Желательно смотреть с разрешением 1280 Х 800

МАРЕК КОРЕЙВО НА КОСМИЧЕСКОМ КОРАБЛЕ Перевод с польского Е. ШПАК Иллюстрации МАРИАН СТАХУРСКИЙ НАША КСЕНГАРНЯ ВАРШАВА 1968

Впрочем, путешествие на Луну, это всего лишь первый этап в деле завоевания космического пространства. Вслед за экспедицией на Луну должна прийти очередь путешествий на планеты Марс и Венеру и еще дальше — к остальным планетам солнечной системы. Человеческая жажда знаний столь же безгранична, как и сам космос.

Способен ли человек осуществить эти смелые планы? Не окажется ли биологический барьер непреодолимым препятствием? Не вызовет ли эра космических завоеваний бурных преображений в жизни человека? Эти и другие вопросы давно уже не дают покоя многим ученым, философам и инженерам.

В этой книжке мы не стремимся дать ответ на коренные вопросы завоевания космоса. Мы поставили перед собой цель показать, хотя и несколько поверхностно, обширную и сложную задачу биологической подготовки человека к пребыванию в космическом пространстве. Мы хотим, чтобы читатель, даже несведущий в биологии, мог составить себе определенное мнение о том, что уже достигнуто, и о том, чего надо достичь в течение ближайшего будущего.

Опираясь на научные источники по многим отраслям биологии, мы стремимся показать ее нынешние достижения и на их основе определить перспективы будущего развития, но мы не хотим, однако, перегружать и утомлять читателя учеными рассуждениями. Поэтому, мы время от времени будем давать волю фантазии, но в таком объеме, какой поможет лучше понять научные проблемы. Мы считаем, что наука без фантазии мертва и, по всей вероятности, не может развиваться.


ПЕРЕГРУЗКА

Космонавт, одетый в тяжелый и неудобный скафандр, на минутку остановился у люка, ведущего внутрь космического корабля, оглянулся на стоящую внизу толпу провожающих, поднял руку в прощальном приветствии и исчез в темном отверстии своего отсека. Он удобно уселся в кресле из пористого, мягкого, пластического материала, закрепил ремни, подсоединил контакты скафандра к общей сети сигнальной проводки корабля и нажал одну из кнопок на щите управления, давая сигнал готовности к радиоприему. Через минуту он услышал голос командующего полетом:

— Все в порядке, осталось еще несколько минут! — Космонавт включил общую сеть радиовещания и услышал голос радиокомментатора, который сообщал подробности подготовки к старту и красочно описывал предпусковые эмоции и настроения. Космонавт еще раз вспомнил сцены прощания с родными и друзьями, с учеными-руководителями космических исследований.

— Объявляю готовность номер один! — внезапно раздался в гермошлемофоне голос командующего. После этого начался столь знакомый всем космонавтам волнующий отсчет, каждая цифра которого несла с собой все увеличивающуюся напряженность ожидания.

— Внимание, внимание, внимание! Десять... девять... восемь... семь... шесть... пять... четыре... три... два... один... Пуск!

Кабину космонавта пронзила сначала вибрация, приходящая волнами откуда-то снизу; потом раздался приглушенный гром, который быстро превратился в протяжный непрерывный грохот. Из-под дна ракеты показалась длинная струя огненных молний, и ее огромный корпус, среди дыма и грохота, медленно отделился от земли, постепенно увеличивая скорость движения.

В то время, как все провожающие на космодроме, стараясь проследить за полетом корабля, все выше поднимали головы, в кабине начались ответственные для космонавта минуты.

— Перегрузка нарастает! — доносил он по радио. — Все в порядке, приборы действуют исправно! — Это были последние слова, которые космонавту удалось произнести без особого труда, потому что вдруг какая-то мощная сила прижала его тело к креслу. Огромная тяжесть навалилась на грудь так, что космонавт не мог сделать ни одного глотка воздуха. Казалось, еще немного, и он будет раздавлен. Ноги и руки отяжелели, стали будто свинцовыми, мускулы лица искривились и подались назад, глаза, словно два шарика, глубоко втиснулись в черепную коробку.

Космонавт пытался еще сказать что-то в микрофон, но — безуспешно. С его губ срывалось только непонятное бормотание. Отказавшись от попыток разговора, космонавт сосредоточился на своих переживаниях, старался оказать сопротивление мощной силе, глотнуть устами воздух.

Внезапно он почувствовал резкое облегчение.

— Конец работы двигателя первой ступени ракеты, — пронеслось в его голове.

Но это был только мгновенный перерыв в работе двигателей. Как только отделилась первая ступень ракеты, включились двигатели второй ступени.

Так и случилось. Через девяносто секунд двигатели прекратили работу, и наступила внезапная тишина.

Переход был настолько резким и быстрым, что ни тело, ни мысль космонавта не успели к нему подготовиться. Сердце колотилось в груди, грудная клетка быстро вздымалась и опускалась, космонавт хватал воздух открытым ртом и часто, неглубоко дышал. Но вдруг все прошло.

* * *

— Уфф! — глубоко и с чувством облегчения вздохнул космонавт. Первая часть полета — закончена. Он включил микрофон и, четко выделяя слоги, сказал:

— Вышел на орбиту. Все оборудование и приборы работают бесперебойно. Самочувствие хорошее.

КРОВЬ ТЯЖЕЛЕЕ РТУТИ

Мы попытались описать обыкновенный, рядовой старт космонавта в космос, когда задача ограничивается только лишь орбитальным полетом вокруг Земли. Такой старт все же представляет для человеческого организма тяжелое испытание из-за действия силы ускорения.

Что же это за сила?

Как ее измерить?

Представим себе на минуту, что мы поднялись вверх на воздушном шаре, и, выбрав удобный момент, выбросили гирю. В момент выброса скорость гири будет равна нулю, но уже в конце первой секунды полета она составит 9,8 метров в секунду, в конце второй секунды — в два раза больше, то есть 19,6 м/сек, в конце третьей секунды — в три раза больше, то есть 29,4 м/сек.и так далее. Скорость полета гири увеличивается с каждой секундой на 9,8 м/сек.

Именно эта величина и есть единицей ускорения. В науке ее принято обозначать латинской буквой "g". Если какое-либо физическое тело поднимается или падает вертикально, сила ускорения зависит от тяжести или, что то же самое, от силы земного притяжения. Однако существуют и другие виды ускорения, например при вращении, когда появляется центробежная сила, или в самолете, когда пилот, выходя из пикирующего полета, переходит к так называемой „горке”.

Все эти виды ускорения считаются положительными.

Во время резкого торможения быстро несущегося поезда или автомобиля возникает сила ускорения с обратным знаком — отрицательное ускорение. В этом случае, сила инерции, вызванная торможением, то есть потерей скорости, или если угодно — отрицательным ускорением, бросает пассажира вперед. Во время автомобильных аварий люди чаще всего гибнут от действия отрицательного ускорения.

Было время, когда вопросы ускорения рассматривались только теоретически. После появления самолетов с большой скоростью полета, вопросы ускорения стали изучаться практически. Лет тридцать тому назад, в кругах авиаторов наделал много шума случай, когда пилот при выходе из пикирующего полета потерял управление и разбился. Оказалось, что под воздействием силы ускорения, возникшей при резкой перемене направления движения во время большой скорости полета, пилот потерял сознание и выпустил из рук рычаги управления.

Какова же причина потери сознания? Ведь это был опытный, сильный, отличавшийся железным здоровьем пилот!

В момент выхода из пикирующего полета появилась центробежная сила, которая вызвала отрицательное ускорение порядка двух до трех По мере роста центробежной силы увеличивался вес тела пилота и его крови. Когда ускорение дошло до величины 4 g, значительная часть крови, под влиянием этой силы, отхлынула от мозга и переместилась в более низкие части тела, вследствие чего пилот стал терять зрение. Несколько мгновений позднее, когда ускорение уменьшилось, пилот ничего не видел, будто с черной повязкой на глазах.

Однако, ускорение продолжало нарастать, потому что пилот вел самолет по кривой, в конце которой самолет оказался бы в положении вертикального полета вверх. Все больше крови притекало из мозга к сердцу пилота. Появились грозные симптомы. Пилоту казалось, что сердце резко падает вниз, что оно переместилось в нижнюю часть живота, а печень оказалась еще ниже, где-то около колен. Пилот уже совсем ничего не видел, и ему приходилось напрягать все силы, чтобы не потерять сознания. До сих пор ему еще не приходилось переживать такого состояния, но пилот не хотел отказаться от борьбы, не хотел подчиниться слабости своего собственного организма. Он полагал, что все неприятные ощущения минуют, как только прекратится действие центробежной силы.

Но на этот раз он просчитался. Он не принял во внимание большой начальной скорости в момент выхода из пикирующего полета и, тем самым, значительной величины центробежной силы, которая появилась в это время.

Неудачный полет продолжался. Мозг пилота, лишенный крови, прекратил работу. Когда сила ускорения дошла до 10 g, тело пилота весило уже не 85 кг, как обычно, а 850 кг. Каждый кубический сантиметр крови весил не 1 грамм, а 10, таким образом кровь стала тяжелее железа и весила почти столько же, сколько весит ртуть.

Делая последнее усилие, пилот решился выдержать еще одну секунду, перед тем как взять рычаг управления ,,от себя”, чтобы облегчить чудовищное давление центробежной силы. Однако, в то же мгновение он потерял сознание. Перетянул струну, не выдержал и... проиграл.

Самолет потерял управление, сильная и тяжелая машина стала беспорядочно падать и, в конце концов, врезалась в землю. Таков был трагический конец этого полета.

Случай этот длительное время обсуждался в кругах авиаторов, в особенности же среди физиологов, занимающихся проблемами авиационной медицины. Начались всесторонние научные исследования.

Установлено, что при ускорении порядка 5 g, даже хорошо натренированные и стойкие пилоты теряют зрение, способность дышать, в ушах у них появляются сильные боли. Если такое состояние длится не более 30—40 секунд, организм быстро его преодолевает, если же продолжается дольше — могут произойти серьезные расстройства и даже травмы.

После того, как в авиации началась эра реактивных полетов, и скорости самолетов стали превышать 1000 км/час, ученые стали получать много сведений о стойкости организма на перегрузки при наблюдениях за поведением пилотов во время выполнения фигур высшего пилотажа на больших скоростях. Строились на земле и катапульты, с помощью которых выбрасывались в воздух с большой начальной скоростью манекены, снабженные многочисленными исследовательскими приборами. Отмечались и явления, происходящие в организме парашютиста в момент перехода от свободного падения к полету с открытым парашютом.

Но такие исследования были неполными. Необходимо было создать более многосторонние, удобные и точные приборы и установки для изучения явлений, происходящих в организме человека под воздействием перегрузок.

„КАРУСЕЛЬ”

Скоро такая установка была построена. Это центрифуга, которую летчики и космонавты некоторых стран окрестили названием „карусель”. Она стала основной установкой по исследованию стойкости организма к перегрузкам. Как же выглядит эта „карусель” ?

В обширном круглом зале, на высоте около метра над уровнем пола, виднеется решетчатая консоль из стальных труб, несколько напоминающая строительный кран. С одного конца консоль посажена на вертикальную ось с электроприводом, мощностью 6000 л.с. Длина консоли карусели составляет 17 метров; на другом конце решетки установлена кабина с местом для сидения человека; в кабине сосредоточена разнообразная и сложная исследовательская аппаратура.

Кабина закрывается герметически, что дает возможность устанавливать внутри нее температуру и давление в весьма широких пределах, то есть можно в ней создать условия, весьма близкие к тем, которые могут господствовать в кабине космонавта во время полета в космосе.

Специальный механизм подвески кабины автоматически устанавливает ее во время испытаний в такое положение, чтобы центробежная сила действовала на человека, находящегося внутри кабины по прямой линии, подобно тому, как эта сила действует во время космического полета. Это облегчает расчеты наблюдающим за опытом врачам.

Из всех многочисленных аппаратов, находящихся в кабине, стоит обратить внимание на объектив камеры телевидения, находящийся непосредственно над головой пассажира кабины. Как только пилот займет в кабине свое место, ученые прикрепляют к его телу множество датчиков, соединенных с электронной контрольной аппаратурой. Благодаря этому, все явления, происходящие в организме пилота во время центрифугирования, точно фиксируются на лентах самопишущих приборов.

Как только консоль „карусели” начнет вращаться, в кабине возникает центробежная сила, которая воздействует на тело пилота подобно силе ускорения в кабине космического корабля или самолета. По мере роста количества оборотов эта сила тоже растет и может достичь величины 40 g, при которой вес тела пилота увеличивается до 3200 кг. Такая перегрузка для человека может окончиться смертью, поэтому ее создают только в исключительных случаях при опытах с животными.

Следует, однако, отметить, что на американской авиационной базе в Джонсвилле (центрифугу, установленную там, как раз мы описываем), в свое время получил известность рекорд, установленный одним из пилотов. Несмотря на то, что ускорение превысило опасный предел 5 g, пилот не давал сигнала к прекращению опыта, и на переданное по телефону предложение остановить центрифугу, ответил отказом. Более того, он потребовал увеличения оборотов. Пилот выдержал ускорение 8 g, потом 10 и 12 g. И только тогда, когда сила ускорения дошла до 14 g и держалась на этом уровне две минуты, пилот наконец дал понять, что больше уже выдержать не может.

Способность человеческого организма переносить перегрузки не одинакова у разных лиц и в значительной степени зависит от индивидуальных качеств, степени натренированности, состояния здоровья, возраста человека и прочее. В основном, нормальный человек при перегрузках 5 g, чувствует себя плохо, но натренированные, пользующиеся исключительным здоровьем пилоты могут выдержать перегрузку порядка 10 g в течение 3—5 минут.

