Горизонты научного поиска

Союз биологов и физиков

(Окончание. Начало в № 42-43)

Лететь или не лететь?

Сделал оценки радиационных рисков длительных орбитальных и межпланетных полетов и осветил существующие проблемы в своем докладе А.В.Шафиркин (Институт медико-биологических проблем, Москва): Исследования этой проблемы начались как только был образован наш институт в 1964 году. У Королева уже был аппарат для полета к Марсу, было нормирование месячного полета к Луне и возвращения обратно и соответствующие аппараты. Уже тогда были подключены многие институты к задаче оценки опасности отдельных источников излучения и реального риска. Вначале все строилось на оценке опасности только во время полета. Уже в 1964 году был проведен уникальный опыт, который не повторил никто в мире: 14-летний эксперимент на большой партии собак, моделирующий полет к Марсу. Собаки шесть лет облучались по 22 часа ежедневно, а 2 часа отводились на кормление, забор крови и контроль других параметров. Они облучались разными дозами. Большие дозы приводят к сокращению продолжительности жизни значимо - на 40 процентов, средние, которые мы сейчас более-менее нормируем, например трехлетний полет к Марсу может привести, максимум, к 5-процентному сокращению продолжительности жизни. Еще Селье, основоположник концепции стресса, говорил: если какой-то стресс действует постоянно, он приводит к истощению организма, снижению резервов. Если истощение идет неуклонно, оно приводит к ускоренному старению, фактически сокращению продолжительности жизни. А космос - это ряд стрессов длительного действия, и все они приводят к снижению резервов. Если сначала для космонавтов допускалась сравнительно большая доза за всю профессиональную деятельность в 4 зиверта, то этот эксперимент показал, что у крыс при таком воздействии идет сокращение жизни на 1 год, то есть на 5 процентов. Мы снизили те большие дозы в четыре раза. Теперь предельная доза для космонавтов такая же, как на Земле для работников атомной промышленности - 1 зиверт. Только на Земле она реализуется за 40-50 лет, а в космосе - всего за 3-5 лет активной деятельности. Мы оценили риск отдаленных последствий. Если раньше считалось, что должен быть только выход опухолей, то мы показали, что для старших возрастных групп в 10 раз повышается риск развития сосудистых нарушений, кардиоваскулярных болезней.

Летчик-космонавт С.В.Авдеев со студентами Университета "Дубна" и молодыми сотрудниками ЛРБ.

Годовое пребывание на Луне по потоковым дозам галактического космического излучения фактически эквивалентно году на МКС, что реально выполнимо. Но никто не может сказать: лететь или не лететь по гипомагнитным делам. Требуется колоссальное количество исследований по действию снижения геомагнитного поля на изменение всех систем и, в первую очередь, это влечет болезни сердечно-сосудистой системы, изменение сердечного ритма. Если это исследовать на животных, то их надо помещать в специальные камеры на 2 месяца, 4 месяца, как ставились эксперименты по действию электромагнитных полей. Гипомагнитная среда - это ведущий фактор, который может привести к негативным последствиям, но имеются технические средства, позволяющие создать на борту искусственное магнитное поле, аналогичное по параметрам земному. Вроде, неразрешимых проблем нет. Этими расчетами занимается НИИЯФ МГУ, а в нашем институте К.А.Труханов. Такое декомпенсирующее магнитное поле можно даже сделать и в скафандре. Требуется достаточное количество исследований, но поскольку программа длительных полетов к Луне ориентируется на 2035 год, кратковременные планируются раньше, - то время еще есть. А если говорить про Марс, то расчеты риска показывают вполне разумные цифры, но программы к Марсу ориентированы на 2050-е. Если считать, что мы начали исследования в 1960-е и уже оценили величину риска, то, может быть, к 2050 году мы решим все проблемы, и можно будет летать. Важно другое, хватило бы средств в нашей стране проводить исследования.

Каждый год участвует в этих конференциях летчик-космонавт, герой России С.В.Авдеев (ЦНИИ машиностроения, г. Королев): Чем больше я нахожусь в Дубне, тем в большей степени убеждаюсь, что не только Марс, но и Луна для пилотируемых полетов - дело смертельное. Есть и положительная сторона - теперь мы знаем намного больше, чем раньше, но эти знания, уже полученные и те, которые сейчас здесь докладываются, должны отрезвить наши розовые мечты. Необходим нормальный, трезвый, разумный вывод из тех работ, которые ведутся специалистами, собравшимися здесь, и другими, которые работают, условно говоря, с биообъектами, а тем более с людьми.

- Вы уже неоднократно бывали в Дубне, но приезжаете сюда вновь и вновь, почему?

