Пребывание человека в космосе, особенно длительное, должно быть безопасным и комфортным. Системы жизнеобеспечения (СЖО) экипа­жей пилотируемых космических апапартов, создаваемые Россией, нахо­дятся на уровне лучших мировых достижений. Однако их развитие в по­следние 10—15 лет затормозились из-за недостаточного финансирования. По некоторым подсистемам жизнеобеспечения на МКС, по сравнению с ОКС «Мир», сделан даже шаг назад.

Пилотируемая космонавтика вступила в XXI век с СЖО, построенны­ми на основе физико-химических процессов со степенью замкнутости по воде и кислороду около 70 %. В ближайшее десятилетие одной из главных практических задач будет их модернизация на основе имеющихся техно­логий и материалов с целью повышения надежности и снижения энерго­потребления.

скафандрВ первой трети XXI века должны появиться новые элементы физико-химических СЖО в виде подсистем регенерации кислорода, построенных на основе процессов гидрирования углекислого газа по реакциям Сабатье или Боша. Имена двух знаменитых учёных — нобелевских лауреатов фран­цуза Поля Сабатье и немца Карла Боша — будут внесены в этом столетии в историю космической летописи. Создавая в начале прошлого века теорию и методы синтеза и переработки углеводородов, они и не подозревали, что когда-то их труды могут стать достоянием космонавтики.

Реакторы Сабатье появятся на ПКАдо 2020 г., сначала в качестве экс­периментальных, а затем штатных систем. Они уже разработаны и должны включаться в состав перспективных СЖО. Реактор Боша может обеспе­чить полный цикл обращения кислорода и водорода, однако его техни­ческая реализация более сложна и будет возможна во второй трети века.

Высокий уровень автономности и степень автоматизации новых систем жизнеобеспечения приведут к улучшению габаритно-массовых характе­ристик СЖО, снижению в 4—5 раз, по сравнению с существующими ком­плексами, нагрузки на космонавтов по их техническому обслуживанию и ремонту.

С появлением реакторов для восстановления кислорода может быть создан комплекс СЖО, функционирующий на физико-химических прин­ципах со степенью замкнутости по воде и газу более 90 %. Применение его в целом или в виде отдельных звеньев будет определяющим в XXI веке на орбитальных и межпланетных ПКА. Исключение составят лишь транс­портные пилотируемые корабли кратковременного функционирования и орбитальные туристические самолёты. На них в течение 3—4 десятилетий значительное место будут занимать СЖО, построенные на запасах рас­ходуемых веществ. Затем их постепенно будут вытеснять компактные си­стемы на основе физико-химических технологий.

Современный научно-технический уровень развития СЖО позволя­ет уже в настоящее время разработать комплекс жизнеобеспечения для космонавтов лунной базы. Первые лунные базы будут функционировать целиком на доставленных с Земли физико-химических СЖО. Затем на них появится оборудование по добыче из лунного грунта некоторых рас­ходных компонентов, в первую очередь кислорода и воды. При наличии льда на Луне или Марсе для получения кислорода может быть использо­ван простой электролиз воды.

Во второй половине века на борту длительно функционирующих ПКА возможно применение отдельных звеньев биолого-технических СЖО, ко­торые будут работать совместно с физико-химическими. Однако до конца XXI века полного перехода на замкнутые биолого-технические СЖО с пол­ным кругооборотом веществ не произойдет. Огромные габариты и энер­гопотребление этих систем являются самым серьёзным препятствием к их использованию. Кроме того, в силу разных причин, физико-химические СЖО обладают лучшим потенциалом для оперативного управления, об­служивания, эффективной диагностики и восстановления работоспособ­ности при возникновении нештатных ситуаций.

В то же время, на основе физико-химических процессов пока невоз­можно синтезировать пищевые продукты, поэтому в ближайшие два-три десятилетия должны внедряться наиболее перспективные элементы биолого-технических систем жизнеобеспечения — витаминные оранже­реи. Они должны органично вписываться в будущие СЖО. Большой опыт работы с ними космонавтов на «Мире» и МКС позволяет надеяться на их результативное применение уже в первой половине нового века.

Биолого-технические СЖО появятся в качестве экспериментальных подсистем в последней трети века, а широкое применение найдут лишь в следующем столетии при создании планетных баз и колоний-поселений. При этом физико-химические СЖО будут согласовывать и нормировать работу биолого-технических систем.

Вопросы комфортного пребывания экипажей на ПКА кратковремен­ного функционирования также будут оставаться актуальными, поскольку создание ПТК НП планируется на первые два десятилетия века.

При разработке новых транспортных кораблей не должны ухудшаться условия пребывания в них космонавтов (по величине свободного объёма на человека, по разграничению бытовых и рабочих зон, по среде обита­ния). Лучшие качества таких «патриархов» пилотируемой космонавтики, как корабли «Союз» и «Аполлон», в части комфортной среды обитания, должны быть сохранены при создании транспортных кораблей нового по­коления.

В текущем столетии революционный вклад в разработку СЖО внесут нанотехнологии. За счёт наноматериалов будет возможно улучшение средств очистки воды и атмосферы жилых отсеков, повышение каче­ства различных адсорбентов, снижение темпов биодеградации материа­лов и др.

Элементы и узлы СЖО, созданные с применением наноматериалов и нанотехнологии, появятся на ПКА к 2020—2025 гг. Во второй половине столетия их успешное применение сделает физико-химические СЖО ещё более конкурентоспособными по сравнению с биолого-техническими си­стемами.

С помощью наноматериалов будет повышена прочность ПКА и улуч­шены их защитные свойства от влияния вредных факторов космоса. Элек­тризация КА перестанет в XXI веке быть проблемой. Она не будет пред­ставлять угрозы не только для оборудования ПКА, но и для космонавтов, работающих в открытом космосе. Качественно улучшатся противорадиа­ционные свойства космических аппаратов, как за счёт применения на­номатериалов, так и за счёт использования физических свойств космиче­ской плазмы. К концу века ПКА с экипажами на борту начнут осваивать области радиационных поясов Земли.

Будут найдены эффективные способы защиты жилых отсеков ПКА от разгерметизации, в том числе вследствие пробоя микрометеоритами или фрагментами космического мусора. Механические противометеорит-ные экраны, наподобие тех, которые применяются в настоящее время на МКС, станут анахронизмом.

СЖО к концу столетия станут синтезом новейших достижений в сфе­рах нанотехнологии, биотехнологий, информации.

Понятие «жизнь вне Земли» обретет в XXI веке более реальный смысл, поскольку и количество и длительность пребывания людей в космосе зна­чительно возрастут по сравнению с прошедшим столетием.