Какие же перегрузки приходилось переносить до сих пор космонавтам?

По советским данным, первый в мире человек, совершивший полет в космическое пространство, Юрий Гагарин, во время старта выдержал перегрузку порядка 4 g. Американские исследователи сообщают, что космонавт Гленн выдержал возрастающую перегрузку до 6,7 g с момента старта до момента отделения первой ступени ракеты, то есть на протяжении 2 минут и 10 секунд. После отделения первой ступени ускорение возрастало с 1,4 до 7,7 g в течение 2 минут и 52 секунд.

Так как в этих условиях ускорение, а с ним и перегрузки нарастают постепенно и не длятся долго, сильный натренированный организм космонавтов переносит их без всякого вреда.

РЕАКТИВНЫЕ САНИ

Есть еще один тип установки для исследования реакции человеческого организма на перегрузки. Это реактивные сани, представляющие собой кабину, движущуюся по рельсовому пути значительной протяженности (до 30 километров). Скорость кабины на салазках доходит до 3500 км/час. На этом стенде удобнее исследовать реакции организма на перегрузки, так как на них можно создавать не только положительные, но и отрицательные ускорения. После того, как мощный реактивный двигатель сообщит салазкам через несколько секунд после старта скорость порядка 900 м/сек (то есть скорость ружейной пули), ускорение может достигнуть величины 100 g. При резком торможении, также при помощи реактивных двигателей, отрицательное ускорение может дойти даже до 150 g.

Испытания на реактивных санях пригодны в основном для авиации, а не космонавтики, и, кроме того, установка эта обходится значительно дороже центрифуги.

КАТАПУЛЬТЫ

По тому же принципу, что и реактивные сани, действуют катапульты, имеющие наклонные направляющие, по которым движется кресло с пилотом. Катапульты пригодны в особенности в авиации. На них испытывают реакции организма пилотов, которым быть может в будущем придется при аварии самолета катапультироваться, чтобы спасти свою жизнь. В этом случае, кабина вместе с пилотом выстреливается с потерпевшего аварию реактивного самолета и с помощью парашюта спускаемся на землю. Катапульты способны сообщить ускорение не больше 15 g.

„ЖЕЛЕЗНАЯ СИРЕНА”

В поисках способа предотвратить вредное воздействие перегрузок на организм человека, ученые установили, что большую пользу приносит погружение человека в жидкую среду, плотность которой примерно соответствует средней плотности человеческого тела.

Были построены бассейны, наполненные жидкой суспензией, соответствующей плотности, с устройством для дыхания; в бассейны помещали подопытных животных (мышей и крыс), после чего осуществляли центрифугирование. Оказалось, что стойкость мышей и крыс к перегрузкам возросла в десять раз.

В одном из американских научных институтов были построены бассейны, позволяющее поместить в них человека; (летчики впоследствии прозвали эти бассейны „железными сиренами”). Пилота сажали в ванну, заполненную жидкостью соответствующей плотности и производили центрифугирование. Результаты превзошли все ожидания — в одном случае перегрузки были доведены до 32 g. Такую перегрузку человек выдержал в течение пяти секунд.

Правда, „железная сирена” с технической точки зрения несовершенна и, в частности, имеются возражения с точки зрения удобств для космонавта. Однако, не следует судить чересчур поспешно. Возможно, в недалеком будущем, ученые найдут способ улучшить условия испытаний на такой установке.

Следует добавить, что стойкость к перегрузкам во многом зависит от положения тела космонавта во время полета. На основе многих испытаний ученые установили, что человек легче переносит перегрузки в полулежачем положении, так как такое положение удобнее для циркуляции крови.

КАК ДОБИТЬСЯ УВЕЛИЧЕНИЯ СТОЙКОСТИ

Мы уже упоминали, что в проведенных космических полетах перегрузки были сравнительно небольшими и продолжались всего несколько минут. Но ведь это только начало космической эры, когда полеты людей в космос происходят по орбитам, сравнительно близким к Земле.

Теперь же мы стоим на пороге полетов на Луну, а при жизни ближайшего поколения — на Марс и Венеру. Возможно придется тогда испытывать значительно большие ускорения, и космонавты будут подвергаться значительно большим перегрузкам.

Существует еще проблема стойкости космонавтов к небольшим, но длительным, постоянным перегрузкам, длящимся в течение всего межпланетного путешествия. Предварительные данные говорят за то, что постоянное ускорение порядка долей ,,g” переносится человеком без всякого труда. Уже разработаны проекты таких ракет, двигатели которых будут работать с постояннымчто во время самого опыта людям приходилось переносить различные неприятные явления, опыты им не принесли никакого вреда.

Возможно, что в будущем удастся повысить стойкость человеческого организма к перегрузкам другим путем. Интересные опыты были поставлены учеными Кембриджского университета в США. Они подвергли постоянному ускорению порядка 2 g беременных мышей до тех пор, пока не появились мышата, которых держали на центрифуге в течение всей их дальнейшей жизни до самой смерти. Мыши, родившиеся в таких условиях, прекрасно себя чувствовали под воздействием постоянной перегрузки 2 g, и их поведение ничем не отличалось от поведения их собратий, живущих в нормальных условиях.

Мы далеки от мысли поставить аналогичные опыты с людьми, но все же считаем, что явление такой приспособляемости организма к перегрузкам может решить ряд задач, стоящих перед биологами.

Не исключено также, что ученые найдут способ нейтрализации сил ускорения, и человек, оснащенный соответствующей аппаратурой, легко перенесет все явления, сопутствующие перегрузкам. Еще большие надежды связаны с методом замораживания, когда чувствительность человека резко падает (об этом мы пишем ниже).

Прогресс в области повышения стойкости человеческого организма к перегрузкам весьма велик и продолжает развиваться. Уже удалось добиться большого успеха в повышении стойкости путем придания корпусу человека правильного положения во время полета, использования мягкого, устланного губчатой пластмассой кресла и скафандров специальной конструкции. Возможно ближайшее время принесет еще больший успех в этой области.


КОГДА ВСЕ ВОКРУГ ВИБРИРУЕТ

Из многих опасностей, подстерегающих космонавта во время полета, следует указать еще одну, связанную с аэродинамическими особенностями полета и работой реактивных двигателей. Опасность эту, хотя к счастью и не очень большую, несет с собой вибрация.

Во время старта работают мощные двигатели, и вся конструкция ракеты подвергается сильной вибрации. Вибрация передается телу космонавта и может повести за собой весьма неприятные для него последствия.

Вредное влияние вибрации на организм человека известно уже давно. Действительно, рабочие, пользующиеся более или менее длительное время пневматическим молотом или буром, заболевают так называемой вибрационной болезнью, которая проявляется не только сильными болями мыщц и суставов верхних конечностей, но и болями в области живота, сердца, головы. Появляется одышка и затрудняется дыхание. Чувствительность организма в значительной степени зависит от того, какой из внутренних органов подвержен больше всего действию вибрации. По-разному реагируют на вибрацию внутренние органы пищеварения, легкие, верхние и нижние конечности, глаза, мозг, горло, бронхи и т. д.

Установлено, что вибрация космического корабля вредно действует на все ткани и органы человеческого организма — причем хуже всего переносится вибрация большой частоты, то есть такая, которую трудно заметить без точных приборов. Во время опытов с животными и людьми установлено, что у них под влиянием вибрации сначала увеличивается сердцебиение, возрастает давление крови, потом появляются изменения в составе крови: уменьшается количество красных кровяных телец, увеличивается количество белых. Нарушается общий обмен веществ, снижается уровень витаминов в тканях, появляются изменения в костях. Интересно, что температура тела во многом зависит от частоты вибрации. При увеличении частоты колебаний растет температура тела, при снижении частоты — температура снижается.

Поэтому ничего удивительного нет в том, что вибрация космического корабля может стать причиной значительных нарушений в жизнедеятельности организма и может отрицательно сказаться на умственной работе космонавта.

Конечно, последствия вибрации могут стать грозными при длительном ее воздействии на человеческий организм. Если бы космонавтам пришлось переносить вибрацию в течении нескольких дней, это привело бы к полному и необратимому расстройству жизнедеятельности, со всеми вытекающеми отсюда последствиями.

К счастью, проблема эта не столь велика, как это кажется на первый взгляд. Дело в том, что длительность вибрации во время старта ракеты составляет всего лишь несколько минут, и хотя экипаж космического корабля испытывает при этом некоторые неудобства, но длятся они столь краткое время, что не приносят никакого вреда. Несколько дольше длится вибрация во время прохождения корабля через атмосферу при посадке. Но и это не так уж опасно. Кроме того, специальная конструкция гибкой и эластической подвески кресел, изолирующая космонавтов от корпуса ракеты, а также мягкая, пластмассовая обивка сидений и спинок кресел значительно снижают вибрацию, передающуюся от корпуса ракеты к телу космонавта.

Исследования, проведенные в порядке охраны труда, показали, что даже не очень сильные шумы могут вызвать быструю утомляемость, снижение трудоспособности и нарушения в работе мозга. Под влиянием шума быстро наступают изменения в ритме сердцебиения и дыхания, пищеварительных функциях и в общем обмене веществ. Конечно, эти изменения и ненормальности увеличиваются в меру длительности воздействия шума на организм.

Совершенно ясно, что опасности подвергаются прежде всего органы слуха. Если сила звука доходит до 90 децибелов (децибел — единица звуковой энергии), ухо человека, как правило, не выдерживает. В особенности чувствительно среднее ухо. Появляются боли в ушах, головные боли, наступает общая слабость и возникают трудности при выполнении простейших действий. Если шум увеличивается еще больше, нарушается жизнедеятельность всего человеческого организма. При 120 децибелах уже после 5 минут у человека появляются признаки плохого самочувствия, а если интенсивность шума дойдет до 130 децибелов, появляются острые боли в сердце, желудке и печени. Головная боль становится невыносимой. Кроме того, в мышцах появляется болезненная дрожь, с которой не удается совладать. При шумах такой интенсивности уже через несколько секунд могут произойти значительные повреждения организма, угрожающие жизни.

Какова же интенсивность шумов во время старта ракеты?

Непосредственно около реактивных двигателей сила звука достигает 200 децибелов. Таким образом, если бы здесь очутился человек, он погиб бы на месте. В верхней части ракеты сила звука составляет около 140 децибелов, то есть остается все еще опасной; как раз в этом месте находится кабина космонавтов.

Шумы возникают и во время приземления космического корабля, когда он попадает в плотные слои атмосферы. Эти шумы достигают уровня 145 децибелов, причем длятся дольше, чем во время старта ракеты.

Но пока что с шумами больших хлопот не было. Конструкторам космических кораблей удалось успешно решить задачу звукоизоляции кабины космонавтов путем облицовки ее стен звукопоглощающими материалами и изоляции кабины и ракеты-носителя. Шумы подавляются космическими скафандрами, в частности, шлемами специальной конструкции.

Благодаря всем этим предосторожностям и мероприятиям, космонавты во время старта и приземления не ощущают звуковых перегрузок и даже могут свободно вести переговоры с Землей.

Так представляется вопрос борьбы с шумом.

Теперь полезно познакомиться с другим, совершенно противоположным явлением. Человеческий организм плохо переносит шум, что отнюдь не значит желательность создания для него полной тишины. Абсолютная тишина столь же неприятна и труднопереносима, как и длительный шум. Ведь человек привык к постоянному звуковому общению с окружающим миром, к неустанному шуму смешанных звуков. Это равным образом относится как к жителям шумных городов, так и тихих деревень, где вопреки установившемуся мнению полная тишина бывает весьма редко. В деревне постоянно слышатся голоса животных, птиц, шум листвы деревьев, движимой ветром и т.п.

СУРДОКАМЕРА (СУРДО — ПО-ГРЕЧЕСКИ ГЛУХОЙ, ТИХИЙ)

Для проверки стойкости космонавта к абсолютной тишине, будущих космических путешественников испытывают в специальной камере тишины, сурдокамере. Испытание оказалось весьма тяжелым. Космонавты с трудом переносили длительное пребывание в сурдокамере и только благодаря большим усилиям воли оставались в камере до конца испытаний. При выходе из сурдокамеры космонавты были так нервно истощены, что любой звук воспринимали с такой радостью, как глоток свежего воздуха после пребывания под водой, или глоток воды после длительной жажды.

К счастью, при космических полетах тишина не станет грозной опасностью. Одно лишь оснащение космического корабля, его аппаратура, размещенная в кабине (электронная и механическая) является источником многообразных звуков. Кроме того, космонавты будут постоянно общаться с Землей и другими космическими кораблями по радио, будут пользоваться патефонными пластинками и магнитофонными лентами с записью музыкальных и других произведений и т.п. Вдобавок космонавты смогут беседовать друг с другом.

НЕВЕСОМОСТЬ В ВОЗДУХЕ

...Я повис над креслом, попробовал двинуть правой, потом левой рукой, выпрямил ноги и очутился в горизонтальном положении. В воздухе я лежал удобно, словно в кровати. Я повернулся и лег на живот, потом осторожно повернулся вновь, подтянул колени и нырнул. Вытянул ноги и вот — я повис в воздухе вниз головой. Ничего у меня не болело, я не чувствовал никаких особых ощущений, положение было скорее забавно и постоянно — поражало чем-то новым, неизведанным и неожиданным. Я был готов к любым неприятным ощущениям, но они не появлялись, наоборот, я чувствовал себя приятно и весело...

Так, или почти так, описывал свои впечатления советский космонавт Николаев, рассказывая о своем многодневном пребывании в космосе. Он свободно ,,плавал” около часа ежедневно, после чего возвращался на кресло и привязывал себя к нему.

