Астронавты, готовящиеся к высадке на Луну в рамках программы Artemis, предупреждают: лунные выходы будут тяжёлым испытанием для экипажей. Новые скафандры, которые предстоит носить участникам миссий, тяжелее, чем «лунные» костюмы «Аполлона», и требуют от людей больше физических усилий — зачастую в условиях частичной гравитации, дефицита сна и агрессивной среды.
Эти выводы прозвучали на заседании Национальной академии наук (National Academies), где бывшая астронавтка NASA Кейт Рубинс и действующий космонавт-врач Майк Бэрретт обсуждали с исследователями и инженерами проблемы здоровья и работоспособности экипажей на поверхности Луны. Их опыт — годы работы на МКС, многодневные выходы в открытый космос и длительные тренировки — позволяет судить о рисках и ограничениях современных решений для лунной активности.
Почему лунные выходы — это «экстремальное физическое событие»
Кейт Рубинс, участница двух длительных экспедиций на МКС, подчеркнула, что лунные выходы отличаются от работы на орбите по нескольким ключевым пунктам: Луна не защищена магнитосферой Земли, на её поверхности вездесуща пыль, а гравитация составляет примерно одну шестую земной. Всё это удваивает и утроит нагрузку на организм, особенно когда астронавты вынуждены выполнять ежедневные выходы в скафандрах по восемь–девять часов и при хроническом недосыпе.
«На МКС вы в основном плаваете, всё довольно расслабленно — вы можете заниматься спортом, время от времени выходить наружу, — говорила Рубинс. — На Луне люди будут спать по-минимуму, они будут в костюмах по восемь-девять часов и будут совершать выходы в космос (Extravehicular Activity, EVA) каждый день. Это похоже на марафон, а потом ещё один марафон». Именно поэтому она называет лунные выходы «экстремальным физическим стрессом».
Конструкция новых скафандров: прогресс и проблемы
NASA заказало у коммерческой компании Axiom Space скафандры для миссии Artemis III по контракту на $228 млн. Новая концепция базируется на работе NASA над заменой устаревших костюмов EMU и должна обеспечивать большую подвижность: гибкие шарниры, возможность сгибаться, приседать и использовать ноги, а не только руки — то, что было невозможно у «аполлоновских» решений в вакууме.
Однако новая экипировка тяжелее: с учётом системы жизнеобеспечения общий вес в земных условиях превышает 300 фунтов (порядка 135 кг), тогда как костюм «Аполлона» весил около 185 фунтов. В условиях Луны вес «исчезает» (примерно делится на шесть), но масса и инерция остаются — это влияет на координацию, центр тяжести и устойчивость при ходьбе. Кроме того, даже современные решения страдают от проблем компрессии тканей в области талии и тазобедренных суставов, а давление в костюме создаёт дополнительную нагрузку на суставы и мышцы рук при работе с инструментами.
Как отметили эксперты, типичные травмы при EVA включают ссадины кожи, боли в суставах и даже риск ортопедических повреждений. «Сильные нагрузки в тяжёлом костюме и работа с тяжёлыми инструментами — это серьёзная проблема», — предупреждает Майк Бэрретт.
Мобильность, центр тяжести и способы решения проблем
Рубинс отмечает: новые скафандры лучше, чем у «Аполлона» — в них возвращены подвижные шарниры, улучшена подгонка под разные телосложения, но они всё ещё далеки от идеала. Проблемы с наклоном корпуса и центром тяжести, вызванным тяжёлым рюкзаком жизнеобеспечения, могут привести к падениям. Важный практический момент — как подняться после падения: «Вы лежите лицом вниз на лунной поверхности, и вам нужно совершить мощный толчок, чтобы оторвать массу костюма от грунта и перевернуться», — описывает Рубинс.
Инженерные решения не всегда очевидны: помимо доработки самих костюмов, Рубинс предлагает использовать вспомогательные инструменты — опоры, трости или что-то вроде «походной палки», чтобы снизить необходимость сильной компрессии костюма при наклонах и приседаниях.
Подгонка по росту и полу: важность «правильной посадки»
Новые лунные костюмы проектируются с учётом более широкого диапазона размеров — это особенно важно для женщин-астронавтов, для которых стандартные EMU часто были слишком большими. Рубинс отмечает, что костюм, который хорошо сидит, существенно снижает риск ушибов и повреждений при тренировках, особенно в нейтрально-подвешенной среде бассейна NBL.
Хорошая посадка также повышает эффективность работы: если скафандр плотно и правильно подогнан, человек меньше «ударяется» об стенки костюма и получает меньше травм от контактов внутри костюма.
Тренировки и подготовка: как «натренировать» лунного человека
Рубинс и другие эксперты подчёркивают необходимость интенсивной физподготовки: подготовку ног, выносливость и стратегию питания до выхода на поверхность. Методы включают тренировки выносливости, силовые упражнения и тренажёры, гидродинамические тренировки в NBL, а также испытания в полётах-параболах для оценки кинетики костюма в условиях частичной гравитации.
«Человека нужно выводить в полную физическую готовность», — говорит Рубинс, — «мы должны сделать всё, чтобы снизить травматизм и повысить продуктивность на поверхности».
Испытания: вода, полёты-параболы и демонстраторы
Скафандры Axiom и прототипы NASA активно тестируются под водой в Лаборатории нейтральной плавучести NASA (NBL) — эта среда даёт хорошее приближение к невесомости, но не полностью воспроизводит частичную гравитацию Луны. Рубинс подчёркивает необходимость проведения испытаний в условиях сниженной гравитации (параболические полёты), чтобы понять поведение инерции и центр тяжести костюма «в движении».
Также разрабатываются демонстраторы и последовательные итерации дизайна: по опыту Apollo и современным подходам, костюмы будут дорабатываться по результатам полётов и отзывов экипажей.
Уроки из прошлого: Apollo и важность перерывов в дизайне
Астронавт Харрисон Шмитт (Apollo 17) ещё в 2000-м отмечал критичные ограничения ранних костюмов: недостаточная мобильность, «баллонные» перчатки, которые быстро утомляют мышцы, и абразивность лунной пыли, портящая видимость. Эти проблемы частично сохраняются — и являются предметом активной работы инженеров.
Как подчёркивают Рубинс и Бэрретт, история показывает: после каждого этапа полётов возможна быстрая доработка дизайна. В программе Apollo было несколько итераций между миссиями — и современная программа должна быть готова к аналогичной быстрой корректировке после Artemis III.
Зачем это важно: наука, эффективность и безопасность
Справиться с ограничениями костюмов — значит увеличить «эффективность» каждого выходa: сэкономленное время на поверхности — это дополнительные научные наблюдения и эксперименты. «Сэкономив 30–60 минут на Луне, вы получаете существенно больше науки», — резюмирует Рубинс. По мнению специалистов, инвестиции в совершенствование костюмов — небольшие по сравнению со стоимостью ракеты — дадут высокий «возврат» в виде эффективности миссий.
