6Т5.2
Л-97
Гагарин, Титов, Николаев, Попович... Их имена известны теперь всему миру. Подвиги советских космонавтов взволновали человечество. Они первыми побывали в космосе и вернулись на Землю. Свершилось то, о чем люди мечтали столетиями. Началась «эпоха более пристального изучения неба», о которой говорил еще К. Э. Циолковский. Космонавтов становится все больше. И кто знает, чьи еще лица мы увидим в очередной телевизионной передаче из космоса.
Однако уже сейчас ясно, что путь к этим успехам не был усеян розами. Образно выражаясь, человечество сквозь тернии поднимается к звездам.
Книга «Сквозь тернии к звездам» рассказывает о беспримерных полетах на кораблях-спутниках. Но не только об этом.
Что ждет человека за пределами Земли? Как протекает путешествие на космическом корабле? Что переживает и видит космонавт? Кто может полететь в космос и как готовятся к таким полетам?
Удивительное ощущение невесомости... Невиданные космические пейзажи, космический «быт». Техника ракетных полетов. Этапы большого пути, который привел к первым победам в штурме космоса.
Книга ведет читателя и в будущее, рассказывает об увлекательных перспективах межпланетных путешествий, об освоении космоса, о возможности жизни в других мирах. Читатель с интересом прочтет и о нынешней космонавтике и о грядущих путешествиях во вселенную, познакомится с современными данными науки, лежащими в основе фантазии.
«Коммунизм — это молодость мира, и его возводить молодым!»
Скажем прямо: нашему поколению сильно повезло. Счастливая у нас звезда. Нам, простым советским людям, молодым коммунистам, выпала большая честь: осуществить дерзновенную мечту человечества — проложить первые борозды на космической целине. На звездные трассы уверенно вышли замечательные советские корабли-спутники, в которых воедино сплавились гармоничное соединение дерзновенной научной мысли ученых и кропотливый труд умелых рабочих рук.
Советскую науку движут вперед талантливые ученые, смелые и дерзкие замыслы которых воплощает в жизнь огромная армия конструкторов, инженеров и рабочих. Рядом с «ветеранами» науки и техники — молодежь. У нее никогда не иссякает жажда к неизведанному, интересному. Она всегда чутка к зову эпохи и собственного сердца.
Пройдет совсем немного времени, и наши звездолеты будут совершать обычные рейсы в глубины Вселенной.
Группа летчиков-космонавтов СССР
| огда думаешь о событиях начав | шейся космической эры, невольно приходят на память великолепные горьковские слова о том, как важно научить человека |
Да, эти события многому научили. И прежде всего тому, что каждый из нас остро, как никогда, почувствовал себя Человеком с большой буквы.
Этот Человек и раньше творил невиданное.
Проникал своим взглядом в недра микромира и в отдаленнейшие области вселенной.
Перекраивал лицо Земли, исправляя ошибки и недоделки природы.
Поднимался в заоблачные выси стратосферы н опускался в неизведанные глубины океана.
Вершил множество дел, которые кажутся удивительными, граничащими с фантастикой даже людям сегодняшнего дня и показались бы безумной утопией нашим не очень далеким предкам.
Однако свершения последних лет и первых лет эпохи покорения космоса давно оставили все это позади. Люди вступили в единоборство с силой тяготения, могущественной й непокорной. До сих пор о победе над ней говорилось лишь в фантастических романах. Фантастике все доступно. Можно использовать снаряд сверхгигантской пушки, чтобы унестись в нем в мировые просторы. Можно изобрести защищающий от тяготения экран, воспользоваться давлением лучей света, центробежной машиной, извержением вулкана и еще десятком способов, столь же остроумных, сколь и абсолютно неосуществимых. Веками межпланетные путешествия оставались сказкой, красивой мечтой — не более.
И вот в 1933 году прозвучали знаменитые слова, обращенные к демонстрантам на Красной площади: «Теперь я точно уверен, что и моя... мечта о межпланетных путешествиях, мною теоретически обоснованная, превратится в действительность. Я верю, что многие из вас станут свидетелями первого заатмосферного путешествия». Слова эти сказал Константин Эдуардович Циолковский.
Никто не думал тогда, что пройдет всего немногим более четверти века, и Красная площадь торжественно примет первых советских космонавтов — Колумбов вселенной! Наше поколение стало свидетелем первых заатмосферных путешествий.
Оправдались и другие пророческие слова Константина Эдуардовича, сказанные по поводу будущих полетов вне Земли.
«...Я твердо уверен, что первенство будет принадлежать Советскому Союзу».
То, что человек вышел в космос, поистине удивительно. Даже когда состоялся полет беспилотных спутников-кораблей, мы не могли поверить, что новая победа придет столь быстро. Хотя в сообщении ТАСС об удачном возвращении живых существ на спутнике-корабле говорилось, что это предвестник полета человека в космическое пространство, мы воспринимали эти слова, как что-то пока еще далекое.
И мысль о том, что так скоро в кабине спутника займет место человек, не доходила до сознания. Вероятно, поэтому и дальнейшие испытания, и восемнадцать витков Белки и Стрелки (и первый благополучный спуск с круговой орбиты!), и полеты на других спутниках-кораблях Чернушки, Звездочки вызывали интерес, восхищение, любопытство. Но... мир ждал. Ждал того торжественного дня, ради которого в конце концов совершалось все.
А совершалось многое. Шла напряженная и многообразная работа. Техника и медицина совместно решали сложнейшую задачу постройки герметической кабины корабля. Летные испытания на спутниках-кораблях подтвердили ее полнейшую надежность. Потом в кабине появился манекен, имитирующий человека.
А человек тем временем завершал свою трудную, но необходимую космическую школу на Земле. Древнее изречение гласит: «Рег aspera ad astra», что значит — «Сквозь тернии к звездам». Оно всегда, во все времена изучения и покорения вселенной людьми было справедливым, но особенно верно звучит сейчас, когда пробил звездный час человечества. Путь к звездам труден. Но мы уверены в том, что мировое пространство со всеми скрытыми в нем возможностями и ресурсами будет принадлежать людям.
Первых космонавтов отобрали из летчиков-истребителей, из представителей той профессии, которая повседневно требует мужества и отваги. Она более других близка профессии космонавта — новой, какой не бывало никогда. Отобрали лучших из лучших: самых выносливых и одаренных, самых здоровых и способных справиться с тем, что им надлежало перенести.
Для них начались будни, репетиции космических путешествий.
Занятия физкультурой и спортом перемежались с изучением математики и геофизики, астрономии и ракетной техники, устройства корабля и многого, многого другого.
Прыжки с парашютом (по нескольку десятков!) и полеты на самолетах, когда на короткое время удается попасть в царство невесомости...
Тренировки в барокамерах и на вибростендах, в камерах, куда не проникает звук, где нет смены дня и ночи, где человек чувствует себя одиноким — совсем как в космосе.
Практика в макете кабины — точь-в-точь как настоящей, позволяющей зримо представить обстановку полета.
Детальная отработка действий на всех этапах полета и поведения во всевозможных ситуациях, какие могут встретиться и вне Земли и при возвращении на нее.
Словом, будущие космонавты побывали как бы не в одном, а во множестве полетов, хотя пока еще и не отрываясь от родной планеты.
За спокойствием даже немногих часов, проведенных потом в космосе, кроется тяжелый многодневный «земной» труд. Его выдержать нелегко, очень нелегко!.. Лишь пройдя через «огонь эксперимента», через все испытания тела и духа, космонавты чувствовали себя в полете как дома.
«Пообедал... Поужинал... Сделал физзарядку... Отдохнул, слушал музыку... Лег спать. Вы как хотите, дорогие москвичи, а я ложусь спать!» — радировал Титов. «Корабль «Восток-3» был для меня родным домом, — сказал Андриян Николаев. — В кабине «Востока» созданы отличные условия...». «Мы чувствовали себя в космосе бодро, и жизнерадостность не покидала нас ни на минуту», — дополнил Павел Попович.
Перипетии первых полетов известны теперь всем и каждому. Оправдались расчеты и предположения, осуществились смелые идеи наших ученых и инженеров, биологов и врачей.
Этот далекий космос вдруг стал близким, потому что в нем побывали люди. Вернувшись, они принесли с собой и ощущение увиденной впервые неземной красоты, и уверенность в успехе других, еще более длительных рейсов, и желание стать участниками таких полетов.
«Впереди — новые полеты, еще более длительные рейсы во вселенную... Люди углубятся в космические дали», — говорит Андриян Николаев.
«Если бы мне разрешили, я с удовольствием бы еще слетал не один раз на своем «Востоке-4», — заявил, возвратившись из космоса, Павел Попович.
«Летать мне понравилось, — сказал как-то Юрий Гагарин. — Хочу слетать к Венере, к Марсу, по-настоящему полетать»..
Вот здесь-то и заключено главнейшее. Ближайшая цель достигнута, но до конца далеко. Вернее, его просто нет, как нет предела человеческим дерзаниям. И отправить человека в космос было необходимо для того, чтобы идти дальше и дальше по бесконечному пути прогресса, от разгадки к разгадке тайн вселенной. Теперь, после полетов кораблей «Восток» и «Восток-2», после группового полета Николаева и Поповича, за которыми затаив дыхание следил мир, после полетов американских космонавтов мы знаем: сбудется и другое.
«Пришло время, — читали мы в сообщении о первом полете человека вокруг Земли, — путешествий к Луне, Марсу, Венере и другим планетам солнечной системы».
Да, пришло время, когда неудержимо раздвигаются границы познанного и наступает эпоха великих— уже не географических, а космических открытий.
Настанет время, когда нога человека потревожит вековечный покой Луны. Люди сорвут растения в марсианской пустыне и проникнут за облачный покров, скрывающий лик Венеры. Быть может, со временем они доберутся до окраин владений Солнца, откуда оно покажется маленькой звездочкой. И, вероятно, в далеком будущем звездолет возьмет курс к другой планетной семье — отправится на поиски братьев по разуму.
Оставим, однако, грядущее, контуры которого пока что скрыты от нас.
Вернемся в век двадцатый, ознаменованный величайшим завоеванием человеческого ума — выходом в космос. Познание вселенной не самоцель — оно необходимо для прогресса на Земле. Во имя будущего совершили сегодня свои подвиги Гагарин и Титов, а вслед за ними Николаев и Попович.
Здесь нельзя не сказать, насколько тесной оказалась ныне связь между делами космическими и земными.
И она не только во взаимодействии Земли и нашего дневного светила и не в том, что посылает космос Земле — в излучениях, в метеоритной бомбардировке. Мы имеем в виду еще и сокровенные тайны материи, которые интересуют физиков и энергетиков. Физики занимаются сейчас укрощением плазмы, а энергетики учатся управлять термоядерными реакциями. В лабораториях исследуются теперь необычные состояния вещества, чтобы использовать новые открытия и в практических целях.
Но именно тут соприкасаются науки земные с науками небесными. Ведь вселенная — природная лаборатория. В ней можно встретить ускорители, какие еще не смогла создать современная техника физического эксперимента, например, частицы в центре Крабовидной туманности имеют энергию порядка сотен миллиардов электроновольт. В ней есть гигантские скопления плазмы — той самой, которую искусственно создают ученые.
Так процессы, идущие на огромных расстояниях от нашей планеты, за пределами не только солнечной системы, но и Галактики, приобретают важнейшее значение для решения насущных задач науки и техники XX века. Ядерная физика и астрофизика встречаются на одном пути, ведущем в конце концов к безмерному энергетическому могуществу человечества.
Между тем, несмотря на все успехи развития наземных наблюдательных средств — оптических й радиотехнических, нам необходимо посылать приборы за атмосферу. Атмосфера невидимой, но ощутимой преградой стоит между сверхточными, сверхчувствительными приборами и звездным небом.
Она крадет яркость у звезд, искажает их цвет и свет. Его и так ничтожно мало приходит от далеких светил. Даже в самую тихую погоду изображения в телескопе дрожат, размываются, потому что незаметные струйки воздуха, воздушные течения преломляют свет. Как сильно затрудняют работу астронома капризы атмосферы! Из-за— них, изучая Луну, приходится пользоваться увеличениями всего в несколько сотен раз, хотя современные телескопы обладают гораздо большими возможностями.
Техника борется (и успешно!) с несовершенством инструментов, которые служат астрономам.
Строятся телескопы с гигантским «зрачком» — диаметром в несколько метров. Оптики добиваются того, чтобы стекла как можно меньше искажали изображение. Их изготовляют с величайшей точностью — до десятимиллионных долей миллиметра. Но и это не помогает избавиться от врага наблюдателей — атмосферных помех.
Где же выход? Надо подняться за атмосферу, туда, где нет воздуха, а следовательно, нет воздушных течений и облаков, тумана и пыли, дождя и снега. Где ничто не мешает использовать всю мощь астрономической техники!
И не сомнение в достоверности полученных ныне знаний, а стремление расширить границы познанного заставляет ученых мечтать о создании обсерваторий за атмосферой, на автоматических и обитаемых станциях-спутниках, на Луне. Вот для чего нужно побеждать тяготение Земли, бороться с бесчисленными трудностями, рисковать жизнью. От спутников к планетам, от планет — к звездам, а может быть, и дальше — к иным галактикам. Но что от этого дух захватывающего пути можно еще ожидать? Разумеется, если придерживаться сугубо утилитарных взглядов, в первую очередь использования богатств других планет: ценные элементы, минералы и руды найдутся и там. Шахты на Луне, рудники на Марсе — вот, быть может, к чему придут в грядущем! Ведь наши земные ресурсы иссякают, не удастся ли пополнить запасы на небе? Кроме того, мы, возможно, встретим какие-то, пусть простейшие формы жизни — не окажутся ли они полезными нам? Наконец, мы, возможно, найдем неизвестные соединения, какие-либо неизвестные минералы — они, тоже вполне вероятно, представят для земной практики несомненный интерес.
Эта точка зрения на покорение космоса не лишена оснований, если говорить, конечно, о таком будущем, когда межпланетные сообщения станут обыденной реальностью и власть человека распространится на всю планетную систему.
К. Э. Циолковский писал о богатствах вселенной: «Мы имеем там же безмерное количество разнородных и разнообразных материалов для всякого рода сооружений. Прежде всего — это массы болидов, астероидов и маленьких лун. Потом поверхности больших лун и планет. Наконец, глубина их».
Но есть и другая, не менее важная сторона.
Невозможно предвидеть сейчас, какие революционные последствия повлекут путешествия на другие миры, ибо нельзя гадать об открытиях, еще не сделанных. Но уже сейчас ясно одно: мы неизмеримо шагнем вперед по пути познания мира.