... — Уже после нескольких минут плавания в воздухе, — продолжал свой рассказ Николаев, — я понял, что необходимо не только избегать резких движений, а наоборот стараться, чтобы все движения выполнялись плавно и свободно. Достаточно пальцем оттолкнуться от стены, чтобы вызвать полет тела в противоположную сторону, если этот толчок был слишком сильным, можно было больно удариться о стенку.

Труднее всего было вернуться в кресло. Несколько попыток окончилось неудачей, так как я не смог точно попасть в кресло. Наконец способ нашелся. Надо было сначала приплыть и задержаться над креслом, потом поджать ноги и принять в воздухе сидячее положение, проверить точность нахождения над креслом, поднять руку и оттолкнуться от потолка пальцем. На этот раз удалось. Я плавно опустился на кресло и занял в нем правильное положение. Теперь все было в порядке. Оставалось только прикрепить себя ремнями и начать работу по заданной программе.

Похожие приключения переживали и другие советские космонавты, располагавшие обширными кабинами на своих космических кораблях. Они плавали в воздухе, выполняли различные упражнения, не только для того, чтобы насладиться необыкновенными впечатлениями, но и для ежедневной физической зарядки, рекомендованной врачами и физиологами. В общем, впечатления их были приятными, и невесомость не вызывала каких-либо болезненных явлений в организме. Из всех советских космонавтов только Титов несколько раз жаловался на нарушение равновесия; несмотря на это, весь космический полет Титов перенес удовлетворительно как с физической, так и психической стороны. Однако, на этом основании еще нельзя утверждать, что невесомость во время космических полетов перестала быть важной проблемой, что она полностью решена.

НАРУШЕНИЕ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОРГАНИЗМА

Для человеческого организма состояние невесомости является как бы резким нарушением основных законов природы. Мускулы человека приспособлены носить вес тела, поднимать руки, ноги, двигать головой. Многие движения подчинены приказам центральной нервной системы, но многие происходят совершенно автоматически. Человеческие органы — сердце, желудок, вестибулярный аппарат, словом все части тела привыкли работать в условиях тяготения, то есть при наличии силы тяжести.

Поэтому явление невесомости вызывает хаос в слаженной работе множества органов и приводит к разрегулированию многих существенных функций организма. К счастью, человеческий организм может быстро приспособляться к изменившимся условиям существования, мобилизует свои защитные силы, и после начальных нарушений старается по возможности быстро вернуться к нормальной работе.

У космонавтов, находившихся некоторое время в состоянии невесомости, наблюдался ряд функциональных нарушений: падали пульс и давление крови, уменьшалась деятельность органов желудочной секреции, увеличивалось мочеиспускание, росло потребление кислорода и количество удаляемой углекислоты. Наблюдались также изменения в составе крови: увеличивалось содержание кальция, фосфора и серы при одновременном уменьшении количества этих элементов в костях.

Отмечались и психические явления, вызванные в основном тем, что мозг стал получать меньшее количество информации, либо совершенно новую, неизвестную ему ранее информацию. Дело в том, что в нормальных условиях мозг человека привык получать впечатления с учетом повсеместного действия силы тяжести. И вот, внезапно, эти впечатления исчезают, а на их место приходят совершенно другие. Неудивительно, что нарушается нормальный процесс анализа впечатлений, появляется чувство неуверенности, страха, раздражения, угнетения. Начинается головокружение, головная боль, тошнота.

Явления, сопряженные с состоянием невесомости, еще недостаточно изучены, они представляют новый раздел в науке о приспособляемости человеческого организма, появившейся в последнее время, когда человечество подошло вплотную к проблеме завоевания космоса, хотя, следует отметить, что еще до того, как первый человек очутился на борту космического корабля в полете вокруг земного шара, проблема невесомости изучалась в земных условиях.

СИЛА ПРИТЯЖЕНИЯ НА ЛУНЕ В ШЕСТЬ РАЗ МЕНЬШЕ, ЧЕМ НА ЗЕМЛЕ

Напомним сначала, что представляет собой сила тяготения. Согласно преданию, яблоко, упавшее с дерева, позволило Ньютону открыть закон всемирного тяготения (гравитации), что значительно ускорило развитие физики и астрономии. Теперь известно, что сила тяготения существует во всем космосе. Именно эта сила управляет движением всех небесных тел, связывает миллионы планет и звезд, определяет их вращение и движение по орбитам. Одна и та же сила, под влиянием которой яблоко падает по направлению к центру земли, заставляет нашу планету вращаться вокруг Солнца, а Луну вокруг Земли.

Чем больше планета или звезда, тем сильнее притягивает она другие небесные тела. Масса Луны гораздо меньше массы Земли, и притяжение на Луне составляет всего лишь одну шестую часть земного; это означает, что человек на Луне весит в шесть раз меньше, чем на Земле.

На Марсе человек весит в три раза меньше, на Венере разница будет небольшая, так как масса этой планеты весьма близка к массе Земли (81 процент массы Земли). На самой маленькой планете солнечной системы — Меркурии, человеку было бы весьма неудобно передвигаться — его вес был бы в 27 раз меньше, чем на Земле, и любой его шаг превращался бы в огромный прыжок.

Наоборот, если кому-либо из космонавтов удалось бы опуститься на поверхность крупнейшей планеты солнечной системы — Юпитера, он встретился бы с трудностями совершенно обратного порядка: его вес увеличился бы против земного во много раз, и он практически был бы лишен способности передвигаться собственными силами.

Сила притяжения зависит также от расстояния. Железная гиря, весящая на поверхности Земли 1 кг, на высоте 400 км весит только 900 гр, а на высоте 25 000 км — всего лишь 5 гр. Если говорить точно — сила земного притяжения уменьшается пропорционально квадрату расстояния от центра земного шара.

Возникает законный вопрос, почему искусственные спутники Земли при вращении вокруг нее по орбите на высоте 200 или 300 километров не падают?

Чтобы легче уяснить себе характер сил, возникающих во время полета космического корабля по круговой орбите, проделаем следующий опыт.

Привяжем к спиральной пружине с одного ее конца какой-нибудь тяжелый предмет и, придерживая пружину за другой конец, станем ее вращать. Мы заметим, что пружина вытянется под влиянием груза. Если уменьшить обороты, пружина сократится, если, наоборот, увеличить скорость вращения, пружина удлинится. Можно предположить, что при очень быстром вращении пружина лопнет, и груз полетит в пространство.

Здесь играют роль две силы, действующие в противоположных направлениях. Одна из них, сила натяжения пружины, стремится притянуть груз к руке и в нашем опыте представляет собой силу земного притяжения, вторая, центробежная сила, являющаяся следствием вращения груза, аналогична центробежной силе, вызванной вращением спутника вокруг Земли. Это значит, что центробежная сила уменьшает силу притяжения. Если подобрать эти силы так, чтобы они взаимно уравновешивали друг друга, груз потеряет свой вес, очутится — как это принято считать — в состоянии невесомости.

Подобным образом обстоит дело, когда последняя ступень ракеты, сообщит космическому кораблю соответствующую скорость движения.

НЕВЕСОМОСТЬ В ВАННЕ И НАД ОБЛАКАМИ

Начало космической эры поставило перед учеными задачу изучения проблемы невесомости, в частности влияния невесомости на человеческий организм, для чего необходимо было разработать соответствующую методику исследований и необходимое оборудование.

Однако, вопрос оказался значительно труднее, чем предполагалось первоначально. Чтобы получить длительное состояние невесомости, надо было лететь в космическое пространство, а это, как мы знаем, задача не из легких. Правда, можно получить состояние невесомости и на Земле, но в таких условиях, которые значительно разнятся от господствующих в космосе.

Можно, например, добиться невесомости человека в воде, растворив в ней определенные химические вещества, в частности, соль, так, чтобы получить раствор такой же плотности, что и человеческое тело. Человек, погруженный в такую суспензию, как бы теряет вес, то есть будет себя чувствовать как и космонавт в условиях невесомости.

Интересный опыт подобного рода поставил американский физиолог др. Э. Гравелин. Он приготовил соответствующий раствор, погрузился в него и устроился там столь же удобно, как в собственной кровати, проведя там 7 суток. Впрочем, он не лежал без всякого движения. Наоборот, он пытался вставать, поворачиваться на бок, делать простые упражнения; он проверял работу зрения, слуха, осязания, быстроту реакции и тому подобное. Одновременно его помощники периодически проверяли состав крови, измеряли пульс, дыхание, проверяли работу сердца, мозга, органов пищеварения.

В результате был получен весьма ценный и обильный научный материал. Оказалось, что др. Гравелин, несмотря на длительное пребывание в столь трудных условиях, чувствовал себя хорошо, хотя в его организме и были отмечены некоторые расстройства. Удивляло то, что доктору во время опытов требовалось совсем мало сна — один час в сутки. Давление крови снизилось, биение сердца ускорилось, усилилась работа почек, в крови изо дня в день увеличивалось содержание фосфора и кальция костного происхождения. Наблюдались нарушения речи.

Кто знает, чем бы окончился опыт, если бы продолжался дольше. Ученый выдержал всего лишь семь дней и вышел из ванны в состоянии крайней усталости. Дальнейшее обследование его организма показало, что возвращение к норме произошло довольно быстро, всего лишь в течение нескольких дней, после чего никаких отрицательных явлений не было установлено.

Само собой разумеется, что результаты этого опыта не могут быть перенесены в космос без их критического разбора и проверки. Во всяком случае, нельзя из них сделать вывод, что пребывание в невесомости полностью безвредно для человека.

Второй способ получения состояния невесомости в земных условиях заключается в выполнении на самолете таких фигур пилотажа, при которых центробежная сила уравновешивает силу земного притяжения, и летчик с пассажирами некоторое время находится в условиях невесомости.

Такой опыт описан двумя советскими журналистами на страницах журнала „Огонек”. Они рассказали примерно следующее:

Путь в самолет-лабораторию, на котором в воздухе осуществляются опыты с невесомостью, лежит через кабинет опытного врача, специалиста в области авиационной медицины.

Туда нам и пришлось явиться, чтобы получить разрешение на участие в эксперименте на невесомость.

После недолгого обследования, врач поднял очки на лоб и со снисходительной улыбкой заявил, что в космонавты мы конечно не годимся, что организмы у нас не такие, как у Гагарина или Титова, но полет в кратковременную невесомость он разрешает.

Самолет уже был готов к полету. Достаточно было бросить взгляд во внутрь самолета, чтобы понять, что это не обыкновенный самолет, а скорее летающая лаборатория, до отказа заполненная научными приборами, киноаппаратурой и камерами телевидения. Основную часть обширной кабины занимало помещение, лишенное какой-либо мебели; стены и пол этого помещения, выложенные мягким материалом, напоминали внутренность кареты для перевозки мебели. Это помещение, получившее у космонавтов название ,,плавательного бассейна”, служило для наблюдений над состоянием невесомости. Здесь кандидаты в космонавты осваивались с невесомостью. Здесь проводились также наблюдения за поведением животных. И здесь, наконец, осуществлялись поиски технических решений обеспечения космонавтам лучших условий пребывания в состоянии невесомости.

Как только журналисты очутились на борту самолета, врач, под наблюдением которого они должны были совершить полет, надел им на тела по несколько датчиков, соединенных проводами с электронными аппаратами, фиксирующими во время полета реакцию организма.

Спустя несколько минут после старта, когда самолет очутился в районе проведения опыта, журналистов усадили в удобные кресла, и они прикрепили себя к ним ремнями.

На световом табло они прочли надпись „Внимание!”, что означало не только увеличение скорости полета, но и переход самолета к пикирующему полету.

Через несколько секунд на табло появилась надпись: „Перегрузка”. Еще самолет дрожал под влиянием двигателей, работавших на самых высоких оборотах, как журналисты почувствовали, будто им на голову, на грудь, на все тело свалилась огромная тяжесть, руки и ноги их стали будто свинцовыми. „Ага, — промелькнуло в их мыслях, — мы выходим из пике, и вот-вот начнется то, самое важное”...

Им стало не хватать воздуха, в ушах стоял несносный шум, к горлу подкатывала тошнота, веки отяжелели так, что трудно было открыть глаза. Когда эти явления дошли до предела и стали просто невыносимы, журналисты почувствовали, что самолет меняет направление, и неприятные ощущения проходят. Не успели они приспособиться к новому положению, как на табло появилась новая надпись: „Невесомость”, и одновременно они почувствовали странное чувство необыкновенной легкости. Согласно полученной перед полетом инструкции они ослабили ремни, и оказалось, что они уже не сидят в креслах, а повисли над ними.

Открылась дверь кабины, и в ней появилась рука, сжимающая небольшого котенка. Рука исчезла, а котенок... повис в воздухе. Неуклюже двигая лапами и всем телом, котенок перевернулся на спину, потом очутился в положении вниз головой, несколько раз кувырнулся, и, по-видимому пораженный необыкновенным положением, стал громко и отчаянно мяукать.

Мы полностью расстегнули пояса, — вспоминал потом журналист, — и очутились в странных позах. Мой коллега лежал на боку, беспорядочно махая руками, а я висел вверх ногами. Любое резкое движение немедленно сказывалось на перемене положения; мы переворачивались с боку на бок, вращались вокруг собственной оси, полностью потеряли ориентировку в пространстве и уже не знали, где верх, где низ. Я чувствовал тошноту, и мое самочувствие стало ухудшаться с каждой секундой. Я вдруг вспомнил, как Гагарин восхищался невесомостью, и как ему понравилось приятное чувство, связанное с ней.

Со мной все было совершенно по-другому. Никакого удовольствия я не ощущал. Состояние несомненно удивительное и ошеломляющее. Я ничуть не удивлялся котенку, который продолжал мяукать во все горло. Долго ли это будет продолжаться?

Перед полетом, когда инструктор говорил нам, что состояние невесомости будет длиться всего лишь 28 секунд, я выразил удивление и неудовольствие краткостью опыта. А теперь время тянется невыносимо долго, и мне кажется, что невесомость длится уже несколько минут.

