Первые путешественники, которые пересекли океан на своих парусниках, вряд ли отправились в путь, предаваясь безудержному веселью и не задумываясь ни о снабжении в дороге, ни о других практических сторонах путешествия. Прежде чем покинуть сушу, они пытались выяснить, из какой древесины лучше всего построить корабли и какие съестные припасы переживут длительное путешествие. Они старались уменьшить риски и повысить шансы на успех мероприятия, заранее обдумывая детали экспедиции.
Международная космическая станция — это тоже своего рода тестовая площадка, место для изучения практических и логистических аспектов еще более амбициозных экспедиций. Мы пытаемся понять две вещи: как создать полностью автономный космический корабль, который позволил бы нам решиться на более глубокое исследование Вселенной, и как сохранить здоровье людей в такой экспедиции.
Все упражнения, которые мы делаем, и диета, которой мы придерживаемся, контролируются — никакой жареной пищи, никакого алкоголя, калорийных тортов и пирожных, — поэтому большинство из нас возвращается на Землю в отличной форме и с меньшим запасом жира в организме. Тем не менее в космосе с нашими телами происходят процессы, которые могут плохо отразиться на здоровье в долгосрочной перспективе. А может, и нет. Например, когда я закрываю глаза, я периодически вижу очень слабые, нечеткие вспышки света: космические лучи — высокоэнергетические частицы от далеких звезд — пересекают Вселенную и атакуют глазной нерв, словно мои персональные разряды молнии. Вспышки эти проявляются на самой границе восприятия, как будто дразнят меня, чтобы я их разглядел. Многие астронавты испытывали подобное ощущение, и оно не особенно докучает, а скорее служит слабым визуальным явлением, напоминающим о том, что ты больше не в Канзасе. Но тем не менее это радиационное облучение. На Земле атмосфера и магнитное поле защищают от излучения Солнца и миллиардов других звезд, но МКС непрерывно бомбардируется высокоэнергетическими частицами. Пока нет никаких доказательств, что астронавты подвергаются повышенной опасности развития раковых опухолей или катаракты, однако здесь, на орбите, мы поглощаем большее количество радиации, чем на Земле, и стоит подумать, как с этой ситуацией быть.
Другие изменения в организме, обусловленные длительным пребыванием в космосе, определенно отрицательные: ослабляется иммунная система, сердце сжимается, поскольку ему не приходится сопротивляться гравитации, ухудшается зрение, иногда довольно сильно (пока никто точно не может сказать почему). Позвоночник удлиняется, потому что небольшие мешочки с жидкостью между позвонками расширяются. Костная масса уменьшается из-за того, что организм теряет кальций. В невесомости не нужны мышцы и кости, чтобы держать собственный вес, и это делает жизнь на орбите такой забавной, но вместе с тем, по существу, вредной для человеческого тела в долгосрочной перспективе.
Поиск причин подобных изменений в организме и способов избежать и нейтрализовать их очень важен для, скажем, путешествия на Марс — на полет туда и обратно потребуется по меньшей мере два года. Оказаться там и не иметь возможности что-либо увидеть — вот это будет проблема. Естественно, лучшим местом для исследования физиологических изменений, связанных с длительным космическим полетом, является МКС, вот почему это очень важное направление исследований.
Примерно половина научных экспериментов, которые проводила наша команда, была связана с изучением изменений в наших собственных организмах. Мы проводили различные тесты, чтобы измерить частоту сердцебиения, определить, как меняется плотность костей, что происходит с кровеносными сосудами, есть ли какие-то изменения внутри глазных яблок и так далее. Мы по большому счету сами были экспериментальными стендами: мы не изучали полученные данные — чаще всего мы просто собирали информацию. Например, в одном из экспериментов я помещал в свой глаз каплю жидкости, а Том 10 раз очень мягко нажимал на мое глазное яблоко специальным датчиком внутриглазного давления; результаты измерений и фотографии мы отправляли на Землю, и там эксперты изучали, что происходило с давлением внутри моего глазного яблока. Кроме того, мы с Томом проводили ультразвуковое обследование глаз, чтобы получить изображение зрительного нерва, хрусталика и сетчатки (к счастью, мне потом сообщили, что с моими глазами все в порядке). Под удаленным руководством экспертов с Земли мы сделали друг другу несколько ультразвуковых исследований позвоночника и кистей рук, а также более сложное исследование сердца.