И ясно еще другое. Обосновавшись в космосе, наука не забудет про Землю. «Служба Земли» будет на спутниках и внеземных станциях. Служба наблюдения собственной нашей планеты поможет улучшить жизнь на ней. Будет и другое: всемирное телевизионное вещание — с помощью спутников-ретрансляторов; с их же помощью станет возможна сверхдальняя радиосвязь. Спутники-маяки облегчат навигацию морских и воздушных кораблей. Наконец, они поведут разведку земных недр, помогут лучше изучить внутреннее строение нашей планеты и обнаружить скрытые богатства ее глубин.
Это ли не благородная, возвышенная цель! Ради нее одной стоило бы тратить и не такие усилия...
Сейчас невозможно предугадать все значение космических полетов для науки и практики. Звездная дорога безгранична.
Главное — положено начало. Сделан, говоря словами Константина Эдуардовича, первый великий шаг.
Вот почему с трепетом священным следило человечество за подвигами наших новых Колумбов. Вот почему их имена сохранятся навеки и станут символом беспримерного величия духа человека — первооткрывателя и борца. Они первые полетели к звездам и проложили свежие борозды на космической целине. Они — первые... За ними последуют другие.
| 1935 году — том самом, когда | Циолковский писал, что «изумительные результаты» будут достигнуты космонавтикой уже через десятки лет, — были написаны |
«Нужно заявить, что нет ни малейшей возможности межпланетного полета. Нет признаков энергии, необходимой для преодоления земного тяготения. Нет теории, которая открыла бы дорогу в космосе к другому миру. Нет средств перевозки больших количеств кислорода, воды и пищи, необходимых в столь длительном путешествии». Они принадлежали американскому профессору Мултону.
Профессор Мултон не был одинок. Такие неверующие, как он, пугали опасностями, которые таит космос: и метеориты, и таинственные лучи, пронизывающие вселенную, и невесомость, и длительная изоляция — «отрыв от Земли». Не повлияет ли все это губительно на здоровье человека, на его психику? Наиболее рьяные противники космических путешествий пугали еще и неведомыми опасностями, о которых мы сейчас ничего не знаем, но которые почему-то обязательно должны существовать. Словом, «рожденный ползать...».
Не надо, конечно, преувеличивать значение подобных скептических высказываний — они не меняли погоды. Дело, начатое Циолковским, перешло в надежные руки «энтузиастов великих намерений», как назвал он свою смену, тех, кто был воодушевлен идеей межпланетных перелетов, едва ли не самой смелой, самой поэтической и до безумия дерзкой, которая когда-либо владела человечеством. Уверенность, что она осуществится, распространялась и крепла год от году все сильнее и сильнее. Она основывалась на бурном научном и техническом прогрессе.
Что же нужно было иметь для подготовки к выходу человека в космос? Чем нужно было вооружить молодую космическую медицину, чтобы она смогла решить ставшие перед ней труднейшие задачи? Среди них и тренировка будущих космонавтов, и разработка кабины корабля, и обеспечение самого полета от старта до приземления. «Космический врач» должен был принимать участие во всех этапах того пути, который привел к созданию кораблей «Восток». Он будет принимать участие и в рождении будущих межпланетных кораблей. Содружество инженера и врача, союз техники и медицины привели к успеху. Дорога в космос начинается на Земле.
Космическая медицина воспользовалась барокамерой. В ней можно изучать, как действует пониженное давление, что произойдет, если разгерметизируется кабина.
Космическая медицина получила в свое распоряжение центрифугу. С ее помощью можно изучать действие перегрузок, искать защиту от них.
Была создана кабина космического корабля, разработаны многочисленные системы и устройства, дающие возможность человеку нормально существовать и работать в течение всего полета.
Космонавта нужно было снабдить и защитной одеждой, своеобразной второй кабиной на случай каких-либо неожиданностей.
Ему нужно было подготовить и удобное рабочее место — кресло, в котором он должен провести почти все путешествие. И в этом же кресле он должен не только работать, но и отдыхать. В нем же он может, если надо, и катапультироваться, чтобы приземлиться.
Каждая из этих проблем состояла из множества сложных задач.
Нередко приходилось искать компромисс между техникой и медициной. Техника стремилась к наивыгоднейшим инженерным решениям, а медицина требовала для человека комфорта, безопасности, удобств. И их удалось достигнуть благодаря искусству советских инженеров, благодаря огромной, кропотливой работе советских ученых.
Лучшей оценкой, совместного творчества ученых, инженеров и врачей служат слова, которые так часто повторялись всеми космонавтами: «Самочувствие отличное! Полнейший комфорт! Все системы работают нормально! На борту — порядок!»
Космическая медицина обеспечила выход человека на круговую орбиту, состоялись первые полеты обитаемых спутников-кораблей. А о них и говорил Константин Эдуардович как о начальном и необходимом этапе развития межпланетных сообщений. «Скорость достигает восьми километров в секунду, — писал он, — центробежная сила вполне уничтожает тяжесть, и ракета впервые заходит за пределы атмосферы. Полетав там, насколько хватает кислорода и пищи, она... возвращается на Землю».
Поистине пророческие слова! Именно в орбитальных полетах произошла первая встреча человека с космосом. И вот слово «космос» у всех на устах. Произнося или читая его, мы представляем себе прежде всего те картины, о которых рассказали первые космонавты: черное небо, ярчайшее Солнце и висящий в пространстве огромный земной шар. Кинокадры, снятые Германом Титовым, как бы переносят нас в кабину спутника-корабля, откуда открываются пейзажи, удивительные, ни с чем не сравнимые...
Но то же короткое слово «космос» говорит еще и об ином. Космос — это среда, чуждая жизни.
Кстати, напрашивается интересный вопрос. Где начинается космос? Сколько километров отделяет нас от того загадочного пространства, которое окружает земной шар? «Около тысячи километров над поверхностью Земли», — ответят метеорологи и астрономы. «Двести километров, — скажет физик, — потому что там остаются лишь едва заметные следы атмосферы». «Шестнадцать километров, — заявит биолог, — так как выше уже надо искусственно поддерживать жизнь».
Плотность воздуха там в 10 раз меньше, чем на Земле, и давление кислорода практически равно нулю — там гибнет все живое. Возможно, только некоторые примитивные формы жизни могут приспособиться к столь высокому разрежению. Отдельные микроорганизмы были обнаружены на высотах 15— 20 километров.
Солнечные ультрафиолетовые лучи там не ослаблены прохождением через плотную земную атмосферу и действуют в полную силу.
Космическая радиация и рентгеновское излучение пронизывают пространство за пределами Земли.
Не прекращается ни на секунду метеорная бомбардировка. А ведь даже крошечный метеорит может пробить обшивку корабля, воздух улетучится, и человеку нечем будет дышать. Бывает, что проносится и крупный небесный камень. Столкновение с таким странником, несущимся со скоростью в несколько десятков километров в секунду, — это сокрушающий удар, это гибель.
В космосе человек встречается и с другими необычными для него условиями.
В корабле, вышедшем на орбиту, исчезает вес. Наступает непривычное, несвойственное человеческому организму состояние. Нечто подобное, ощущение, частично напоминающее невесомость, правда, испытывает человек в воде.
Если нет радиосвязи, в корабле, вышедшем на орбиту, царит полнейшая тишина. Весь мир космонавта ограничен стенками кабины. Одиночество, изоляция, монотонность, а в дальних рейсах — почти полное отсутствие впечатлений...
С лучевой болезнью, к несчастью, люди познакомились уже на Земле; что же сказать об опасности радиации за атмосферой? Ведь там на пути корабля могут оказаться радиационные пояса, окружающие нашу планету.
Да и по дороге в таинственный космос человека ждут немалые трудности. Ему приходится испытать воздействие ускорения, перегрузку, которая сменится невесомостью, и надо перенести переход от усиленной тяжести к полной ее потере.
Шум работающего двигателя и вибрации будут сопровождать выход корабля на орбиту, сильный нагрев обшивки — возвращение сквозь газовое одеяние Земли. Способен ли все это вынести человек? Вопросы, вопросы, вопросы...
В невероятно сложных условиях протекает космический полет. Конечно, людям доводилось испытывать в путешествиях большие трудности и лишения. Вспомним исследователей Арктики и Антарктиды, альпинистов, штурмовавших высочайшие горные вершины, исследователей, опускавшихся на огромные океанские глубины. А мужество и героизм военных времен, а трудовые подвиги, требующие напряжения всех физических и духовных сил?! Безусловно, найдется много примеров, когда совершалось, казалось бы, немыслимое, далеко выходящее за границы обычных представлений о человеческой выносливости.
И все же смело можно утверждать, что никогда еще человек не подвергался таким тяжелым и ответственным испытаниям, как при попытке покинуть родную планету и отправиться в путешествие за пределы земного шара. Никогда он не встречался со столь сложным комплексом явлений, с таким множеством неизвестных.
Но раз это так, то, может быть, и впрямь человеку незачем лететь в космос, рискуя жизнью? Ведь за него все сделают автоматы!
Автомат будет управлять ракетой с момента взлета, во время полета, происходящего на огромной скорости, и при посадке. Вот где пригодится такое неоценимое качество автоматических машин, как быстродействие! Среди них есть работающие в 10 тысяч раз быстрее человека. Именно они делают невозможное возможным: производят сложнейшие вычисления; удерживают и хранят в «памяти» десятки тысяч данных, выдавая их в любой момент, когда потребуется; реагируют почти мгновенно на изменение обстановки, оценивают ее и выбирают из множества решений единственное, наилучшее.
Машины непрерывно совершенствуются. Человек же остается в пределах, отпущенных ему природой. Он может многому научиться, закалить себя тренировками, физкультурой, спортом. Тем не менее он только человек, и ему не все доступно: ограничена его память, ограничены возможности его органов чувств.
Он не в состоянии воспринять, запомнить, переработать слишком много информации об окружающей обстановке, ему нужен и отдых: мозг устает.
Наконец, чтобы отреагировать на происходящее событие, требуется время; правда, оно невелико, всего лишь от 30 до 150 тысячных долей секунды, но оно необходимо.
За такое ничтожное, казалось бы, мгновение глаз воспринимает изображение, сигнал поступает по нервам в мозг, а мозг, выработав соответствующую команду, подает ее к мышцам. Летчик замечает препятствие и поворачивает самолет. Но машина летит с огромной скоростью, и даже этих микрочастиц времени, составляющих скрытый период восприятия, может оказаться слишком много — тогда аварии не миновать.
На космическом же корабле масштабы времени еще более сжаты, потому что скорость его куда более велика, чем у самолета. Поэтому помощь автомата здесь крайне необходима, так как лишь искусственные органы чувств — электронные машины — могут управлять кораблем в любых, самых сложных условиях полета.
Автоматы — верные помощники космонавта и порою его заместители. Достаточно сказать, что на кораблях «Восток» работала совершенная электроника, подобная высокоразвитому мозгу. Она выполняла одновременно работу математика, геофизика, радиста, врача и биолога. Благодаря этой легкой, компактной, надежной аппаратуре врачи на Земле следили за дыханием, биением сердца и поведением отважных космонавтов.
К этому остается еще добавить, что автоматика охраняет человека и по-другому. Это она поддерживает в кабине необходимый микроклимат. Сигнализирует о состоянии всех систем корабля, работе всего его оборудования. Она, наконец, управляет самим кораблем, поддерживает ориентировку относительно Солнца, включает тормозную установку и производит посадку в заданном районе.
Современные машины могут «обучаться», могут производить себе подобных, они не перестают работать, даже если выйдет из строя часть ячеек, — другие возьмут их обязанности на себя.
Некоторые зарубежные ученые считают, что можно построить машины, ничем не уступающие своим создателям. Когда 26 апреля 1961 года сразу после запуска взорвалась ракета «Атлас», которая должна была вывести на орбиту капсулу «Меркурий», спасательный механизм успел выбросить из нее робота. Этот «искусственный» космонавт «дышал», «потел» и даже «говорил», как человек.
Однако смогут ли автоматы полностью заменить человека на путях в неизвестное? Нет, нет и нет!
Какими бы совершенными ни были электронные роботы, без космонавта не удастся всесторонне исследовать неведомые планеты. У роботов нет ни сознания, ни ответственности, ни чувства долга. Их «способности» ограничены тем, что задано человеком. Этого же мало, ибо наш мозг в своих проявлениях бесконечно разнообразен. Он находится во взаимодействии с окружающим миром, в нем непрерывно вырабатываются новые ассоциации, связи, навыки.
Уравновешенность, гибкость, подвижность человеческого мозга удивительны, и ему может лишь позавидовать мозг электронный, который выполняет только заданное, только отвечает «да» или «нет». Он не способен к самостоятельному творчеству, он ограничен всегда рамками программы, заложенной его создателем. Человек, это высшее творение природы, несравненно совершеннее самой сложной электронно-вычислительной машины. Вот факты.
Человеческий мозг сложнее любого автомата. В нем примерно полтора десятка миллиардов нервных клеток. А в самых крупных вычислительных устройствах всего 20 тысяч электронных ламп.
Кора головного мозга может хранить до 15 триллионов отдельных данных.
Чтобы воспроизвести работу только маленькой группы нервных клеток, едва заметных невооруженным глазом, потребовалось бы заполнить электронной аппаратурой многоэтажные корпуса. Вдобавок одна и та же нервная клеточка — работник на все руки. Она принимает участие в различных реакциях организма, определяющих поведение человека, которого нельзя противопоставлять машине. Можно и нужно говорить о другом: о слиянии их в единую систему «человек—машина».
Придаток машины? Отнюдь нет! Человек — ведущая и направляющая часть этой системы. Человек — творец техники — был и останется ее хозяином, которого никогда не заменит никакая машина. В XX веке появилась еще одна новая наука, наука о процессах управления — кибернетика. Ученые, работающие в этой области, изучают то общее, что есть и у живых организмов и у машин. И надо, чтобы пилот в совершенстве владел кораблем, а корабль безотказно ему подчинялся. «Корабль», конечно, следует понимать в широком смысле слова — это все его механизмы, устройства, вся его автоматика.
Не будем сейчас говорить о том весьма и весьма отдаленном времени, когда наука поднимется до таких вершин, что сумеет воспроизводить живую материю, и не простейшие белковые клетки, а сложные постройки, из которых состоит мозговая ткань. Кибернетическое устройство из электронных ламп, реле и конденсаторов во многом уступает человеку, особенно если речь идет о встрече с чем-то совершенно новым. А нам предстоит исследовать неведомые небесные тела, на которых может встретиться непредвиденное — и обязательно встретится, потому что всего предусмотреть заранее нельзя.
Автоматы, безусловно, помогут космонавтам произвести первую разведку неведомых миров. Но они не смогут провести детальное, полное исследование, отобрать экспонаты, не смогут действовать осмысленно, творчески в полном смысле этих слов. Если произойдет авария, несчастье — машина не изменит свою программу, не придет на помощь людям. Она будет действовать, как робот, — механически.
