Добровольная тюрьма. 9 экспериментов по имитации межпланетных перелетов

Больше недели назад завершился эксперимент NASA по имитации полета на Марс. Четверо мужчин и две женщины покинули базу на склоне вулкана Мауна-Лоа на Гавайях после восьми месяцев изоляции от внешнего мира. Что чувствуют «земные космонавты» во время добровольного заключения и какие эксперименты по изоляции оказались успешными, а какие обернулись трагедией, – в материале «Футуриста».

Год в земном звездолете (СССР, ноябрь 1967 – ноябрь 1968)

Трое добровольцев – техник Борис Улыбышев, врач Герман Мановцев (командир экипажа) и биолог Андрей Божко – провели 366 дней в полной изоляции от мира. Знаменитую «бочку» – замкнутую систему жизнеобеспечения – построили специалисты из Опытного конструкторского бюро С.П. Королева совместно с Институтом медико-биологических проблем (ИМБП) и заводом «Звезда».

Это был аналог жилого отсека межпланетного корабля: душное и тесное помещение 4 метра в длину и 3 в ширину. Здесь размещались три откидные полки для сна, стол, плита, медицинское оборудование и велоэргометр для физических тренировок. Участникам приходилось пить воду, регенерированную из отходов жизнедеятельности. Кислород получали также путем регенерации. Норма потребления пищи составляла 1000 калорий в день (вместо положенных теперь 3000), а душ испытуемые могли принимать раз в 10 дней. Из развлечений были кассеты, которые вскоре надоели, и телевизор, который приходилось смотреть через иллюминатор (так «космонавты» узнали о гибели Юрия Гагарина). Иногда руководство «подкидывало» нештатные ситуации: повышало концентрацию углекислого газа или давление в отсеке. Все это угнетало участников. На 76 день к отсеку пристыковали оранжерею: дополнительное пространство длиной в шесть метров и турник, который там находился, облегчило состояние экипажа.

На середине эксперимента у Германа Мановцева обнаружился гнойник за ухом, который он скрывал. Чтобы не останавливать эксперимент, «космонавт» принял решение оперировать сам себя. Когда Мановцев уходил в добровольное заключение, его жена была на 5 месяце беременности. По возвращении ему было сложно наладить отношения с дочерью, которая никогда не видела отца. Борис Улыбышев также боялся, что маленькая дочь перестанет его узнавать.

Самым сложным в эксперименте оказалось сохранить отношения. Постепенно «земных космонавтов» стала раздражать манера соседей есть и говорить. Любой неосторожный взгляд или слово могли спровоцировать вспышку ярости или агрессию. Участники ссорились по пустякам. Напряжение усиливали три камеры видеонаблюдения.

«С одной стороны, это наблюдение снимает тревогу и страх одиночества, о котором предупреждали уже перенесшие его в условиях "робинзонады". С другой стороны, такое постоянное наблюдение лишает человека возможности хоть немного побыть "наедине с собой", требует от экипажа постоянной собранности и непрерывного контроля за своими действиями», – пишет Божко в книге «Год в звездолете», описывающей ход эксперимента.

Однажды Божко услышал по радиосвязи женский голос. Это была участница группы обеспечения эксперимента, выпускница факультета журналистики МГУ Виолетта Городинская. Между ними завязалась тайная переписка: «космонавт» передавал ей записки в грунте из оранжереи. Когда эксперимент закончился, они поженились. Книга «Год в звездолете» была написана их совместными усилиями. Мановцев и Улыбышев долгие годы работали в ИМБП РАН и участвовали в подготовке аналогичного эксперимента «Марс-500».

​БИОС (СССР)

В 1972 году в подвале красноярского Института биофизики начала работать замкнутая экосистема «БИОС-3». Подобные комплексы («БИОС-1» и «БИОС-2») были построены еще в 1964 и 1967 годах соответственно. «В БИОС-2» проводились эксперименты с участием человека. Однако новая экосистема должна была вывести эксперименты на новый уровень. Это было герметичное помещение размером 14×9 х 2,5 м, состоявшее из четырех отсеков: генератор кислорода, каюта для экипажа и две теплицы. В первом отсеке располагался бак с водорослями. В теплицах, которые освещались УФ-лампами, выращивали карликовую пшеницу (сорт был специально выведен для эксперимента и обеспечивал высокую урожайность), а также сою, морковь, свеклу, картофель, огурцы, капусту, щавель, укроп, лук и среднеазиатское растение чуфу: из нее делали растительное масло.