Было действительно приятно достичь такого уровня квалификации, когда я смог получить хорошее изображение сердца Тома и знать, что ученые на Земле смогут разобраться в этом изображении. Большая часть биологических экспериментов, в которых мы приняли участие, длилась дольше, чем наша экспедиция; те же самые исследования придется повторить другим астронавтам, чтобы получить значимую выборку, и пройдут годы, прежде чем мы узнаем результаты.
Еще до того, как отправиться в космос, мы знали, что будем играть роль подопытных кроликов, но мы были очень образованными и добровольными подопытными кроликами. Ученые и врачи приходят в НАСА, чтобы адаптировать свои испытания и эксперименты для нас, объясняя при этом, что? они пытаются выяснить и почему, и после совещаний, которые длятся несколько дней, нам достаются сотни страниц информации, и мы должны решить, в каких экспериментах готовы принять участие. Медики рады сделать с вами все что угодно, дайте только свое согласие — например, в 1990-х гг. экипажи отправлялись с сердечными и ректальными зондами — ведь данных всегда не хватает, как не хватает и астронавтов для исследования. Я подписался на все эксперименты, кроме одного, в котором требовалась биопсия; я готов терпеть неудобства и усердно работать, но не готов отдавать кусочки собственной плоти.
Еще один материал для исследования — это моча, и каждый из нас потратил большое количество времени на ее сбор. Туалет на МКС расположен в белой будке и состоит из длинного шланга, выходящего из стены, с желтой воронкой на конце, в которую и следует мочиться, — своеобразный мини-писсуар. В туалете есть держатели для рук и ног, так что вы не улетите; вы берете шланг, который держится на стене на липучке, открываете крышку и ждете, пока через шланг не начнет всасываться воздух. На раскрутку помпы потребуется примерно 15 секунд, и вам лучше убедиться, что воздух всасывается достаточно хорошо, иначе потом будет крайне неприятно чистить туалет. Даже если вы писаете непосредственно в шланг, несколько капель все равно останутся на воронке. Трейси Колдуэлл-Дайсон, который больше десяти лет пел со мной в группе «Max Q», целиком состоящей из астронавтов, во время своего последнего визита на МКС оставил воодушевляющее послание: «Благословенны те, кто протирает воронку». Для этой цели можно использовать впечатляющий набор подручных средств: куски ткани, детские салфетки, марлю, российские бумажные салфетки и дезинфицирующие салфетки. Потом кладете то, чем вы воспользовались, в пакет, протираете руки детской салфеткой и засовываете ее в тот же пакет, сворачиваете его, кладете в мусорный бак, и все, вы закончили.
Если только вы не принимаете участие в каком-либо исследовании и не мочитесь для науки, на что астронавты тратят примерно 25 % времени. В этом случае вам придется взять с собой в душевую кое-что из личных вещей. Если вы всего лишь делаете тест на кислотность, чтобы проверить работу внутренних органов и химический баланс организма, все не так плохо. Вам понадобится таблица данных, цветовая таблица, ватная палочка, pH-полоска для измерения кислотности, сухие салфетки и маленький пакет — и все это, естественно, норовит разлететься в разные стороны (по какой-то причине в Космическом центре Джонсона не проводят тренировок, на которых вы научились бы собирать в кучу мелкие невесомые объекты, держа при этом в руках шланг и одновременно пытаясь облегчиться). Вот здесь-то и вступает в игру изобретательность, сформированная за десятилетия сложнейшей подготовки: потратив пару дней, я выяснил, что могу засунуть все мелкие вещи в одну из книжечек — инструкций душевой, которая подойдет на роль небольшой ловушки. После того как я справлю нужду, я могу ватной палочкой взять несколько капель с воронки, провести этой палочкой по pH-полоске, сравнить цвет полоски с цветами в таблице и получить нужное значение, занести его в таблицу данных, а потом убрать за собой, как обычно. В первый раз мне потребовалось на все 15 минут, но потом с практикой я смог уменьшить это время до 5 минут.