Для полета человека в космос одного могущества техники недостаточно. Она должна объединить свои усилия с биологией и медициной.
Оглядываясь в прошлое, мы видим годы, заполненные трудом, будничным и внешне однообразным. Без него, однако, не бывает победы. Запуск, о котором сообщают газетные заголовки и торжественно объявляет радио, становится возможным в результате сложного, длительного труда.
Работа началась за много лет до первого старта, возвестившего победу человека над космосом. Она развернулась в лабораториях и клиниках, на испытательных стендах и аэродромах, она перешла на ракетодромы, откуда поднимались все выше и выше серебристые стрелы ракет.
Росла высота полетов: 100 километров, 200, 450... Росли кипы электрокардиограмм, прибавлялся метраж заснятых на борту фильмов, исписывались журналы наблюдений... Лишь краткие официальные сообщения да отчеты говорили о напряжении творчества. Но разве могли они передать весь его накал!
Предстояло провести множество полетов, отрепетировать все — от старта до приземления — без непосредственного участия человеческих рук. И провести их так, чтобы мыши, крысы, кролики, собаки — весь этот большой и разнообразный зоопарк благополучно возвращался на Землю. Надо было научиться следить за состоянием пассажиров во все время полета.
Родилась новая отрасль техники — биотелеметрия. Она помогла врачам и биологам получать интересующие их данные на расстоянии, по радио. Если космонавтика не может развиваться без участия космобиологии и медицины, то они, в свою очередь, не могут двигаться вперед без прогресса биотелеметрии.
Позади десятки подъемов всевозможных биологических объектов — от самых простейших, как вирусы, одноклеточные водоросли и споры, до таких высокоорганизованных животных, как собаки. Собаки поднимались в ракетах на высоту 473 километра. Им приходилось переносить и перегрузку, и шум, и вибрации при взлете, и терять вес при свободном полете, и катапультироваться, и опускаться на парашюте.
Знаменитая Лайка заслужила право называться настоящим четвероногим космонавтом. Ее путешествие вокруг Земли было подлинным выходом в космос. И главный вывод, сделанный из этого совершенно исключительного в истории биологии опыта, таков — полеты живых существ за пределы нашей планеты возможны.
Спутники-автоматы показали: путы тяготения можно разорвать, можно вступить в единоборство с силой тяжести — и добиться успеха. Спутник с четвероногим пассажиром на борту утвердительно ответил на вопрос, можно ли живому существу безопасно покинуть Землю, жить в условиях, непригодных для жизни.
В кабине, в которой летала Лайка, впервые испытывались и все системы спутника-корабля.
Регенератор успешно поглощал углекислоту и водяные пары и выделял кислород. Удалялись отбросы и вредные примеси.
Безотказно работали маленькие электрические вентиляторы.
Теплоотводящий экран помогал регулировать температуру.
Впервые была испробована и космическая пища: питательное желе, включающее в себя воду.
Эти испытания прошли успешно.
Следующий большой биологический эксперимент в космосе был проведен на втором спутнике-корабле: он явился важным этапом в подготовке к полету Гагарина и Титова. Его пассажиры, Белка и Стрелка, пролетели 700 тысяч километров, совершив 18 витков вокруг Земли.
За собаками наблюдали не только приборы, но и телекамера. Впервые телевидение стало космическим.. Выбор пал на четвероногих светлой масти — чтобы лучше можно было разглядеть их на экране.
Собаки имели некоторую свободу движений: они: могли садиться, вставать, ложиться.
Люди, остававшиеся на Земле, видели все; что происходило в кабине.
Вот видно, как собаки тяжело дышат, бессильно распростерлись на своих местах — на взлете действует перегрузка. И приборы говорят о том, как организм переносит усиленную тяжесть, — все их показания изменились.
Потом вдруг рывком откидываются головы, животные успокаиваются, осматриваются вокруг. Рядом «плавают» провода, идущие от электродов, концы ремней, фиксирующих животных. Наступила невесомость. Показатели состояния организма приходят в норму.
Экзамен держала и теплозащита корабля, благодаря которой в кабине все время, включая и спуск, поддерживалась нормальная температура.
Всякий живой организм приспосабливается к внешней среде. Но как это происходит в условиях космического полета, было неизвестно. Полеты животных и давали возможность наблюдать за выработкой защитных реакций на разных этапах полета.
В полет, кроме собак, были взяты: цветок вместе с кусочком земли, проросшие семена гороха, кукурузы, пшеницы. Были захвачены водоросли и различные микроорганизмы. Микроорганизмы могут послужить живым индикатором действия излучений, потому что они размножаются крайне быстро.
На борту спутника-корабля находился животный мир целого «Ноева ковчега»: сорок мышей, две крысы, морские свинки, несколько сот мух. Их послали в космос для того, чтобы узнать, как повлияет такое путешествие на потомство растений и животных.
Половина мышей были черные — если на них попадет излучение, они поседеют после полета, а на черной шерсти седина заметнее.
Грызунов поместили в маленькие клетки, и в них прикрепили пакеты с брикетами пищи. Оказалось, что мыши и крысы не пренебрегли едой — брикетики были обгрызены. Очевидно, животные неплохо себя чувствовали во время путешествия.
Хорошо перенесли полет и цветы. Они начали распускаться перед полетом и продолжали цвести после приземления.
Сухие семена лука, посеянные после суточного полета на втором космическом корабле-спутнике, проросли более чем в два раза быстрее контрольных, остававшихся все время на Земле. Наибольшее ускорение процессов клеточного деления и роста наблюдалось у некоторых антибиотиков.
В тканях живого организма, в ядрах клеток есть нуклеиновая кислота, играющая важную роль в сохранении и передаче наследственных признаков. Как подействует на нее радиация? Для ответа на вопрос на борт второго спутника-корабля поместили ампулы с этой кислотой. Выяснилось, что условия космического полета не оказали существенного влияния на наследственные свойства клеток. Однако, готовясь к длительным межпланетным полетам, врачи и инженеры должны будут разработать средства для защиты от чрезмерных доз космической радиации и солнечного излучения.
Для советских ученых характерен широкий и разнообразный подход к проблемам космических путешествий. Именно поэтому неоднократно отрабатывались и проверялись все устройства, от которых зависят жизнь и возвращение космонавта на Землю.
За вторым спутником-кораблем последовали третий, четвертый и пятый. К списку собак-космонавтов добавились Пчелка и Мушка, Чернушка и Звездочка. Состоялось еще несколько проверок на животных.
Однако не надо думать, что полеты четвероногих космонавтов уже сослужили свею роль. При решении новых задач жизоткые вновь станут разведчиками, или, выражаясь медицинскими терминами, биологическими индикаторами условий, опасных для жизни и здоровья людей.
Ученые и инженеры убедились в том, что мощные ракеты-носители с безукоризненной точностью выводят на круговую орбиту космические корабли, что тормозная двигательная установка и катапультное устройство, выбросившее контейнер из кабины второго спутника-корабля, сработали отлично (это было первое — и удачное! — возвращение живых существ из космоса), что кораблем можно управлять с Земли, с ним можно поддерживать радиосвязь и регулярно получать информацию о том, как протекает полет. Не вызывала сомнений и возможность успешного возвращения на Землю после нескольких кругосветных путешествий.
Время полета человека приближалось! Лишь теперь можно в полной мере оценить, насколько верным и глубоко научным оказался избранный советскими учеными путь. Можно было бы, располагая столь мощной космической техникой, пойти по другому пути, поднять не подопытных животных, а сразу человека на сотни километров ввысь, или сделать прыжок по баллистической кривой, либо даже побыстрее отправить его на спутнике-корабле, благо каждый из этих гигантов весил несколько тонн. Безусловно, это было возможно. И все же перед решающим прыжком последовали еще проверки и проверки.
Прошли серии испытаний ракет-носителей, приземлившихся в точно заданных районах земного шара. Появилась уверенность в том, что можно обеспечить безопасный полет человека.
Космические биология и медицина, существующие немногим более десяти лет, все эти годы тщательно, шаг за шагом изучали проблему «космос и человек» — точнее, «человек в космосе». Изучалась дорога, которая его туда приведет, жизнь, которую он там поведет. Подготовка к великому дню началась тогда, когда в небо устремилась первая ракета с животными, подготовка практическая и в условиях, близких к тем, какие встретит будущий космонавт. Можно смело сказать, что без «разрешения» космических биологии и медицины человек бы в космос не полетел.
Нет ценности большей, чем человеческая жизнь. Тысячи и тысячи добровольцев осаждали письмами вся и всех, добиваясь возможности лететь. Они не задумывались над смертельным риском, они хотели только одного — разрешения на полет, но не случай, а строгая система решала выбор будущих космонавтов. И здесь сказалась та продуманность, четкость, которая отличает замыслы и планы советских ученых.
По отдельности можно изучить каждую из трудностей, таящихся по дороге за пределы Земли. Можно, опять-таки порознь, имитировать, воспроизвести условия, в которые попадет человек, выйдя на эту дорогу (за исключением длительной невесомости, конечно). Однако в реальном полете различные факторы будут действовать сообща, переплетаясь друг с другом, накладываясь друг на друга, сменяя друг друга. Необходимо выяснить, к чему это приведет.
Как ни полезны и ни необходимы тренировки, научные исследования и прогнозы, риск остается. Немалый риск! Это относится и к Титову, многократно за один полет повторившему гагаринский рекорд, и к Николаеву и Поповичу, совершившим многодневный групповой полет. Все они великолепно отдавали себе отчет в том, что их ждет — все-таки! — неизведанное.
И тем не менее уверенность в успехе не покидала их с самого начала полета, с того момента, когда за ними захлопывался люк кабины корабля. Что это — напускное спокойствие? Игра перед лицом неизбежности: мол, выбор сделан, отступать нельзя? Или слепая вера в удачу, счастливый случай, везение?
На самом деле гаданию здесь места нет. Уверенность в технике, уверенность в себе, чувство величайшей ответственности и высокого долга... За героическими полетами затаив дыхание следила вся планета. Это было завершением долгого, напряженного труда, и не одного лишь космонавта.
Когда в очередной полет отправляется космический корабль — огромный коллектив держит экзамен.
Люди в белых халатах, представители новой, самой юной науки XX века — космической медицины, сопровождают космонавта на каждом шагу его предполетной жизни, вплоть до того часа и дня, когда, уже одетый в скафандр, он отправляется на космодром. И после полета путешественник попадает прежде всего во власть врачей и физиологов. Они стоят на страже здоровья космонавтов и изучают медико-биологические проблемы космических полетов.
Когда-то в целом свете был один ученый, совмещавший в себе все «космические» профессии. Он был теоретиком, конструктором, астрономом, биологом и медиком одновременно. Медиком — хочется подчеркнуть, потому что он знал и о перегрузке и о невесомости и думал о том, как когда-нибудь станут люди жить, дышать, питаться в пустом, чуждом для них пространстве вне Земли. Ученый этот Константин Эдуардович Циолковский.
Проблема жизни людей в космосе занимала его не меньше (если не больше!), чем проблема создания самой космической ракеты. С самого начала своего серьезного увлечения идеей внеземных полетов Константин Эдуардович размышлял о «заатмосферных поселках».
Средство для путешествий к неведомым мирам им было найдено — это ракета. Но в первом же своем классическом труде — «Исследование мировых пространств реактивными приборами» — он сразу же говорит о том, что ожидает человека, который отправляется в космос.
Ныне целые научно-исследовательские институты, большие коллективы ученых, вооруженные сложнейшей аппаратурой и тонкими приборами, уже практически проложили дорогу человеку в космические дали, сделали ее безопасной. Советская наука и, в частности, космическая медицина с честью выдержали экзамен. Космос отступил перед натиском вооруженного совершенной техникой, отлично подготовленного к встрече с неизведанным человека.
| аступил знаменательный день. | За космонавтом закрылся люк, и хотя ракета не поднялась в небо, путешествие началось. Еще идут последние приготовления |
И вот, наконец, взору людей, остающихся на Земле, открывается величественная, незабываемая картина. Гул двигателей разрывает тишину, хлещет пламя, и громада соединенных вместе нескольких ракетных ступеней с нарастающей скоростью устремляется вверх. Идет борьба с притяжением планеты. И первое, с чем столкнется космонавт, — это усиленная тяжесть, перегрузка.
Сначала медленно, а потом все быстрее и быстрее ракета устремляется ввысь. Скорость ее нарастает от нуля до восьми километров в секунду, пока двигатели не израсходуют топливо и последняя ступень не выведет корабль с космонавтом на круговую орбиту.
Меняется и направление полета: вертикальная вначале траектория постепенно изгибается, пока не станет почти параллельной земной поверхности. Нарастание (или уменьшение) скорости, изменение направления движения влекут за собой ускорение, ускорение же вызывает перегрузку, которая воспринимается как кажущееся увеличение веса, как усиленная тяжесть.
О ней Константин Эдуардович писал очень образно: «Подан знак; началось взрывание, сопровождаемое оглушительным шумом. Ракета дрогнула и двинулась в путь. Мы чувствуем, что страшно отяжелели. Четыре пуда моего веса превратились в 40 пудов. Я повалился на пол, расшибся вдребезги, может быть, даже помер, — тут уже не до наблюдений!»
С перегрузкой люди встречались и до полета в космос. Скоростная авиация может служить тому примером. Там усиленная тяжесть довольно ощутимо заявляет о себе.
Самолет входит либо выходит из пике, проделывает вираж; спираль или другую фигуру высшего пилотажа. И летчика прижимает к сиденью; причем, бывает, настолько ощутительно, что еще и потом в течение нескольких секунд он не может прийти в себя.
При ускорении появляется та же перегрузка: кажется, будто тяжесть увеличилась в несколько раз и человек словно попал на какое-то время в иной мир, стал жителем другой планеты, с другой силой тяжести, куда большей, чем на Земле. Ведь сила тяжести зависит от массы небесного тела. На одних планетах вы стали бы весить всего несколько килограммов или даже граммов, а на других тяжесть вас может буквально расплющить. .
Перегрузка создает отнюдь не иллюзорное ощущение увеличенного веса. Так, например, при выходе из пике он может возрасти столь сильно, что летчик будет весить сотни килограммов вместо нормальных десятков и по сосудам его потечет тяжелая, как ртуть, кровь. А при катапультировании вес пилота на малую долю секунды может превысить полторы тонны!
«Отяжеление», даже если оно продолжается недолго, вредно действует на организм. Все движения даются с трудом, требуют больших мышечных усилий. Ценой сильного напряжения летчику удается тогда управлять самолетом. Руки, ноги, внутренности кажутся налитыми свинцом. Сердце не в силах выполнять свою работу.
