«Человек, мужчина или женщина, который первый поставит свою ногу на Марс, уже родился». Прошло уже несколько лет с тех пор, как эта фраза стала мантрой, которую повторяют при каждом удобном случае в половине космических агентств мира. Без напоминания об этом не обходится ни одна дискуссия, интервью или конференция, посвященная будущему космических исследований, словно это уже не подвергается сомнению, и новый марсианский Армстронг давно среди нас. Я не могу сказать, так это или нет. Всякому, кто интересуется космическими исследованиями, известно, что неразрешимых технических проблем для отправки человека на Марс нет. Мы уже давно готовы к этому захватывающему предприятию. Однако прошло уже 40 лет, а никто больше не летает на Луну. Американский астронавт Юджин Сернан (недавно скончавшийся) стал последним человеком, взошедшим 14 декабря 1972 года на модуль Челленджер, прилунившийся за три дня до этого. Модуль пролетел 180 тысяч километров (среднее расстояние от Земли до Луны) и вернулся на Землю с астронавтами. Со временем Сернан прославился так же, как и Армстронг, который первый ступил на поверхность Луны 21 июля 1969 года.

Луна ближе всех других небесных тел к Земле – просто на смешном расстоянии по сравнению с 55 миллионами километров, отделяющими нас от ближайшей точки орбиты Марса (это расстояние становится таким каждые 26 месяцев, когда планеты находятся в «оппозиции»). Возможно, что технические трудности, оттягивающие наше завоевание Солнечной системы, не столь велики; однако стоимость полетов и иные приоритеты в этой области затрудняют движение вперед. Как бы то ни было, в одном можно быть уверенным: независимо от того, как скоро мы совершим следующий шаг в космическое пространство – мы не сможем сделать его без растений. Тем не менее мы склонны забывать это.

Более того, мы как будто не замечаем, что человечество полностью зависит от растений. Пища и кислород, которые нам необходимы, производятся растениями. Без них жизнь невозможна. Разум подсказывает, что речь идет о настоящей зависимости, которая ограничивает нашу способность путешествовать во Вселенной. Нам бы следовало давно осознать, что движителем нашей жизни являются растения. А мы в ответ страдаем упорной и непростительной слепотой. Мы же отдаем себе отчет в том, что водолаз не может работать под водой без запаса кислорода в баллонах, но при этом умудряемся не осознавать, что наш вид полностью и во всем зависит от растительного мира? Итак: если мы хотим переместиться куда-либо за пределы нашей планеты – даже если речь идет о нескольких тысячах километров до земной орбиты – нам нужно взять с собой приличный запас растений!

Причин, по которым нам в космическом полете нужны растения, тысячи. Если вы видели фильм Ридли Скотта 2015 года «Марсианин», с Мэттом Деймоном в роли ботаника-астронавта, вы наверняка сразу поняли, о чем речь. Гениальный Марк Уотни, брошенный своими товарищами на смерть, остается в живых благодаря тому, что выращивает картофель в марсианской земле. Некоторые причины, по которым нам не жить без растений, очевидны: они суть наша пища и кислород. Другие менее бросаются в глаза, но не менее важны для успешного полета в космос на дальнее расстояние. В качестве одной из таких причин можно указать и позитивный эффект, который растения оказывают на нашу психику.

Среди множества задач, которые следует решить перед отправкой в длительное космическое путешествие, потребности человека – одни из важнейших. При современном уровне технической оснащенности полет на Марс потребует от полугода до года (длительность зависит от целого комплекса причин, например, от объема запасов топлива на борту). Учитывая время, необходимое для возвращения на Землю, а также время, проведенное на планете (вероятно, год с небольшим) в ожидании очередного сближения Марса с Землей, мы получим приблизительный расчет длительности экспедиции: полет займет от 2 до 3 лет. А теперь представьте, что вы должны провести взаперти, в помещении площадью всего несколько квадратных метров, забитом приборами и инструментами, на одном пятачке с другими тремя или четырьмя членами экипажа, без возможности уединиться, в глубине безграничного черного пространства, и вдобавок в невесомости три года! Представляете, какой это кошмар?

Во время экспериментов на Земле, когда условия межпланетного полета воспроизводятся с помощью компьютера, у экипажей негативное воздействие на психику начало проявляться спустя несколько месяцев после старта, несмотря на то, что участников подвергали специальному отбору по принципу крепкой нервной системы. А условия симуляций даже отдаленно не были столь суровыми, как в настоящем полете. Таким образом, именно человеческий фактор является самым трудным препятствием в подготовке полета к другим планетам. Отобрать членов экипажа, которые, помимо необходимой технической квалификации, обладали бы способностью не поубивать друг друга после нескольких месяцев тесного сожительства, представляется самой важной задачей подготовки. Астронавт может проявлять горячее желание быть включенным в экипаж, но сможет ли он выдержать миссию до конца? Уже несколько лет группа специалистов работает над этим вопросом. И вы знаете, какое решение при проверках дает самые лучшие результаты? Отправить в полет группу растений – живых существ, способных оказать экипажу существенную поддержку!

