1.1. Классификация факторов полета. Выбор методологии, разработка методов исследований. Отбор и тренировка биологических объектов

После анализа научной литературы у меня четко выкристаллизовалась основная программа научных исследований. Было ясно, что космический полет по ряду действующих факторов значительно отличается от полета на самолетах, который возможен только в плотных слоях атмосферы с использованием аэродинамической подъемной силы. Авиационный полет протекает на небольшом расстоянии от поверхности Земли, и возможностей оказания помощи в аварийной обстановке значительно больше, чем в космическом полете. Человек в космическом полете испытывает воздействие целого ряда факторов среды, с которыми в условиях земного существования ему никогда не приходилось встречаться. Мною впервые была дана классификация действующих факторов космического полета. Основные факторы космического полета условно можно разбить на три группы.

Первая группа факторов зависит от физического состояния космического пространства. К этой группе факторов следует отнести: крайне низкие степени барометрического давления, отсутствие молекулярного кислорода, необходимого человеку для дыхания, ионизирующие излучения (космическая, ультрафиолетовая, корпускулярная радиация и др.), неблагоприятные температурные условия, метеорную опасность и т.д.

Отечественная и зарубежная наука имеет более чем полувековой опыт изучения влияния на человека пониженного барометрического давления и низкого парциального давления кислорода. На основании научных данных разработаны герметические кабины (вентиляционного и регенерационного типов), кислородные приборы, скафандры и т.д. Хорошо изучено также влияние резких перепадов давления от более высоких степеней давления в герметической кабине до значительного разрежения атмосферного давления вне кабины в условиях полета.

Земная атмосфера обеспечивает человека кислородом для дыхания, поддерживает определенное барометрическое давление, создает условия для регулирования температуры, рассеянного освещения, а также является эффективным средством защиты от потенциально опасных космических излучений, которые значительно ослабевают, изменяются или совершенно поглощаются при прохождении через воздушную оболочку Земли. В земных условиях человек и животные находятся на уровне моря при атмосферном давлении, равном 1 кг/см². Таково же суммарное давление газов, растворенных в тканях и жидких средах организма (в крови, лимфе и др.) или заполняющих полые органы (легкие, желудок, кишечник и т.д.).

При быстром падении барометрического давления с подъемом на высоту происходит резкое расширение газов, заполняющих полые органы и полости тела. Вследствие этого наблюдаются толчкообразное выхождение воздуха из легких, вздутие живота (метеоризм), выпячивание барабанной перепонки среднего уха. Внезапное относительное повышение внутрилегочного давления во время вдоха может вызвать механическое повреждение легочной ткани. Расширение газов в желудочно-кишечном тракте часто сопровождается болевыми ощущениями, а также механическими и рефлекторными нарушениями дыхания и кровообращения, причем степень этих явлений находится в прямой зависимости от скорости и степени падения атмосферного давления.

Газы, растворенные в жидких средах организма, при снижении барометрического давления собираются в более или менее крупные пузырьки, оказывают механическое давление на нервные чувствительные рецепторы тканей, вызывают болевые ощущения — чаще в суставах и мышцах. В результате скопления свободного газа внутри и вокруг кровеносных сосудов иногда возникают нарушения кровоснабжения отдельных участков тела.

Все описанные явления, объединяемые под общим названием «декомпрессионные расстройства», чаще всего обнаруживаются при снижении атмосферного давления до уровня ниже 267 мм рт.ст., что соответствует высоте 8000 м и более над уровнем моря. Эти расстройства могут обнаруживаться не только у разных людей, но и у одного и того же человека при различных степенях разрежения и разном состоянии здоровья.

При действии на организм более низкого барометрического давления (около 40 мм рт.ст.) наблюдается высотная газовая эмфизема, которая проявляется во взрывоподобном образовании подкожных вздутий, резко увеличивающих объем тела. Подобные вздутия могут образоваться и во внутренних органах, особенно в местах скопления рыхлых тканей.

Эти явления возникают в результате интенсивного перехода жидкостей в газообразное состояние. Известно, что при нормальном барометрическом давлении вода кипит при температуре 100°С; при меньшем давлении вода закипает при более низкой температуре. При атмосферном давлении 47 мм рт.ст. вода кипит при температуре 37°С. Поскольку нормальная температура тела равна приблизительно 37°С, можно ожидать, что «кипение» жидких сред организма произойдет при снижении барометрического давления до 47 мм рт.ст. В реальных же условиях это явление наблюдается при несколько меньшем давлении.

Следовательно, расстройства, возникающие у человека при резком падении барометрического давления, могут привести к возникновению сильных, иногда труднопереносимых болей и к резкому нарушению работоспособности, при этом не может быть исключено появление и более тяжелых расстройств с полным нарушением функций организма. Таким образом, падение барометрического давления представляет серьезную опасность для космонавтов и заставляет специалистов разрабатывать соответствующие защитные приспособления. В герметической кабине космического корабля или спутника барометрическое давление воздуха чаще всего поддерживается на уровне 760 мм рт.ст. Однако если по техническим условиям необходимо уменьшить давление, то имеется возможность снизить его до 500-550 мм рт.ст. или до несколько меньшей величины. Недостаток кислорода, возникающий при указанном давлении, легко компенсировать увеличением его процентного содержания в воздухе. При этом следует учитывать неблагоприятное влияние не только недостатка, но и избытка кислорода во вдыхаемом воздухе. Экспериментально подтверждается, что длительное дыхание чистым кислородом иногда может привести к нарушению различных функций организма. В частности, нередко развиваются нарушения деятельности сердечно-сосудистой системы и повреждения органов дыхания (отек, воспаление легких).

Исследованиями было доказано, что для организма при нормальном барометрическом давлении безвредно содержание кислорода во вдыхаемом воздухе в пределах до 60 %. Из этого следует, что, какой бы уровень давления ни был принят для герметической кабины, парциальное давление кислорода в ней не должно превышать 420 мм рт.ст. Таким образом, наиболее серьезным вопросом при полете человека в космос является обеспечение экипажа кислородом, так как при подъеме на высоту одновременно со снижением атмосферного давления уменьшается давление составляющих воздух газов: кислорода, азота, углекислоты.

Снижение поступления кислорода в организм с подъемом на высоту приводит к развитию так называемой высотной болезни, которая проявляется у здоровых людей с 4000-5000 м, а на высотах более 12 000 м уже через 10-15 с наступает потеря сознания. Для предотвращения этих нарушений в космическом полете космонавт должен находиться в тщательно изолированной герметической кабине, которая будет защищать его от кислородного голодания и других вредных факторов окружающей внешней среды. Более или менее нормальные условия для дыхания человека во время полетов в космическом летательном аппарате могут быть созданы только при условии, если в кабине космического корабля будет поддерживаться давление не ниже 300 мм рт.ст. при давлении кислорода не менее 150 мм рт.ст. В связи с этим ученые обосновали необходимость использования кабин регенерационного типа, т.е. кабин для восстановления (регенерации) газовой среды до указанных пределов, при которых происходит поглощение вдыхаемой человеком углекислоты и выделение кислорода.

Большую опасность для космонавта представляет нарушение целостности герметической кабины в случае ее пробоя, к примеру метеором. Если экипаж корабля не будет одет в защитную одежду, то в зависимости от размеров отверстия в кабине космонавты через 15-30 секунд потеряют сознание. Поэтому при полетах в мировое пространство для большей безопасности космонавты должны быть одеты в специальные скафандры. Герметическая кабина должна иметь отдельные отсеки. При разгерметизации отсека космонавты в скафандрах смогут перейти в другой отсек или же устранить повреждение. В скафандре можно выполнять работу вне кабины.

Верхние слои атмосферы нашей планеты непрерывно бомбардируются потоками атомных ядер, движущимися с огромными скоростями и носящими название космического излучения. Абсолютное количество таких частиц невелико, но они обладают большими энергиями, измеряемыми миллиардами электрон-вольт.

Большинство несущихся из мирового пространства ядер не достигают поверхности Земли. Они, сталкиваясь с ядрами атомов газов атмосферы, образуют так называемое вторичное космическое излучение. До поверхности Земли доходит только вторичное космическое излучение, интенсивность которого почти в 50 раз меньше первичного. Космическая радиация, как и всякая другая радиация, проникая в вещество, отщепляет от атомов вещества электроны; в результате этого образуются положительные и отрицательные ионы.

Поэтому космическое излучение, как и рентгеновское, относится к ионизирующим излучениям. Клеточные структуры, ткани живого организма повреждаются при действии радиации, так как происходит образование ионов, нарушающих нормальное течение биохимических реакций живого организма.

Космическое излучение почти на три четверти состоит из ядер водорода — протонов. Ядра гелия, или альфа-частицы, составляют около одной четверти, а на остальные ядра химических элементов приходится около одного процента всех космических частиц.