В заснятом автоматической камерой фильме есть такие кадры. Лицо летчика — оно показано крупным планом — постепенно, у вас на глазах превращается в страшную маску: вытягивается, худеет, челюсть и веки отвисают. Это действует перегрузка!
Но и это не все. В человеческом теле происходит смещение, сдвиг одних частей относительно других. Понятно, что в первую очередь сместится в сосудах кровь: она схлынет в ту или другую сторону, в зависимости от направления действия перегрузки. Она двинется к ногам, и мозг обескровится. В глазах потемнеет, сознание откажется служить. Еще немного, и все заволакивается пеленой. Мозг лишился крови, притока кислорода. Наоборот, если кровяной поток устремился к голове, не чернота, а красные круги появляются перед глазами. Могут не выдержать, полопаться сосуды, переполненный мозг перестает работать нормально.
Переносимость перегрузки в значительной степени зависит от направления, в котором она действует на организм.
Если перегрузка велика, пилот теряет способность правильно оценивать время — «чувство времени» нарушается. Ему трудно поэтому быстро принять верное решение. Затрудняется умственная деятельность, слабеет память, становится сложным выполнить необходимое движение.
Вот как дает себя знать увеличенная тяжесть, хотя она действует на летчика всего несколько секунд.
А ведь такую перегрузку космонавт должен переносить несколько минут — пока ракета не выйдет на орбиту!
К чему же это может привести? Не будем, впрочем, спешить с ответом: пока мы лишь выясняем, с чем приходится столкнуться. О том же, как защищаться, речь пойдет впереди.
Но одного вопроса нельзя избежать уже сейчас. Почему нужно подвергаться опасности столь долго? Нельзя ли покинуть Землю безболезненно, при ускорении не столь большом? Тогда отпали бы многие трудности.
Здесь предъявляет свои претензии техника.
Чем медленнее набирается скорость, тем больше расходуется топлива. А энергии топлива должно хватить, чтобы вырвать корабль из плена земного тяготения Для этого нужно как можно быстрее достичь космической скорости. Короче, техника требует максимальной перегрузки.
Как быть? Идти на компромисс. Посмотреть, на что способен человеческий организм, учесть его возможности и, исходя из этого, рассчитывать режим полета
От опытов на самолетах, даже реактивных, высокоскоростных, следовало отказаться. Лишь секунды длится фигура высшего пилотажа. Нам же нужно знать о большем, о минутах.
С небес перешли поэтому на землю, использовав «скоростную карусель» — центрифугу. При ее вращении возникает центростремительная сила, величину которой легко регулировать, получая любую перегрузку.
Без таких репетиций лететь на космическом корабле нельзя. Даже Лайка — и та прошла подобную подготовку перед полетом. Космонавтам приходится проводить много времени, кружась на карусели-центрифуге: так они приучаются к большим и длительным ускорениям, которые их ждут при отрыве от Земли.
Человека можно во время испытаний поместить в кабине в любой позе. Кабина вращается, приборы позволяют следить за состоянием ее пассажира — пульсом, дыханием, работой сердца и мозга. На телевизионном экране можно наблюдать, как он выглядит, как себя ведет. Врач, таким образом, получил способ как бы распоряжаться тяжестью по своему усмотрению, а космонавт — возможность привыкнуть к перегрузке, которая возникнет при взлете и посадке корабля.
Многочисленными опытами — сначала на животных и лишь потом на людях — установлена была максимальная перегрузка, которая еще безвредна и не выведет космонавта из строя. Избежать перегрузки нельзя, но надо держать ее в разумных, переносимых пределах. Их имели в виду советские ученые и конструкторы, рассчитывавшие характеристики полета кораблей-спутников «Восток».
У человека не мутится сознание и пелена не застилает глаза, сердце не дает перебоев. Проходят минуты, в течение которых он весит не десятки, а сотни килограммов. Приборы доносят по радио: участился пульс, чаще стал ритм дыхания, но опасный предел не превзойден. Перегрузку перенес хорошо...
Перегрузки за рубежом искусственно создают и на санях с ракетными двигателями.
Зарубежные эксперименты на центрифуге и ракетных санях достаточно красноречиво показывали, что произойдет, если перейти эти пределы. Большие перегрузки повреждали внутренности животных, ломали им ребра, сплющивали позвонки, разрывали сосуды, заливая кровью тело внутри. Это, конечно, крайний случай. Цель же исследований с людьми — узнать выносливость организма, чтобы помочь ему выстоять против «невидимого чудовища», как образно назвал перегрузку известный американский летчик-испытатель Джимми Коллинз.
Что ж, значит из-за физиологического барьера преодолеть тяготение невозможно? «Нет!» — отвечает Циолковский в статье «Как предохранить хрупкие и нежные вещи от толчков и ударов», написанной еще в конце прошлого века.
Сама природа подсказывает нам способ предохранения от повреждений, ударов, толчков: вспомним хотя бы зародыш в яйце или окруженные жидкой либо студнеобразной «прокладкой» важнейшие органы — такие, как мозг. Почему бы и нам не воспользоваться подобным приемом?
|  |
 |
|
 Занятия на стендах и спортивных снарядах, альпинизм, прыжки с парашютом и другие виды физической подготовки помогают переносить перегрузку. На фото (справа) видно, как действует на человека перегрузка во время полета на самолете.  |  |
|
Константин Эдуардович писал, что люди останутся целы и невредимы, если будут «помещены в лежачем положении в жидкость такой же плотности, как средняя плотность их тел».
Давайте поместим космических путешественников в ванны, надев, разумеется, на них гидрокостюм. В фильме «Космический рейс», который консультировал Циолковский, именно так и защищаются люди от перегрузки.
Сейчас эту идею начинают претворять в жизнь. В Италии подобные опыты были проведены на животных. Погруженные в жидкость, они переносили фантастические перегрузки: лягушки, например, в 3 тысячи, а простейшие одноклеточные организмы — в 200 тысяч против нормальной! Речь идет, правда, об ударных, очень кратковременных перегрузках. Но все равно — казалось, что найдено кардинальное решение вопроса, физиологический барьер можно отодвинуть невероятно далеко, практически — уничтожить совсем.
Увы, это, к сожалению, неосуществимая мечта. Тело неоднородно — в нем есть кости, кровь, мышцы, легочная ткань, а плотность окружающей тело жидкости одинакова всюду. Поэтому нельзя обеспечить защиту от больших перегрузок. Лишь простейшие организмы, чьи тела почти полностью однородны, можно надежно защитить жидкостью, даже если ускорение достигает совершенно немыслимых величин. Для человека же создать такую защиту невозможно.
Значит, идея неверна? Отнюдь нет! Проведенные за рубежом опыты на собаках и на людях, частично погруженных в воду, дали любопытный результат. Оказалось, что перегрузки переносятся ими несколько легче. Ученые за рубежом испытали комбинированное средство — погружение в соленую воду в сочетании с охлаждением. При этом животные (мыши) выдерживали в течение 15 минут огромное увеличение веса — почти в две тысячи раз! После прекращения действия перегрузки при отогревании сердцебиение животных восстанавливалось при четырех, а дыхание при двадцати пяти градусах тепла. Иными словами, можно отодвинуть барьер, и тем дальше, чем большая часть поверхности тела будет покрыта водой.
В легководолазном костюме, целиком оказавшись в воде, люди несколько минут выносили 13-кратную перегрузку. Однажды американскому испытателю Грею удалось вынести, правда лишь четверть минуты, ускорение, превышающее обычное в 31 раз!
Проводились испытания в гидрокостюмах. Водяная защита оправдала себя — выносливость к перегрузкам повышалась.
Конечно, довольно сложно превратить кабину космического корабля в летающий бак с водой.
Вот одно из возможных решений. Космонавт, одетый в водонепроницаемый костюм, сидит в герметической камере. На нем маска, в которую по шлангу подается кислород для дыхания. Он смотрит сквозь очки и может вести наблюдения через прозрачный иллюминатор.
При взлете, при торможении и посадке, а также при различных маневрах камера автоматически заполняется водой. Вода уравновесит возросшую тяжесть тела, и человек не только перенесет перегрузку, но и сможет управлять своим кораблем — рычаги управления расположены у него под рукой. Как только кончится действие перегрузки, сжатый воздух вытеснит воду из камеры: космонавт снимет маску, будет нормально дышать.
Так может осуществиться на практике идея Циолковского: кабина — она же противоперегрузочная камера — сохранит жизнь и работоспособность путешественника в минуты появления чрезмерно больших ускорений.
«Опыты должны руководить нами», — заметил как-то Константин Эдуардович. Это замечание кажется очевидным, но оно крайне важно для космической медицины в особенности.
Циолковский ясно отдавал себе отчет в том, как трудна будет подготовка к полетам в мировое пространство. Он знал, что только опыты дадут ответы «а вопросы, возникающие перед космической медициной. Поэтому еще свыше восьмидесяти лет назад он начинает проводить эксперименты на центробежной машине с животными и насекомыми: «... Я стал делать опыты с цыплятами... усиливал их вес в 5 раз, ни малейшего вреда они не получили, такие же опыты еще раньше в Вятке я проводил с насекомыми».
Насколько успешно защищает от чрезмерной тяжести погружение в жидкость, испытывал и ленинградский профессор Н. А. Рынин. Тогда, в 1930 году, Рынин и его ученики установили, что лягушки могут в воде перенести без вреда тысячекратное увеличение веса.
Конечно, то было лишь начало пути к решению проблемы борьбы с перегрузкой. В дальнейшем надо было от опытов на животных и насекомых перейти к человеку Надо было узнать, сколько времени и какую сможет вынести он перегрузку. Какие средства защиты пригодны для космонавта более всего? Именно этим и занялась современная космическая медицина.
Как же справились с перегрузкой — первым препятствием по дороге в космос?
Выяснилось, что в лежачем положении увеличение веса переносится легче и можно сравнительно долго выдержать более чем шестикратную перегрузку. (Поэтому на скоростных самолетах устраивают сиденья с откидной спинкой. Поэтому проектировались сверхскоростные машины, которыми летчик мог управлять лежа. Поэтому и космонавт в кресле лежит во время взлета, как лежал он при тренировках на центрифуге.)
Космическая медицина подсказывает еще один путь уменьшения вредного действия перегрузок. Опыты показали, что усиленная тяжесть переносится легче, если ускорения направлены поперечно — от груди к спине. И можно так сконструировать поворотную кабину, что сидящий внутри нее в кресле космонавт всегда будет находиться в наивыгоднейшем положении. Подобная кабина-противоперегрузочная капсула автоматически поворачивается, как только меняется направление перегрузки.
Врачи искали и другие пути, чтобы уменьшить вредное влияние ускорений. Кровь отливает от головы к ногам. Так нельзя ли помешать ей в этом? Человека одели в костюм с резиновыми камерами, размещенными на коленях, бедрах и животе. Как только начинает действовать перегрузка, подушечки автоматически наполняются сжатым воздухом. Они не дают крови скапливаться в брюшной полости и нижних конечностях, сосудам — расширяться, а внутренним органам — смещаться. Такая одежда может понадобиться в будущих космических полетах.
И сам космонавт должен приготовиться к встрече с большими ускорениями. В фильме «Снова к звездам» Герман Титов предстает перед нами как физкультурник и спортсмен. Таковы же и другие космонавты. Упражнения на ренском колесе, на батуте, бег, волейбол, велосипед, прыжки с парашютом... Легче назвать те виды спорта, какими не занимается космонавт, чем те, которые он освоил. Словом, космонавт должен быть многоборцем и при необходимости даже в неуклюжем скафандре обладать способностью быстро реагировать на изменение обстановки. Спортивная закалка помогает организму противостоять перегрузке: дышать, когда тело с силой вдавливается в кресло, двигаться и вообще выдерживать повышенное физическое напряжение.
Но вот кончил работать двигатель последней ступени ракеты. Прекратились шум и вибрации, которые сопровождали взлет, наступили тишина и покой. Мир усиленной тяжести, в котором только что находился космонавт, уступил место миру без тяжести. Применяя астрономическое сравнение, можно сказать, что человек с планеты-гиганта попал на астероид-крошку, где веса практически нет. Что же случилось?
Скорость поборола притяжение. Восьми километров в секунду достаточно, чтобы возникшая центробежная сила сравнялась с земным притяжением. Они уравновесили друг друга, перегрузка стала нулевой. Ракета как бы все время падает, падает на Землю, но упасть не может и потому кружит вокруг планеты. А свободно падающие тела в пустоте невесомы, утверждает физика.
«...Все не прикрепленные к ракете предметы сошли со своих мест и висят в воздухе, ни к чему не прикасаясь; а если они и касаются, то не производят давления друг на друга или на опору. Сами мы также не касаемся пола и принимаем любое положение и направление: стоим и на полу, и на потолке, и на стене; стоим перпендикулярно и наклонно; плаваем в середине ракеты, как рыбы, но без усилий, и ни к чему не касаясь...»
Так ярко изображал Циолковский происходящее в кабине корабля, покинувшего Землю.
«Падение» продолжается, пока длится полет вокруг земного шара — виток за витком, виток за витком. «Падать» будет и ракета, летящая с выключенным двигателем к Луне или планетам, ракета, ставшая спутником уже не Земли, а Солнца. И на ней воцарится невесомость — собственное притяжение искусственного небесного тела ничтожной массы, конечно, очень мало, оно в счет не идет.
Как действует невесомость на человека? Об этом тоже подумал Циолковский. Пусть камера (имитация кабины космического корабля) падает свободно. Пусть она движется по рельсам в подковообразной изогнутой трубе: вниз — появляется невесомость, вверх — опять вниз. Пригодилась бы и прямая труба, только достаточно длинная. Чтобы избавиться от веса на 14 секунд, нужна труба высотой в 240 метров. Дороговато обошлась бы столь короткая вылазка в мир, где все ничего не весит! Тем не менее за рубежом разработан, по идее Циолковского, проект аппарата — гравитрона, создающего кратковременную невесомость.
Итальянский ученый Ломонако предложил установку, названную «Римской башней невесомости». Подвешенное в ней кресло с помощью эластичных тяг подбрасывается вверх на 14 метров, а затем падает вниз. Вначале, при действии ускорений, вес тела увеличивается почти в 3 раза, а затем возникает невесомость на две-три секунды.
Самолет предоставляет нам возможность, правда на короткое время, всего 35-40 секунд, пережить это, пожалуй, самое удивительное, абсолютно ни с чем не сравнимое ощущение, какое испытывает космонавт во время полета корабля по орбите.