К счастью, опыт подошел к концу. Через мгновение, под влиянием нового изменения направления полета, прекратилось действие центробежной силы, исчезло состояние невесомости, и жизнь в нашей кабине пришла в норму. Мы снова усаживаемся в кресла и привязываемся ремнями.

В кабине появился инструктор и с улыбкой спросил о наших впечатлениях, после чего сообщил нам, что люди по-разному реагируют на невесомость, и с этой точки зрения их можно разделить на три группы: к первой из них относятся те, которые чувствуют себя хорошо и не теряют способности производить определенные действия. Ко второй группе принадлежат те, которые теряют способность ориентировки в пространстве и, хотя чувствуют себя хорошо, не могут работать. И наконец, в третью группу входят те, которые в состоянии невесомости чувствуют себя чрезвычайно плохо, бывают ослаблены, раздражены и страдают нарушениями функций организма.

— Мы проделали первый опыт, — добавил инструктор, — мы были на первой „горке”, на которой новички, как правило, переживают самые сильные впечатления. Нас ожидает еще несколько таких „горок”, и я думаю, что на каждой последующей вы будете себя лучше чувствовать. Желаю успеха!

И снова мы увидели надпись „Внимание!”, потом „Перегрузка” и наконец „Невесомость”. Мы опять расстегнули пояса и очутились в воздухе в самых невероятных позах. Но у нас уже был некоторый опыт, и мы старались принимать такое положение, какое нам было нужно. Мы плавали по кабине, пытались передвигаться вдоль стен при помощи прикрепленных к ним шнуров. Мы пробовали писать карандашом на дощечке, причем необходимо было написать фразу: „в состоянии невесомости мы чувствуем себя великолепно”.

Оказалось, однако, что эта задача была сверх наших сил. Любая попытка написать хотя бы одну букву сейчас же приводила к изменению положения всего корпуса. Движения были затруднены. Не удавалось даже попасть карандашом в доску. После множества потешных усилий мне удалось наконец нацарапать слово „невесомость”, но такими неуклюжими буквами, что они напоминали мои первые каракули в шестилетнем возрасте.

— То же самое было и с нашими космонавтами, — с улыбкой сказал инструктор. — Пока они были прикреплены к креслам, могли писать, и то, что они написали, можно было прочесть. Но стоило им оторваться от кресел — им не удавалось удовлетворительно написать и двух слов.

Во время следующего опыта, — пишет далее журналист, — мы уже чувствовали себя несколько свободнее. Один из товарищей, лежа в воздухе, сумел снять пиджак, а я развязал шнурки и снял туфли. И вот новая неожиданность: пиджак поплыл в сторону, одна туфля очутилась под потолком, вторая — у двери. Смеясь над собственной неловкостью, мы начали гоняться за вещами и в конце концов после многих усилий поймали их и водворили на место.

— Ну, пора закусить, — сказал один из товарищей.

Мы знали, что будем есть гречневую кашу и картофельное пюре, но не представляли себе, какие встретятся затруднения с едой. Оказалось, что попасть ложкой в рот совсем легко и никаких затруднений нет.

Ободренные этим, мы попытались напиться воды. Я как раз поднес стакан с водой ко рту, но движение оказалось слишком сильным, стакан ударил в зубы, вода выплыла вверх, приняла форму шара, собралась около носа и вдруг вместе с воздухом попала в легкие. Я сильно закашлялся и совершил резкое движение. Я пришел в себя в другом конце кабины под потолком, а вода, вылившаяся из стакана, плавала в воздухе в виде шариков.

Так закончился опыт на второй „горке”.

Третий опыт был проведен с животными. В первую очередь с голубем. Сначала, когда самолет после пикирующего полета шел вверх, и появилась сила ускорения (или как ее называют — перегрузка), голубь, прижатый к полу, отчаянно бился. Когда же в самолете возникла центробежная сила и состояние невесомости, птица оторвалась от пола и, беспорядочно махая крыльями, повисла в воздухе, совершенно потеряв ориентировку. Мы наблюдали за поведением рыб в герметически закрытом аквариуме. Вот одна из них вертится на хвосте словно прима-балерина, вторая висит вниз головой, третья плавает вверх брюхом.

В большой банке, закрытой сверху сеткой, видны две морские свинки. Одной из них ввели в кровь лекарство, отключающее вестибулярный аппарат. Она вела себя вполне нормально, плавала в воздухе, ориентировалась в пространстве. Ее товарка, которая лекарства не получила, вела себя беспомощно й хаотически кувыркалась.

Мы почувствовали усталость и слабость. Многократные переходы из нормального состояния к перегрузкам и от перегрузок к невесомости обессилили нас. Жим на динамометре был на 6 кг меньше, чем час тому назад на земле.

Наконец последняя „горка”. На этот раз объектом опыта были мыши. В нашем „плавательном бассейне” поместили большую центрифугу с двумя мышами внутри. В состоянии невесомости мыши ведут себя плохо, кувыркаются, теряют ориентировку. Но вот начинается центрифугирование, появляется центробежная сила, прижимающая мышей к наружным стенкам центрифуги. Мыши начинают вести себя нормально. Именно это, искусственно созданное притяжение, дало возможность им вернуться в „нормальное” состояние.

Программа полетов выполнена, и мы возвратились на базу, — рассказывают журналисты. Как только мы почувствовали под ногами твердую почву, у нас появилось чувство блаженства. Мы опять находимся на нашей милой планете, в нормальных, привычных от рождения условиях.

Вместе с нами сходит пилот. На руках у него котенок. Он ставит его на землю. Котенок внезапно срывается и, подняв хвост трубой, большими скачками бросается наутек. „Лишь бы подальше от этого чудовища” — думает он вероятно, и совершенно не хочет оглянуться ни на самолет, ни на нас.

КОРОТКИЕ ПОЛЕТЫ — НЕ ПРОБЛЕМА

Теперь, когда состоялись первые полеты на спутниках Земли длительностью около недели, стало известно, что состояние невесомости не столь опасно для организма, как это предполагалось ранее.

Еще до того, как первый человек совершил орбитальный полет, ученые провели множество опытов, чтобы убедиться, не повредит ли состояние невесомости человеку и не повлечет ли за собой вредные последствия.

Первые опыты с невесомостью были проведены в Советском Союзе в 1949— 1950 гг., когда в малых ракетах посылались животные на высоту 110, потом 150 и 212 км. Быстрый прогресс в конструкции ракет позволил уже 3 ноября 1957 года выслать сравнительно крупный космический корабль в полет вокруг Земли с собакой на борту. Почти два года спустя, на борту подобного корабля были помещены сразу две собаки. Проведенные потом исследования показали, что полет и состояние невесомости, длившиеся целые сутки, не оказали заметного влияния на жизнедеятельность организма собак. Это было доказательством безопасности орбитального полета и для человека.

И действительно, после еще нескольких опытов с животными, пришла очередь полета в космос человека. Первый в истории человечества космонавт, Юрий Гагарин, после своего исторического полета 12 апреля 1961 года, длившегося 1 час и 15 минут, определил состояние невесомости как приятное. Физиологические исследования показали, что и на этот раз невесомость не оставила никаких неприятных последствий в организме космонавта.

Однако следующий космонавт, Титов, который находился в состоянии невесомости 25 часов, реагировал совершенно иначе. Правда, его физические и психические способности нарушены не были, пульс и дыхание оставались нормальными, но у него появились тошнота и головокружение вследствие нарушения работы вестибулярного аппарата, типичные для морской или воздушной болезни. Эти нарушения у Титова отмечались не в течение всего полета, а только до седьмого витка. Когда космонавт вернулся на Землю, после тщательного физиологического обследования ученые стали задавать себе вопрос: являются ли такие нарушения типичными для всех людей, или они зависят от индивидуальных особенностей каждого. И если они индивидуальны, то является ли это следствием недостаточной тренировки космонавта, его аллергии (повышенной чувствительности), или каких-либо физиологических факторов. Чтобы разрешить сомнения, послали в космос одновременно двух космонавтов, на двух космических кораблях, на несколько дней, но перед полетом провели тщательную тренировку.

В космос полетели Николаев и Попович. Благодаря длительной тренировке перед полетом и соблюдению врачебных советов во время полета (они должны были избегать резких движений головой, пока организм не приспособится к новым условиям), нарушения не появились. Столь же хорошо перенесли невесомость другие космонавты: Валентина Терешкова и Валерий Быковский.

Ученые пришли к выводу, что невесомость не представляет собой физиологической проблемы в течение нескольких дней, при том условии однако, что организм будет предварительно хорошо подготовлен путем длительных тренировок, а во время полета космонавты будут соблюдать осторожность при поворотах головы.

Однако, будет ли невесомость совершенно безопасна во время длительных полетов? Физиологи дают на этот вопрос уклончивый ответ. Они утверждают, что невесомость воздействует на весь организм, и вследствие этого следует ожидать, что влияние невесомости в течение многих недель или месяцев вызовет неприятные последствия. Поэтому необходимо искать соответствующие средства, исключающие их.

По-видимому надо изыскать средства, способные облегчить космонавтам длительное пребывание в условиях невесомости и увеличить сопротивляемость человеческого организма к ее вредным воздействиям. Такими средствами могут быть медикаменты, вводимые внутрь в виде таблеток или уколов во время полета, снижение температуры тела (гипотермия), даже замораживание и, наконец, гипноз.

Однако, такие средства появятся в отдаленном будущем, а пока что на первый план необходимо выдвинуть технические средства, в основном такие, которые позволят создать на космическом корабле искусственное тяготение.

Мы уже знаем, что ученые проделали опыт с искусственным тяготением на мышах. Теперь все чаще говорится о возможности создания искусственного тяготения на космических кораблях. Над претворением этой идеи в жизнь работают многие инженеры. Речь идет о постройке такого корабля, который во время полета вращался бы с постоянной скоростью, что вызвало бы искусственную силу тяготения, как следствие центробежной силы. Об этом писал 70 лет тому назад теоретик и отец нынешней космонавтики, Константин Эдуардович Циолковский. Теперь его идеи стали осуществляться на практике.

Как будет выглядеть такой космический корабль, как его вывести на орбиту, как обеспечить нормальную его работу?

Основной вопрос: какова сила тяготения, которая должна быть создана на корабле? Должна ли она быть такой же, как на Земле, или может быть меньше? Речь идет об экономии энергии, необходимой для создания тяготения на крупном космическом корабле, экономии в расходовании материалов. Для получения небольшой силы тяготения достаточно малого запаса энергии, да и сам корабль может быть меньше.

Каким будет такой космический корабль? Мы его представляем себе в виде кольца с диаметром порядка 200 метров, вращающегося в одной плоскости наподобие автомобильного колеса. Внутри такой „покрышки” находились бы помещения для людей, научная аппаратура, техническое оборудование и быть может помещения для растений.

Такой корабль можно смонтировать из частей, доставляемых с Земли при помощи ракет. Корабль мог бы постоянно вращаться вокруг Земли по орбите и служить в качестве исследовательской станции или отправной базы для кораблей, уходящих в полет на другие планеты.

Уже проделаны расчеты, определяющие диаметр такого кольца и скорость вращения, которая обеспечила бы соответствующую силу тяготения.

УСКОРЕНИЕ ИЛИ МАГНИТНЫЕ САПОГИ?

Наука знает еще несколько способов получения искусственного тяготения. Например, во время далеких межпланетных путешествий можно создать постоянное ускорение полета путем соответствующего дозирования работы двигателей. Достаточно ускорения 1/10 g, чтобы космонавты уже не ощущали невесомости и чувствовали себя вполне хорошо.

Невесомость можно, до известной степени, преодолевать также с помощью специальных устройств. Чтобы облегчить космонавтам передвижение по кораблю в условиях невесомости, некоторые специалисты предложили применить „магнитные сапоги”.

Если стены космического корабля будут выложены полосами листового железа, а космонавты наденут на ноги сильные электромагниты, чтобы пройти по кораблю, достаточно будет ступить на ближайшую железную полосу; благодаря влиянию магнитного притяжения космонавт будет двигаться по ней, как по земле.

Второй способ заключается в применении специальных ковров, поверхность которых покрыта нейлоновыми петлями, и сапог с густой сетью крючков. При ходьбе по такому ковру человек может сохранить нормальное положение по отношению к плоскости пола. Испытания таких ковров уже проведены в американских лабораториях, причем ковер помещался на потолке, и человек ходил по нему.

Конечно, это только полумеры. Чтобы космонавты могли находиться на космическом корабле в течение месяцев или даже нескольких лет, проблема должна быть решена радикально.

ГРАВИТОГЕН

Известные надежды в этом отношении дает идея одного из американских ученых, который использовал довольно еще спорное предположение о существовании „гравитационных волн”.

Этот ученый, профессор Вебер, создал прибор, способный воспринимать эти волны, и в настоящее время работает над конструкцией аппарата для искусственного создания „гравитационных волн”. Пока что его усилия не дали сколько-нибудь удовлетворительных результатов, и многие специалисты относятся к самой идее создания такого аппарата с большим сомнением.

Идея создания аппарата, излучающего волны тяготения, то есть гравитогена, положена в основу также и других проектов. Действительно, если удастся искусственно создавать тяготение, то почему бы не создать аппаратуру, уничтожающую силу тяготения, что может повести за собой полный переворот в жизни человечества?

Подумайте, что за блестящие открылись бы перспективы!

Ведь человек мог бы по своему желанию лишать себя веса, или, наоборот, искусственно его увеличивать. Самолеты, ракеты, космические корабли перестали бы расходовать огромную энергию на подъем с Земли и на полет в пространстве. Они стали бы гораздо экономичнее, удобнее и легче. По всей вероятности они стали бы похожи на пресловутые „летающие блюдца”, способные подниматься и спускаться вертикально, притом с огромной скоростью в момент старта.