- Умные люди, хорошие доклады, интересное общение в приятной компании. Эта компания начала складываться постепенно, когда я, закончив МИФИ и поступив на работу инженером, понимал, что космос это не просто санаторий в невесомости, а некая среда. Полетав сам, убедился, что эта среда, даже на той высоте, на которой мы летали, агрессивна и недружелюбна по отношению к человеческому организму. И даже на той орбите все больше и больше узнается конкретных фактов, что это именно так.

Постоянный участник конференций М.И.Панасюк (НИИЯФ МГУ, на снимке слева): На мой личный взгляд, проблема не перестает быть очень серьезной в плане того, что мы не всё хорошо знаем. Первое, мы не всё хорошо знаем об окружающей космической среде. То, о чем идет речь на конференции, это, в первую очередь, радиационное воздействие на биоструктуры, и мы не всё знаем о существующих параметрах внешней среды. Например, имеется большая проблема тяжелых ядер в космическом излучении и состав космической радиации в части ее тяжелых компонент недостаточно нами исследован. Приведу известный пример. Есть радиационные пояса Земли, а в них внешняя и внутренняя зоны. История их открытия началась с внутренней зоны, и мы долгое время жили под впечатлением тех результатов, которые свидетельствовали об определенном составе космической радиации. Например, там существуют очень высокоэнергичные протоны, есть электроны, но в дальнейшем оказалось, что там огромное количество тяжелых ядер. Радиационный пояс имеет аномалию в районе Южной Атлантики, он "провисает", и МКС иногда "чиркает" его. Тогда воздействие радиации становится ощутимым, хотя не критически опасным, как считают наши биологи. Так вот, состав радиации в этой зоне, я это могу утверждать, нам на сегодняшний день не известен. Там есть протоны, есть тяжелые ядра, но сколько и каких, мы не знаем. Надо проводить дальнейшие эксперименты в этой области, а это трудно. Этих тяжелых ядер очень мало, поэтому их трудно измерить. Второй пример. Даже на этой конференции были представлены результаты моделирования космической радиации. Что такое моделирование? Его надо проверять экспериментально. Например, в наших моделях при дальних космических полетах, например, на Марс спорадически возникающее воздействие космических солнечных лучей будет довольно ощутимо, так что его необходимо учитывать в интегральном воздействии на бортовые системы, живые организмы, биоструктуры в космическом аппарате. Мы предупреждали об этом.

Недавно американский космический аппарат Curiosity полетел на Марс, достиг его поверхности. На его борту стоял хороший дозиметр, который имитировал воздействие космической радиации внутри космического аппарата с соответствующей защитой. Американцы были немало удивлены тем, что по результатам этих измерений оказалось, что если пересчитать эти дозы на длительность полета человека до Марса и обратно, то они равны критическому уровню воздействия на человеческий организм. А это уже предел, и здесь надо решать, лететь или не лететь. Это уже не новость, это сейчас широко обсуждается.

То же самое может быть и на Луне. Американцы говорят о создании Лунного орбитального комплекса. У нас сейчас возникли трудности общения с ними, а хотели-то мы вместе развивать эту программу. Такая же опасность существует и для длительного орбитального полета вокруг Луны. И здесь мы до конца не понимаем, как точно рассчитать воздействие космической радиации в условиях длительного полета. Нужны хорошие экспериментальные данные и эмпирические модели, построенные на их основе, но этого, подчас, не хватает, поэтому проведение таких конференций я считаю чрезвычайно актуальным.

Информацию хранят метеориты и торф

Академик РАН А.Ю.Розанов (Палеонтологический институт РАН, Москва): Я всегда говорю, что Дубна - одно из немногих мест в нашей стране, где я отдыхаю. В Москве полно всяких подковерных игр, а в Дубну, Пущино, новосибирский Академгородок я всегда приезжаю с удовольствием. ОИЯИ - одно из немногих учреждений в нашей стране, которое еще сохранило возможность нормально работать в науке. Наши власти не очень понимают, что наука нужна государству, особенно, такого масштаба, как Россия, и без нее никакие указы президента ничего не значат. Новые технологии не появятся без фундаментальных исследований. А фундаментальные исследования - это что такое? Это то, что входит в справочники, учебники и рождает новые парадигмы. Я уже в одном интервью как-то сказал, что с осторожным оптимизмом отношусь к ближайшему, по крайней мере, будущему науки у нас в стране, потому что нами продолжают править люди, которые по своему даже не образованию, а воспитанию - бухгалтеры и менеджеры. А менеджеров помните, как Задорнов называл, - кое-какеры. Вот отсюда и мой осторожный оптимизм.