Реактивный самолет, развив околозвуковую скорость, взмыл ввысь. Разогнавшись, он полетел по параболе вверх и, описав плавную кривую, начал снижаться по такому же параболическому пути. Он уподобился ракете, только не космической, а баллистической, которая совершает гигантский «нырок» за атмосферу, перелет по маршруту Земля — Земля. У ракеты путешествие занимает минуты, самолет же летит свободно, по параболе, самое большее несколько десятков секунд. Но это такое же свободное падение. Поэтому и здесь, как и при полете на ракете, появляется невесомость.
Сейчас пользуются самолетом для тренировки космонавтов в условиях невесомости.
Вот что рассказывали те, кому довелось побывать в мире без веса:
«В момент перехода к невесомости во всем организме чувствуется полнейшее облегчение, которое держится с начала и до конца».
«Полет очень приятен. В условиях невесомости хочется летать без конца. Я доволен своими новыми ощущениями. Невесомость доставляет удовольствие».
«В условиях невесомости испытывал поразительную легкость всего тела. Мышцы полностью были расслаблены. Возникло чувство приятного отдыха».
«Все тело наполнилось приятной легкостью. Попробовал двигать руками, головой. Все получается легко, свободно... В пространстве ориентировался нормально. Все время видел небо, землю, красивые кучевые облака. Показания приборов читались хорошо. После полета ощущения обычные».
Правда, у всех тридцати восьми человек, испытавших невесомость, последние полеты уже не вызывали такого восхищения, как первый и второй. Советские ученые, проводившие исследования, отмечают, что в условиях невесомости скорость движений уменьшается.
«На протяжении всей своей жизни, — писал американский ученый Гератеволь, — я фактически ни разу не испытывал такого чертовски приятного состояния, как это было в условиях невесомости; и если бы мне предложили снова выбрать себе форму отдыха, я, несомненно, остановился бы на невесомости». Он полагает, что половине будущих «людей космоса» ощущение отсутствия веса понравится, четверть отнесется к этому безразлично, а остальная четверть почувствует себя плохо. Так это или нет — покажет будущее.
Частичная потеря веса — конечно, очень ненадолго— испытывается в скоростном лифте, и им не пренебрегали врачи, когда изучали «шуточки» веса. При испытаниях на скоростном лифте человек сохранял способность строго удерживать вертикальное положение тела, даже с закрытыми глазами. Интересно и то, что он мог удерживать груз на вытянутой руке. Лишь в первый момент рука непроизвольно приподнималась.
Не забыли и про частичную потерю веса в воде. В одном из опытов человек, надев акваланг, провел в бассейне около полутора суток: остался жив и здоров! Однако в воде ощущения будут все же иными, чем в космосе, и нетрудно понять почему.
В толще височной кости скрыт заполненный жидкостью лабиринт, орган равновесия, сигнализирующий центральной нервной системе об изменениях положения нашего тела. Полная невесомость — и такие сигналы перестают поступать. Потому-то и возникает впечатление падения, которому нет конца. Потому и нарушается координация движений, и только зрение помогает сохранять ориентировку.
В воде же этот всемогущий лабиринт исправно сигналит о положении органов, которые на самом деле веса не лишились. И человек, чувствуя себя легко и свободно, от ощущения привычной тяжести не избавляется целиком, тем более если станет плавать. Тогда он почувствует движение воды, произойдет раздражение чувствительных нервных окончаний на коже, чего в космосе не случится. Кстати, тот врач-аквалангист, о котором мы рассказывали, тридцать шесть часов вылежал в бассейне неподвижно...
Вот почему подводная тренировка, хотя и полезна, но не решает проблему целиком, не дает полного подобия настоящей невесомости. В зарубежной печати нередко мелькают сообщения о «людях-рыбах», проводящих в легководолазных костюмах часы и даже дни под водой. Несколько летчиков провели в воде семь дней. Воздух и пищу с водой им подавали в герметические шлемы через трубки. За ними непрерывно наблюдали, регистрируя токи сердца и мозга, их тщательно обследовали после окончания опыта.
Выяснилось, что уже через день в их состоянии наступило ухудшение. Им гораздо труднее было переносить потом обычные испытания, которым подвергается каждый космонавт.
Наступала бессонница; один из летчиков за семь дней спал всего семь часов — по часу в день. Другой, выйдя на «сушу», не смог нормально ходить — у него дрожали ноги. И почти все перенесли яркие галлюцинации («Я видел в воде гремучую змею, — рассказывал кто-то из них, — но, к счастью, понимал, что это нереально»). Тревога, паника — вот о чем говорили те, кто неделю пробыл в воде и потерял частично вес.
Заслуживает, правда, внимания один интересный опыт. Оказывается, можно так повернуть голову, что лабиринт, не выключившись совсем, будет работать лишь частично. Тогда водолаз уже значительно «правдоподобнее» почувствует, какова невесомость, яснее представит переживания человека, несущегося в корабле-спутнике вокруг Земли.
Американский врач Г. Дж. Миллер предложил поместить человека в лежачем положении во вращающийся цилиндр. Для большего эффекта надо погрузить его в солевой раствор, имеющий такой же удельный вес, как и тело. Человек наденет прозрачный герметический шлем с приспособлениями для дыхания и переговорным устройством.
Опыты показали: вращение кабины совершенно не замечается. Наступает ощущение, близкое к невесомости.
Как бы то ни было, но свободные полеты-прыжки на самолете пока что лучший способ почти на минуту потерять вес. Именно они позволили человеку впервые убедиться, что невесомость — не выдумка фантастов, не теоретический парадокс физики, а вполне реальная и... не для всех приятная вещь.
...Все тело словно не принадлежит самому себе — руки и ноги нелепо торчат в разные стороны. Ощущение такое, будто неудержимо падаешь куда-то, и это бесконечное падение вызывает иногда безотчетный страх, головокружение, тошноту. От поворота головой все крутится хороводом. Сердце замирает. Простейшие движения и то даются с большим трудом, несложные упражнения становятся непреодолимой задачей.
Попробуйте-ка, закрыв глаза, поставить руки параллельно, свести и развести их, поднять вровень друг с другом. Только тренировки помогут ставшему невесомым космонавту так же точно соразмерять свои движения, как это мы делаем всегда.
Обильно выделяется пот. Усталость сковывает члены. Так действует на некоторых людей невесомость хотя бы и в течение всего нескольких десятков секунд.
Сотни полетов в погоне за немногими драгоценными секундами космического «бытия» совершены были в разных странах. Суммарный налет невелик: он, вероятно, не превысит и нескольких часов.
Все же и это много дало врачам, вторгавшимся в совершенно новую область, о которой лишь строили догадки.
Немецкий врач Лангер в 1957 году говорил, что в условиях невесомости человек проживет минуты, не дольше: невесомая кровь не потечет по невесомым сосудам, и невесомое сердце перестанет перекачивать ее. Другой скептик называл невесомость «самым страшным свойством космического пространства» и добавлял: «Невесомость может дозести человека... до состояния душевной неуравновешенности и беспомощности, наблюдаемой у нервнобольных».
Сейчас, конечно, можно улыбаться, читая подобные мрачные пророчества, потерявшие всякий смысл. Но в то время трудно было быть оптимистом, почти не имелось опыта — одни лишь теоретические рассуждения и догадки.
Как, спрашивали сомневающиеся, сможет организм функционировать нормально, если отсутствует то, что его сопровождает от рождения до смерти, — тяжесть, вес? Невесомость будет препятствовать нормальному питанию. Пища не будет проходить, как полагается, через пищевод — ее выдавят обратно стенки желудка. Непривычное состояние приведет к необычным последствиям. Не выдержит человеческая психика, сдадут нервы, наступят болезни и расстройства, которые невозможно и предусмотреть.
По мнению некоторых ученых, при длительном пребывании в мире без веса у человека понизится тонус мышц — возвратившись на Землю, он долгое время не сможет выполнять тяжелую физическую работу, будет страдать бессонницей.
Поэтому, чтобы рассеять предубеждения, необходимо было теоретическим построениям противопоставить эксперимент. Ради выяснения истины и поднимались в небо летающие лаборатории, ради нее взлетали высотные ракеты и спутники-корабли с животными.
Главный вывод: скептики, видимо, не правы. Для основных функций организма безразлично, есть тяжесть или нет. Сердце-насос так же проталкивает кровь во все закоулки тела. Больше того, оно легче — без усилий — прогонит по сосудам невесомую кровь. Не случайно некоторые ученые считают, что в будущем сердечных больных и людей, страдающих расширением вен нижних конечностей, можно будет лечить в космических санаториях.
Так же нормально происходят без тяжести вдох и выдох, так же сокращаются стенки желудка, проталкивая пищу, и так же действуют мускулы рук и ног. Но...
Этих «но» выявилось немало. Первые тренировки принесли и первые неожиданности. Некоторые зарубежные летчики жаловались на потерю ориентировки, на внезапно возникающее беспокойство и неуверенность, безотчетное чувство страха. Им задавали самое простое упражнение — расставить крестики на листе бумаги в определенном порядке, и они не могли справиться с ним. Случались и боли в области сердца: видимо, сказывалось расслабление мышц, замедление кровотока. Появлялись симптомы настоящей воздушной или морской болезни.
Итак, казалось бы, правы в конце концов те, кто считал невесомость «врагом номер один» при путешествиях в космос. Однако никогда и никому еще поспешность и скороспелые выводы не служили хорошим помощником.
«Никогда не пытайтесь прикрыть недостатки своих знаний хотя бы и самыми смелыми догадками и гипотезами... этот мыльный пузырь — он неизбежно лопнет, и ничего, кроме конфуза, у вас не останется... Как ни совершенно крыло птицы, оно никогда не смогло бы поднять ее ввысь, не опираясь на воздух. Факты — это воздух ученого. Без них вы никогда не сможете взлететь. Без них ваши «теории» — пустые потуги», — говорил И. П. Павлов.
Полеты повторялись снова и снова, люди летали по нескольку раз. Летали разные люди — с разным характером, выдержкой, по-разному устойчивой нервной системой. За их поведением, дыханием, пульсом, общим самочувствием тщательно следили. На кинопленку снимали все, что происходило с попавшими в необычайную обстановку людьми. После полетов они подробно рассказывали обо всем, что каждый пережил, перечувствовал, какие ощущения испытал. Условия опытов усложняли: сначала заставляли переносить перегрузку, потом делали ее нулевой, и наоборот. Так продолжалось изо дня в день. Так накапливались факты, из которых строилась цельная картина.
А она рисовалась не простой. Люди, испытавшие потерю веса, постепенно к этому привыкали. Неприятности проходили благодаря зрению, помогавшему «определяться», восстанавливалась ориентировка. Ведь зрение не зависит от силы тяжести. В условиях невесомости человек и животные видят так же хорошо, как и на Земле. А вот с завязанными глазами они полностью теряют способность ориентироваться. Теперь уже стало ясно, что зрение играет первостепенную роль для ориентировки невесомого космонавта. Лишь пилоты, часто водившие машины вслепую, не видя Земли, по приборам, чувствовали себя уверенно на тренировках при нулевых перегрузках.
Один из зарубежных летчиков-испытателей еще в 1952 году на скоростном самолете совершил 30 вылазок в мир без тяжести. Потом он говорил, что, пока был привязан и мог нормально видеть, ориентировался без особых усилий. Правда, ему сначала казалось, будто он падает и падению не будет конца...
Расстановка крестиков уже не смущала человека, который не впервые плавал в кабине, висел вниз головой и сидел в воздухе, ни на что не опираясь. Можно было есть и пить, ходить в ботинках с магнитной подошвой по железной дорожке, проложенной по стенам и потолку.
Эти акробатические трюки (в документальном, нефантастическом фильме!) поначалу вызывают улыбку. Они кажутся чудесами, но ничего чудесного в них нет — все соответствует точным физическим законам, и о том, что произойдет в кабине космического корабля, задолго до подобных экспериментов писали отнюдь не только фантасты. Но писали, увы, лишь о внешней стороне дела: о полетах без крыльев, о воде, сворачивающейся в водяную каплю-шар, о невозможности взвешивать что-либо на весах и так далее. А о жизни в мире без тяжести только спорили, но ни у кого не было решающих доводов, и никто не мог уверенно настаивать на своем.
Полеты продолжались, число наблюдений росло, и хотя вывод, что невесомость не страшна, в основном-то подтверждался, отклонения возникали не раз. Врачей беспокоил переход от усиленной тяжести к полной ее потере: чередование невесомости с перегрузкой сказывалось не очень-то благоприятно.
Вообще не все люди хорошо переносили те несколько десятков секунд, которые им приходилось провести, не чувствуя своего тела. Ну, а если придется провести часы и дни в настоящем космическом путешествии — как тогда?
Да и возвращение к привычной тяжести может вызвать перебои в работе сердца; приспособившись к малой нагрузке при невесомости, сумеет ли сердечная мышца сразу войти в нормальный, «земной» ритм?
Чтобы ответить на многие вопросы, приходилось неустанно продолжать эксперименты. Ракеты с животными проделывали гигантские прыжки в сотни километров. Собаки совершали свободное падение, а потом приземлялись на парашютах. Осмотры и наблюдения говорили: ненормальностей нет.
Так шли к опыту, значение которого трудно переоценить. Живому высокоорганизованному существу предстояло провести полет уже не на высотной ракете, а на спутнике-корабле.
Тогда еще не было надежных средств возвратить спутник на Землю. Лайка погибла, но гибель ее оказалась не напрасной. Она вполне удовлетворительно перенесла и выход на орбиту и длительную невесомость. Так говорили биосигналы — радиограммы, посланные приборами, бдительно следившими за животным. Отклонения от нормы не были чрезмерно велики. Еще раз, теперь уже в настоящем космическом полете, подтвердилось, что смертельной опасности невесомость не таит. Скептики ошибались.
Приближалось время других опытов. Они и только они могли дать окончательный ответ, потому что участие в них принимали люди и потому что не десятки секунд, а часы предстояло провести им в состоянии невесомости. Первым был Гагарин, вторым — Титов, за ними последовали американцы. Выдающийся групповой многодневный полет вскоре совершили Николаев и Попович.
Час сорок восемь минут — Гагарин, почти пять часов — Гленн и Карпентер, около девяти часов — Ширра, двадцать пять часов одиннадцать минут — Титов, семьдесят часов пятьдесят семь минут — Попович, и, наконец, девяносто четыре часа двадцать две минуты — Николаев. Таковы успехи вторжения людей в неизведанное, доселе таинственное пространство, окружающее нашу планету.
Это достаточно убедительная проверка предположений и гипотез, крушение одних и торжество других. Люди, побывавшие в космосе, доказали: там можно летать! Пожалуй, в том-то и состоит главная ценность первых космических путешествий, свидетелями которых нам довелось стать. Полное сохранение работоспособности человека во время более чем суточного пребывания за пределами Земли — таков основной и самый важный итог полета корабля «Восток-2».