Возможность ликвидации силы тяготения — вопрос далекого будущего; пока что инженерам приходится серьезно заниматься значительно менее сложной проблемой, но также актуальной, решить которую необходимо уже сегодня, а именно проблемой выхода космонавта из космического корабля в космическое пространство.

ТРУДНОСТИ СНАРУЖИ КАБИНЫ

Представим себе, что космический корабль во время полета встретился на своем пути с роем метеоритов и что некоторые из них повредили наружную обшивку корабля. Устранить повреждение изнутри корабля не всегда возможно, и капитан корабля отдал приказание произвести наружный ремонт.Чтобы выполнить приказание, одному или нескольким космонавтам, одетым в специальные дополнительные скафандры, необходимо выйти наружу через особый шлюз. Понятие „выйти” следует принять с некоторой оговоркой, так как космонавт, сам находясь в состоянии невесомости, очутится в космической пустоте. Таким образом, как только он выйдет из кабины корабля, любое, даже самое малое движение, может повлечь за собой неожиданные последствия, а попытка космонавта приблизиться к кораблю и совершить какую-либо ремонтную операцию, окажется сложной и трудной проблемой. Конечно, космонавту нет надобности сохранять нормальное положение „головой вверх” — ведь в космосе нет понятия верха и низа, и нормальное положение там совсем иное, чем на Земле. Первая операция, которую должен будет проделать космонавт — это прикрепление фала к стенке корабля. Находясь на другом конце фала, космонавт может быть уверен, что сможет вернуться на корабль и не останется навсегда в космосе, что могло бы случиться, если бы ему не удалось вернуться на борт корабля.

Но как двигаться вне корабля?

За спиной и у пояса космонавта прикреплены батареи небольших ракет; нажимая кнопки на щитке, находящемся на груди, космонавт может запускать различные ракеты и, пользуясь их отдачей, передвигаться в нужном направлении.

При обследовании корабля космонавт обнаружил два отверстия, пробитые в обшивке метеоритами, и приступает к ремонту. Сначала ему необходимо просверлить несколько небольших отверстий в обшивке, сделать внутри этих отверстий винтовую нарезку, приложить к стене заплату и закрепить ее болтами. Перед тем, как начать работу, космонавту необходимо приставить к обшивке корабля ручку с магнитной присоской, чтобы держаться за нее во время работы, после чего надо вытянуть из-за пояса электродрель, напоминающую по внешнему виду пистолет. Постановка заплаты на обшивке корабля, в этих условиях, осуществляется легко и просто, все действия и операции проводятся быстро и уверенно.

Однако тот, кто думает, что космонавт может работать обыкновенной дрелью, хорошо знакомой всем механикам на Земле, глубоко ошибется. Достаточно было бы пустить в ход такую дрель, чтобы увидеть совершенно неожиданные последствия. Дело в том, что космонавт стал бы вращаться вокруг дрели наподобие пропеллера. Ведь масса космического корабля значительно больше находящегося в вакууме тела космонавта.

К счастью, ныне космонавты располагают электродрелями специальной конструкции, и опасность такого забавного положения теперь уже сведена к минимуму.

Космические электродрели изготовлены и опробованы в условиях, близких к господствующим в космическом пространстве. Эти электродрели поступили на вооружение американского космического корабля, который должен полететь на Луну с экипажем в три человека.

Все же, человеческий организм прекрасно справляется с небольшими отклонениями от нормальной температуры, благодаря природной приспособляемости, которая к сожалению при больших перепадах температур перестает действовать.

Правда, чувствительность к холоду или жаре можно до некоторой степени регулировать при помощи одежды, но в небольших пределах.

Что же происходит в организме под воздействием возрастающей внешней температуры ?

Во-первых, начинает сильнее биться сердце, происходят изменения во всей кровеносной системе; внутри тела сосуды сокращаются, а периферийные, находящиеся под кожей, наоборот, расширяются. Из тканей в кровь проникает вода, из крови вода поступает к коже, происходит выделение пота — защитная реакция организма против повышенной температуры.

Если такое состояние продолжается длительное время, в особенности, если температура постоянно повышается, потение приводит к значительной потере воды в организме. Вместе с водой выделяются минеральные соли, что приводит к ухудшению обмена веществ и к поражению многих органов. Способность человека к физическому и умственному труду резко падает, время реакции на внешние раздражения увеличивается, значительно снижается способность к сосредоточению внимания. Одновременно появляются слабость, головная боль, бессонница, подавленное состояние.

Длительное пребывание при повышенной температуре вызывает симптомы неврастении, сгущение крови, уменьшение количества кровяных телец, нарушение работы сердца и многих желез внутренней секреции.

Конечно, в таких условиях и говорить не приходится о нормальном выполнении задач.

Чувствительность к высокой температуре в значительной степени зависит от влажности внешней среды; чем суше воздух, тем выше температура, которую может выдержать человеческий организм. Каковы же пределы выносливости организма против высоких или низких температур?

Предел высокой температуры, которую может выдержать человеческий организм в течение нескольких минут без одежды, составляет 120 градусов; нижний предел в подобных условиях не превышает минус 55 градусов.

Мы уже упоминали о том, что здоровый и натренированный человек может с успехом вынести значительную внешнюю температуру, но в течение сравнительно короткого отрезка времени. Во время опытов, проводимых в специальных термокамерах, установлено, что легко одетый человек выдерживает температуру воздуха плюс 70 градусов в течение 70 минут, 80 градусов — 55 минут, 90 градусов — 40 минут и 115 градусов всего лишь — 20 минут. При дальнейшем повышении температуры человек терял сознание, в основном вследствие прекращения дыхания.

Как предохранить космонавтов от воздействия больших температурных колебаний?

Конструкторы в первую очередь обратили внимание на возможность изоляции кабины космического корабля. Внутри кдбины можно поддержать постоянную температуру порядка 20 градусов и соответствующую влажность воздуха с помощью известных и применяемых в жилищном строительстве кондиционеров. Таким образом, с этой стороны особых затруднений не было.

Хуже обстоит дело с защитой космонавта от воздействия высоких температур, возникающих при прохождении корабля через плотные слои атмосферы непосредственно после старта или перед приземлением. После старта космический корабль пролетает через атмосферу со скоростью около 8 км в секунду, то есть восемь раз быстрее, чем пуля, выстреленная из винтовки. Внешняя оболочка корабля сильно нагревается от трения о воздух и раскаляется, причем температура поверхности металла может дойти до нескольких тысяч градусов. К счастью время прохождения корабля через атмосферу слишком коротко (5—7 минут), и экипажу корабля в общем не угрожает значительное повышение внутренней температуры в кабине.

Дело усложняется при возвращении корабля на Землю, когда время его прохождения через атмосферу значительно удлиняется, и внешняя оболочка корабля нагревается сильнее. Однако удалось найти удовлетворительное решение путем придания кораблю обтекаемой формы для снижения трения и путем применения защитных экранов из огнестойких материалов.

В настоящее время перед конструкторами стоит серьезная задача защиты корабля от перегрева солнечными лучами во время длительного полета в космосе, и от холода во время нахождения корабля в тени.

Мы знаем, что в этой смеси кислород — наиболее важный и необходимый для поддержания жизни компонент. При дыхании человек потребляет кислород и выдыхает углекислый газ, возникший в организме в процессе обмена веществ. Это значит, что состав окружающего воздуха меняется с каждым вдохом и выдохом.

На открытом месте воздух быстро освежается, и его состав остается в норме. Иначе обстоит дело в закрытом помещении, например в кабине космического корабля.

Если бы у космонавтов не было соответствующего оборудования для освежения воздуха, они погибли бы в течение нескольких часов от кислородного голодания, при котором недостаток кислорода порождает различные болезненные явления и даже смерть, если в воздухе кабины останется только 7 процентов кислорода. Второй вредный фактор — излишек углекислого газа — тоже приводит к значительным осложнениям.

Отсюда следует, что воздухе кабине космического корабля должен постоянно освежаться. Но как? В этом и состоит главная проблема.

Проще всего было бы иметь баллоны, как у аквалангистов, но в этом случае пришлось бы загружать корабль большим количеством громоздких и тяжелых баллонов.

При коротких орбитальных полетах, или даже при путешествии на Луну это конечно возможно, но совершенно неприемлемо при длительных космических полетах.

Для человека, находящегося в полулежачем положении и не выполняющего тяжелой физической работы, требуется около 1 килограмма кислорода в сутки. Таким образом, планируя путешествие на Марс, пребывание на этой планете и возвращение на Землю, следовало бы предусмотреть багаж в количестве около 550 килограммов кислорода на одного космического путешественника.

(ДВУОКИСЬ УГЛЕРОДА (УГЛЕКИСЛЫЙ ГАЗ)

Но запас кислорода — это еще не все, надо подумать о веществе, необходимом для поглощения из атмосферы кабины накапливающегося в ней углекислого газа. Если воздух не очищать, количество двуокиси углерода будет нарастать, что вызовет нарушение жизнедеятельности организма космонавтов, а при концентрации 20—30 процентов, может стать причиной их смерти.

Чтобы предотвратить вредное влияние углекислоты, чаще всего помещают в кабине двуокись калия, которая превосходно поглощает углекислоту и удобна в употреблении. Но и этот способ не лишен недостатка. Дело в том, что двуокись калия весьма быстро насыщается так, что необходим запас этого вещества в размере около 1,5 килограмма в сутки на одного человека. Это значит, что для двух путешественников, отправившихся на Марс, потребуется запас около 1650 килограммов двуокиси калия. Суммируя это количество с запасом кислорода, нужным для дыхания, мы получим вес 2,8 тонны, что для космического корабля, в котором каждый грамм веса на счету, совершенно неприемлемо.

Трудности, возникающие при химическом поглощении двуокиси углерода, вынуждают нас к поискам других решений этой проблемы.

ВОДОРОСЛИ

Известно, что растения в процессе своей жизнедеятельности превосходно поглощают углекислоту и выделяют кислород. Кажется просто: достаточно взять с собой в кабину корабля нужное количество живых растений. Однако, условия в кабине таковы, что решить эту проблему не так уж просто.

Чтобы снабдить одного космонавта нужным количеством воздуха, годного для дыхания, необходимо разместить в кабине целое поле площадью 100 м² со слоем почвы в 10 см, что конечно практически неприемлемо. Большие надежды на удовлетворительное решение проблемы дают опыты, проведенные с водорослями.

Оказалось, что один из видов водорослей семейства хлорелл может стать прекрасным средством для освежения воздуха в кабинах космических кораблей и одновременно может служить источником снабжения космонавтов свежими овощами и питанием, о чем мы пишем подробнее ниже.

Одноклеточные водоросли семейства хлорелл, если обеспечить им надлежащий уход, растут с такой быстротой, что за сутки масса увеличивается в 5, 7 и даже в 10 раз. Небольшой аквариум с водой и водорослями, емкостью 65 литров, вполне достаточен для снабжения одного человека воздухом и питанием в течение многих дней.

Хлорелла уже несколько лет подвергается всесторонним опытам во многих странах. В одной из лабораторий хлорелла выдержала уже первый экзамен, поставляя воздух двум мышам, в течение 17 дней находившимся в герметически замкнутом помещении.

В другой лаборатории американский ученый провел опыт с хлореллой в условиях, близких к космическому путешествию. Он заперся в герметической кабине, в которой был установлен сосуд с водой и водорослями, и находился там в течение 26 часов, потребляя для дыхания исключительно кислород, выделяемый водорослями. После опыта ученый сказал, что „воздух был постоянно свежим и приятно пахнул влажным сеном”.

Водоросли в общем весьма нетребовательны. Для жизни им необходимы только вода, cвет, двуокись углерода и небольшое количество некоторых химических веществ. Но кроме достоинств у водорослей есть и недостатки. Культивировать их весьма трудно и уход за ними нужен тщательный — они весьма нежны и чувствительны ко всяким внешним влияниям, подвержены вирусным и бактериальным болезням, легко погибают. Поэтому трудно надеяться, что водоросли станут единственным источником снабжения обитателей космического корабля воздухом.

Но успехи, достигнутые учеными в деле выращивания водорослей, позволяют питать надежду, что многие из указанных недостатков могут быть преодолены. Уже удалось вырастить сорта водорослей, устойчивые против тяжелых условий космического полета, быстрее размножающиеся, дающие больше кислорода и поглощающие больше углекислоты.

ВОДЯНОЙ ПАР

Удалить водяной пар из кабины космического корабля сравнительно легко. Мы знаем, что слишком влажный воздух затрудняет дыхание человека, снижает его выносливость к высокой температуре, уменьшает трудоспособность, приводит к нарушениям жизнедеятельности организма.

Для очистки воздуха космической кабины от водяного пара достаточно его пропустить через специальный фильтр, содержащий двуокись кремния. Когда фильтр полностью будет насыщен водой, его можно заменить свежим, а прежний вставить в аппарат для извлечения скопившейся воды. Такие фильтры можно употреблять многократно.

ВОЗДУХ ДОЛЖЕН БЫТЬ ЧИСТ

Очистка воздуха от углекислоты и водяного пара — это еще не все. В кабине космического корабля могут быть и другие газы, которые, хотя их и немного, могут затруднить экипажу пребывание в ней, повлечь за собой неудобства и даже заболевания. Речь идет об озоне, выделяющемся во время работы электронной аппаратуры, о пахучих веществах, улетучивающихся из смазочных масел, жидкостей, заполняющих гидравлические сети, электроизоляции, резиновых изделий, продуктов питания, химических соединений, человеческих испарений и пр.

Чтобы устранить эти загрязнения или, как их называют, вредности, необходимы дополнительные фильтрующие установки, что приводит к дополнительной нагрузке корабля поглощающими веществами.