Первичная космическая радиация при действии на организм может вызвать ионизацию, эквивалентную рентгеновскому излучению 0,005 Р в сутки. Если же принять, что относительная биологическая эффективность космической радиации в 10 раз выше обычной радиации (рентгеновской), то действие ее будет эквивалентно 0,05 Р в сутки, или 0,35 Р в неделю, что превышает допустимые нормы и, естественно, должно насторожить врачей. Во всяком случае, при длительных полетах в мировое пространство эти явления необходимо строго учитывать, а биологическое действие космического излучения — самым тщательным образом изучать.

При обеспечении полетов спутников интенсивность облучения можно значительно снизить путем правильного выбора трассы и времени полета. Космические частицы, как и все другие движущиеся заряженные тела, могут отклоняться магнитным полем Земли.

Магнитные силовые линии земного магнитного поля в экваториальных широтах располагаются примерно параллельно земной поверхности, а в полярных широтах — перпендикулярно ей. В результате космические частицы в зоне экватора, пересекая магнитные силовые линии, значительно отклоняются, тогда как идущие к северному и южному магнитным полюсам движутся вдоль этих линий в большом количестве и достигают поверхности Земли.

С незапамятных времен человечество знало, что Солнце излучает свет и тепло, но только в XX веке ученым удалось получить первые сведения о более коротковолновых излучениях Солнца — ультрафиолетовом и корпускулярном. Большая часть этого излучения с длиной волны от 10 до 300 миллимикрон не в состоянии проникать через толстые слои вещества, например через стекла иллюминаторов, и поэтому совершенно безвредна для людей, находящихся в кабине. Однако указанная радиация, интенсивно действуя на поверхностные слои вещества в условиях глубокого вакуума мирового пространства, может разрушать молекулы ткани и материала, из которых изготовлены скафандр и кабина. Эти обстоятельства необходимо учитывать и делать скафандры из ткани, наиболее устойчивой к действию ультрафиолетовых лучей, ограничивать срок службы скафандров, а кабины изготавливать из самых прочных материалов.

Помимо описанной радиации от Солнца исходят лучи с длиной волны менее 10 миллимикрон, и они мало чем отличаются от самых мягких рентгеновских лучей, образуя так называемое корпускулярное излучение Солнца. При длительном действии корпускулярная радиация может повредить ткань скафандра, а проникая в подскафандровое пространство, может вызвать образование озона, вредного для человека. Чтобы снизить влияние на человека ультрафиолетового, рентгеновского и корпускулярного излучений Солнца, вероятно, потребуется делать скафандры из более плотной ткани, чем это необходимо по соображениям прочности, и ограничивать время пребывания космонавтов вне гермокабины ракеты.

Из приведенных данных следует, что влияние на человека ионизирующего излучения, особенно космической радиации, изучено недостаточно. Для обеспечения безопасности длительных космических полетов необходимо изучить влияние космической радиации сначала на простейшие живые организмы (микробы, дрожжевые клетки), растения, насекомых и животных. Только при получении результатов научных исследований на животных, особенно при длительных космических полетах, можно дать научно обоснованный ответ о радиационной опасности и обеспечить космические полеты человека.

В безоблачные ночи нередко можно наблюдать «падающие звезды» — метеоры, которые быстро проносятся по темному небосводу. Это происходит вследствие их проникновения в пределы атмосферы. Из-за большой скорости движения, достигающей 70 км/с и более, метеорные тела, нагреваясь до нескольких тысяч градусов, начинают ярко светиться и сгорают. Вслед за метеором тянется след — поток ионизированного газа.

Встреча с метеорными телами может представлять определенную опасность и для космического корабля. В самом деле, скорость движения метеора в 20-70 раз превышает скорость движения пули, а потому для защиты от него потребуется куда более мощная броня, чем для защиты от пули. Достаточно сказать, что метеорное тело массой всего 1 г, движущееся со скоростью 30 км/с, способно выбить из корпуса ракеты значительное количество металлического покрытия. Однако, к нашему счастью, средняя плотность метеорного вещества в межпланетном пространстве ничтожно мала и для тел массой 1 г составляет 1,4·10^-24 г/см³, что соответствует примерно одной частице в объеме куба с ребром, равным 100 км. Пространственная плотность более мелких метеорных частиц (массой в десятки миллиграммов) несколько выше. В целом же пространственная плотность метеорного вещества в районе орбиты Земли равна 0,5·10^-22 г/см³. Следовательно, вероятность встречи космического корабля с метеорным телом тем больше, чем меньше размеры метеорного тела.

Опыт полетов советских спутников Земли показал, что метеорная опасность не так велика, как можно было бы предположить на основании теоретических расчетов. Вместе с тем и недооценивать ее нельзя. Поэтому данные об интенсивности метеорных потоков представляют особую важность при конструировании космических кораблей и выборе их орбиты.

Защита космического корабля от небольших метеорных частиц может быть обеспечена достаточно прочной оболочкой. Если же встреча корабля с метеорным телом произойдет и целостность обшивки будет нарушена, это может повлечь за собой разгерметизацию кабины. Учитывая это, необходимо предусмотреть защиту экипажа от резкого изменения барометрического давления и недостатка кислорода.

Влиянию на человека низких и высоких температур посвящено много исследований в нашей стране и за рубежом. Из этих работ следует, что если неблагоприятный температурный фактор действует продолжительное время, то у человека резко снижается переносимость всего комплекса факторов космического полета. Следовательно, для человека в кабине космического аппарата необходимо поддерживать оптимальные температурные условия.

Приведенные данные о физическом состоянии космического пространства свидетельствуют о том, что оно является средой, непригодной для обитания человека и животных без защитных мероприятий.

Ко второй группе факторов следует отнести те факторы, которые обусловлены самим полетом на ракетном летательном аппарате (шум, вибрации, ускорения и невесомость).

О влиянии на человека шумов имеется достаточное количество научных данных, которые позволяют надеяться, что при разработке космического корабля можно будет провести тщательную звукоизоляцию и снизить уровень шума в кабинах. При этом необходимо учитывать, что шумы будут наиболее интенсивными на активном участке полета, т.е. на участке разгона космического корабля до конца выведения его на орбиту.

Влияние вибраций на космонавтов на активном участке выведения космического корабля на орбиту изучено достаточно хорошо. Имеется целый ряд конструктивных предложений амортизаторов, снижающих действие вибраций на человеческий организм.

В течение очень длительного времени считалось, что большие скорости передвижения оказывают вредное влияние на человека, а скорость в 500 км/ч является чуть ли не предельно переносимой человеком. По мере накопления научных данных эти опасения рассеялись. Каждый человек перемещается с огромной скоростью вместе с Землей и этого не ощущает. Люди, живущие на широте Москвы, вращаются вокруг земной оси со скоростью около 940 км/ч, и это никоим образом не влияет на них. Скорость движения Земли, а, следовательно, и всех ее обитателей вокруг Солнца составляет примерно 108 000 км/ч, но это не оказывает вредного влияния на организм животных и человека. Не ощущает человек и своего перемещения вместе с Солнечной системой в мировом пространстве, происходящего со скоростью 70 000 км/ч.

Таким образом, на организм человека влияет не сама скорость, а ее изменение. Изменение скорости по величине или направлению в единицу времени называют ускорением. При ускорении все тела, в том числе тело человека, испытывают влияние механических сил. Между силой и ускорением имеется прямая зависимость: действующая на тело сила равна произведению массы тела на ускорение. Поэтому принято говорить о влиянии на организм человека ускорений, понимая под этим действие механических сил, изменяющих скорость или направление движения.

Изучая функциональные изменения, происходящие у животных и человека под влиянием ускорения, обычно измеряют те силы, с которыми человек действует на свою опору. Эти силы действуют в направлении, противоположном ускорению, и равны по своей величине силе, которая приложена к телу человека. Поэтому, рассматривая условия старта космического корабля, необходимо, прежде всего, рассчитать или определить величину силы, с которой космонавт будет давить на кресло, пол кабины и т.д. Это создает дополнительную нагрузку для организма человека, вызывая те или иные деформации. Отношение силы, с которой тело давит на опору, к весу данного тела принято называть перегрузкой и говорить о действии перегрузок.

В зависимости от направления действия перегрузок различают перегрузки, направленные вдоль тела (продольные), перпендикулярно продольной оси тела — от груди к спине или от спины к груди (поперечные), а также справа налево или слева направо (боковые). Иногда продольные перегрузки делят на положительные, когда перегрузки действуют в направлении от головы к ногам, и отрицательные, когда они направлены от ног к голове. В зависимости от времени действия принято различать перегрузки ударные и длительные. При старте космического корабля до момента его выхода на орбиту на человека действуют перегрузки продолжительностью несколько минут. Чтобы преодолеть силу земного тяготения и выйти в межпланетное пространство Солнечной системы, космический корабль должен развить конечную скорость более 11,2 км/с. Исходя из этого, если он будет двигаться от Земли с ускорением 20 м/с, то достигнет указанной скорости лишь через 9,5 мин. При таких условиях, чтобы удалиться от Земли на расстояние 3136 км, необходимо иметь большие запасы топлива на борту, что скажется на размерах ракеты и уменьшит ее полезный груз, т.е. массу научной аппаратуры и оборудования для экипажа. Конечно, этого можно избежать путем сокращения периода разгона ракетной системы и увеличения его скорости. Таким образом, известную экономию полезных размеров и массы космического корабля можно получить путем уменьшения времени разгона с 9,5 до 4,5 мин. Тогда действующие на космонавтов перегрузки увеличатся в 3,5-4,5 раза. С целью экономии расхода горючего было бы желательно дальнейшее увеличение ускорения космического корабля на участке разгона ракетной системы. Однако увеличивать ускорение корабля безгранично нельзя, так как это связано с определенной устойчивостью человеческого организма к действию перегрузок.