«Вся научная программа, заданная космонавту на период полета, выполнена полностью. Вот лучшее доказательство, что невесомость не страшна», — рассказывал Титов. А Гагарин, пионер космоса, отмечал: «Сначала это чувство было несколько непривычным, хотя и раньше, до этого, я испытывал кратковременное воздействие невесомости. Но вскоре я к этому состоянию невесомости привык, освоился с этим состоянием и продолжал выполнять ту программу, которая мне была задана на полет. По моему субъективному мнению, воздействие невесомости не сказывается на работоспособности организма, на выполнении физиологических функций».
Превосходно чувствовал себя после полета американский космонавт Джон Гленн, сделавший три витка вокруг Земли. В его состоянии не произошло никаких опасных перемен, — так заявили врачи. Это уже третий человек, который провел в космосе длительное время. Такой же полет повторил Карпентер. Вдвое больше витков совершил Ширра.
Но нельзя все же сказать: нечего обращать внимание на невесомость, она не опасна. Нет, и у Титова временами были неприятные ощущения — длительная потеря веса вызвала некоторые изменения в органах равновесия. Стоило, впрочем, переменить позу, перестать делать резкие движения головой, как все проходило. Космонавт вернулся вполне здоровым и бодрым. Может быть, сказались индивидуальные особенности организма? Во всяком случае, точку ставить пока рано, предстоит дальнейшая работа, предстоят новые полеты.
Опыт Титова учел американский космонавт Джон Гленн. Как только наступала невесомость, он начинал осторожно поворачивать голову. Не произойдет ли головокружение, не вызовет ли это тошноту? Не потеряет ли он ориентировку? Но «никаких неприятных ощущений не испытывалось», — рассказывал потом Джон Гленн. Так же, как и советским космонавтам, ему было совсем нетрудно дотягиваться рукой до кнопок и управлять кораблем. Он так же свободно работал с аппаратурой, делал фотоснимки, завтракал, выдавливая пищу из пластмассовых туб. «Глотать было совсем нетрудно...» — сказал Гленн.
Сейчас, после полетов Николаева и Поповича, с уверенностью можно сказать: все-таки правы те, кто считал, что потеря веса не будет препятствием для путешествия в космос.
«Было приятно сознавать, — вспоминал Павел Попович, — что наши космические рейсы перечеркнули пессимистические предположения некоторых западных ученых о том, что человек больше суток в космосе существовать не сможет и что длительная невесомость может быть непреодолимым барьером для освоения человеком космоса. По их мнению, космонавтами могут быть только лица, у которых оперативным или другим путем будет разрушен вестибулярный аппарат».
Тренированному, закаленному человеку невесомость, во всяком случае, не страшна. А со временем переносить необычные условия космического полета смогут научиться не только летчики, но и люди других профессий. В космос отправятся инженеры, ученые, врачи... Он станет доступным для любого здорового человека, и полет в окрестностях земного шара будет в конце концов столь же обычным, как путешествие на воздушном лайнере.
Отныне у нас есть средство, которое позволяет изучать все происходящее в мире без веса — в течение часов, а если понадобится — и дней. Корабли «Восток» могут совершать оборот за оборотом вокруг Земли многие сутки!
Наши спутники-корабли — настоящие летающие лаборатории космической медицины.
| то было 15 апреля 1875 года. Три | отважных французских ученых — Кроче-Спинелли, Сивель и Гастон Тиссандье оторвались от земли на воздушном |
Почему погибли Кроче-Спинелли и Сивель? Вот вопрос, который заинтересовал ученых всего мира. Ведь они не были новичками в аэронавтике. Оба не раз поднимались на аэростатах на большие высоты, хотя на высоте 8 600 метров им пришлось быть впервые.
Оставшийся в живых Тиссандье вспоминал:
«На высоте 7 500 метров охватывает состояние чрезвычайного оцепенения. Как тело, так и рассудок постепенно слабеют; это делается мало-помалу, незаметно, так что человек не отдает себе в этом отчета. Человек становится ко всему безразличным, больше не думает о том, как опасно положение и велик риск, он поднимается все выше и выше — чувствует себя счастливым. Не напрасно говорят об обмороке на больших высотах. Обморочное состояние появляется неожиданно, внезапно, и с ним невозможно бороться...
Я хотел схватить трубку с кислородом, но не было возможности поднять руку. Однако рассудок оставался совершенно ясным... Я хотел закричать: «Мы находимся на высоте 8 тысяч метров!» Но язык был словно парализован. Вдруг глаза мои закрылись, и, потеряв сознание, я упал... Когда я открыл глаза... я чувствовал себя как бы оглушенным и расслабленным, однако мой рассудок начинал проясняться. Воздушный шар опускался с ужасающей скоростью; гондола сильно раскачивалась... Я дотащился на коленях до Кроче и Сивеля, потянул за руку одного, затем другого. «Кроче, Сивель, — закричал я, — придите в себя!»
Мои спутники сидели на корточках у стенки гондолы; их головы были закрыты дорожными пледами. Собравшись с силами, я попытался поднять их. Лицо Сивеля почернело, глаза потускнели, открытый рот был наполнен запекшейся кровью. Глаза Кроче были полузакрыты, а рот окровавлен. .»
Так в поисках научных фактов погибли смелые французские ученые Кроче-Спинелли и Сивель.
Тайну их гибели разгадал замечательный русский физиолог Иван Михайлович Сеченов. Он показал, что основной причиной смерти было снижение парциального давления кислорода в окружающем воздухе.
«Когда дыхание происходит в разреженной атмосфере, процент кислорода в легочном воздухе падает быстро и газ доходит до таких пределов разрежения, что уже не может поглощаться в достаточном количестве гемоглобином крови», — писал Сеченов.
Экипаж «Зенита» взял с собой в специальных подушках запас кислорода. Но их погубило то, что они пользовались им в полете не непрерывно, а лишь только время от времени на больших высотах.
Сеченов положил начало изучению проблемы кислородного голодания.
Вскоре после трагической гибели экипажа аэростата «Зенит» Д. И. Менделеев высказал идею создания герметической кабины, в которой человек может безопасно подниматься на большие высоты. Его идея сейчас успешно претворена в жизнь. Герметические кабины есть и на самолетах, и на стратостатах, и на ракетах, и на спутниках-кораблях.
Со времен И. М. Сеченова и Поля Бера врачи и биологи изучили основные физиологические особенности кислородного голодания. И это помогло новой науке — космической медицине, решающей проблему жизни человека вне Земли.
Техника в содружестве с нею создает для космонавта маленький мирок, подобный нашему большому земному миру. В нем человек сможет дышать и питаться. Он будет защищен и от жары, и от холода, и от смертоносного дыхания космоса — вредных излучений. Земля по-латыни «терра», и ракетный мирок можно назвать «терратой», что значит «маленькая Земля». В таком названии кроется глубокий смысл — там, во враждебной всему живому стихии, вдали от родной планеты человек должен быть как дома...
Обеспечить абсолютную герметичность, полностью изолировать кабину так, чтобы не могло произойти ни малейшей утечки воздуха.
Устроить в ней «микроклимат»: насыщать воздух кислородом, удалять углекислый газ, выдерживать влажность и температуру в допустимых пределах, наладить вентиляцию в кабине.
Снабдить космонавта калорийной пищей, которую он мог бы принимать в состоянии невесомости, позаботиться о питье.
Предусмотреть ассенизационное устройство.
Гарантировать надежную защиту от космических, ультрафиолетовых и рентгеновых лучей.
И, наконец, учесть психологический фактор — ведь человек будет долгое время жить и работать в крошечном помещении, далеко от Большой Земли.
Таков перечень стоявших перед инженерами и врачами задач. Начнем по порядку.
Строго говоря, пустоты нет нигде во вселенной. Но по сравнению с привычной нам атмосферой межпланетное пространство все же пусто: давление там близко к нулю. Что произойдет, если человек останется без защиты в этом царстве вакуума? Он, безусловно, погибнет через несколько секунд.
В разреженном воздухе наступает высотная болезнь. Не хватает кислорода для дыхания: появляются слабость, апатия, головокружение, тошнота. Поэтому без кислородной маски подниматься выше трех-четырех километров не рекомендуется.
Выше семи километров наступает другая неприятность — декомпрессионная болезнь. Растворенный в крови и тканях азот выделяется, образуя пузырьки. Это вызывает боль в мышцах и суставах. Особенно страдают коленные суставы: на них приходится 70 процентов поражений! И, что самое опасное, газовые пузырьки могут вызвать закупорку сосудов сердца и мозга.
Выделяется не только азот, расширяются и другие газы — в желудке, кишечнике и других полостях тела. Возникают боли, нарушаются кровообращение и дыхание. Так проявляет себя еще одна болезнь — высотный метеоризм.
Наконец, при падении давления ниже 47 миллиметров ртутного столба (ниже упругости водяных паров) в человеческом теле закипают жидкости — плазма крови, например. Не удивительно: в разреженной атмосфере и кипяток бывает холодным. Даже на вершине Казбека вода кипит не при 100, а уже при 83 градусах тепла. Выше 19 километров точка кипения спускается к 37 градусам — температуре тела. Наступает тканевая эмфизема.
На высоту более 20 километров поднимали собаку без высотного костюма. Через некоторое время объем ее тела резко увеличился. Водяные пары занимают больший объем, чем вода, а потому ткани разбухают, расширяются. Ведь они больше чем на три четверти состоят из воды!
Итак, несколько болезней, несколько опасностей, и каждая из них может стать смертельной. Но избежать гибели можно. Можно предотвратить кислородное голодание, запасшись кислородом. Можно бороться с декомпрессионной болезнью — вместо нормальной кислородно-азотной атмосферы заполнить кабину синтетическим воздухом из кислорода и гелия.
Дело в том, что количество растворенного в крови воздуха зависит от величины атмосферного давления. Если в мировом пространстве или даже на высоте более 7 тысяч метров нарушится герметичность кабины, то в организме человека будут интенсивно выделяться газы и прежде всего азот и углекислота. Они могут закупорить сосуды, сдавить и лишить нормального кровоснабжения нервные узлы и иные жизненно важные центры. В крови и других жидких тканях происходит примерно то же, что и в откупоренной бутылке с напитком, газированным под более высоким давлением, чем атмосферное. Гелий же плохо растворяется в крови, и потому не будут возникать вызывающие боль и закупорку сосудов газовые пузырьки.
Гелиевый воздух почти в 3 раза легче обычного. Благодаря этой особенности он быстро проникает в легкие, увлекая в них больше кислорода и выводя из организма углекислоту. Вот почему он широко применяется в медицине для лечения и предупреждения многих заболеваний дыхательных путей.
Удачное сочетание в гелии инертности, и легкости делает его незаменимым для создания микроклимата кабины космических кораблей. Однако у гелия наряду с замечательными свойствами есть и существенные недостатки. Теплопроводность гелия в 6 раз больше, чем теплопроводность воздуха. Поэтому человеку будет холодно даже при температуре 18— 20 градусов, приятной в обычных условиях. Именно поэтому у водолазов на больших глубинах при дыхании гелиевым воздухом появляется ощущение холода в груди и дрожь.
Плотность гелия в 6 раз меньше привычной для нас плотности воздуха. При дыхании такой смесью с космонавтом произойдет нечто удивительное, хотя и не опасное: гелий меньше давит на голосовые связки, а потому голос изменится на целую октаву. Взрослый заговорит голосом ребенка...
Не страшен и высотный метеоризм. Рациональное питание и строгий режим избавят космонавта от неприятностей. Наконец, можно избежать и тканевой эмфиземы: надо только с помощью защитной одежды создать искусственно давление на тело выше 47 миллиметров ртутного столба.
Что за воздух должен быть в космическом корабле и какое давление поддерживать в кабине — по этому поводу еще нет единого мнения среди ученых. Все сходятся на том, что нельзя дышать чисто кислородной атмосферой — это смертельно, и особенно надо бояться избытка углекислоты. Но что лучше — кислород с азотом или кислород с гелием — пока неизвестно.
Конструкторам выгодно уменьшить давление в кабине, медикам желательно сохранить нормальное, атмосферное. И здесь придется пойти на компромисс.
С кем можно сравнить обитателя «терраты»? Вероятно, со стратонавтом или подводником в первую очередь. Когда-то стратостат, воздушный шар больших высот, был единственным средством подняться в преддверие космоса. Героические подъемы тридцатых годов еще живут в памяти тех, кто тогда с волнением следил за покорением стратосферы. Много лет спустя вновь обратились к стратостату, который дает возможность «всплыть» к поверхности воздушного океана и понаблюдать в определенной степени специфику жизни в пустоте.
Несколько лет тому назад американский испытатель Симмонс поднялся на стратостате на высоту более 30 километров, установив новый рекорд. Но не в рекорде дело. Стратонавт провел в герметической кабине 32 часа. Он смог убедиться на себе, как важна безупречная работа установки микроклимата.
Ночью гондола охладилась, в кабине стало холодно — всего один градус выше нуля, и поглотитель углекислоты перестал действовать нормально. Содержание углекислого газа увеличилось больше чем в 100 раз! Стратонавт тотчас же почувствовал крайнее утомление, и ему помогло только вдыхание чистого кислорода. Значит, нужна совершенная автоматика, предупреждающая подобные сюрпризы. Это, конечно, нужно иметь в виду конструкторам космических кораблей.
И все же пока еще неизвестно окончательно, какой микроклимат будет для космонавта наилучшим.
Четыре опасности, четыре болезни, а защита одна — герметическая кабина.
Кроме того, космонавта надо одеть в высотный скафандр. В случае аварии, если произойдет утечка воздуха, достаточно закрыть шлем, и он вновь будет окружен искусственной атмосферой, как в герметической кабине корабля.
Правда, Титов во время всего путешествия не закрывал шлем скафандра, как и Николаев и Попович. В кабине условия были вполне нормальны. Однако в более длительном полете встреча с метеором не исключена: тогда упадет давление, и без защитного костюма не обойтись. Одетый в него космонавт сможет заделать пробоину или, если положение окажется угрожающим, вернуться на Землю.
Ученые считают, что скафандр, видимо, надо будет соединить с вентилируемым комбинезоном. И уже сейчас за границей создан универсальный космический костюм: он защищает от вакуума и небольших доз космических излучений, от перегрузок и механических повреждений, от перегрева и холода.
Никаких неожиданностей! Приготовиться ко всему, что космос может преподнести! Вот какова задача создателей костюма для космонавта.
Космическая одежда защитит от вакуума мирового пространства, предохранит и от чрезмерных колебаний температуры. В случае посадки на воду — «приводнения» — удержит космонавта на поверхности.