КАК ЖИТЬ В ПУСТОТЕ?

Человек приспособился к нормальному давлению, которое составляет около 1 атмосферы, но может жить и при меньшем давлении, при условии, что будет к этому подготовлен.

Вопрос давления для космонавта — дело первостепенной важности. Ему необходимо создать в кабине определенное давление и предохранить его от резкого падения при разгерметизации кабины, обеспечить возможность выхода в космическую пустоту и пребывание на поверхности планеты, лишенной атмосферы.

Можно задать себе вопрос, какое же давление удобнее всего поддерживать в кабине космического корабля? Ответить на этот вопрос не так легко, как кажется. По многим причинам земное давление на борту космического корабля нежелательно. Специалисты считают, что давление может быть значительно ниже, что принесет немалую выгоду, а именно: космонавтам будет легче дышать, уменьшится опасность разгерметизации кабины, увеличится экономия в весе корабля.

Почему будет легче дышать?

Обыкновенно, на Земле, человек дышит смесью различных газов, в основном азотом с небольшим (сравнительно) количеством кислорода. Хотя азот для дыхания не нужен, организм все же привык к его наличию и плохо реагирует на его отсутствие в смеси.

Если поместить человека в барокамеру, заполненную чистым кислородом, дышать ему будет тяжело, а спустя некоторое время у него появятся признаки значительного нарушения жизнедеятельности и даже отравления. Оказалось однако, что по мере снижения давления организм человека переносит наличие большого количества кислорода, а при давлении 0,2 атмосферы камера может быть без всякого вреда для ее обитателя заполнена чистым кислородом. Поэтому, если бы удалось использовать в кабине космического корабля для дыхания экипажа чистый кислород, можно было бы применить упрощенную аппаратуру для дыхания, отказаться от лишнего балласта в виде азота, увеличить степень безопасности полета и получить много других выгод технического порядка.

Ученые начали опыты с людьми, с целью убедиться, как повлияет на организм дыхание чистым кислородом при сниженном давлении.

Опыты производились с пилотами реактивных самолетов, в группах по два человека. Их помещали в барокамеру, из которой выкачивали воздух, создавая вакуум. Все это время люди дышали через кислородные маски.

После серии опытов, длительностью в несколько часов и даже дней, выяснилось, что человеческий организм в общем удовлетворительно переносит „подъем” в барокамере.

Люди находились в барокамере в течение 17 суток при давлении около 1/5 нормального, то есть при таком, которое господствует на высоте около 11 километров. Все пилоты, подвергавшиеся опытам (в количестве 8 в двух группах), несмотря на весьма необыкновенные условия, выдержали опыт до конца, причем врачи, тщательно обследовавшие организмы пилотов, не обнаружили каких-либо неблагоприятных отклонений от нормы. Все же без неприятных ощущений не обошлось. Почти все пилоты, проходившие опыт, страдали расстройствами, типичными для кислородного отравления, ощущали боль в груди, ушах, зубах, мускулах. Они ощущали усталость, тошноту, нарушение зрительных восприятий. Однако, все эти симптомы полностью исчезали в течение 7—10 дней после выхода из барокамеры.

Какие же выводы можно сделать из этого? Во время короткого космического путешествия, например на Луну и обратно, экипаж космического корабля может спокойно находиться в условиях низкого давления и дышать чистым кислородом. Если при этом члены экипажа пройдут специальную подготовку, то они смогут избежать неприятных последствий пребывания в условиях космического полета. Снижение давления в кабине космического корабля даст немалую техническую выгоду, так как позволит уменьшить толщину стальных стенок корабля и тем самым значительно снизить его вес. Однако, нам представляется, что следует искать другое решение. Длительное пребывание в кабине космического корабля и без усложнений, связанных с уменьшением давления и снабжением кислородом, создает множество трудностей для человеческого организма и вряд ли стоит их усугублять.

Будущим космонавтам необходимо создать все условия для нормального, длительного пребывания в кабине корабля, которые облегчили бы сохранение психического и физического здоровья на самом высоком уровне. Проблема давления внутри кабины корабля должна решаться с учетом создания космонавтам максимальных удобств.

Пока же, учитывая краткость путешествия на Луну, усилия конструкторов и физиологов направлены на создание наиболее совершенного скафандра для защиты космонавтов от всех враждебных человеку факторов, встречающихся в космическом пространстве.

ПОД НЕПРЕРЫВНЫМ ОБСТРЕЛОМ

— Ты принял антирадиационные таблетки? — спросил профессор Янчар, повернувшись к своему восемнадцатилетнему сыну, Збигневу. — Мы уже прошли внутренний пояс радиации, причем прошли вполне благополучно, и через несколько минут войдем в наружный пояс. Там нас подстерегает большая опасность.

— Да, папа! Я принял все таблетки точно по рецепту три раза в день: сначала розовые, потом белые и наконец оранжевые. Думаю, что я уже прекрасно защищен. Да, ты ведь обещал мне рассказать подробно об опасностях космического излучения. Есть у тебя немного времени ?

— Хорошо. Подожди, пока я передам вахту товарищу, тогда мы побеседуем спокойно.

После того, как второй космонавт занял кресло у пульта управления, профессор Янчар, присев рядом с сыном, снял очки и после небольшого отдыха начал свой рассказ.

— Я полагаю, что перед полетом ты проштудировал необходимые материалы, находящиеся в нашей библиотеке, поэтому я сразу перейду к существу вопроса. Мы знаем, что космическое излучение непрерывным потоком заливает нашу планету. Ручьи, реки, вернее целые океаны космических лучей несутся к Земле от Солнца и других звезд нашей Галактики. Мы постоянно находимся как бы под обстрелом из космоса. Хотя мы называем этот обстрел излучением, но оно значительно отличается от светового. Космические лучи — это поток частиц, несущихся с фантастической скоростью, в десять тысяч раз большей, чем скорость нашего межпланетного космического корабля. Частицы эти — не что иное, как атомные ядра (или их части) легчайших газов, водорода и гелия. Именно из них состоит основная масса потока, то есть 85—90 процентов; остальные — это атомные ядра более тяжелых элементов.

— Каковы размеры этих частиц?

— Если бы я стал приводить цифры, какие-нибудь миллиардные, или трилионные части микрона, это ничего не дало бы твоему воображению. Я попытаюсь показать размеры космических частичек более наглядно. Представим себе, что частичка космического излучения увеличилась до размеров зернышка песка. Так вот, если бы все, находящееся на земле, увеличилось в той же пропорции, то настоящая песчинка увеличилась бы до размеров земного шара. Скорость, с какой несутся частички космического излучения в пространстве, придает им колоссальную энергию; чтобы ее представить, необходимо опять-таки обратиться к сравнению. Ученые строят гигантские ускорители, в которых частички разгоняются до очень больших скоростей. Уже несколько лет в Дубне под Москвой работает огромный ускоритель, сообщающий энергию 10 миллиардов электронвольт; второй ускоритель — в Швейцарии — дает 29 миллиардов, третий — в Брукхейвене (США) — 23 миллиарда. Кроме того в Америке проектируется еще более мощный ускоритель*.

* К моменту выхода этой книги на русском языке в СССР начал работать ускоритель, сообщающий энергию 70 миллиардов электронвольт.

Однако, существующие на Земле ускорители и даже те, которые намечено построить в ближайшем будущем, не могут идти ни в какое сравнение с мощностью естественного космического ускорителя. В природе космические частички обладают энергией в несколько сот миллионов раз большей. Может быть ты перемножишь несколько десятков миллиардов на несколько сот миллионов? Нет? Я так и думал. Можно надеяться, что в будущем эту колоссальную энергию удастся приручить, что даст нам, по всей вероятности, источник такой мощности, который превысит самые фантастические надежды человечества, связанные с овладением термоядерной реакции.

— Прости, пожалуйста, папа, но ты снова перенесся в будущее.

— Да, извини, пожалуйста, меня всегда интересовало будущее. Вернемся к нашей теме. Дело в том, что космическое излучение — весьма серьезная проблема космических путешествий. Космическое излучение по своей природе весьма близко к радиоактивному излучению, которое, как известно, весьма опасно для человеческого организма. Слишком сильная доза облучения вызывает у человека серьезную лучевую болезнь, которая нередко приводит к смерти.

— Ты говорил, что космические лучи постоянно обстреливают Землю, однако же человечество существует.

— Это другое дело. Я говорил тебе, что Земля непрерывно заливается потоком космических лучей. К счастью, Земля укутана надежным защитным экраном в виде слоя атмосферы толщиной в 100 километров, и, кроме того, еще и магнитным экраном. Частицы, несущиеся к Земле из космического пространства, отнюдь не одинаковы по своей природе. Некоторые из них — назовем их „медленными”, — находясь еще на очень большом расстоянии от Земли, отклоняются от траектории своего полета и попадают в так называемую ловушку магнитного поля Земли. Другие частицы, обладающие достаточно большой энергией, проникают в атмосферу, где сталкиваются с атомами кислорода, азота и прочих газов, превращая их в ионы. Одновременно, частицы эти теряют часть энергии и рассеиваются в атмосфере. Есть еще частицы, обладающие поистине колоссальной энергией, скорость которых близка к скорости света — эти не задерживаются, не изменяют своей траектории даже в том случае, если по пути разбивают атомы. При этом атомы взрываются, их частицы с огромной энергией разлетаются во все стороны, ударяют в соседние атомы и вызывают новые взрывы, хотя и не столь мощные. Это называется каскадным процессом. Возникшие в результате этого процесса осколки атомов падают на Землю в виде вторичного космического излучения. По всей вероятности ты, во время спокойной прогулки по Земле, совершенно не ощущаешь, что твое тело ежесекундно пронизывают тысячи этих космических частиц. За период многих миллионов лет, то есть с того времени, как на Земле зародилась жизнь, растения, животные и люди приспособились к этому непрерывному, невидимому космическому дождю и переносят его без всякого ущерба для себя. Это — на Земле. На других планетах, где защитный экран атмосферы отсутствует, или если он и есть, то весьма разреженный, человек будет подвержен облучению в опасных дозах. Ты наверное хотел бы кое-что узнать о поясах Ван-Аллена ? Как ты знаешь, Земля окружена магнитным полем, которое состоит как бы из двух слоев, имеющих характерную форму яблока, то есть с углублением на полюсах. Толщина поясов больше всего над экватором Земли, она постепенно уменьшается и становится наименьшей над полюсами. По дороге на Землю космические лучи должны пройти через магнитное поле, которое действует вроде ловушки, так как улавливает частицы и задерживает их. Частицы эти начинают длительное путешествие внутри слоев магнитного поля, передвигаясь от одного полюса Земли к другому; только небольшая часть излучения прорывается через первый пояс, но сразу же попадает в другую ловушку — второй пояс. Эти магнитные зоны, улавливающие космические лучи, получили название поясов Ван Аллена по имени американского ученого, который открыл их при помощи радиозондов и разработал их карту*.

* Эти пояса открыты одновременно и советским ученым Верновым, так что их правильнее называть поясами Ван-Алпена-Вернова. По последним сведениям этих поясов не два, а три.

— Из этого вытекает, что орбитальные полеты вокруг Земли таят в себе большую опасность. А ведь, насколько помню, советские космонавты, находившиеся в полете по несколько суток, нисколько не пострадали, а приборы отметили только минимальные дозы облучения.

— По-видимому, ты не очень внимательно читал сообщения. Действительно, у космонавтов доза облучения оказалась небольшой. После их приземления контрольные приборы, так называемые дозиметры, показали столь малые дозы облучения, что они не могли оказать сколько-нибудь заметное влияние на организм. Итак, к примеру, советский космонавт Попович, который находился в космическом пространстве 71 час, получил дозу облучения всего лишь 50 миллиардов, а Николаев, находясь на орбите в течение 94 часов — 65 миллиардов. Но необходимо помнить, что Попович и Николаев, как и все другие космонавты, летали на небольших высотах, примерно 150—330 километров над Землей, то есть там, где космические лучи весьма слабы. Пояса Ван Аллена начинаются на высоте 700 километров. Это значит, что космонавты летали в безопасной зоне. Где же наибольшая интенсивность космических лучей ? Я уже говорил, что опасная зона начинается на высоте около 700 километров и простирается очень далеко. Первый пояс, утолщенный в районе земного экватора, на высоте около 3200 километров, обладает самой высокой интенсивностью излучения. Несколько выше интенсивность уменьшается, а потом, переходя во второй пояс Ван Аллена, снова возрастает. Наибольшая интенсивность космического излучения отмечена здесь на высоте около 20 000 километров над экватором земного шара. А теперь вернемся к нашему полету. Мы уже прошли первый пояс, и я как раз тогда спрашивал тебя об антирадиационных таблетках. Второй пояс много опаснее первого, и нам еще предстоит его пройти. Когда на Солнце возникают возмущения и появляются протуберанцы, космонавты могут быть уверены, что они скоро попадут в поток, или, как его иногда называют, ливень усиленного излучения, обладающего необыкновенной пробивной силой. В начале эры космических полетов люди длительное время не могли решить проблему защиты от столь сильной радиации.

— Как же была решена эта проблема?

— Первоначально пытались применять особые оболочки из твердой стали с примесью других металлов. Космические корабли сооружали из двух стальных оболочек с изолирующим слоем некоторых химических веществ; дополнительно защищали космонавтов с помощью стальных щитов, установленных вокруг кресел. Но эти методы оказались несовершенными. Броневые плиты были слишком тяжелы и слабо защищали от сильного потока излучения, в особенности во время появления протуберанцев на Солнце. Частицы, обладающие большой энергией, легко проникали через стальные плиты и поражали тело космонавта, вызывая к тому же вторичное излучение всех металлических частей, находящихся в кабине корабля, в том числе и щитов. Поэтому пришлось искать другие методы защиты. Чтобы найти медикаменты против вредного действия космического излучения, за работу взялись тысячи химиков и биохимиков.