В «БИОС-3» провели 10 экспериментов с экипажами от 1 до 3 человек. Самая продолжительная экспедиция проходила 180 дней. Дольше всех в экосистеме прожил инженер Николай Бугреев — в общей сложности 13 месяцев. Комплекс был на 100% автономен по кислороду и воде и на 80% по пище: «космонавтов» дополнительно подкармливали тушенкой.

Красноярская биосфера была не полностью автономна: ежедневно она потребляла 400 кВт внешней электроэнергии. Ее планировалось усовершенствовать, но в период перестройки проект заморозили.

Биосфера-2 (США, 1991 – 1993)

Это сооружение было построено в пустыне Аризона компанией «Space Biosphere Ventures» и миллиардером Эдвардом Бассом. Цифра «2» в названии подчеркивала, что первой «Биосферой» является Земля. Комплекс состоял из воздухонепроницаемых стеклянных куполов, внутри которых были установлены ландшафтные модули: пустыня, саванна, болото, джунгли и миниокеан с пляжем. Кроме того, в экосистеме располагался сельскохозяйственный блок, который охлаждался с помощью внешнего источника электроэнергии, а также жилой дом для восьми «бионавтов». Помимо людей, «Биосферу» населяли более 3 тыс. видов животных, включая одомашненные виды. Сооружение обошлось в 150 миллионов долларов и должно было просуществовать в автономном режиме не менее 100 лет. Но участники эксперимента должны были прожить в этой системе всего два года. Им это удалось с трудом.

26 сентября 1991 года в «Биосферу» вошли четверо мужчин и четыре женщины. Уже через несколько недель после начала эксперимента начались проблемы: из-за просчета проектировщиков в системе быстро заканчивался кислород. Участники чувствовали себя так, как будто находились на высоте 5000 м над уровнем моря. Похоже, что это произошло из-за неконтролируемого размножения микроорганизмов и насекомых. Эксперимент не позволял использовать ядохимикаты. Кроме того, выяснилось, что «бионавтам» не хватает еды. Как стало известно позже, это был намеренный просчет: один из наблюдателей, доктор Валфорд был сторонником теории лечебного голодания и проводил над экипажем эксперименты. Одна из участниц эксперимента отрезала себе палец при работе на сельскохозяйственном оборудовании. Пришить палец не удалось, поэтому ей пришлось выйти из «Биосферы».

Всю зиму небо над «Биосферой» было затянуто облаками, поэтому джунгли стали вырабатывать меньше кислорода. Некоторые деревья упали и разрушили элементы инфраструктуры, а многие животные погибли. К осени 1992 года содержание кислорода в атмосфере купола снизилось до 14%, и люди начали задыхаться. Изможденные бионавты разделились на две группы: одни требовали прекращения эксперимента, другие считали, что необходимо продержаться два года. Руководитель эксперимента принял решение закачать в систему кислород извне и разрешил участникам использовать неприкосновенные запасы пищи. Эксперимент был доведен до конца, но миссия была признана провальной, и во втором этапе, который стартовал в 1996 году, люди уже не участвовали. Отдельные эксперименты на «Биосфере» продолжаются до сих пор.

ISEMSI (Европа, сентябрь – 15 октябрь 1990 года)

Эксперимент ISEMSI (Isolation Study for European Manned Space Infrastructures) стал первым крупным экспериментом в Европе в области космической медицины. Это была 28-суточная изоляция экипажа из шести человек в замкнутом пространстве, имитирующем космическую станцию. До этого момента у европейских специалистов не было опыта в организации работы крупных экипажей. Эксперимент проводился на базе норвежского центра подводной техники NUTEC в городе Берген. Камера состояла из нескольких модулей: жилого, рабочего, складского и двух спальных отсеков. Еще один, санитарно-гигиенический модуль, служил также шлюзовым отсеком, через который «космонавты» передавали результаты экспериментов. Шестерых основных членов экипажа и двух дублеров назвали «EMSI-навтами» .

На диаграмме выше видно, как складывались отношения в экипаже на второй день и 26 день эксперимента. Если в начале все члены экипажа взаимодействовали между собой, то к концу миссии мало что осталось от сплоченного коллектива.

Многие EMSI-навты пытались стать настоящими астронавтами, но далеко не всем посчастливилось полететь в космос. Лишь командир экипажа, Паоло Несполи, прошел третий набор ЕКА и стал профессиональным астронавтом. На его счету три полета. Другие участники, итальянец Карло Виберти и немец Йенс Шиманн, продолжили работать в ЕКА. В 2000 году Виберти попытался посетить станцию «Мир» в качестве туриста, но переговоры с Россией провалились.