Скафандр по одному из зарубежных проектов имеет тепловую изоляцию, вентиляционное и противоперегрузочное устройство, нейлоновую сетку, предохраняющую от внезапного повышения или понижения давления. И все это многослойное сооружение закрыто еще верхней «обшивкой» на случай возможных повреждений.
Известно, что вероятность встречи ракеты с метеором крайне мала. Было подсчитано: столкновения могут произойти не чаще одного раза в несколько сотен лет. Правда, речь идет о метеорите крупном, способном пробить обшивку, иными словами — об аварии серьезной, грозящей разгерметизацией кабины корабля.
Ну, а микрометеорный град, удары крошечных частичек весом в доли миллиграмма обшивку серьезно не повредят, хотя с «метеорной эрозией» — разъеданием обшивки микроударами — инженерам не посчитаться нельзя. Тем не менее у них есть уже опыт. Его дали полеты спутников всех «калибров» — от маленького первенца семьи искусственных лун до кораблей-гигантов.
Отдельные зарубежные ученые пугали метеорной угрозой. Они считали, что вероятность столкновения — раз в пятидневку, причем на высотах, превышающих уже 130 километров. Иначе говоря, спутник или спутник-корабль наверняка потерпит аварию в космосе и не проживет даже полную неделю. Пришлось произвести переоценку: метеор размером в миллиметр, вероятно, встретится раз за 400 лет, а пятимиллиметровый — за 400 веков! Первая советская космическая ракета на всем пути (почти полмиллиона километров!) встречала метеоры весом всего около миллиардной доли грамма.
По данным, полученным с помощью третьего советского искусственного спутника, на каждый квадратный метр приходилось более 600 ударов микрометеоров в час. И тем не менее метеорная эрозия не помешала исправно работать солнечным батареям этой летающей лаборатории: аварий не произошло. Наши тяжелые спутники летали много месяцев подряд. Очевидно, и ракету можно обезопасить от микрометеоров.
За рубежом был проведен такой опыт: камеру с животными обстреливали из ружья, имитируя метеоритную бомбардировку. И оказалось, что состояние животных во многом зависит от состава атмосферы в камере. Особенно опасен избыток кислорода, и не только в случае попадания метеорита, но и в пожарном отношении.
Но очевидно, что совершенно игнорировать метеорную опасность нельзя. Деление корабля на отсеки, бронирование и защитная одежда не снимаются с повестки дня.
Вероятно, инженеры создадут локаторы — оптические и радиотехнические — ля предупреждения метеорной опасности на космическом корабле. Но нужно уничтожить грозящий гибелью метеор. Быть может, в ход пойдет электромагнитная пушка — генератор мощных излучений, способных разрушить небесную глыбу. В зарубежной печати сообщалось о том, что будто бы была создана такая пушка с дальностью действия 75 километров.
За атмосферой придется встретиться с ничем не ослабленным ультрафиолетовым излучением Солнца. Стенки корабля должны сослужить космонавту ту же службу, которую для жителей Земли выполняет ее воздушная оболочка, ее естественная броня.
Атмосфера служит нам защитой и от космических лучей. Такой защиты не будет у космонавта. Во время вспышек на Солнце оно выбрасывает множество протонов высоких энергий. Тогда интенсивность космических лучей вне магнитного поля Земли возрастает в тысячи и даже десятки тысяч раз. Это представляет опасность для космонавта. Очевидно, необходимо научиться прогнозировать появление солнечных вспышек.
Накануне и во время полетов за Солнцем тщательно наблюдают гелиофизические и астрофизические обсерватории. Производятся запуски шаров-зондов.
На приближение вспышек указывает повышение напряженности магнитного поля «неспокойных» участков солнечной поверхности и появление мощных импульсов радиоволн.
Нам неизвестно еще до конца, что происходит, когда частица попадает в живую ткань. Но мы постепенно приближаемся к разгадке тайны космических лучей, и это важно теперь в интересах космонавтики прежде всего!
Космические частицы-невидимки может обнаружить только специальный прибор — счетчик заряженных частиц. А невидимки эти коварны: попадая в живую ткань, они не причиняют боли и вообще не вызывают никаких ощущений. Человек, пораженный ими, сначала ничего опасного не замечает. Между тем в недрах живого вещества идет разрушительная работа.
Частица высокой энергии, как пуля, пронизывает ткань, она может проникнуть на несколько сантиметров вглубь. Не удивительно — ведь тяжелые ядра, входящие в состав космического излучения, пробивают свинцовую пластину в 30 сантиметров толщиной! Нужна свинцовая плита толщиною около метра, чтобы ослабить действие пришельцев из космоса.
Однако о подобной броневой защите для космонавтов не может быть и речи. Нужно искать другие способы. И здесь поможет молодая отрасль науки — радиобиология.
Ей приходится иметь дело не только с космическими лучами: от лучевой болезни люди гибнут и на Земле. За пределами планеты радиационную опасность представляют скопления частиц — пояса, окружающие нашу планету, и потоки электронов и протонов, летящие от Солнца. Космические ракеты, пролетавшие сквозь внешний радиационный пояс, обнаружили, что интенсивность излучения там в тысячи раз выше предельно допустимой. Пустое межпланетное пространство далеко не так уж пусто!
Корабль там подвергнется обстрелу различных элементарных частичек. Они могут быть опасны не только для человека. Они могут причинить вред аппаратам и приборам — солнечным батареям, например. Опять-таки возникнет угроза людям: для их безопасности все системы корабля должны работать безотказно.
Да и сам корабль может стать источником излучений: электроны, ударяясь о его корпус, резко тормозятся, и при этом рождаются рентгеновы лучи. Так было с искусственными спутниками Земли. То же произойдет и при пролете радиационных поясов.
Наконец когда-нибудь появятся и атомные ракеты — тогда источник излучений всегда будет рядом. Вот почему радиобиология становится одной из важнейших среди наук, готовящих победу человека над космосом. Космическая радиобиология — наука очень молодая. Сейчас она только начинает накапливать факты, полученные в космосе. Их добывают счетчики, посланные на ракетах и спутниках, их приносит каждый полет с живыми существами на борту.
Человеческое тело неоднородно, и на разные его ткани по-разному действуют пули-частички. Одни клетки погибают безвозвратно — и как раз те, которые наиболее важны для человека и животных: кожа восстановится, а нервные клетки нет. Крайне чувствителен, например, хрусталик глаза.
Чем сложнее организм, чем совершеннее он устроен, тем более опасны для него космические лучи. Обезьяне приходится намного тяжелее, чем мыши, а человеку труднее всех.
Дело не в одном лишь разрушении тканей. Радиация влияет на наследственность, а ведь в недалеком будущем космические полеты перестанут быть единичными. Не за горами и жизнь в заатмосферных поселках и длительные путешествия. Межзвездные перелеты продлятся долгие годы. Обратно вернутся лишь ставшие взрослыми дети, рожденные в космосе.
Сейчас ведутся опыты на микроорганизмах и животных для выяснения влияния радиации на наследственность.
У Стрелки родилось после полета сначала шесть, а потом четыре щенка. И большинство из них — восемь из десяти — самки. В семьях сотрудников высокогорных обсерваторий, где космическое излучение более интенсивно, рождаются преимущественно девочки. Нельзя спешить с выводами, но они напрашиваются: не виноваты ли в этом излучения? Проверки, наблюдения будут продолжаться.
В полет человек возьмет с собой растения. Один кандидат уже намечен — это хлорелла. А растения ведь тоже относятся к миру живого. Как повлияет на них облучение? Не зря в ракетах и на спутниках-кораблях путешествовали и хлорелла, и зерна ячменя, и различные сорта семян гороха, кукурузы, пшеницы, гречихи, конские бобы и другие представители растительного мира. Вернувшись, зерна проросли и дали потомство. Сухие семена лука, посеянные после суточного полета на втором космическом корабле-спутнике, проросли вдвое быстрее оставшихся на Земле контрольных семян.
Наибольшее ускорение роста наблюдалось у лучистых грибков. Ученые объясняют это явление влиянием излучений. Но может быть и обратный эффект: все зависит от дозы излучения. Были случаи, что в следующих поколениях появились низкорослые, уродливые формы, а прямое попадание космических частиц чуть ли не наполовину уменьшило в потомстве количество колосьев и зерен. Бывало, зерна даже меняли окраску. Вес их в среднем, правда, остался прежним.
Мы еще далеки от разгадки всех тайн космической радиации. Мы не знаем, как повлияет она на жизнь и здоровье космонавта, которому предстоит пробыть в путешествии долгое время. Но ясно, что с этой опасностью не считаться нельзя. Орбиты кораблей «Восток» проходили ниже радиационных поясов. Прогнозы вспышек на Солнце помогли избрать наиболее спокойные для полетов дни. А дальше?..
Радиобиологам предстоит прежде всего выяснить ясную картину взаимодействия космических частиц с живыми организмами. Она известна пока лишь в самых общих чертах. Но и то, что известно, настораживает.
Частица способна произвести — в масштабах молекул, конечно, — целый химический переворот. Происходит гидролиз — перегруппировка атомов в молекулах воды, при которой образуется перекись водорода. А ведь в тканях и человека, и животных, и растений очень много воды. Перекись же водорода разрушает заключенные в ядрах клеток носители наследственных свойств. Есть в тканях и кислород. Он усиливает поражающее действие вторгшихся в клетку частиц.
Химикам известны вещества, которые обезвреживают, дезактивируют ядовитые газы. Так нельзя ли найти противоядие и от излучений? Оно связывало бы тяжелые металлы, ядра которых обнаружены в составе космических лучей, лишало бы их активности.
Поиски начались уже давно, и так же давно стали известны первые защитные препараты. Однако сразу же выяснилось, что на практике они непригодны. Неприятный запах, трудности с хранением и, главное, неудобство применения — только введением в вену... Но поиски продолжаются.
Создано уже несколько различных медикаментов, испытанных на животных и давших хороший эффект. Без них мыши либо погибали от излучений, либо давали уродливое, нежизнеспособное потомство. Погибали и собаки, облученные смертельной дозой. А те, которым давали спасительные таблетки, оставались совершенно здоровыми.
И уже Космонавт-три и Космонавт-четыре имели с собой специальные защитные препараты на случай, если радиация внезапно резко возрастет.
Есть и другой способ, который предоставляет не медицина, а техника. На Земле им пользуются довольно широко. Защитные экраны установлены на атомных электростанциях и кораблях. Они потребуются атомовозам и атомолетам. Необходимую конструктивную защиту имели корабли «Восток-3» и «Восток-4».
Но, конечно, многотонные свинцовые щиты для них негодны. Вероятно, придется сделать экраны из таких легких веществ, как, например, углеводороды и полиэтилен. И, кроме того, по данным космической радиационной разведки, можно будет составить «лоцию» для космонавта, карту опасных зон..
Едва ли не самое интересное открытие в геофизике последних лет — открытие радиационных поясов Земли. Океан казался намного страшнее, пока на карты не нанесли все рифы и мели, все острова и линию берегов. У космоса ракеты вырывают его тайны, и уже появился путеводитель — карта распределения излучений в окрестностях планеты. Ниже поясов летать безопасно, хотя облучение и может быть примерно таким, как в ядерных лабораториях на Земле.
Но как же все-таки с поясами? Ведь через них когда-нибудь — быть может, и скоро — пробираться придется! Поможет нам та же карта.
Разведка радиационных поясов вокруг Земли и является одной из задач запусков серии наших спутников «Космос». Они призваны дать необходимые данные конструкторам космических кораблей для обеспечения безопасности будущих полетов.
«Лоция» для космонавта подскажет выбор наименее опасного пути. Биология и техника обеспечат надежную защиту — без нее ведь нельзя будет пройти радиационные пояса Земли.
Во время вспышек на Солнце интенсивность космической радиации грозно растет. Предвидеть их на все время длительного полета пока что еще нельзя. А пояса, подобные земным или более мощные, у других планет? Или подвижные скопления — «облака» заряженных частиц, которые встречаются в межпланетном пространстве? Обо всем этом забывать нельзя, и все это нам неизвестно.
Астрономы непрерывно следят за жизнью Солнца. Они знают, когда наступают «пики» его активности, которые повторяются через строго определенное время. Но происходит на нашей звезде и то, что наука еще предсказывать не научилась, — взрывы, вспышки.
Насколько они опасны, какая от них нужна защита и как предугадать внезапный взрыв, пока еще неизвестно. Может быть, на корабле придется оборудовать специальный защитный отсек, где космонавт укроется во время солнечных вспышек. Вероятно, поможет автоматическая разведка, как помогла она успешному полету первых спутников-кораблей.
Защита от вредного действия излучений... Но только ли вред приносят они? Оказывается, нет. Вот послужной список полезной работы различных воли электромагнитного спектра.
Видимый свет (и близкие его соседи): энергетика межпланетного корабля, гелиоэлектростанции, солнечные батареи, существующие уже сегодня. Он участвует и в фотосинтезе и в регенерации пищи, воздуха, воды.
Рентгеновы и гамма-лучи: стерилизация пищевых продуктов.
Космические лучи: селекция живых организмов, совершенствование старых и выведение новых видов растений. Быть может, космическая радиация поможет усиленно выращивать и полезные микроорганизмы — антибиотики, например?
Вероятно, вместе с другими условиями внеземного полета излучения внесут какие-то, пока еще неизвестные, изменения в физиологию самого человека. Правда, о лучах, идущих из глубины вселенной, нельзя уверенно говорить, что они непременно принесут пользу людям. Это можно лишь предполагать.
Герметическая кабина и скафандр должны сослужить космонавту еще одну службу. Условия внутри корабля, покинувшего нашу планету, должны оставаться постоянными во время всего полета. В кабине не должно быть ни слишком холодно, ни слишком жарко.
Законы физиологии неумолимы. Точно подсчитано, сколько энергии расходует в сутки человек, занятый разной работой. Точно известно, какая ему для этого нужна температура. Дело за «небольшим»: теорию применить на практике, воплотить в конструктивные решения те общие выводы, которые сделала физиология.
Физиологи давно уже знали: из человеческого организма тепло постоянно уходит. Для нормального самочувствия должно установиться какое-то равновесие, необходимо добиться гармонии, достигнуть уровня, который был бы для человека переносим.
Температура, влажность, давление — они имеют оптимально допустимые пределы. Нас интересует, конечно, какие.
Температура — от 10 до 25 градусов Цельсия.
Влажность — от 50 до 80 процентов.
Давление — порядка 400-760 миллиметров ртутного столба.
Вот из чего надо исходить конструктору кабины.
Но самые простые вещи в космосе осложняются чрезвычайно. Воздух на корабле ведь тоже станет невесомым! Он не пожелает никуда двигаться, и Мишель Ардан вопреки описаниям Жюля Верна не смог бы закурить сигару — спичка не стала бы гореть; на смену испорченному воздуху свежий бы не пришел.