— Расскажи об этом подробнее.

— Давай сначала рассмотрим последствия облучения. В биологии в качестве единицы облучения принята величина ,,рад”, обозначающая интенсивность излучения в 100 эргов на 1 грамм тканей человеческого организма. По принятым в промышленности нормам при работах с рентгеновскими аппаратами или изотопами различных радиоактивных веществ безвредное для человека излучение находится в переделах до 25 радов.

Увеличение дозы облучения до 100 радов вызывает у человека ряд болезненных явлений — тошноту, головную боль и рвоту; облучение в 800 радов вызывает повреждение кровяных телец, нарушает работу желудка и спинного мозга; при облучении порядка 1000-1200 радов, человек погибает. По современным данным суточное облучение в размере 1/25 000 смертельной дозы безопасно для человека, даже если он будет длительное время находиться в зоне излучения. Правда, даже и такая минимальная доза приводит к повреждению некоторых клеток организма, но защитные силы легко с ними справляются, и поврежденные клетки заменяются новыми. Следует однако помнить, что вопрос еще недостаточно исследован, и взгляды ученых в этой области расходятся. Установлено, что приспособляемость отдельных людей к облучению различна. Доза в 1000 радов, которая для одного космонавта может оказаться смертельной, у другого вызовет только болезнь. Кроме того, по-разному воздействует на организм и само излучение. Много зависит от того, из каких частиц — альфа, бета, или гамма состоят космические лучи, являются ли они потоком нейтронов или протонов. Одни из этих лучей, относительно безвредные, называются „мягкими”, другие — „жесткими”.

— Как же столь маленькие частицы поражают организм?

— Трудно объяснить это во всех подробностях. Но достаточно сказать, что ионное излучение приводит к химическим изменениям в частицах живой материи, то есть в молекулах белка, нуклеиновых кислот и углеводных соединений. Мы уже давно знаем, что если клетки организма ощущают недостаток кислорода, то космическое излучение повреждает их в меньшей степени. При обилии кислорода в клетках последствия облучения могут быть опасными. Во время одного опыта крыса получила дозу облучения в 800 радов при дыхании обедненной смесью (только 5 процентов кислорода вместо 21 процента в нормальном воздухе). Крыса прожила 30 дней, тогда как другие крысы, получившие такую же дозу, но дышавшие нормальным воздухом, погибли сразу. Известно также, что существуют химические соединения, снижающие содержание кислорода в тканях организма. Отсюда, казалось бы, можно сделать простой вывод: надо найти лекарство, которое уменьшало бы количество кислорода в организме и увеличивало бы его стойкость к облучению. Но сделать это оказалось не так просто, как кажется. Ведь кислород необходим для жизнедеятельности организма, и любое уменьшение питания организма кислородом приводит к весьма тяжелым последствиям. Ученые испытали свыше 1800 химических соединений, из которых выбрали несколько пригодных. К ним принадлежат цианид, серотонин, пирогаллон, триптамин, цистеин и другие с весьма трудными для запоминания названиями. Но долгое время не удавалось решить проблему побочного вредного влияния этих лекарств на организм. Опыты на животных и людях показали, что эти средства прекрасно действовали против облучения, но сами оказывали нежелательное, вредное воздействие. И только лишь совсем недавно удалось создать сложное химическое соединение, которое оказалось безвредным и превосходно действовало против большой дозы облучения. Именно таблетки, изготовленные на основе упомянутого соединения, ты и принимал сегодня и несколько дней до начала нашего путешествия. Благодаря этому средству мы превосходно защищены от вредного влияния космических лучей.

Я должен еще добавить, что во время поисков действенного средства против облучения ученые случайно открыли превосходное средство против раковой болезни.

Читатель, по-видимому, уже догадался, что беседа отца с сыном на борту космического корабля выдумана автором. Дело в том, что автору хотелось наглядно показать опасность космической радиации и возможность противодействия ее последствиям с помощью химических средств защиты, поиски которых ведутся во всем мире. Уже испытано свыше 2000 различных химических соединений, и получены обнадеживающие результаты. Но до сих пор не удалось найти безопасных и действенных таблеток против облучения; еще не найдено лекарство и против бича человечества — рака.

КОСМИЧЕСКИЕ ЛУЧИ В ДАЛЕКОМ КОСМОСЕ

Защита от космического излучения стала главной проблемой космонавтики, космобиологии и космомедицины. Уже теперь приходится заботиться о защите экипажей космических кораблей от действия космического излучения. А в недалеком будущем, надо полагать, опасность со стороны космического излучения при полетах в далекий космос будет больше, чем теперь. Наиболее опасным следует считать солнечные протурберанцы — источник весьма интенсивного излучения, столь мощного, что в космосе оно свободно сможет проникнуть сквозь стенки космического корабля и поразить находящихся на его борту космонавтов.

Не исключено, что в космосе существуют зоны или облака космических частиц, захваченных магнитными полями. Можно опасаться, что такие облака вдали от Земли будут опаснее поясов Ван-Аллена.

Возможно, что подобные пояса окружают не только Землю. Мы точно знаем, что их нет вокруг Луны, но что касается других планет, то никакой уверенности в отсутствии опасных поясов вокруг них у нас нет.

Трудно даже питать надежду, что будет найден материал, способный защитить космонавтов от проникающих внутрь корабля или скафандра вредоносных космических лучей. По-видимому, более реальным является получение медикаментов, способных предотвратить последствия облучения, тем более, что космонавты не всегда будут находиться в кабине корабля. Ведь во время длительного космического полета всегда может появиться необходимость выхода наружу для производства ремонта корабля в открытом космосе. При наличии мощного излучения космонавт подвергся бы большой опасности.

Похоже будет обстоять дело на поверхности Луны, где отсутствует атмосфера и нет магнитных поясов. Космические лучи беспрепятственно попадают на Луну, так как не встречают здесь никаких помех. А ведь трудно себе представить, что после „прилунения” космонавты будут передвигаться по Луне на неуклюжих бронированных машинах. Им же придется выполнять множество сложных операций и работ, для чего нужна определенная свобода движений.

Вся проблема защиты человека от космического излучения требует еще многих усилий со стороны исследователей, требует раскрытия множества тайн, решения крупных задач. Мы знаем, что человечество находится на пороге путешествия на Луну, и что такое путешествие можно осуществить уже при нынешнем уровне техники. Но вот биологические проблемы все еще очень далеки от удовлетворительного разрешения.

СОЛНЕЧНЫЕ ПРОТУБЕРАНЦЫ

Астрономические исследования показали, что активность Солнца периодически меняется, и что цикл изменений составляет примерно 11,2 лет. Как правило, симптомом роста активности Солнца являются пятна, появляющиеся на солнечном диске. Пятна эти наблюдаются уже сотни лет, но только в последнее время были раскрыты связанные с ними некоторые закономерности.

Если рассматривать ближайшее прошлое, то максимальная солнечная активность наблюдалась в 1958 году, когда на Солнце было отмечено 250 пятен. После весьма бурного периода пятна на Солнце стали постепенно исчезать, и их минимальное число наблюдалось в июне 1964 года.

Связано ли появление протуберанцев на Солнце с появлением пятен — еще неизвестно. Мнения ученых на этот счет расходятся. Известно, однако, что не все протуберанцы одинаково опасны для космических путешествий. В течение 1955-1959 годов на Солнце наблюдалось около 30 крупных извержений, из которых только 6 были источником опасного для космонавтики излучения. Остальные 24, хотя и были причиной появления потоков космических частиц (в основном протонов), но уже при нынешнем уровне защитных средств опасность их была сравнительно невелика.

После периода увеличенной активности на Солнце наступает период относительного спокойствия. Точное изучение этих периодов весьма важно для космонавтики, так как дает возможность устанавливать такие сроки полетов, которые гарантировали бы их максимальную безопасность. Когда писалась эта книга (1964-1965), мы находились в периоде „спокойного Солнца”. Ученые интенсивно работали над изучением солнечной активности, чтобы полученные данные использовать потом для космических полетов.В деле такого изучения огромное значение приобретает международное сотрудничество — ведь объем заданий превышает возможности одной какой-либо страны. К счастью, сотрудничество развивается успешно. По примеру исследований, проведенных во время Международного геофизического года, когда ученые нескольких десятков стран, одновременно и общими силами, исследовали явления жизни нашей планеты, многие ученые сотрудничают теперь в исследованиях по программе „года спокойного Солнца”.

Эти исследования проходят успешно. Советские специалисты из Крымской обсерватории установили, что появление протурберанцев на Солнце сопровождается характерным изменением солнечных пятен. Оказалось, что на основе изучения этих изменений можно заранее, с большой степенью точности, предвидеть радиоактивную „погоду” в космосе, что дает возможность сознательно выбирать время старта космических кораблей.

Вероятно, уже в недалеком будущем можно будет организовать Международное бюро космического излучения (по образцу действующих теперь метеорологических станций), от предсказаний которого будет зависеть срок старта космических кораблей.

В первую очередь их должна защищать сама конструкция космического корабля. При необходимости выхода космонавтов в открытый космос придется надевать скафандр.

Изготовить скафандр, отвечающий требованиям, — дело весьма сложное и трудное. Задача эта до сих пор еще полностью не решена. В открытом космосе тело человека подвергается множеству различных опасностей: вакуум, отсутствие кислорода, высокая, или, наоборот, низкая температура, космическое излучение, и скафандр должен надежно защищать человека от них. Таким образом, в скафандре надо предусмотреть множество аппаратов и приборов, необходимых для создания условий, благоприятных для жизнедеятельности организма. Нужны емкости с запасом кислорода и продуктов питания, оборудование для производства различных операций. Притом скафандр должен быть легким и давать полную свободу движениям.

Как можно решить столь сложную задачу?

Современный скафандр состоит из двух оболочек. Первая из них изготовлена из очень прочной и одновременно легкой ткани, которая надевается на тело космонавта подобно трико танцоров. Вторая, наружная оболочка состоит из металлических и пластмассовых частей, похожих на доспехи средневекового рыцаря, причем в отличие от них она весьма плотна и хорошо изолирует космонавта от враждебного ему космического вакуума.

Пространство между обеими облочками заполнено уплотняющим слоем из пористого пластика и воздухом при нормальном давлении.

Поверхность наружной оболочки должна блестеть как зеркало — только в этом случае она может отражать солнечные лучи теплового спектра. Но внутри скафандра температура повышается за счет тепла, выделяемого телом космонавта. Если бы это тепло не отводилось наружу, его накопилось бы столько, что космонавт не выдержал бы жары, и его постиг бы тепловой удар. Поэтому в скафандре необходимо предусмотреть специальное устройство для отвода внутреннего тепла. Это устройство несколько напоминает крылья, так как состоит из металлических пластинок, расположенных веером. Как только космонавт почувствует, что температура внутри его космического панциря повышается, он может при помощи рычага раскрыть свои крылья-веера. Между двумя оболочками скафандра проложена сеть проводов, по которым пропускается электрический ток, охлаждая или обогревая космонавта по его желанию. Это устройство может также работать автоматически, независимо от воли человека.

Несомненно, важнейшее устройство скафандра — это дыхательный аппарат. Кислород поступает к устам космонавта из специального баллона, находящегося за его спиной. Специальный аппарат для дыхания одновременно поглощает продукт дыхания — углекислоту, которая в поглотителе снова превращается в кислород.Скафандр должен быть оборудован и устройством для регулировки влажности: специальная аппаратура собирает водяной пар, выделяемый через кожу и при дыхании, конденсирует его и направляет конденсат в специальный водосборник.

Кроме того, работает специальное устройство, поддерживающее внутри скафандра постоянное давление.

Скафандр оборудован радиотелефоном, обеспечивающим связь космонавта с кораблем и товарищами.

Построенный так скафандр дает возможность космонавту пребывать некоторое время в открытом космосе, вне кабины корабля. Для более длительного пребывания в космосе скафандр должен быть оборудован дополнительными устройствами: резервуарами для питьевой воды и продуктов питания, сборниками отходов жизнедеятельности организма, рабочим инструментом, карманами для хранения образцов найденных минералов и тому подобное.

Конечно, на Луне и на других планетах космонавты будут пользоваться специальными машинами (планетоходами) для передвижения по их поверхности. Машины эти будут передвигаться на колесах, гусеницах или на специальных стальных лапах и будут снабжены устройствами, необходимыми для выполнения определенных видов работ.

Тюбики с соответствующими надписями хранят на специальных стеллажах так, что космонавту достаточно протянуть руку, чтобы взять требуемый тюбик. Перед тем, как поесть, космонавт вкладывает тюбик в электрический подогреватель. Во время первых полетов, когда голова космонавта была плотно закрыта шлемом, пообедать было довольно трудно. Необходимость полной изоляции не позволяла космонавту снимать или даже приоткрывать шлем, поэтому ему приходилось приставлять тюбик с пищей к патрубку, выступающему из шлема и сосать пищу через другой его конец, находящийся внутри, рядом с губами. Достаточно было нажать тюбик, чтобы пища поступила прямо в рот.

Таким образом, космонавт мог по желанию выпить черного кофе, кофе с молоком, какао, чаю или осушить бутылку фруктовой воды, пообедать супом, полужидкими или желеобразными блюдами.

Если космонавт почувствует жажду, он может достать трубку, ведущую к резервуару с водой, прикрепить ее к наружному патрубку и сосать воду досыта.

Потом кабины космических кораблей были настолько усовершенствованы, что космонавты могли уже на время снимать шлемы, чтобы позавтракать бутербродами с ветчиной или сыром. Но при этом следовало соблюдать большую осторожность: нельзя уронить хотя бы крошки. В условиях невесомости частицы продуктов питания свободно повисают в воздухе и при малейшей неосторожности вместе с воздухом попадают в дыхательные пути пассажиров корабля.