Живые существа обладают различной устойчивостью к перегрузкам. Подобный факт был отмечен еще К.Э. Циолковским, установившим, например, что тараканы-пруссаки легко выдерживают даже 300-кратное увеличение своего веса, а цыплята — 10-кратное и более. Исследования на собаках показали, что эти животные выживают даже при 5-минутном воздействии 80-кратных поперечных перегрузок. Физиологические пределы переносимости перегрузок для человека несравненно ниже.

Действие перегрузок тем значительнее, чем больше их абсолютная величина и продолжительность. Если при старте ракеты человек будет размещаться так, что его голова и туловище будут обращены в сторону движения, он испытает воздействие продольной перегрузки, направленной от головы к ногам. Переносимость человеком длительных перегрузок в направлении от головы к ногам ограничена. Человек обладает известной приспособленностью к действию подобных перегрузок, однако их чрезмерная длительность грозит неприятными для него последствиями. Если, например, четырех-, пятикратная перегрузка длится 20-25 с, то она может вызвать неприятные ощущения и некоторые функциональные изменения в организме человека. При этом человека сильно прижимает к сиденью, у него смещаются мягкие ткани лица, нижняя челюсть отвисает, голова с трудом удерживается в обычном положении; движения становятся неточными, требуют много времени для выполнения; появляются чувство тяжести и болезненность в икрах ног; возникают нарушения дыхания и сердечной деятельности.

Продолжительное действие таких перегрузок приводит к нарушениям в системе кровообращения. При действии перегрузок в направлении от головы к ногам затрудняется приток крови от сердца к головному мозгу, тогда как отток ее от мозга облегчается. Это обусловливает появление у человека потемнения в глазах, ощущения серой или черной пелены перед глазами и даже временной потери сознания. При продолжении действия перегрузки в этих условиях у человека может наступить частичная или полная потеря сознания.

Помимо этого, действие подобных перегрузок может вызвать смещение и деформацию внутренних органов, что, в свою очередь, вызовет нарушение их нормальной деятельности. В этих условиях от деформированных тканей и органов начинает поступать в кору головного мозга поток необычных нервных импульсов. В результате могут наступить изменения высшей нервной деятельности, временная дезорганизация психических процессов: понижение сообразительности, внимания и т.д.

Исследования показали, что перегрузки, действующие в направлении от ног к голове, переносятся человеком хуже. Состояние, подобное действию однократной отрицательной перегрузки, человек испытывает, когда висит на турнике вниз головой. При действии трехкратной перегрузки в направлении от ног к голове наблюдаются отек лица, пульсация в висках, затруднение дыхания, а иногда и усиленное слезотечение. Здоровый человек может переносить без вреда 3-кратную перегрузку в течение лишь 5-6 с. При 4— или 5-кратной перегрузке состояние человека резко ухудшается: возникают режущая боль в висках, резкое покраснение лица вследствие прилива крови к голове, кровотечение из носа, нарушения зрения, выражающиеся в появлении красной пелены перед глазами, а затем спутанность и потеря сознания. Таким образом, переносимость перегрузок рассмотренных направлений относительно тела человека невелика, поэтому их следует избегать в космических полетах.

Действие поперечных перегрузок человек переносит лучше, чем действие продольных, как по величине, так и по продолжительности. Перегрузки, действующие в поперечном направлении, не вызывают нарушения кровоснабжения органов и тканей, так как при этом не происходит существенных перемещений крови и деформации органов. Это объясняется, в частности, тем, что поперечные перегрузки действуют перпендикулярно или почти под прямым углом к основным кровеносным сосудам. Вследствие этого возможность перемещения крови в верхнюю или нижнюю половину тела минимальна. Подобное положение тела облегчает приток крови от сердца к голове, так как величина гидростатического давления столба крови уменьшается. Это обстоятельство было учтено, в частности, при подготовке и проведении запуска Второго искусственного спутника Земли. Находившееся на борту спутника животное (собака Лайка) было расположено так, что направление действия перегрузки было поперечным.

Влияние поперечных перегрузок большой длительности изучено недостаточно, однако экспериментальные данные, полученные при запуске Второго искусственного спутника Земли, в последующих полетах животных, а также в полетах космонавтов, подтвердили, что только при таком положении тела космонавты могут выдерживать многократные продолжительные перегрузки.

В наземных экспериментальных исследованиях установлено, что 12-кратные поперечные перегрузки, действующие на человека в течение 2 мин, не вызывают каких-либо существенных изменений кровообращения, а 15-кратные поперечные перегрузки длительностью 5 с создают лишь умеренное затруднение дыхания, но не влекут за собой каких-либо неблагоприятных последствий. Имеются данные о том, что 10-кратные поперечные перегрузки могут без вреда переноситься человеком в течение 3 мин, а 3-кратные — в течение 6 мин. Из этого следует необходимость размещения человека в космическом корабле таким образом (особенно на участке выведения космического корабля на орбиту и при входе в плотные слои атмосферы с целью возвращения на Землю), чтобы действие перегрузок было направлено перпендикулярно к продольной оси человека или под небольшим углом, т.е. человек должен находиться в положении полулежа.

Человек при действии перегрузок в направлении «спина-грудь» или «грудь-спина» может переносить значительные по величине перегрузки в течение длительного времени. После окончания действия ускорений, т.е. после того, как космический корабль будет выведен на орбиту, человек будет находиться в условиях невесомости. Это необычное состояние, почти не встречающееся в условиях Земли, будет действовать в течение всего полета космического корабля по орбите. Изучение физиологического действия состояния невесомости представляет исключительный научно-практический и теоретический интерес. Необходимо отметить, что этот вопрос малоизучен, так как состояние невесомости в земных условиях невозможно создать в течение продолжительного времени. Кроме того, практика жизни на Земле до настоящего времени не ставила этого вопроса перед наукой. Иное дело сейчас. Как отразится на состоянии нервной системы человека выключение сигнализации с обширной зоны нервных рецепторов, функционирование которых связано с гравитационным полем Земли? Как повлияет на функционирование других органов чувств человека и их взаимодействие то необычное состояние вестибулярного анализатора в условиях невесомости, когда будет отсутствовать влияние гравитационных сил Земли. И поэтому вполне понятно, что среди медико-биологических проблем, возникающих в связи с космическими полетами, в настоящее время первостепенное значение придается проблеме невесомости.

Теоретически в межзвездном пространстве нет точки, где бы не сказывалась сила притяжения. Поэтому даже в условиях космического полета на тела будут действовать гравитационные поля, но их влияние окажется ничтожно малым. Останется, например, взаимное притяжение предметов внутри кабины ракетного корабля, однако оно так же будет чрезвычайно малым в силу относительно небольших масс этих тел. Однако удаленность тел от Земли не единственная причина уменьшения или «потери веса» тела. Не менее важным фактором возникновения невесомости может оказаться действие центробежных сил при движении космического корабля вокруг планеты. Эта сила «уменьшает вес» тела, так как ее действие направлено в сторону, противоположную действию земного притяжения. Величина этой силы зависит от линейной скорости вращения тела по окружности. Скорость же вращения земной поверхности неодинакова для разных точек земного шара. На широте Москвы она равна 260 м/с, а у экватора — 465 м/с. Ввиду этого величина центробежной силы в районе экватора оказывается наибольшей, а «вес» тела наименьшим.

С ростом линейной скорости тела, двигающегося в сторону вращения Земли, центробежная сила увеличивается, «вес» тела «уменьшается». К.Э.Циолковский отмечал, что «при секундной скорости» больше одного километра начинает обнаруживаться центробежная сила, «облегчающая вес» ракеты. По этой же причине при движении искусственных спутников вокруг Земли со скоростью около 8 км/с центробежная сила полностью уравновешивает силу притяжения и «вес» спутника становится равным нулю. Потеря «веса» в этом случае зависит от скорости движения корабля и называется поэтому динамической невесомостью.

Теоретические исследования и экспериментальные работы показывают, что состояние невесомости может отразиться как на физических, так и на биологических явлениях и процессах. Изменение характера физических явлений при невесомости вызовет, естественно, значительные изменения быта и физиологического состояния обитателей космического корабля.