Сбор образцов мочи был более сложной процедурой, для которой требовался контейнер с пробирками, набор для полной уборки и большой пластиковый пакет, который был похож на грелку, только с одного конца на нем был презерватив, а с другого — длинная тонкая трубка, похожая на те, что используют для подкожных инъекций, закрытая голубой резиновой мембраной. Внутри этого пластикового пакета уже находились необходимые реагенты, которые смешивались с мочой для проведения анализа. Должен признать: я точно не знаю, как эту процедуру выполняют женщины-астронавты, но, как станет вскоре ясно, у них это совершенно точно должно происходить иначе, чем у мужчин-астронавтов.
Сначала нужно растянуть этот похожий на грелку пакет и убедиться, что маленькая мембрана между презервативом и пакетом максимально открыта и сила вашей струи сможет преодолеть сопротивление небольшого одностороннего клапана, тогда моча попадет внутрь пакета и не будет разбрызгиваться наружу на вас, на стены и на все вокруг — ну, вы представили себе картинку. Когда пакет наполнен, вы кладете его в другой пакет с застежкой зиплок на случай, если он вдруг протечет (по меньшей мере один раз точно протечет), и энергично его трясете, чтобы реагенты хорошо смешались с мочой.
На данном этапе ваши руки покрыты каплями мочи, и еще эти капли парят в воздухе по всей душевой кабине, и тут самое время напомнить себе, что вы все это делаете в интересах науки. Потратьте минуту на то, чтобы вытереть себя, а когда закончите, возьмите дезинфицирующую салфетку — у вас, конечно же, найдется еще одна свободная рука! — и протрите начисто потолок и стены.
Отлично, теперь пора заполнить тестовые пробирки: в зависимости от рода исследования иногда нужно будет заполнить только одну пробирку, но обычно — пять. С помощью маркера нужно написать на каждой пробирке текущее время, дату и ваше имя. Пока вы трясли пакет и смешивали реагенты с мочой, в нем образовались пузырьки, так что теперь нужно очень аккуратно его покрутить, чтобы, как в центрифуге, все пузырьки собрались в том конце, где закреплен презерватив. Потом через маленькую голубую мембрану нужно наполнить каждую тестовую пробирку примерно на три четверти, чтобы осталось место для расширения образца при его замерзании. К счастью, на пробирках есть липучки, поэтому вы можете прикрепить их к стене. Потом нужно упаковать большой пакет в пакет с застежкой, выпустить оттуда весь воздух и снова вытереть себя от капель.
Теперь нужно включить сканер, считать штрихкоды с пробирок, потом убрать их в сетчатую сумку и поместить ее в специальный холодильник MELFI, температура в котором -90 ?С. Выглядит он как те холодильники, которые можно увидеть в морге. Он снабжен выдвижными ящиками, в которых установлены длинные прямоугольные коробки. Эти коробки настолько холодные, что придется надеть специальные перчатки, чтобы работать с ними. Холодильник можно открывать не дольше чем на 60 секунд, чтобы не подвергать опасности все остальные биологические образцы, которые там уже лежат. Это довольно сложно, поскольку, как только вы откроете коробку, куча лежащих в ней сетчатых сумок тут же вылетает наружу. Вы, как пчеловод, должны затолкать их все обратно в улей вместе с новой сумкой и аккуратно закрыть выдвижной ящик — если хотя бы маленький уголок ткани застрянет, то ящик может заклинить. Мы практиковались делать это на Земле, где, конечно, нет невесомости и вещи не разлетаются в стороны. И самая забавная часть этого мероприятия (серьезно): когда закрываешь ящик, оттуда вылетают кристаллики льда, которые обволакивают верхнюю часть тела, как ледяное облако.
Снимите перчатки: все, вы закончили! Вся процедура заняла всего-то около 40 минут. Теперь вы знаете, сколько времени вам потребуется всякий раз, когда вы соберетесь сходить в туалет пописать в течение следующих четырех дней, — примерно столько вам придется собирать образцы для каждого отдельного исследования. Да, и не забудьте согласовать посещение душевой с другими членами экипажа, которые также мочатся во имя науки — между каждым открытием холодильника MELFI должно пройти не меньше 45 минут.
