ГЛАВА IV Имитация космического полета

Имитация невесомости

Все мы в той или иной степени испытали когда-нибудь в своей жизни кратковременное состояние невесомости. Например, на аттракционах в парках, когда переваливали через вершину подъема, или во время спуска в скоростном лифте, когда наши ноги на какой-то миг отрывались от пола. В поле земного тяготения ощущение невесомости можно испытать только во время свободного падения или создав на очень короткий промежуток времени силу, противодействующую силе земного притяжения. Еще в 1935 году в Германии Дирингсхофен испытал в течение 8 сек состояние невесомости в самолете, пикирующем с большой высоты, когда двигатель использовался только для преодоления лобового сопротивления. В 1950 году Хейнц и Хабер в Школе авиационно-космической медицины ВВС США предложили другой вариант этого метода имитации невесомости. Как показано на помещенном ниже рисунке, самолет быстро пикирует, а затем выравнивается и летит вверх по параболе: на первой половине кривой он испытывает постоянное вертикальное торможение 1 g, а на второй происходит его свободное падение. В соответствующим образом переоборудованном для таких экспериментов самолете КС-135 в течение приблизительно 25 сек можно создавать условия невесомости с точностью около ±0,01 g, зависящей от квалификации пилота и метеорологических условий. В Советском Союзе для этих же целей используют самолет ТУ-104.

Такой способ имитации условий невесомости можно использовать для тренировки космонавтов, и его действительно широко применяли для этой цели в первых советских и американских программах пилотируемых космических полетов, а иногда его используют и сейчас. Внутрь большого самолета помещают макет космического корабля, и космонавт учится входить и выходить из него, есть и пить в условиях невесомости, а также выполнять специальные работы, которые ему предстоят во время пребывания за пределами космического корабля, как это показано на снимке (рис. 43). Однако такая обстановка не совсем соответствует условиям космоса вследствие сравнительной кратковременности периода невесомости, а также из-за того, что до и после состояния кратковременной невесомости космонавт испытывает действие ускорения от 1 до 3 g. При тренировках американских космонавтов на адаптацию к условиям невесомости каждый вылет происходил по сорока таким параболам. В общей сложности они находились в условиях невесомости в течение 10 час.

Рис. 42. Имитация условий невесомости при полете самолета по баллистической траектории. Свободное падение происходит на участке кривой, где g равно нулю, и продолжается 25–35 сек

С 1966 года американские космонавты начали тренироваться в специальных «бассейнах невесомости». Несмотря на сопротивление, которое возникает при движении тела в жидкости, методы нейтральной плавучести, создаваемой погружением в воду, позволяют ознакомить космонавтов с динамикой человеческого тела, имеющего три степени свободы (рис. 44). Космонавты, тренировавшиеся до полетов в космос в таких бассейнах невесомости, дают этому виду тренировок высокую оценку. Космонавт Э. Олдрин, сравнивая задания, выполнявшиеся им во время тренировок в бассейне, с заданиями, которые ему пришлось выполнять позже в космосе, утверждает, что «подводная имитация невесомости имеет значительные преимущества перед имитацией невесомости в самолете, так как в условиях бассейна мы можем последовательно осуществлять все операции, которые потом производим при выполнении заданий в космосе, и можем проверить весь план полета или по крайней мере ту его часть, которая связана с выходом из космического корабля».

Рис. 43. Советский космонавт во время тренировки на адаптацию к условиям невесомости в самолете, летящем по траектории, изображенной на предыдущем рисунке

При тренировках в «бассейнах невесомости» необходимо, чтобы космонавт был в том же скафандре и использовал то же оборудование, с которыми он будет работать во время космического полета. Для правильного воспроизведения динамики движений важно также, чтобы космонавт был соответствующим образом нагружен балластом. Эксперименты, проведенные в Научно-исследовательском центре ВМС США в Джонсвилле, штат Пенсильвания, показали, что если воду в бассейне заменить жидкостью на основе полидиметилсилоксана (кремнийорганическое соединение, входящее в состав кремов для кожи и косметических средств), то космонавты могут оставаться в состоянии нейтральной плавучести в течение нескольких дней или, может быть, даже недель. Такой бассейн невесомости будет особенно полезен для тренировок космонавтов перед полетами на космических станциях без искусственной гравитации.

Рис. 44. Космонавт Э.Олдрин во время тренировки на адаптацию к условиям невесомости, проводимой в бассейне с водой

В какой-то мере невесомость можно имитировать и парением в воздухе. В этом случае космонавт может стать невесомым «в одном измерении». На снимке, помещенном на рис. 45, показано, как космонавт М. Коллинз, закрепленный в раме, опоры которой находятся на воздушной подушке, обучается действовать ручной маневровой установкой (пистолетом). Так как благодаря воздушной подушке трение между полом и рамой практически отсутствует, характер движений космонавта, правда, только в горизонтальной плоскости, в какой-то мере соответствует особенностям передвижения в космосе.

Рис. 45. Имитация невесомости в горизонтальной плоскости. Космонавт М.Коллинз тренируется в пользовании ручной маневровой установкой для передвижения в космосе. Тренажер представляет собой подвеску в раме в тремя опорами на воздушной подушке

Далее…