В условиях невесомости невозможно сказать «я выше», «вы ниже», «я поднимаюсь», «вы опускаетесь»; нельзя определить, стоит человек или лежит. Поскольку в этих условиях нет падения, человек не нуждается в опоре. По этой причине становятся непригодными и многие обычные предметы обихода. Их придется делать в значительно измененном виде. В условиях невесомости безразлично, в каком положении по отношению к оси корабля мы располагаемся, — необходимо лишь предусмотреть приспособление для закрепления тела, так как в отсутствие фиксации малейшее движение человека будет бросать его в ту или иную сторону. В таком же положении окажутся и все другие тела. Все неприкрепленные к ракетному кораблю предметы будут срываться с мест при малейшем движении воздуха в связи с перемещением человека и даже его дыханием. Потеря «веса» при невесомости не означает, однако, потерю массы. Инертность тел полностью сохранится. Поэтому столкновение со стенками корабля, предметами в кабине может кончиться для человека ушибами и другими досадными последствиями.

В условиях невесомости окажутся бесполезными многие измерительные приборы и аппараты (гиревые часы, весы, динамометры и т.д.). К.Э.Циолковский писал: «Вода не льется из графина, маятник не качается и висит боком. Громадная масса, привешенная на крючок пружинных весов, не производит натяжение пружины, и они всегда показывают нуль. Рычажные весы тоже оказываются бесполезны: коромысло принимает всякое положение, безразлично и независимо от равенства или неравенства грузов на чашках. Золото нельзя продавать на вес. Нельзя обычными, земными способами определить массу. Ртутный барометр поднялся до верху, и ртуть наполнила всю трубку. Двухколенный сифон «не переливает воду». В условиях невесомости иного обращения и способов хранения потребуют жидкости и газы, без которых, как известно, невозможно существование человека. Не соприкасаясь с твердыми и жидкими телами иной природы, любая жидкость будет принимать под действием сил поверхностного натяжения сферическую форму. Закрыв глаза, человек может вообще потерять ориентировку в пространстве. При этом возможно появление головокружения, ощущения падения. Условия невесомости могут вызвать и такие общие расстройства, как чувство непомерной усталости, мышечной слабости и т.д.

Возникновение необычных ощущений при невесомости связано с нарушением функций отолитового аппарата, или органа равновесия, расположенного во внутреннем ухе, и проприорецепторов, т.е. воспринимающих «приборов», заложенных в мышцах, связках и сухожилиях.

В настоящее время сделаны лишь первые шаги по пути изучения влияния невесомости на организм животного; в некоторой мере определены характер и степень воздействия кратковременного состояния невесомости на человека. Исследователям предстоит решить ряд важнейших вопросов и, прежде всего, изучить влияние на организм человека невесомости, продолжающейся многие дни, месяцы и даже годы. Нет сомнения в том, что эта сложная и важная проблема космической медицины будет успешно решена уже в недалеком будущем.

К этой же группе факторов относится и то состояние, в которое попадет живой организм после возвращения из космического полета. После длительного влияния невесомости организм попадает в условия, когда на него будут действовать ускорения различной направленности. Уровень развития техники не дает достаточной возможности стабилизировать падающее тело, возвращающееся из космического полета, поэтому ускорения при возвращении тела на Землю будут действовать в разных направлениях. Ускорения при возвращении экспериментального объекта бывают довольно значительными. Кроме этого, важно учитывать и принимать необходимые меры к уменьшению неблагоприятного влияния режима реадаптации живого организма при переходе от невесомости к действию гравитационных сил Земли на ее поверхности.

К третьей группе факторов относятся те факторы, которые связаны с пребыванием человека в герметической кабине космического корабля в полете: искусственная атмосфера корабля, особенности питания в полете, режим труда и отдыха, изоляция, резкое сокращение «раздражителей». К этой же группе факторов относятся особенности хранения продуктов, приготовления и приема пищи, особенности обеспечения личной гигиены (мытье, стирка, отправление естественных потребностей) в малых замкнутых объемах при постоянном действии невесомости. В космическом полете, особенно на старте, в начале полета и при возвращении на Землю, человек подвержен значительным нервно-психическим нагрузкам (эмоциям). Нервно-психическая напряженность, в свою очередь, вызывает ряд физиологических изменений у экипажа космического корабля. Помимо этого, пребывание в защитных средствах затрудняет личную гигиену и отправление естественных потребностей организма. Пребывание человека в течение продолжительного времени в изолированной кабине ограниченного объема будет, несомненно, связано со значительными трудностями психологического порядка и потребует серьезного изучения и разработки рациональных мероприятий по снижению отрицательного влияния указанного фактора. Можно полагать, что в условиях длительного космического полета человек будет лишен большинства привычных раздражителей. Космонавт будет лишен привычной социальной среды, большинства экстрарецептивных раздражителей: слуховых, зрительных — чернота окружающего пространства, усеянного звездами, не дающего ощущения глубины пространства. В сочетании с условиями невесомости резкое ограничение обычных раздражителей при нарушении привычного ритма жизни (например, смены дня и ночи, труда и отдыха) и изоляция могут привести к серьезным психическим и вегетативным расстройствам у человека, если не будут разработаны соответствующие мероприятия, в частности методы физических упражнений и нагрузок. В условиях космического полета человек отрывается от обычной социальной среды, что вызывает снижение и изменение нагрузки на органы чувств, характерной и естественной для его повседневной жизни на Земле. Все это, в конечном счете, влияет на функционирование физиологических систем организма. Человек в длительном космическом полете должен быть функционально совместим со средой корабля, его оборудованием, а также биологически и психологически совместим с другими членами экипажа. Любые отклонения в функциональной, особенно в биологической и психологической совместимости членов экипажа могут вызвать излишнюю напряженность в организме человека, привести к физиологическим сдвигам в состоянии его здоровья и даже к глубокому нервно-психологическому срыву. Подобные нежелательные изменения не могут не сказаться на здоровье экипажа, снизят его работоспособность, что может привести к невыполнению программы полета. Наконец, необходимо учитывать особенности работы и деятельности в невесомости. Обычные земные предметы, инструменты и оборудование, нормальная, работа которых зависит от земного тяготения, совершенно не пригодны в космическом полете. Особенности работы экипажа в невесомости, в конечном счете, влияют на их состояние и вызывают напряжение в ряде физиологических систем.

Наиболее неблагоприятными из основных факторов космического полета являются космическая радиация, невесомость и эмоциональная напряженность. Кстати сказать, имитировать полностью эти факторы по отдельности, не говоря уже об их комплексе, в земных условиях практически не представляется возможным.

Даже беглый анализ факторов космического полета первой группы, зависящих от физического состояния и химического состава газовой среды и других ее составляющих, позволяет сделать вывод, что эти факторы обеспечивают поддержание жизни животных, не говоря уже о человеке, на должном уровне. Что это — непреодолимый барьер для проникновения в агрессивную среду космического пространства? Отнюдь нет, ибо даже в условиях Земли человек подчас сталкивается с агрессивными условиями среды и вредными промышленными производствами, и, чтобы выжить и осуществлять полезную деятельность, наука и техника разработали такие средства защиты человека, как убежища, герметические кабины, скафандры, защитные костюмы и др. Эти средства защиты с успехом используются как у нас в стране, так и за рубежом. Казалось бы, вопрос с защитой человека at воздействия неблагоприятных факторов космической среды решен, но это не совсем так, поскольку помимо физических факторов космической среды на человека должны действовать динамические факторы самого космического полета, особенно невесомость и ускорения, и факторы, обусловленные неудобствами пребывания человека и животных в малых ограниченных объемах герметической кабины и скафандра, а также резким сокращением социальных факторов общества и среды. Как уже говорилось выше, на человека действует необычный комплекс факторов космического полета, при этом на каждом участке космического полета (старте — взлете, наборе скорости, орбитальном полете, на стадии торможения при спуске на Землю) действует то один, то другой доминирующий фактор. При этом его влияние на человека может быть различным как по величине, так и по экспозиции. Весь комплекс факторов космического полета, действующего на живой организм, в земных условиях из-за отсутствия технических средств воспроизвести невозможно.

Большая сложность проведения экспериментов по изучению влияния комплекса факторов космического полета на животных и человека, значительный риск, серьезные моральные и материальные затраты вынудили нас в 1949 году приступить к подготовке экспериментов на животных при их полете на ракетном летательном аппарате вначале в околоземное пространство, так как о полете человека на ракетном летательном аппарате не могло идти и речи.

Вполне понятно, что из-за сложности научного обоснования возможности космического полета человека и трудностей разработки мероприятий по обеспечению его безопасности ученые как в нашей стране, так и в США исследования по этой проблеме начали проводить на животных.

К началу 1950 года в США приступили к исследованиям возможности полета животных на ракетах в верхние слои атмосферы. На первых этапах в полет посылали белых мышей, а значительно позднее — небольших обезьян: макак резусов, капуцинов и др. Для размещения мелких животных и аппаратуры отводился небольшой герметический отсек в головной части ракет «Аэроби», ФАУ-2 и др.