SFINCSS (1999 – 2000 год)

Наземный экспериментальный комплекс (НЭК) ИМБП РАН не был заброшен после «Года в земном звездолете». С 1971 по 2000 г. в НЭКе проводились серии экспериментов разной длительности, где отрабатывали способы адаптации человека к условиям длительного космического полета. Наиболее интересными были HUBES-94, ЭКОПСИ-95 и SFINCSS-99. В первом из них моделировался полет космонавта ЕКА на борту орбитальной станции «Мир» (программа EURO-MIR-95). В эксперименте ЭКОПСИ-95 ученые пытались сформулировать понятие психофизиологической комфортности среды обитания и проверяли, можно ли управлять динамикой малой группы.

Перед тем, как запустить на Международную космическую станцию первые экипажи, специалистам нужно было удостовериться, что астронавты из разных стран способны работать в одной команде. Эксперимент SFINCSS-99 (Simulation of Flight of INternational Crew on Space Station) проводился на базе ИМБП в комплексе, состоящем из двух модулей. В модуле «Мир» работал экипаж, который целиком состоял из россиян-мужчин, изолированных на 240 суток. В модуле «Марсолет» работали россияне и испытатели-добровольцы из других стран, в том числе женщины. За время эксперимента модуль сменил два экипажа, проработавших по 110 дней. Кроме того, предусматривались экипажи посещения, которые находились на станции в течение нескольких дней. Одна из таких групп целиком состояла из врачей, психологов и других специалистов. Эксперимент завершился успешно и показал, что государственные границы и языковой барьер не помеха научной работе.

Марс-500 (Россия и Европа, июнь 2010 – ноябрь 2011)

Это один из самых известных экспериментов по имитации межпланетного перелета. Миссия «Марс-500» была организована специалистами из Роскосмоса и Европейского космического агентства и проводилась на базе ИМБП РАН. Первые этапы эксперимента были короткими: 14 дней в 2007 году и 105 дней в 2009. Главная стадия стартовала 3 июня 2010 года и продлилась 519 дней. В распоряжении добровольцев (трое россиян, два европейца и китаец) было четыре модуля — жилой, медицинский, складской и посадочный, а также модуль-имитатор марсианской поверхности. Обстановка модулей была скромной: из удобств лишь телевизор, электрический чайник и пустой холодильник. Однако участники имели право взять с собой ограниченное количество книг, игр, музыки и фильмов. Связь с внешним миром осуществлялась исключительно при помощи радиосвязи. Передача радиосигналов была с временной задержкой для имитации реально передаваемых сигналов с Марса.

Эксперимент включал три этапа: «перелет» с Земли на Марс, пребывание на марсианской поверхности и «возвращение» на Землю. На Красную планету (а точнее, в модуль-имитатор марсианской поверхности) высадилось трое участников: Александр Смолеевский, Диего Урбина и Ван Юэ. Вторая половина экипажа (Ромен Шарль, Сухроб Камолов и командир Алексей Ситёв) оставалась в космическом корабле на орбите. «Марсонавты» выходили на поверхность планеты трижды: они брали пробы грунта и горных пород в марсианских скалах и даже обнаружили кость якобы обитавшего там животного и отвезли ее на Землю для «исследования». Это был магнитик, который организаторы подбросили участникам экспедиции, чтобы добавить эксперименту интереса. Также была сымитирована нештатная ситуация с травмированием «марсонавта», которую экипаж успешно преодолел. По завершении миссии каждому участнику выплатили три миллиона рублей.

Организаторы остались довольны результатами эксперимента, однако участники признались, что пребывание в замкнутом комплексе казалось им довольно монотонным. Чтобы скоротать время, «марсонавты» учили иностранные языки, играли на гитаре, читали и играли в Counter-Strike. Кроме того, им надоел скудный космический рацион. «Гамбургер с картошкой и кока-колой. Это было здорово!» — Урбина восторженно прокомментировал первый обед за стенами базы. А француз Шарль признался, что ему не нравилось порошковое вино.

Несмотря на трудности, «марсонавтам» удалось сохранить добрые отношения в коллективе.

«Мы знаем, что в космосе муха может превратиться в слона, и поэтому, когда возникал конфликт, мы старались душить его в зародыше», - сказал российский участник Сухроб Камолов.