Положительное влияние растений на человеческое настроение известно уже давно. Люди, страдающие психическими отклонениями, начинают себя лучше чувствовать, проходя сеансы садоводческой терапии в многочисленных центрах реабилитации по всему миру. Дети школьного возраста, страдающие синдромом дефицита внимания, показывают лучшие результаты в учебе в присутствии растений. Уже около 10 лет назад лаборатория Linv, которой я руковожу, опубликовала результаты исследования по этой теме. Мы обследовали большое количество детей в возрасте от 7 до 9 лет, учеников начальной школы (2–4-й классы) с помощью теста на внимание. Тестирование мы проводили в помещениях и вне них: в классах, окна которых выходили на другие дома, или в зеленом школьном саду. Несмотря на то что в классе была создана атмосфера, казалось бы, способствующая сосредоточению на тесте (никаких развлечений, тишина…), результаты, полученные в саду, под деревьями, были намного лучше.

Однако вернемся к проблеме растений, сопровождающих человека в космическом полете. В 2014 году на борту Международной космической станции начались исследования по выращиванию растений в мини-теплице Veggie. В теплице не только был выращен зеленый салат, но в январе 2016 года зацвели первые настоящие цветы, распустившиеся в невесомости (это были циннии). Рэймонд Вилер, директор департамента по обеспечению жизнедеятельности НАСА, признал, что подобные эксперименты весьма положительно сказываются на настроении астронавтов. По его рекомендации была интенсифицирована разработка биорегенеративных модулей жизнеобеспечения в космосе, которые посредством создания искусственных экосистем имитировали бы взаимодействие между микроорганизмами, животными и растениями, типичное для земной экологии, и в которых отходы одних служили бы ресурсом для других. В подобных модулях роль растений должна стать фундаментальной, поскольку именно они производят кислород и утилизируют углекислый газ с помощью фотосинтеза, очищают воду путем испарения и, в конце концов, поставляют свежие овощи.

Выращивание растений в космосе, таким образом, неотделимо от процесса его освоения. Очень увлекательно думать о том, что исследование космоса, которое для человечества всегда было одним из столпов его воображаемого будущего, станет неразрывно связано с его древнейшей деятельностью – сельским хозяйством. Подобные соображения могут оскорбить уши инженеров и физиков, которые всегда рассматривали космические агентства как собственную, и ничью больше, вотчину. Раньше обнаружить ботаника – я уж не говорю про агронома – среди персонала космических учреждений было чем-то немыслимым. Однако в последние 20 лет ситуация изменилась. Даже самые непреклонные технократы вынуждены были признать, что присутствие растений действительно необходимо для исследования и колонизации космоса.

Упрощая, можно сказать, что для растения – так же, как и для любого другого существа – космическое пространство отличается от привычного, прежде всего из-за гравитации (существенно меньшей) и влияния космического излучения. Однако растения, растущие в космосе в условиях невесомости, несмотря на проявляющиеся иногда хромосомные сбои и изменения биологического цикла, умудряются успешно адаптироваться. Как недостаток силы тяжести, так и перегрузки, естественно, становятся источником стресса для них. Но, в отличие от других стрессогенных факторов: засухи, скачков температуры, засоленности почв, отсутствия кислорода и многих других, с которыми растения сталкивались на Земле за многие миллионы лет эволюции, отсутствие силы тяжести – это нечто принципиально новое. На нашей планете любое существо сталкивается с гравитационным ускорением, равным в среднем 9,81 м/сек² (или 1 g). Гравитация при этом относится к фундаментальным силам, влияющим на любое биологическое создание и вообще на любой физический объект, находящийся на Земле. Физиология, метаболизм, структура, способы коммуникации, форма тела любого земного обитателя определяются этой силой.

Когда я утверждаю, что гравитация относится к универсальным силам, я хочу подчеркнуть, что она существует везде. Пусть очень слабо, но присутствует. Гравитация, равная нулю, существует исключительно в теории. На самом деле, вместо того, чтобы говорить о невесомости, было бы правильнее обсуждать микрогравитацию. На Земле мы тоже располагаем способами ее испытать, пусть и на короткое время.

Чтобы ее ощутить, достаточно небольшого снижения силы тяжести (от 10^-2 g до 10^-6 g). Для того чтобы исследовать влияние гравитационных колебаний на растения, Европейское космическое агентство (ЕКА) предоставило ученым, помимо МКС, и другие технические средства и возможности: параболические полеты, Бременскую башню падения, научные ракеты и суперцентрифугу в Нордвике.

Башня падения представляет собой сооружение высотой 146 метров, построенной в Бременском университете. Внутри сооружения можно проводить эксперименты по свободному падению (так создаются условия невесомости) длительностью примерно в 5 секунд. Научные ракеты стартуют с базы в Кируне, в Швеции, и внутри можно поместить оборудование для эксперимента, невесомость длится около 45 минут. Суперцентрифуга ЕКА в Нордвике – огромная центрифуга, которая позволяет проводить эксперименты с массами до сотен килограмм. Эта установка позволяет воспроизводить влияние силы тяжести значительно большей, чем земная – до 2,5 g, которая действует на таких планетах, как Юпитер, и даже гораздо более массивных. Перегрузки будут действовать на растения при наборе скорости во время будущих космических полетов.

В течение нескольких лет моя лаборатория использовала все эти инструменты, чтобы исследовать влияние изменений гравитации на физиологию растений. Один из экспериментов Linv был нацелен на выяснение того, какие гены, отвечающие за проявления стресса, активизируются в невесомости, и мы смогли принять участие в последнем путешествии шаттла «Индевор» 16 мая 2011 года. Полученные результаты позволили сформулировать гипотезу о том, что изменения гравитационного ускорения, как я уже отмечал, сказываются на физиологии растения. Хорошим известием стало то, что, как и при стрессах, вызванных более распространенными причинами, растение может привыкнуть переносить вариации силы тяжести.