И все же научные исследования, которые мы проводили, были связаны не только с жонглированием мочой. Например, наш экипаж принимал участие в испытании устройства под названием Microflow. Это коробка размером с тостер, в которой используются оптоволокно и лазер. С ее помощью можно в пределах 10 минут провести анализ образцов крови и получить результаты. Прекрасная портативная технология, которая может стать волшебным подарком для сельских жителей. Еще мы работали с устройством RaDI-N 2, канадским экспериментальным прибором для поиска и измерения уровня нейтронного излучения в разных частях МКС. Мне нравился этот прибор, он был одновременно простым и элегантным: тестовые трубки, наполненные чистым полимерным гелем, размещались в разных частях станции, и когда нейтрон сталкивался с трубкой, образовывался видимый газовый пузырь. Сканер анализировал трубки и определял, в каком из модулей МКС повышен уровень радиации. (Выяснилось, что некоторые модули лучше защищены, чем другие, хотя пока до конца не понятно, насколько серьезна эта проблема и какие могут быть последствия для здоровья астронавтов в долгосрочной перспективе.)
Моими любимыми экспериментами были те, целью которых было найти ответы на по-настоящему важные вопросы. Например, из чего состоит Вселенная? Магнитный альфа-спектрометр, установленный снаружи станции, анализирует темную материю и высокоэнергетичные частицы, чтобы попытаться найти ответ на этот вопрос. В другом эксперименте изучается поведение наночастиц: как они взаимодействуют и сливаются в единое целое в отсутствие гравитации. Большая часть из 130 экспериментов, проводимых на станции, просто не может быть осуществлена на Земле; и мы контролируем, чтобы ученые там, внизу, получили всю необходимую информацию.
Работать в этой огромной орбитальной лаборатории — серьезная ответственность и большая честь. Исследования в области поддержания жизни во враждебной среде космического пространства привели к возникновению тысяч сопутствующих результатов, которые приносят пользу на Земле, начиная от нижнего белья с терморегуляцией и заканчивая искусственным сердцем, в основе которого лежат технологии создания топливных насосов для двигателей шаттла. Реально полезные технологии и побочные продукты тех научных исследований, которые мы проводим в космосе, затронули многие отрасли — от сельского хозяйства до медицины и робототехники. Данные, собранные шаттлами и МКС, позволили создать интерактивные карты Google Maps; эксперименты с различными диетами и программами тренировки открыли способ надолго избавиться от одного из видов остеопороза; робототехнические устройства, которые теперь используются на атомных электростанциях — там, где человеку находиться слишком опасно, являются прямыми потомками системы Canadarm2 — и этот список можно еще долго продолжать.
Очень часто приходится выполнять не очень приятную работу, но это нормально. В конце концов, расположение самого рабочего места просто великолепно.
* * *Каждое утро на МКС мы получаем из НАСА план того, что нужно сделать за день, разбитый на пятиминутные интервалы. Почти каждый такой план состоит из трех одинаковых частей. Во-первых, некоторое базовое обслуживание — проверка систем, уборка и чистка, осмотр оборудования на предмет износа, ну и все в таком духе. Время от времени сюда входят плановые ремонты, например, модернизация коммуникационной системы. Вторая часть ежедневного плана работ посвящена науке: мне предписывалось работать над экспериментом Х в течение Y минут, пока Том занимался экспериментом Y в течение X минут, ну и так далее. Зачастую мы находились в разных модулях и работали над совершенно не связанными друг с другом задачами. И наконец, в расписании дня было свободное время.
Наше существование было строго регламентировано, но мои служебные обязанности во многих отношениях были проще, чем на Земле. Мне не нужно было постоянно куда-то ехать; у меня здесь не было бесконечной подготовки ко всяким непредвиденным ситуациям. Немного времени я тратил на тренировки — практиковался управлять манипулятором Canadarm2 на тренажере, общался по конференц-связи с инструкторами при подготовке к будущему сближению с прибывающим кораблем, — но в целом здесь к рабочему времени предъявлялось меньше требований, и иногда мы даже справлялись с заданиями быстрее, чем рассчитывали на Земле.