Луна-2015 (Россия)

Комплекс «Марса-500» использовался для последующих экспериментов. Так, шесть женщин провели там 8 суток в ходе эксперимента по имитации полета на Луну. В ходе эксперимента планировалось исследовать, как женский организм адаптируется к условиям изоляции. Кроме того, по словам научного руководителя проекта Сергея Пономарева, «было бы интересно посмотреть, как они [женщины] будут находить общий язык на протяжении восьми суток». Журналисты спрашивали у участниц, как они будут обходиться неделю без помощи мужчин, а также без косметики и средств личной гигиены. Некоторые ученые и журналисты признали эксперимент сексистским и усомнились в его необходимости: ведь за рубежом женщины и мужчины давно являются равноправными членами экипажа.

«К сожалению, до сих пор есть некоторые предрассудки. Мы к этому привыкли. Начиная с советских времен от нашей страны в космосе побывали всего четыре женщины. Если сравнивать с тем, сколько летает в космос американок или европеек, это очень мало. Экспериментом "Луна-2015" нам хотелось доказать, что женщина тоже способна на многое и что если мы говорим про дальние космические полеты, то это должно в равной степени принадлежать мужчинам и женщинам», – заявила командир экипажа Елена Лучицкая в интервью «Москве-24».

HI-SEAS (США)

На прошлой неделе после восьми месяцев изоляции на склонах вулкана Мауна-Лоа на Гавайях под наблюдением NASA, шестеро человек вернулись к цивилизованной жизни. Первое, что заказали участники эксперимента по имитации жизни на Марсе – местные фрукты: ананасы, папайю и манго, что неудивительно после скудного меню из сушеных и консервированных продуктов.

Четверо мужчин и две женщины поселились у вершины вулкана в январе 2017 года. Эксперимент HI-SEAS позволяет ученым отследить психологическое состояние экипажа в условиях длительного космического полета. Участники носили датчики, которые фиксировали настроение, уровень голоса и близость к другим людям, а также играли в игры, предназначенные для измерения их совместимости и уровней стресса. Эти данные помогут NASA обеспечить идеальную психологическую совместимость членов экипажей для будущих марсианских миссий. Это уже пятый эксперимент из шести запланированных: предыдущий этап HI-SEAS IV завершился в августе 2015 года. Последний эксперимент состоится в 2018 году и продлится также восемь месяцев.

Как поясняют ведущие исследователи HI-SEAS, специалисты из Гавайского университета, предыдущие миссии были ориентированы на сплоченность и производительность команды, в то время как последние должны помочь наладить систему подбора экипажа. Одним из основных преимуществ проекта является ландшафт: склоны Мауна-Лоа, крупнейшего активного вулкана в мире, напоминают скалистый марсианский пейзаж.

База площадью 111 кв.м. состоит из спальных отсеков для каждого «космонавта», общей кухни, лаборатории и ванной комнаты. В отличие от печально известной «Биосферы-2», купол HI-SEAS не прозрачный и не герметичный. Команда HI-SEAS не заперта в куполе все восемь месяцев, но каждый раз, выходя «на поверхность Марса» для геологических экспедиций, картографических исследований или других задач, люди должны надевать скафандры. Чтобы сохранить чувство изолированности экипажа, запасы продуктов и прочих предметов быта расположены на некотором расстоянии от базы, и участникам приходится отправлять за ними роботов.

«Страшнее всего думать, что мы можем стать как экипаж "Биосферы-2"», – сказал в январе командир миссии Джеймс Бевингтон.

К счастью, все закончилось хорошо. В ходе миссии, по словам Ким Бинстед, профессора Гавайского университета и организатора эксперимента, не обошлось без конфликтов – однако они были не очень серьезными.

«Юэгун-1» (Китай, 2017-2018)

Лаборатория «Юэгун-1» («Лунный дворец») расположена в Китайском государственном техническом университете Бэйхан. В ней проводится эксперимент по симуляции жизни на Луне. «Юэгун-1» разделен на жилую зону и две «теплицы» для выращивания растений, помещения площадью 50 и 60 кв. м и высотой 3,5 м. На первой стадии эксперимента команда из четырех человек – двух юношей и двух девушек, студентов университета – провела в модуле 60 дней. В июле их сменил аналогичный экипаж, который пробудет «на Луне» 200 дней. Если все пройдет успешно, то после этого их сменит первая группа, которая пробудет в модуле еще 105 дней.

Студенты будут поддерживать работу системы жизнеобеспечения в модуле и отрабатывать планы действий в нештатных ситуациях, например, при отключении электричества. Ученые будет наблюдать за экипажем и фиксировать психологическое состояние его членов. Смена добровольцев позволит проверить устойчивость системы жизнеобеспечения к работе с людьми с разным обменом веществ.