Во всяком случае, питание космонавтов во время полета не представляло особых трудностей. Советские космонавты: Николаев, Попович, Быковский и Терешкова, хотя находились в космосе несколько дней, не жаловались на трудности с едой. В определенное время они ели то, что им нравилось, словом питались так же, как и на Земле. Еще удобнее обедали другие космонавты: Комаров, Егоров и Феоктистов, которые в кабине своего корабля находились совсем без всяких скафандров, а были одеты в мягкие шерстяные костюмы, похожие на спортивные.

Как утверждают специалисты, питание космонавтов во время полета не будет отличаться от применяемого на современных рейсовых самолетах.

Хотя с точки зрения удобства и сохранности продуктов тюбики с пищей превосходно отвечают условиям космических полетов — ведь они занимают совсем мало места — космонавты их недолюбливают, принимают их только как неизбежное зло. Любой из них предпочитает бутерброды или готовые блюда.

Однако питание — это только часть проблемы.

Значительные трудности появятся во время путешествий на Луну и другие планеты, когда путешествие будет длиться несколько дней или даже недель.

Человек не может длительное время питаться одними жидкими и полужидкими блюдами, даже очень питательными и вкусными. Чтобы обеспечить нормальную работу всех органов пищеварения, процессов обмена веществ в организме человека, необходимо такое же питание, как на Земле.

Таким образом надо решить довольно сложную задачу хранения продуктов питания и приготовления пищи во время длительного полета.

Вполне понятно, что нельзя снабдить космонавтов на все время полета большим запасом бутербродов, ведь даже в самом лучшем холодильнике они быстро утратят свежесть и вкус, а через некоторое время вообще совершенно испортятся.

Техника консервирования продуктов еще несовершенна. И герметически закрытые консервные коробки, и мясо, завернутое в пластмассовую оболочку, стерилизованное с помощью ионизирующего облучения, не решают дела. Все консервированные продукты оставляют желать лучшего с точки зрения вкуса и усвояемости их организмом человека.

Не пригоден и метод сушки продуктов и превращения их в питательные порошки. Сушеные продукты лишены естественного вкуса, и в них часто отсутствуют нужные человеку витамины.

Но пока что, при нынешнем уровне техники консервирования продуктов, космонавтам придется питаться в полетах сушеными, консервированными, облученными продуктами. Из них они будут сами готовить себе блюда на специальных электроплитках. Это значит, что кроме физической и научной подготовки, космонавтам придется пройти и курс кулинарного дела.

Хранение продуктов питания и приготовление пищи во время полетов — дело довольно сложное. Во время изнурительного космического полета хорошее питание может способствовать хорошему самочувствию космонавтов, тогда как плохое, наоборот, может стать источником угнетенности, причиной снижения трудоспособности и нервных потрясений.

Поэтому ученые придают вопросам питания космонавтов в полете очень большое значение и ведут упорные поиски правильного решения.

МНОГИЕ ТОННЫ ПРОДУКТОВ?

Немалые трудности возникают вследствие необходимости создавать крупные запасы продовольствия. Простой подсчет количества продуктов, которые должны будут взять с собой космонавты во время полета на Марс и обратно, включая трехдневное пребывание на этой планете (всего 550 дней) дает следующие результаты.

Космонавт ежедневно должен получать специально подобранную пищу, дающую 3000 калорий. Суточная норма питания должна состоять из белка — 100 гр, жиров — 150 гр и углеводов — 350 гр, плюс к этому небольшое количество минеральных солей и витаминов. Это значит, что при суточном рационе в 600 гр сухого питательного вещества запас продуктов на все путешествие для двух космонавтов составит 330 килограммов.

Но ведь это только часть продуктов питания. Ведь необходима еще и вода. Человек потребляет около 2,5 килограммов воды в сутки, в том числе около 1,3 килограмма непосредственно и около 1 килограмма вместе с пищей. Если это количество перемножить на число дней путешествия, получится — 1375 кг. Запас этот можно значительно уменьшить, если принять во внимание возможность многократного потребления одной и той же воды.

Человеческий организм не только поглощает, но и выделяет воду, причем тоже в количестве около 2,5 кг в сутки и, кроме того, дополнительно около 0,2 килограмма за счет химических реакций, происходящих в организме в процессе обмена веществ. Вода в организме человека выделяется при дыхании, испаряется вместе с потом, удаляется с мочой и экскрементами.

Конечно, было бы легкомысленностью не воспользоваться этой водой. Поэтому ученые предусматривают возможность ее полной очистки и вторичного потребления.

Таким образом, на космическом корабле будет осуществлен замкнутый круговорот воды, а именно: из резервуара чистой воды в организм человека, оттуда в резервуар „грязной” воды, из этого резервуара в очистные устройства и обратно в резервуар чистой воды. Этим путем можно полностью решить проблему снабжения водой пассажиров космического корабля, можно отказаться от большого, идущего в сотни килограммов и занимающего много места запаса чистой воды.

ВОДОРОСЛИ

Во время длительных космических полетов однообразная пища, приготавливаемая из сухих продуктов, быстро надоест космонавтам, что несомненно окажет пагубное влияние на их самочувствие и работоспособность. Правда, можно надеяться, что ученым удастся создать синтетические продукты питания и придать им аппетитный вид, но следует ожидать, что во время космического путешествия космонавты будут тосковать по привычной земной пище, к которой человеческий организм приспособился во время жизни многих поколений людей.

Каким образом можно будет удовлетворить их желания?

Одним из способов можно считать приготовление блюд из стеблей свежих водорослей, которые снабжают космонавтов свежим кислородом. Эти водоросли изобилуют полезными человеку питательными веществами: белком, жирами и углеводами; кроме того в них содержится много минеральных солей и витаминов.

Таким образом, если удастся получить водоросли, отличающиеся способностью быстро расти в тяжелых условиях космического корабля, задачу можно будет считать решенной.

Некоторые ученые сумели выпечь довольно вкусные и питательные булочки из молотых сушеных водорослей со вкусовыми добавками.

Из такой же муки приготовляли супы, соусы, каши и другие блюда. Прекрасные результаты были получены при приготовлении блюд из свежих водорослей.

ВЫРАЩИВАНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ

Каковы бы не были результаты приготовления пищи из водорослей, космонавты непрочь будут полакомиться хорошим мясным блюдом, приготовленным из свежего мяса. Можно ли будет удовлетворить это естественное желание в условиях длительного космического полета?

В одном из научных институтов США ученые уже много лет работают над проблемой выращивания тканей вне организма. Ученые пытаются вынудить ткани растения или животного разрастаться, увеличиваться в объеме в искусственной среде.

Они например хотят, чтобы кусок мяса разрастался и давал все новые и новые его порции; из окорока хотят получить много окороков, из куска помидора — много аналогичных кусков.

Сколь бы фантастической не казалась такая идея, следует помнить, что возможности науки безграничны.

Американским ученым удалось уже получить первые, хотя еще скромные, результаты, и можно ожидать, что через несколько лет их работа получит вполне практическое применение.

Если это удастся, на космических кораблях будут установлены настоящие фабрики продуктов питания, и космонавты во время длительных полетов ни в чем не будут себе отказывать. Возможно также строительство фабрик продуктов питания на инопланетных базах.

ПИЛЮЛИ И ТАБЛЕТКИ

Иной раз приходится слышать или читать о синтетическом питании. Будто бы человек будущего будет питаться пилюлями — будет, дескать, достаточно, вместо нормальной еды принять один раз в день питательные пилюли или таблетки, чтобы быть вполне сытым.

Действительно, современная химия в состоянии приготовить такие пилюли. Химики утверждают даже, что пищевая промышленность в состоянии производить в промышленных масштабах некоторые виды пищевого сырья, из которого можно будет готовить пищевые концентраты.

Однако, следует иметь ввиду, что человеческий организм прошел миллионы лет развития и не сможет в течение жизни одного или нескольких поколений приспособиться к новому способу питания. Ведь правильное питание предполагает, что человек должен получить продукты определенного качества, содержащие белки, углеводы и жиры в определенном (совсем немалом) количестве. Желудок, да и весь аппарат пищеварения должны получать определенный объем пищевых продуктов.

С этой точки зрения питательные таблетки или пилюли оставляют желать много лучшего. Они могут служить только дополнением к основному питанию человека. Таблетки помогут поддержать на должном уровне работу организма и устранить чувство голода только на несколько дней; длительное питание таблетками несомненно повлечет за собой расстройство пищеварения.

ОТ РАСТЕНИЯ К ЧЕЛОВЕКУ И ОБРАТНО

Как решить проблему питания космонавтов? Мы по собственному опыту знаем, что даже самые лучшие консервы или концентраты уже через несколько дней систематического употребления теряют вкус и привлекательность, и человек начинает тосковать по свежим овощам, фруктам и сочному мясу.

Может быть решение проблемы заключается в организации на космических или инопланетных базах огородов, садов и животноводческих ферм?

Конечно, такая возможность не исключена. Ученые уже давно оперируют понятием „замкнутая экологическая система”, заключающимся в том, что животные питаются растениями, а эти последние растут благодаря выделениям животных. Это происходит так: животные потребляют кислород и выдыхают углекислый газ; растения же наоборот — потребляют углекислый газ и выделяют кислород. Животные питаются растениями, а своими выделениями и телами после смерти обогащают почву, питающую растения. Константин Эдуардович Циолковский, родоначальник современной космонавтики, указал на возможность применения такого процесса на космических кораблях и инопланетных базах.

Первые попытки применения такой системы были проделаны с водорослями, после чего в ход пошли другие растения и даже рыбы, в частности малая рыбешка из вида Тилапия, напоминающая по величине и внешнему виду обыкновенного карася. Рыбешка эта отличается отменным вкусом, быстрым приростом веса и неприхотливостью при разведении. Основным продуктом питания этой рыбы являются как раз водоросли.

Таким образом, космонавты могли бы устроить на борту космического корабля огородно-рыбное „подсобное хозяйство”, правда без земли, но вполне пригодное для снабжения продуктами нескольких человек. В специальных аквариумах они разводили бы водоросли, кормили бы ими рыбу, которую поедали бы в свою очередь в жареном или вареном виде. Одновременно космонавты за счет собственных выделений, переработанных в специальных аппаратах, и выдыхаемой двуокиси углерода подкармливали бы водоросли.

Авторы фантастических романов уже „взяли на вооружение” подобную идею и украшают орбитальные и инопланетные базы райскими садами, изобилующими животными и полезными растениями. Такие сады не только обеспечили бы постоянный приток свежего воздуха для дыхания людей, не только служили бы источником продуктов питания для них же, но положительно действовали бы на психику космонавтов, вынужденных годами находиться вдали от привычных земных условий.

Одному из американских ученых пришла в голову идея создать съедобную мебель. Он разработал состав питательного вещества из молочного порошка, банановой муки, овсяных хлопьев, кукурузной крупы, вкусовых добавок и воды. Из этой смеси он выпекал при температуре 150 градусов и под давлением около 1,5 тонн твердые плиты, из которых делали мебель для установки на космическом корабле.

Во время демонстрации своего изобретения, в присутствии ученой комиссии и журналистов, изобретатель отломал довольно большой кусок крышки стола, разбил его на части и смолол в небольшой мельнице. Полученный при помоле порошок он смешал с водой, подождал, пока масса „подросла”, и попотчевал присутствующих.

Блюдо, приготовленное из стола, очень всем понравилось.

Автор идеи утверждает, что съедобная мебель в кабине космического корабля может служить прекрасным резервом продуктов питания на „черный день” и сможет спасти космонавтов при возможных авариях и непредвиденных задержках в полете.

КРУГОВОРОТ ВОДЫ

Мы уже писали о „замкнутой экологической системе”, в которой происходит замкнутый обмен веществ между человеком и его окружением. Теперь полезно обратить внимание на подробности установки, обеспечивающей замкнутый круговорот воды.

Как нам уже известно, человек выделяет в сутки около 2,5 кг воды, в основном в виде мочи и несколько меньше — с выдыхаемым воздухом и потом. Опыт показал, что в лабораторных условиях почти всю эту воду можно восстановить и сделать ее пригодной для вторичного употребления.

Американские ученые после нескольких попыток освежения воды различными методами сосредоточили все внимание на методе дистилляции воды в вакууме. Они разработали установку небольших размеров, состоящую из резервуара, вакуум-насоса, подогревателя и дистиллятора.

Они помещали в резервуар отходы всякого рода, содержащие то или иное количество воды, а именно человеческие экскременты, мочу, тампоны, использованные для умывания, поглотители из аппаратов для дыхания, после чего плотно закрывали резервуар и нагревали его. Водяной пар из резервуара поступал в небольшую камеру, где, проходя через фильтр из металлических плиток специального состава, терял неприятный запах. После этого пар, уже лишеннный пахучих веществ, поступал в конденсатор, а полученный конденсат — в специальный резервуар чистой воды. Эту воду можно было с успехом употреблять для питья, приготовления пищи и мытья, после чего можно было снова повторить описанный процесс очистки.

Метод уже опробован, причем первым человеком, который отважился попробовать очищенную воду, был директор лаборатории, в которой был поставлен опыт. В течение шести дней он употреблял воду только из собственных отходов. Директор утверждает, что не чувствовал ничего, что бы напоминало ему происхождение воды.

Во время коротких космических путешествий описанный метод не имеет практического значения, ввиду небольшого запаса воды, которую необходимо взять с собой в дорогу. Другое дело — во время длительных космических полетов или пребывания например на Луне. В этом случае метод питания космонавтов водой в замкнутом цикле может оказаться весьма полезным, тем более, что попутно решается вопрос утилизации отходов.