В ЛРБ есть небольшой сектор астробиологии, который занимается попытками понять, что делается с жизнью за пределами Земли. Это не совсем точное определение, потому что Земля - часть Солнечной системы и самая серьезная информация получается в Земле. Мы с Ричардом Гувером как раз сегодня обсуждали, что 20 лет назад, когда мы с ним начинали вместе работать, ситуация был такова, что никто не верил, что мы делаем что-то серьезное. А сейчас кого ни спросишь, все понимают: жизнь произошла не на Земле. Ну, а мы продолжаем этим заниматься.

- А можно подержать в руках метеорит с доказательствами этого?

- Запросто. В 71-м корпусе ЛРБ стоит микроскоп, в котором всегда торчит какой-нибудь образец, а в нем можно все увидеть. А здесь во время конференции будет лежать папка со 150 фотографиями образцов, а на самом деле их уже более 300, с огромным количеством организмов с ядром, то есть эукариотов. Это очень высокий уровень организации жизни. К фотографиям уже почти закончена сопроводительная часть, и это будет опубликовано в ОИЯИ в виде отдельной книги.

В.А.Цельмович (Геофизическая обсерватория "Борок", Ярославская обл.): Последние лет 15 я занимаюсь изучением ископаемой космической пыли. Последние годы эти работы привязаны к торфу, потому что торф активно накапливает космическую пыль, и те катастрофы, которые случались на Земле, очень хорошо записываются в торфе. Об этом мой сегодняшний доклад, это первый опыт подобного плана, хотя космическую пыль в торфе применительно к Тунгусскому метеориту изучало очень много исследователей. Главное, что удалось сделать в последние годы, - четко разделить фоновую и всплесковую компоненты. Фоновая компонента - это постоянно существующая космическая пыль, которой сыпется много, около 40 тысяч тонн в год.

- Так много?

- Да, причем есть работы, которые говорят о том, что она влияет на климат, на глобальную электрическую цепь и вообще на все. А торф оказался уникальным планшетом, который позволяет собирать и выделять космическую пыль. Здесь присутствует Сергей Булат из ПИЯФ (Санкт-Петербург), с которым мы сотрудничаем. Его образцы собирались в Антарктиде, на станции "Восток". Там целый год висели магниты, которые он потом раздал в разные лаборатории, чтобы разными руками посмотреть. К моей радости, и я, и мои коллеги получили примерно одинаковые результаты, и эти результаты совершенно идеально стыкуются с находками, сделанными мною в торфе. Но пыль на станции "Восток" современная, а в торфе - голоценовый разрез, это примерно 15 тысяч лет.

Еще интересный объект - это феномен Каролины Бейс. Это около полумиллиона овальных образований в районе заливов Каролины Атлантического побережья США. Откуда они возникли, на этот счет существуют 42 гипотезы. Наш коллега собрал образцы, в которых мы обнаружили следы чистого никеля. А никель может возникнуть только благодаря фракционированию вещества низко летящей кометы. Эти результаты тесно пересекаются с результатами по Тунгусскому метеориту, где я тоже нашел самородный никель в специфической форме. Также с так называемым Учурским космическим телом 1993 года, которое осталось почти незамеченным: взрыв был сильным, но настолько безлюдные места - Хабаровский край, Охотское море, что никто ничего не видел. По моему гранту туда отправились две экспедиции и также нашли никель в виде трубочек. Эти трубочки, они совершенно одинаковые, с мест падения Учурского космического тела, Тунгусского космического тела, в слоях торфа возраста порядка 5 тысяч лет - это явно была какая-то катастрофа, скорее всего, Великий потоп.

М.В.Фронтасьева (ЛНФ ОИЯИ): Мы занимаемся анализом мхов-биомониторов, которые используются для определения атмосферных выпадений тяжелых металлов, токсичных веществ, азота, стойких органических загрязнителей и даже радионуклидов. И мы задумались, как визуализировать? Я обратилась к Владимиру Анатольевичу Цельмовичу с просьбой посмотреть образцы мхов-биомониторов методом электронной сканирующей микроскопии - он признанный специалист в этой области. И мы обнаружили во мхах шарики, напоминавшие по форме, по морфологии космическую пыль. Их находят в высоких слоях атмосферы, и они отличаются от антропогенной пыли, которая возникает в окрестностях металлургического производства, например. И дальше задача состояла в следующем: отобрать такие мхи, где антропогенное воздействие исключено: Арктика, Антарктида, - и мы выбрали территории, которые считаются чистыми, - та же Тверская область считается фоновой, взяли образцы с Кавказа. И с помощью В.А.Цельмовича мы обнаружили очень интересную возможность наблюдать выпадение космической пыли с помощью мхов-биомониторов - об этом мой доклад на конференции.

***

Исследования продолжаются, ведутся они по многим направлениям, уже накоплен большой экспериментальный материал, но Марс остается пока таким же далеким, да и Луна оказывается не очень гостеприимной. Будем ждать и верить.

Ольга ТАРАНТИНА,
фото Игоря ЛАПЕНКО