Удалять вредные газы, вентилировать кабину, поддерживать, таким образом, в ней постоянную температуру — такова задача. Иначе тепло превратится в опаснейшего врага — оно скопится на коже, в легких, а это — смерть! То же случится и при отказе вентиляционной системы. Потому ее непременно дублируют, держат наготове замену.
...Корабль возвращается. Багровое пламя полыхает в иллюминаторе кабины. Внутри нее дрожат и переливаются красноватые блики. Странно и жутко наблюдать такую картину космонавту, сидящему в кресле. Ведь еще недавно он видел в окне небо, звезды, Землю, над которой клубились облака. Солнце, хотя и очень яркое, было где-то бесконечно далеко. А сейчас, кажется, корабль попал в огненное пекло. Температура обшивки — свыше тысячи градусов. В кабине же между тем по-прежнему всего двадцать с лишним градусов тепла, будто и не нагрелся до красного каления защитный тепловой экран.
Но вдруг все-таки случится, что предосторожности не помогут: экран почему-либо разрушится, и охлаждающая система выйдет из строя! Что тогда?..
Тепло человеческого организма непрерывно отдается в окружающую среду различными путями. Три четверти излучается поверхностью тела и уходит на нагревание воздуха. Двадцать два процента затрачивается на испарение воды с поверхности кожи и дыхательных путей. Остальная часть тратится на нагревание пищи, воды и вдыхаемого воздуха. При нормальных условиях существует равновесие между отдачей и образованием тепла. При резком повышении температуры теплоотдача уменьшается, происходит перегрев.
|
 |  |
|
 |
|
|
Врачи проводили специальные исследования, чтобы узнать, насколько вынослив к перегреву человеческий организм. Им было известно, что температура в 120 градусов для человека предел, однако только тогда, когда она действует долго. Новые опыты показали, что на короткое время этот предел можно отодвинуть — и довольно далеко. Если же человека еще одеть в одежду, какую носят полярники, то он вынесет температуру в плюс 260! Вероятно, удалось бы поднять температуру окружающего воздуха еще выше, да побоялись, как бы не загорелся костюм.
Поэтому космическая медицина считает, что перегрев при аварии не обязательно будет смертелен для космонавта. Надо только скафандр сделать теплозащитным, из ткани, которая выдерживала бы этот перегрев и не давала теплу проникнуть внутрь, а также позволила бы создать хорошую воздушную вентиляцию.
...Мы рассказали о целом ряде опасностей, подстерегающих человека до возвращения на Землю. А как узнать о самочувствии космонавта в полете, как помочь ему, если появится в этом необходимость? Ведь на борту пока нет врача? Однако... он есть там и все время внимательно следит за пациентом.
Врачу всегда полагалось быть рядом с больным — ведь только тогда можно прощупать пульс, выслушать сердце, осмотреть больного, чтобы определить болезнь и назначить лечение.
Но вот пациент оказался в космосе, за много сотен километров от Земли, попал в непривычную обстановку, и мы еще не знаем, как она повлияет на человека. Как же наладить врачебный контроль? Как, оставаясь на Земле, следить за здоровьем космонавта в полете? Выход один: прибегнуть к помощи радио.
Только радио позволит врачу незримо находиться в кабине. Врач сможет наблюдать за дыханием и температурой тела космонавта, следить за работой сердца и мозга, знать состояние любого другого органа. Биотелеметрия, измерение на расстоянии биологических величин, — вот помощник врача. Отсюда и название нового направления в радиотехнике: био — жизнь, теле — далеко, метрия — измерение. И биотелеметрия не простая, а космическая.
Как же наладить радиопередачу «из человеческого тела»?
Надо уловить изменения интересующей нас биологической величины, пусть даже самые малые. Надо перевести эти пойманные сигналы на «электрический» язык, преобразовать их в электрические импульсы. Надо передать эти импульсы на Землю и суметь потом записать и расшифровать полученную из космоса радиограмму.
Поэтому прежде всего нужны датчики, причем такие, которых космонавт не чувствовал бы и не испытывал бы от них беспокойства, ибо в длительном полете раздражение неизбежно скажется на результатах измерений. Датчики — чувствительные элементы, органы чувств приборов и одновременно преобразователи. Предположим, нужно следить за пульсом. Фотоэлемент и крошечную электрическую лампочку располагают для этого на мочке уха по обе стороны кровеносного сосуда. В такт сокращениям сердца пульсирует кровь, расширяется и сужается сосуд, пропускает то больше, то меньше света. Меняется освещенность, меняется ток в фотоэлементе. Миниатюрный прибор, весящий всего три-четыре грамма, сообщает о биении пульса.
Помимо фотоэлемента, можно применить и пьезоэлемент — кварцевую пластинку, ту самую, которая работает в звукоснимателе проигрывателя. У такого элемента есть ценное свойство: колебания механические он преобразует, в колебания электрические. Пьезоэлемент столь чувствителен, что отзывается на колебания стенок сосуда, к которому приложен.
Итак, у нас есть датчики пульса. Датчик температуры, естественно, термометр, но только не обычный, а полупроводниковый. Этот крошечный прибор мгновенно отзывается на изменение температуры даже в сотые и тысячные доли градуса.
Однако мы забыли про легкие. Они не вырабатывают биотоки, и датчики-электроды здесь бесполезны. Врачу же надо знать изменение объема легких при вдохе и выдохе, частоту дыхания. За какую же ниточку ухватиться? Попеременно расширяется и сжимается грудная клетка... На космонавта уже надет эластичный пояс с датчиками и электродами, закрепленный системой лямок. Пояс плотно охватывает тело и воспринимает движение груди при дыхании. Этим и необходимо воспользоваться, чтобы регистрировать каждый вдох и выдох.
Датчик дыхания — резиновая трубочка, наполненная мелким угольным порошком. Вдох — она растягивается, крупинки перестают плотно прилегать друг к другу, сопротивление проходящему через них току увеличивается. Выдох — все происходит наоборот. Своеобразный микрофон, только не звукового, а электромеханического типа! Он переводит колебание грудной клетки в колебания тока, а их уже возможно передать на Землю через радиотелеметрический канал, получив пневмограмму. С частотой дыхания справиться легче: поставить контакты, которые будут замыкаться всякий раз, когда человек делает вдох, и выключаться при выдохе.
Короче говоря, всюду, где происходят какие-то изменения освещенности, температуры, размеров, им отвечают колебания электрического тока.
Вот мы и нашли ту ниточку, за которую можно ухватиться, чтобы идти дальше. Теперь необходимо «нагрузить» радиоволну, которая посылается радиопередатчиком на Землю. Полученный из космоса электрический сигнал с помощью специального устройства накладывается на основную волну и вместе с ней достигает земного приемника. Остается лишь выделить зашифрованный биосигнал, усилить его и записать, чтобы потом врачи могли проанализировать результаты наблюдений и сделать выводы о состоянии космонавта.
Когда корабли «Восток» пролетали над земной станцией наблюдения, то данные, полученные из космоса, немедленно обрабатывались, и к следующему витку уже было ясно, все ли благополучно на борту или надо давать команду на снижение.
Электричество и радио позволяют автоматически вести непрерывный контроль за состоянием космонавта. Каждое его дыхание, каждое биение сердца доносится до Земли.
Иногда можно обойтись и без датчиков. Работа мозга, сердца, сокращение мышц сопровождаются возникновением разных биологических токов. Датчиком служит простой электрод. Никаких преобразователей не нужно, нужны только усилители, потому что биотоки очень слабы. При сокращении мышцы выделяется энергия. Она и вся-то невелика, а на долю биотока приходится менее одной стотысячной ее части!
С датчиком или без датчика, но получен и усилен электрический сигнал. Радиоволне поручается донести его до Земли, и не один, а сразу несколько: обычно радиотелеметрические системы бывают многоканальными. Одновременно приборы сообщали о биотоках и работе сердца, частоте и глубине дыхания, температуре тела космонавта.
Из космоса принимается большое количество данных, иначе говоря — объем биологической информации, доставляемой с корабля по радио на Землю, довольно велик. Его можно сократить, если пользоваться специальным кодом, и потом производить расшифровку. Тогда по одному каналу связи можно пропустить значительно больше нужных данных.
Однако никакой врач не рискнет поставить диагноз заочно, не видя больного, даже имея запись пульса, дыхания или электрокардиограмму. И к радиолинии телеметрической добавилась линия телевизионная.
Две телевизионные камеры были в кабинах кораблей «Восток» три и четыре. На множестве экранов земных приемных станций появлялось лицо космонавта. Врачи смогли увидеть своего «пациента», хотя он находился от них за много сотен километров и проносился с огромной скоростью над нашей планетой. С телеэкрана можно произвести киносъемку, синхронизировав кинокадры и радиотелеметрические записи. Тогда врач сможет сопоставить показания приборов о состоянии космонавта с его поведением и внешним видом.
Телевизионные кадры запечатлели интереснейшие моменты многочасового путешествия пилота корабля «Восток-2», начиная с предполетного осмотра Титовым корабля. На телеэкранах земных станций видно было, как космонавт вел себя при выходе на орбиту и во время полета вокруг Земли, что происходило в кабине: все потеряло вес, бортовой журнал витает в воздухе так же, как и кинокамера и привязанный шнурком карандаш.
Без радио и телевидения полет человека в космос был бы невозможен. Не только связь с космонавтом и наблюдение за ним, но и управление кораблем, возвращение его на Землю, полный отчет о всем ходе полета и запись всех наблюдений — вот что значит для космонавтики радио и телевидение.
В перспективе — обработка данных приборов биологической информации прямо на борту. Она поступит и в радиолинию, связывающую корабль с Землей, и в систему управления. Это намного повысит безопасность полетов, поможет автоматически создать необходимый комфорт. Фантастика? Нет, реальная задача для электроники завтрашнего дня.
Принципы автоматики в космосе остаются теми же, что и на Земле.
Электронный «врач» получает сигналы от датчиков, которые регистрируют одновременно несколько важнейших показателей состояния космонавта. Работает сердце — и от его ударов возникают биотоки, шумы, вибрации, достигающие даже кончиков пальцев ног. Каждое дыхание тоже не проходит бесследно, как и каждое сокращение мышц, каждое движение каждой части тела. Все это можно уловить, а уловив — записать. Так создается картина работы человеческого организма. Человек заволновался — появился пот, изменилось электросопротивление кожи: измеряя его, можно получить отчет о состоянии центральной нервной системы.
Частота пульса и дыхания, сокращение мышц — все помогает врачу ясно представить, что происходит с человеком. Даже такой, казалось бы, несущественный показатель, как движение глаз при переводе взгляда, и тот, оказывается, может рассказать об очень важном — о взаимодействии зрительного и вестибулярного аппаратов, от которых также зависит самочувствие невесомого космонавта.
Электроника позволяет получить разностороннюю биологическую информацию, а это, в свою очередь, дает возможность наладить и врачебный контроль, и врачебную профилактику, и аварийно-спасательную службу.
Но космонавт на космическом корабле — не праздный наблюдатель. Он и сам будет следить за своим состоянием — проводить самоосмотры, как делали Николаев и Попович. Приборы сообщат, если у него что-нибудь не в порядке. Однако как бы не оказались эти сигналы слишком запоздалыми!
Медики считают возможным на основании непрерывного биотелеметрического контроля заглянуть в будущее, предвидеть заранее появление расстройств, а предвидеть — значит предотвратить их появление.
Более того, в недалеком будущем лечить космонавта, вероятно, удастся и автоматически, без всякого вмешательства с Земли. Защитные приспособления включатся по команде электронного робота. Кстати сказать, в одном из английских госпиталей есть электронная «медсестра», которая обслуживает девятьсот больных. Она следит за их пульсом, дыханием, температурой, кровяным давлением. В случае отклонения от нормы тревожный сигнал указывает врачу, кому нужно оказать помощь. Подобная сиделка — прообраз космического врача-автомата.
Он, этот «врач», соберет прежде всего подробную медицинскую информацию о своем пациенте. Заметим, что пациент — это не обязательно больной, диагностика не только регистрирует заболевания, диагноз не только свидетельствует о болезни. Надо заметить самые незначительные отклонения от нормы и по ним определить, что произойдет в дальнейшем, не появятся ли более серьезные симптомы.
И вот датчики дали электронному «врачу» все необходимые сведения о его пациенте. Машина, которая хранит в своем запоминающем устройстве показатели здорового человека, мгновенно сравнит с ними сообщения датчиков. Она выделит сразу же серьезные отклонения, если такие будут. Она сопоставит данный случай со всеми подобными заболеваниями, какие только могли быть и какие тоже хранятся в ее «памяти». Она произведет «сортировку», отберет наиболее вероятный вариант и поставит правильный диагноз — даже если космонавт еще здоров и болезнь только может появиться в будущем. Понадобится же врачу-машине для этого значительно меньше времени, чем понадобилось нам, чтобы описать ее работу.
Но поставить диагноз — это еще не все. Больного надо лечить или, еще лучше, предотвратить болезнь. Машина выдаст команду в соответствующую систему корабля, чтобы изменить условия в кабине и даже опустить корабль на Землю, если другого выхода нет.
Зная, что происходит с космонавтом сейчас, в данный момент, врачи на Земле имеют выбор решений: продолжать полет или прекратить его, если в записях физиологических данных обнаружится тревожный симптом. Космонавт знает: в любой момент, если возникнет опасность, ему обеспечено возвращение на Землю. Не зря существует ручное управление кораблем. Оно вселяет особое чувство — чувство власти над космической машиной, которую можно направить к Земле! Впрочем, таких чрезвычайных случаев в практике космонавтики не было до сих пор.
Не надо думать, однако, что на космическом корабле мы увидим такую же громоздкую аппаратуру, как в современных телестудиях и радиоцентрах. Слишком дорого обходится каждый килограмм груза, который надо вывести на межпланетную трассу.
Чтобы обеспечить все необходимое для жизни и работы космонавта, кабина должна весить примерно в 50 раз больше, чем сам человек! Ракета-носитель должна забросить в космос груз в несколько тонн.
Сейчас созданы конструкции электронных приборов, в которых размещено до двух тысяч деталей в одном кубическом сантиметре. В корпусе ручных часов «Победа» поместилось бы около десяти тысяч деталей! Еще пример. Аппаратура для регистрации биотоков мозга и глазных мышц вместе с источником питания размером чуть побольше спичечной коробки. Кроме того, при конструировании и изготовлении портативной бортовой аппаратуры применяются новые сверхлегкие материалы, экономичные источники питания, мельчайшие полупроводниковые устройства. Это значительно увеличивает надежность ее, особенно важную для предстоящих длительных космических полетов. А их время наступает, ибо дорога во вселенную открыта.