Мелкие животные по ряду причин менее пригодны для регистрации различных физиологических функций. При исследованиях с использованием небольших обезьян у американских ученых возникли серьезные трудности экспериментального характера. У обезьян часто происходили срывы нервной системы, поэтому ученые вынуждены были работать на обезьянах, находившихся в состоянии наркоза. Это, конечно, значительно ограничивало ценность упомянутых исследований, поскольку применение наркоза как бы функционально выключает регулирующую деятельность коры головного мозга и в известной мере изменяет течение компенсаторных реакций организма. Иногда в полете у животных регистрировались отдельные физиологические функции датчиками, введенными непосредственно в кровяное русло, с передачей регистрируемых данных по системе телеметрии. Помимо этого в полете производилась фотосъемка, иногда киносъемка белых мышей (раз в три минуты). Головная часть ракет «Аэроби» имела парашютную систему для спасения, но удовлетворительных результатов по спасению животных и приборов американским исследователям, к большому сожалению, не всегда удавалось достичь. В большинстве случаев спасти головную часть ракеты «Аэроби» с животными и приборами не удавалось.

Учитывая все сказанное и анализируя эксперименты с животными, проводившиеся учеными нашей страны, мы пришли к твердому убеждению, что от выбора биологического объекта, с которым предстоит длительно работать с целью получения добротного научного материала, зависит многое.

После долгих обсуждений было решено, что биологическим объектом для сложных экспериментов будет собака. Собака хорошо поддается тренировке, а главное, ее физиология изучалась в течение длительного времени.

Вернемся к концу 1948 года и постараемся представить, чем же располагали исследователи перед началом развертывания экспериментальных работ на животных при полетах на ракетах. Приведенный перечень факторов космического полета показывает, что наука имела возможность ответить лишь на очень малое число вопросов, которые могла поставить жизнь при обеспечении будущих космических полетов. Исследователи располагали наибольшим объемом знаний о реакции живого организма на действие пониженного атмосферного давления и недостатка кислорода. Однако в космическом полете при нормальной работе систем жизнеобеспечения герметической кабины космического корабля не должно быть пониженного атмосферного давления и недостатка кислорода. Имелись также данные о реакциях живого организма на действие ударных перегрузок при покидании кабины самолета и о реакциях человека на действие ускорений при различных маневрах самолета. Этих научных данных, конечно же, было недостаточно для того, чтобы ответить на вопрос о возможности космического полета человека, а также разработать комплекс медико-биологических и технических мер, обеспечивающих безопасность космических полетов. Необходимы были разнообразные экспериментальные исследования на ракетах.

Почти весь космический полет протекает в необычной среде, в которой живой организм для нормального функционирования своих физиологических систем нуждается в защите. Сложность подобных полетов усугубляется тем, что обеспечение и контроль за состоянием животного проводятся без достаточного опыта и знания. Все факторы и условия полета осложняются значительным нервно-психическим напряжением экспериментальных животных да и самих экспериментаторов. Все условия полета на ракете воссоздать в земных условиях не представляется возможным, и поэтому любые технические средства и ухищрения экспериментаторов бесполезны. Только при систематических исследованиях в реальных условиях космического полета можно получить исчерпывающие данные о возможности осуществления космических полетов на ракетных летательных аппаратах, сначала в пределах околоземного космического пространства.

Учитывая сложность поставленных задач, возможный риск и неизвестность космического полета, а также отсутствие знаний по обеспечению его безопасности, необходимо было выработать направление экспериментальных работ и программу всей деятельности по выполнению поставленных задач. К сожалению, никаких данных по этим вопросам не было, и пришлось идти по непроторенным и тернистым путям науки. С сердечной благодарностью вспоминали исследователи тех ученых-физиологов, гигиенистов и особенно авиационных медиков, которые ранее провели исследования по действию отдельных факторов полета на самолетах (пониженного атмосферного давления, кратковременных ускорений, колебаний температуры и др.). Но теперь этого оказалось крайне мало. Неизвестность многого в космическом полете, а также сложность исследований в реальном полете еще больше вдохновляла исследователей на поиск рациональных и наиболее оптимальных решений этой проблемы, связанных с обеспечением экспериментов на ракетах.

Принимая во внимание возможный риск полетов, незнание всех физиологических особенностей поведения живого организма в условиях космического полета и мер по обеспечению подобных полетов, необходимо было решить, с чего начать. Много времени ушло на раздумья. Было рассмотрено много советов и пожеланий ученых, но, к сожалению, как часто бывает, не было оптимальных, позволяющих прийти к решению поставленной задачи и наметить методические приемы в работе. Многие ученые предлагали начать исследования на мелких животных при воздействии вероятных отдельных факторов полета. Ученые, призванные решить эту задачу, понимали, что для реализации предложений большинства «земных» ученых и теоретиков потребуется очень много времени и средств. Предложений по возможным методическим приемам для будущих работ не было, не было и аппаратуры для регистрации физиологических показателей состояния животных на расстоянии, особенно при действии значительных ускорений, вибраций и невесомости. Среди ученых того времени, да и последующих поколений наиболее популярным был индуктивный метод исследования, в соответствии с которым анализ явлений идет от частных, отдельных факторов к обобщениям. Это значит, что экспериментатор проводит исследования сначала по действию одного фактора, другого, третьего и т.д. на отдельную физиологическую систему организма, потом на несколько физиологических систем и, наконец, на целостный живой организм. Другой же экспериментатор выполняет исследования по действию комплекса факторов среды, состоящего из двух, потом трех, четырех и т.д. факторов сначала на одну физиологическую систему, затем на другую, постепенно подходя к реакции всего организма как целого. При этом ход и условия экспериментов могут иметь любую последовательность. Кроме того, интенсивность действующего фактора и время его действия могут меняться в очень широких пределах, и все это в целом растянет решение основной поставленной задачи на многие годы. Этот путь, несмотря на свою длительность, вполне правомочен, и он, вероятно, наиболее верный при выяснении физиологических механизмов реакции живого организма на действие того или иного фактора внешней среды. Но подобный метод исследования настолько трудоемок, что и поныне нет единого мнения о реакции живого целостного организма на действие даже отдельно взятого фактора внешней среды. А в жизни в подавляющем большинстве случаев действует не отдельно взятый фактор, а целый комплекс факторов и подчас в разных комбинациях, в различной последовательности и в разных количественных и качественных соотношениях. Кроме того, реакция организма на действие факторов внешней среды во многом зависит от его физиологического состояния, от состояния его внутренней среды. Если все это учесть, то практически в течение многих десятков лет не удастся ответить на основной вопрос: какова же реакция целостного живого организма на действие комплекса факторов внешней среды. И только зная реакции живого организма на действие факторов среды, а вернее, зная физиологические механизмы реакций организма, можно разрабатывать профилактические мероприятия, повышающие устойчивость живого организма к действию факторов внешней среды. Мы и по сей день мало знаем о влиянии комплекса обычных метеорологических факторов среды на организм человека и животных, так как они действуют на фоне земных физических факторов и меняющегося химического состава газовой среды, которые в комплексе имитировать чрезвычайно трудно. В условиях космического полета человек должен будет жить и работать в необычных, неблагоприятных условиях внешней среды, которые в условиях земной жизни не встречаются. При использовании индуктивного метода исследования ученые не смогли бы в течение целого ряда десятилетий обеспечить возможность полета человека в космическое пространство. Но сама жизнь подсказала, что индуктивный метод исследования на данном этапе, когда техническая мысль обеспечила создание таких мощных, принципиально новых транспортных средств, как ракетный летательный аппарат, не может обеспечить получение необходимых научных данных для обоснования возможности космического полета человека.

Возможен другой путь — так называемый дедуктивный метод исследования (от общего к частному). Используя дедуктивный метод для решения поставленной проблемы, ученые сразу исследуют реакции живого организма как целого на действие комплекса факторов среды и разрабатывают необходимые мероприятия по снижению эффекта действия неблагоприятной среды. После этого начинаются исследования с целью выяснения некоторых механизмов реакции организма на действие факторов среды на разные физиологические системы последовательно, одна за другой.

Необходимо было избрать тот или иной путь в развертывании исследований по обоснованию возможности полета человека на ракетном летательном аппарате. Можно проводить исследования по действию сразу всего комплекса факторов внешней среды на целостный живой организм и на основании этих реакций, а возможно, и их механизмов разрабатывать комплекс мероприятий, повышающих устойчивость живого организма к действию неблагоприятных факторов полета. Этот путь значительно короче, но надо помнить, что он не исключает в дальнейшем использования индуктивного метода исследования с целью изучения тонких физиологических механизмов, на основе которых можно разрабатывать более рациональные мероприятия по снижению неблагоприятного влияния факторов и повышению устойчивости живого организма к действию их в полете.

На первом этапе работы на ракетных летательных аппаратах необходимо было избрать тот или иной путь в развертывании исследований по обоснованию возможности полета человека в космическое пространство и разработке мероприятий по обеспечению безопасности полетов.

