность для здоровья человека связана с тем, что в космосе отсутствует гравитация, на Марсе же она составляет всего 38% от земной. Как только человек попадает в космос, его организм начинает перестраиваться. Сначала из-за перегрузок при преодолении земной гравитации происходит нарушение вестибулярного аппарата, что может привести к возникновению определенных иллюзий, вследствие которых совершаются ошибки в оценке расстояний между предметами, а также в управлении кораблем. Происходит это потому, что механизм кровообращения нарушается, кровь приливает к голове и для адаптации требуется некоторое время. Однако подобные последствия невесомости проходят достаточно быстро.
В условиях нулевой гравитации перестраивается и гормональная система, например изменяется концентрация выработки гормонов, связанных с водно-солевым обменом, так как сердце переполняется кровью и не в состоянии сразу переработать большое ее количество. В организме начинают выделяться гормоны, способствующие удалению из него этой, как бы лишней, крови, и он через почки начинает терять воду, что ведет к частичному обезвоживанию организма. Для того чтобы справиться с этими негативными последствиями, космонавтам необходимо выпивать не менее 3 литров жидкости в день. И все равно целый ряд «эффектов невесомости» не снимается, что крайне настораживает врачей. Из-за потери минералов, в частности кальция и калия, происходит разрушение костной ткани и развивается мышечная атрофия. При этом больше всего кальция теряют кости ног и таза, меньше — ребра и кости рук, а вот в костях черепа его количество даже увеличивается. Иногда процесс потери минералов продолжается и на Земле, восстановление же до нормы после 8 месяцев пребывания в космосе может занимать около двух лет, а иногда и больше. Поэтому при выборе команды важным фактором должен стать генетический отбор, так как организмы разных людей в разной степени подвержены остеопорозу, а это заложено именно на генетическом уровне.