Небольшой коллектив исследователей под моим руководством для решения поставленной задачи избрал дедуктивный метод. Решено было начать исследования на ракетах по влиянию всего комплекса факторов космического полета на целостный живой организм. После того, как был решен кардинальный вопрос о выборе направления в исследованиях, необходимо было выбрать биологический объект, на котором следовало бы начать исследования.

Учитывая наличие значительного риска, незнание комплекса мероприятий по обеспечению безопасности космического полета и отсутствие каких-либо данных о физиологических реакциях живого организма на комплекс факторов космического полета, было принято решение начать исследования на животных.

Следовательно, первый этап исследований на животных был логичным и единственно правильным направлением в разворачивании работ по космической биологии и медицине.

Исследованиями влияния всего комплекса факторов космического полета на живые организмы занимается космическая биология, включающая в себя и космическую медицину и возникшая на стыке ряда биологических наук, медицины (в частности, авиационной), физики, химии, астрономии, геофизики, радиологии, аэродинамики, ракетной техники, радиоэлектроники и многих других. Она широко использует достижения этих научных дисциплин при проведении научных исследований.

Круг проблем этой новой, совсем недавно возникшей науки необычайно широк. Исследование биологического действия на живые организмы разнообразных, часто необычных для условий Земли факторов внешней среды, изыскание методов и средств обеспечения нормальной жизнедеятельности во время полета в космос и на других планетах, изучение форм жизни, существующих, вероятно, не только на Земле — вот некоторые из наиболее значимых проблем, составляющих содержание космической биологии.

Используя достижения указанных наук, космическая биология разработала и свои особые методы исследования. Это наглядно выявилось при проведении биологических экспериментов с помощью высотных ракет и искусственных спутников Земли. Космическая биология имеет свой круг специфических вопросов и задач, решением которых до этого не занималась никакая другая дисциплина, в том числе и авиационная медицина. К числу таких вопросов относятся, например, изучение физиологического действия продолжительного состояния невесомости, биологического действия космической радиации, длительного пребывания в замкнутой экологической системе и др. Точно так же в задачу космической биологии впервые в истории науки должно входить исследование жизнедеятельности живых существ в экстремальных условиях космического корабля и других небесных тел, разработка мероприятий по обеспечению жизнедеятельности живых существ в указанных условиях.

Исследования в области космической биологии и медицины проводятся в основном по двум направлениям. Первое направление, так сказать аналитическое, — лабораторные эксперименты, в которых создаются условия, имитирующие отдельные условия космического полета, и второе направление — эксперименты в условиях реального ракетного полета.

При выборе животных для космического полета ученые исходили из следующих требований. Животные должны были:

— удовлетворительно переносить действие всего комплекса факторов космического полета, причем переносимость животными неблагоприятного действия всего комплекса экстремальных факторов должна быть близкой к переносимости этих факторов человеком;

— хорошо переносить длительное пребывание в малых замкнутых объемах при использовании специальной одежды и датчиков, закрепленных на теле или вживленных животным;

— легко поддаваться тренировке к условиям космического корабля с ограничением свободы и фиксацией;

— быть удобными с точки зрения получения физиологической и биохимической информации о состоянии их организма при воздействии необычных факторов полета на ракетах и обеспечения их потребностей в пище, воде и кислороде.

Обезьяны как экспериментальный биологический объект имеют ряд весьма существенных преимуществ, они ближе всего стоят к человеку. Но работа с ними применительно к условиям кабины ракетного корабля методически сложна, так как они трудно поддаются тренировке и медленно привыкают к необычным условиям эксперимента. Для них характерны частые срывы в поведении и подчас резкая агрессивность. Собаки же хорошо поддаются тренировке, быстро привыкают к необычным условиям кабины и достаточно спокойно ведут себя при фиксации их на лотке в кабине или в скафандрах.

Отбор собак для полета в ракетных летательных аппаратах представляет определенную сложность. Нужны животные, которые удовлетворяли бы ряду требований. Кстати сказать, их достать довольно сложно. Много приходилось ездить, искать, обращаться к владельцам собак и в учреждения, занимающиеся отловом бездомных собак. Поэтому вполне понятна та радость, с которой исследователи встречали каждое подходящее животное. Поступившую собаку подвергали тщательному ветеринарному осмотру с выполнением необходимых исследований всех физиологических систем. Для первых экспериментов отбирали собак-самок. Дело в том, что пол собак входит в число признаков, по которым вдет отбор экспериментальных животных. Необходимо считаться с тем, что для самок значительно легче моделировать и шить так называемую собачью одежду. Одежда служит не для украшения или согревания животного, а для того, чтобы хорошо фиксировать собаку в лотке специальной кабины и отводить в ассенизационный бачок ее выделения при естественных отправлениях. Одежду необходимо моделировать по телу животного с тем, чтобы животное могло находиться в ней длительное время и не иметь потертостей и опрелостей. Для самцов собак такой одежды не удалось изготовить, поэтому в первых опытах использовались только самки.

Для полетов отбирались собаки массой не более 6-7 кг. Первое условие пригодности собак для экспериментов — отличное здоровье: высокая сопротивляемость заболеваниям, устойчивость к различным неблагоприятным факторам внешней среды. Даже помеси дворняг с декоративными собаками не удовлетворяют ученых. Малые размеры и беспородность собак — только одно такое сочетание создает большие трудности в подыскивании нужных для опытов собак. Но это еще не все. Большое значение имеет и возраст собак, так как возрастные изменения физиологического состояния собак проявляются довольно часто и в резкой форме. Старые животные, а также молодые собаки в возрасте до полутора лет менее устойчивы к различным воздействиям. Они хуже переносят неблагоприятные условия среды и более подвержены заболеваниям. К тому же собаки в раннем возрасте более вертлявы, возбудимы, а это тоже является существенным препятствием для экспериментов. На основании опыта, а также данных литературы было установлено, что предпочтительнее взять собак для экспериментов в возрасте от 2 до 5-6 лет. Цвет шерсти также очень важный признак. Желательно, чтобы шерсть была белой, это связано с использованием в полете киносъемок и телевидения в качестве одного из методов наблюдения за животными. Следует также отметить, что желательно, чтобы животные были гладкошерстными. Длинная шерсть мешает фиксации датчиков, одежды и, кроме того, способствует загрязнению кабины и станка, на котором животное фиксируется. Изо дня в день ученым приходилось заниматься отбором собак. За предварительным отбором собак по внешним признакам следовал отбор по существенным признакам. Все предварительно отобранные собаки в течение продолжительного времени подвергались различным испытаниям, и те животные, которые выдержали все экзамены на «хорошо» и «отлично», переводились в разряд четвероногих кандидатов в космонавты и предназначались для больших летных экспериментов. Жили отобранные собаки в виварии. Здесь стояли на высоких, почти метровых ножках квадратные клетки с деревянным полом. На каждой клетке значился владелец «квартиры». На полу клетки подстилка — пушистая, тонкая и длинная стружка, солома, сено. Собаки спали на этих подстилках. Тут же стояли миски: одна для воды, другая для пищи. Собаки хорошо привыкали к своим клеткам и, возвращаясь с прогулки, прыгали в клетку так же охотно, как и покидали ее. Кормили собак два раза в день. В пищу собак входили овощи, рыба, жир, мясо, молоко и другие продукты. Животных, предназначенных для трудных опытов и находящихся на особом режиме, кормили колбасой, бульоном, консервами, давали сладкое и витамины. Животных мыли, расчесывали по распоряжению ветеринарного врача. После мытья их сажали перед рефлекторами и быстро высушивали шерсть.

Собирались и анализировались данные о поведении животных в виварии, на прогулке, во время еды, об их отношениях между собой, с окружающей обстановкой и людьми. Собранные в течение длительного времени сведения помогали правильно понимать реакции животных во время и после экспериментов, изменения, возникавшие в результате различных воздействий, определять тип высшей нервной деятельности экспериментальных животных. В поведении собак много как общих, так и индивидуальных особенностей. Изучить разнообразные формы поведения даже в стандартных условиях вивария можно только в процессе длительных, всесторонних и планомерных наблюдений при сопоставлении ряда фактов.

Специфичность движений у некоторых собак настолько велика, что отсутствие или изменение таких реакции заставляет предполагать какие-то нарушения в жизнедеятельности этих животных. Все виды двигательной активности собак, находящихся в клетках, очевидно, являются приспособительными реакциями, позволяющими животным (особенно подвижным) в условиях небольшого пространства клетки производить необходимое для дворовой собаки количество движений.

Особенно активно ведут себя собаки в период перед кормлениями, причем формы поведения у собак разные. В другое время большинство собак спокойны, лежат, дремлют. По-разному реагируют собаки на появление служителей вивария или экспериментаторов. После изучения характера и степени выраженности реакций животных на все окружающее, на действие факторов и людей всех собак можно разделить условно на три группы: группу спокойных собак — умеренно двигающихся; группу неспокойных собак, у которых двигательные реакции обычно принимают ярко выраженный, бурный характер; группу вялых, сонливых животных. Благодаря такому разделению можно ориентироваться на определенные обоснованные признаки при отборе собак для экспериментов разной направленности и продолжительности.

Спокойных животных наиболее целесообразно использовать в длительных экспериментах. Именно по этому признаку впервые из числа многих животных для научных экспериментов были выделены Цыган, Дезик, Лайка, Стрелка, Белка, Лисичка, Жемчужная, Чернушка, Звездочка и другие. Постоянные наблюдения за собаками при работе с ними позволяют высказать представление о типе высшей нервной деятельности и о возможности выработки у них условных рефлексов различной направленности. Определение типа высшей нервной деятельности имеет практическое значение, так как позволяет выбрать нужное животное для последующей трудоемкой работы, связанной с тренировкой и подготовкой к условиям научного эксперимента. А это подчас предопределяет успех проводимой научной работы. Выявление специфики поведения собак очень важно и для определения состояния животных, тех его изменений, которые могут наступать при воздействии различных неблагоприятных факторов окружающей среды. Так, данные экспериментов, касающиеся форм поведения и реакций организма животных, являются тонкими показателями общего состояния подопытных собак после воздействия сильных раздражителей. Обычно собаки очень благожелательно относятся к людям, особенно к экспериментаторам, которые долго с ними работают. Еще один из моментов нельзя не затронуть, говоря о поведении отобранных животных. Это их терпеливость как особая черта поведения в длительных экспериментах.

Таким образом, собаки являются излюбленным объектом научных исследований, работать с ними легко и приятно. Наша космическая медицина с самого начала избрала для опытов собаку как неприхотливое, безотказное, чрезвычайно выносливое животное. Благодаря этим своим качествам и своей любви к человеку собака оказала и продолжает оказывать физиологии и, в частности, космической медицине неоценимые услуги.

В то время как наш коллектив разбирался с премудростями космической биологии и медицины, разрабатывал программы своей будущей деятельности по научному обоснованию возможности космических полетов человека и разработке подобных полетов, подбирал необходимых животных, обследовал их и проводил ежедневные тренировки собак, в конструкторском бюро Сергея Павловича Королева при участии Константина Давидовича Бушуева, Константина Петровича Феоктистова и других разрабатывалась головная часть ракеты Р-2А, в которой предусматривалась герметическая кабина объемом 0,28 м3 для размещения собак, системы жизнеобеспечения и регистрирующей аппаратуры. Разработка кабины проводилась с постоянным участием как представителей конструкторского бюро, возглавляемого С.П.Королевым, так и представителей медицинской службы Института авиационной медицины, в основном моей группы. После обстоятельных обсуждений кабина для животных головной части ракеты Р-2А была изготовлена на основном производстве Опытного конструкторского бюро (ОКБ) С.П.Королева и перевезена в Институт авиационной медицины Министерства обороны СССР для последующего монтажа и проведения тренировок животных непосредственно в кабине, в которой в будущем им предстоит совершить первый ракетный полет в стратосферу.

Для решения проблемы о возможности полета человека в космическое пространство были необходимы предварительные исследования животных сначала на суборбитальных ракетных летательных аппаратах, а затем на искусственных спутниках Земли. К началу 1950-х годов отечественные исследователи получили возможность проводить медико-биологические исследования на изготовленной ракете Р-2А. Это фактически начало отечественной экспериментальной космонавтики.

Первая экспериментальная попытка медико-биологических исследований этой новой, крайне сложной проблемы космической биологии и медицины была предпринята в нашей стране в 1948 г.

После отбора экспериментальных животных и тренировки перед исследователями в 1948-1952 годах ставились следующие основные задачи:

— разработать средства обеспечения необходимых жизненных условий в герметической кабине малого объема для животных при их полете на ракете до высоты около 100 км;

— разработать методы исследований физиологических функций животных и разработать методы регистрации поведенческих реакций животных в полете на ракете с использованием киносъемочной аппаратуры, прошедшей необходимую конструкторскую доработку;

— изучить характер и степень влияния всего комплекса факторов ракетного полета на состояние отдельных физиологических функций организма животных и их поведенческие реакции;

— выяснить возможность использования отделяющейся кабины и парашюта для спуска и спасения животных и аппаратуры с больших высот;

— испытать работу контрольно-измерительной и регистрирующей аппаратуры в сложных условиях подобного опыта.

Основные отличия условий проведения биологических экспериментов в космическом полете от условий обычных земных биологических экспериментов определили создание специфических методов исследования.

В условиях «земной» физиологии исследователь обычно находится в непосредственной близости от объекта исследования, что позволяет ему вмешиваться в ход опыта, устранять мелкие неполадки в работе аппаратуры, дополнять результаты графической регистрации записями наблюдений и т.д. В опытах в области космической биологии и медицины с того момента, когда животное помещено в герметический, изолирующий контейнер, единственной возможностью для оценки изменений состояния животного является использование методов дистанционного контроля — передача определенных физиологических показателей по радио на наземные станции наблюдения и контроля. Другой путь — это автоматическая регистрация основных показателей физиологических функций автономными регистрирующими приборами, размещенными на борту кабины, и киносъемка поведения животных. Если учесть при этом необходимость избавляться от каждого лишнего грамма массы прибора, доводить до минимума габариты и объемы научных устройств и экономить электроэнергию, питающую приборы, то можно легко понять, как сложны были задачи, стоящие перед учеными и конструкторами при создании такой аппаратуры. Для регистрации показателей состояния среды кабины ракеты, динамических, физических параметров движения ракеты и регистрации основных физиологических показателей функции живого организма была придумана и изготовлена специальная регистрирующая аппаратура, которая работала автоматически и была достаточно надежна в эксплуатации. Над разработкой датчиков для регистрации физических, гигиенических и биологических показателей в нашем коллективе успешно трудились Борис Буйлов, Михаил Шейнин, Владимир Фрейдель, Борис Блинов, Роберт Грюнталь и другие. Со мной в первый же месяц исследований в новом направлении начал работу кандидат медицинских наук Виталий Иванович Попов, который не особенно был в ладах с техникой (недостаток, свойственный, к сожалению, многим врачам и биологам). Пришлось познакомиться с разнообразной регистрирующей аппаратурой, побывать в различных учреждениях, занимавшихся разработкой самописцев. Остановили свой выбор на четырехшлейфовом самописце-гальванометре ПО-4, который был разработан и пущен в производство мастерскими Военно-механического техникума, размещавшимися на Зацепском рынке.

Но информации, полученной с самописцев, недостаточно. Как увидеть своими глазами поведение животных? Ведь поведение — первый показатель общего состояния организма. Я знал, что в авиации используются кинокамеры, работающие в условиях перегрузок. Заказали их на Красногорском заводе, чтобы приспособить к нашим условиям.

Каждый такой шаг обговаривался с Сергеем Павловичем Королевым, Валентином Петровичем Глушко, Николаем Алексеевичем Пилюгиным, Виктором Ивановичем Кузнецовым, Михаилом Сергеевичем Рязанским, Алексеем Федоровичем Богомоловым. Ближайшие помощники С.П.Королева, возглавлявшие основные программы, должны были в своих разработках ракетной техники учесть наши предложения. Без такой тесной двусторонней связи невозможно было двигаться вперед. Надо сказать, все предложения очень оперативно и внимательно рассматривались в ОКБ С.П.Королева, и то, что мы смогли в невиданно короткие сроки отработать программу первых запусков с животными, явилось результатом четкой организации и координации всех научно-технических работ в коллективах С.П.Королева и Института авиационной медицины.

Думаю, не ошибусь, если скажу, что уже в конце 1940 — начале 1950-х годов мы имели примеры использования науки как производительной силы. Такие выдающиеся ученые, как академики А.Н.Туполев, С.П.Королев и И.В.Курчатов, были одновременно и прекрасными организаторами. Благодаря их таланту наша страна создала современную авиационную и ракетную промышленность. Сегодняшние наши успехи в космосе — подтверждение этой мысли.

Итак, мы имели приспособленные к нашим нуждам самописцы ПО-4 и кинокамеры, знали, как их расположить в кабине, и разработчики ракетной техники согласились с нами. Очень сложными оказались задача полной изоляции кабины и создание системы регенерации воздуха. Ведь собака массой 6-7 кг, находясь в герметическом помещении, за час поглощает 6 л кислорода, выделяет углекислоту и водяные пары. Без надежной системы, поддерживающей постоянство газовой среды, она сразу же задохнется.

В Институте авиационной медицины над установкой по регенерации воздуха в малых замкнутых объемах работала лаборатория Владислава Акимовича Спасского и др. Они нашли оригинальное решение: влагу поглощал силикагель, а углекислый газ — химический поглотитель известковый (ХПИ). Воздух герметической кабины надо было пустить через патроны ХПИ и силикагеля. Но каким образом? Где взять что-то вроде вентилятора? И существуют ли сходные приборы, которые могли бы пригодиться?

Я обратился к работам Михаила Спиридоновича Егорова из Летно-испытательного института (ЛИИ). Разработанные у них инжекторы представляли собой устройства с узким, постепенно расширяющимся соплом, через которое под высоким давлением пропускался кислород, создавая разрежение в определенной зоне. На одну из стенок инжектора можно было навинтить патрон с ХПИ и силикагелем, которые будут освобождать воздух от влаги и углекислоты.

Но инжекторы ЛИИ были опытные, получить их не удалось. Михаил Спиридонович передал мне лишь чертежи и расчеты. Пришлось просить помощи у Сергея Павловича. Он откликнулся сразу же, по его распоряжению у них на опытном заводе в короткие сроки были изготовлены необходимые нам инжекторы.

Пока мы занимались «начинкой» кабины, в вивариях полным ходом шел отбор собак, всесторонняя проверка их пригодности для участия в экспериментах.

Кроме этого необходима была специальная одежда для животных с целью крепления различных датчиков, ассенизационного бачка для сбора отходов жизнедеятельности и для крепления собак в разработанном станке. Станок для животных прочно фиксировался специальным замком на полу кабины.

Вскоре Алексей Покровский дал в помощь еще двух сотрудников — Александра Серяпина и Бориса Буйлова.

Александр Серяпин занимался системами жизнеобеспечения для скафандров, как врач-испытатель много летал на самолетах Туполева. Знающий авиационную медицину, опытный специалист, он только что закончил курсы усовершенствования в Военно-медицинской академии. Пришел к нам в группу, когда лотки уже были сделаны, существовала и «одежда», но она не вполне устраивала, так как датчики, расположенные на ней, мешали животным. Александр Дмитриевич идеей загорелся настолько, что сам по ночам шил новую «одежду» для собак. Как и все мы, он не освобождался от своей основной работы в институте. День был загружен до предела, вот и приходилось прихватывать вечернее и ночное время. К тому же наше задание все еще держалось в секрете.

Что касается Бориса Буйлова, то его в институте иначе как «золотые руки» не называли. Всю войну проработал в ремонтных мастерских инженером, возрождая технику для фронта. После войны пришел в авиационную медицину, сконструировал множество приборов, необходимых для опытов. Предложение поработать на космос принял охотно: верил, что это не фантастика, а близкая реальность. Борис Буйлов сделал все датчики, которые должны были передавать информацию о состоянии животных в полете.

Близился день, когда мы могли доложить о готовности к новому этапу работы. В кабинете начальника института А.В.Покровского собрался весь наш маленький «засекреченный» коллектив. Снова и снова взвешивали все детали программы, еще и еще раз убеждались: да, готовы. Решили доложить Королеву программу исследований. Предстояло приступить к тренировкам собак в самой кабине, с включением всех приборов и датчиков. Сергей Павлович выразил бурную радость, все повторял: «Да вы понимаете, что натворили, это же будет предполетная стадия!» По его указанию в Институт авиационной медицины была доставлена стальная кабина — отсек головной части ракеты Р-2А объемом 0,28 м³. У меня даже, помню, возникла мысль, не заранее ли была заготовлена эта кабина? Сергей Павлович держал в поле зрения огромный фронт работ, не забывал ни об одном даже самом малом участке, умел предвидеть возможные пути решения задач, поставленных перед разными организациями, с которыми был связан. Верную позицию он чувствовал как бы интуитивно и всегда ее поддерживал.

Ведь как получилось с выбором в качестве экспериментального животного собаки? Многие ученые, ссылаясь на американский опыт, советовали нам начинать исследования отдельных факторов полета на грызунах, которые всегда считались наиболее удобными объектами. Постепенно накапливая материал, можно было бы решать задачу комплексно, на более близких к человеку животных. Те же американцы, скажем, предлагали обезьян. При всем уважении к американским коллегам мы не могли зачислить обезьян в свой актив. Они действительно ближе всех стоят к человеку, но работа с ними методически трудна. Обезьянам свойственны частые срывы в поведении, они плохо поддаются тренировке и медленно привыкают к необычным условиям эксперимента. Долго и дорого! Собаки подходят для любых экспериментов, имеющих в виду человека.

Когда я изложил Сергею Павловичу наши соображения «за» собак, он весело ответил:

Хозяин — барин! Решайте сами. Собака так собака, я не возражаю. Пусть послужит человеку и в космосе...

Благожелательно отнесся С.П.Королев и к основным исходным Моментам нашей программы, на которых я хочу остановиться подробнее.

Я уже говорил, что обстановка в науке была в то время чрезвычайно сложной. Наше положение осложнялось еще и тем, что мы были первопроходцами. Советы, которые нам давали ученые, диктовались привычными, «земными» условиями, «земной» точкой зрения, опирались на привычные методики.

Как-то на прогулке в Петровско-Разумовском парке С.П.Королев сказал мне: «Кабину я тебе дал, а чем ее начинять — это твоя забота!» Чем начинять — мы теперь знали, но, когда вплотную подошли к делу, опять возникло много вопросов. Одну собаку посылать или двух? Мы склонялись к мнению, что двух. Во-первых, если что-то случится с одним животным или его аппаратурой, мы все же получим данные. Во-вторых, при благополучном исходе у нас будет вдвое больший объем информации. Исходя из этих соображений, стали примеривать для кабины два металлических лотка с животными.

Каким образом расположить собак в кабине? Вопрос оказался принципиальным и довольно сложным. Учитывая, что ускорения и вибрации в полете будут действовать по трем осям координат, решили разместить собак именно по осям х, у, г. Перегрузки при этом должны действовать в самом оптимальном направлении по отношению к основным физиологическим системам и органам животных.

Установка оборудования — процесс длительный и трудоемкий. Надо было закрепить в нужном направлении лотки для собак, кинокамеры, смонтировать систему регенерации воздуха. Тут много черновой работы, каждый винт надо было почувствовать своими руками. Показателен энтузиазм, с которым трудились мои коллеги.

Александр Серяпин — врач, но он не довольствовался тренировкой собак и «одеждой» для них. В процессе оборудования кабины освоил аппарат для изучения газообмена, хотя это не входило в его обязанности. Любил все делать сам, не доверял техникам, «ревновал» их к нашему детищу. Что уж говорить о Борисе Буйлове, прирожденном инженере, конструкторе, у которого техническая смекалка соперничала с мастеровитостью. Все оборудование он переделывал, «доводил», испытывал самостоятельно, предлагая нам уже готовый вариант.

На этом этапе к нам подключился Борис Блинов, который помогал Буйлову в разработке датчиков системы контроля за состоянием физиологических функций и параметров среды в кабине.

Мы имели великолепно натренированных собак, с которыми занимались кроме Виталия Попова и Александра Серяпина исключительно трудолюбивые, скромные биологи Екатерина Петрова, Евдокия Попова и другие. Собаки привыкли к ним и доверчиво шли на любой эксперимент.

Как же отличалась эта первая кабина от последующих! Забитая тяжелой, громоздкой аппаратурой, она казалась маленькой. Приборы и системы ведь совершенствовались непрерывно. И сама форма кабины не оставалась неизменной — мы испробовали и коробку, и усеченный конус, и шар на подставке. Но это все будет потом, а пока мы не верим собственным глазам: все идет как надо — приборы работают, собаки ведут себя замечательно. Неужели действительно вступаем в предполетную стадию?

О ходе экспериментов мы с Алексеем Васильевичем Покровским постоянно сообщали Сергею Павловичу Королеву лично, как он просил. Докладывали в Министерстве обороны, в Военном Совете ВВС. Большой интерес вызвали наши сообщения в Академии наук СССР и в Академии медицинских наук. Везде, правда, находились «недоверчивые» товарищи, которым наше занятие казалось нереальным, пустой тратой времени и средств.

И вот, чтобы создать полное и правильное представление о нашей работе, решили обсудить программу наземных экспериментов на выездной сессии Академии медицинских наук. Ее президент Николай Николаевич Аничков уже был знаком с сутью дела, одобрял нашу программу и охотно помог созвать выездную сессию у нас в Институте.

На заседание прибыли ведущие физиологи страны — К.М.Быков, В.Н.Черниговский, В.В.Парин, Э.А.Асратян, Е.Н. Павловский, Л.С.Штерн, А.ВЛебединский и другие. Я доложил исходный пункт программы — получить информацию о воздействии всех факторов космического полета на организм в целом, объяснил назначение и устройство приборов, методику тренировок. В своем докладе я подчеркивал, что индуктивный метод уважаю, много раздумывал, прежде чем решиться на дедуктивный метод исследований, но время не ждет, техника идет вперед...

Не могу сказать, что меня поняли все. Было множество вопросов и упреков. Вопросы показывали, что мои коллеги отвергали реальность существования космической биологии. Упреки сводились к сомнению в правильности избранного метода и к обвинению в техницизме. Но мог ли я, врач, не зная техники, работать в этой отрасли науки?

В конце концов программа медико-биологических исследований на животных при полете на ракетах, разработанная под моим руководством, по научному обоснованию полета человека в космическое пространство получила высокую оценку. Программа была поддержана академиком Анатолием Аркадьевичем Благонравовым и другими членами академии: В.Н.Черниговским, Н.М.Сисакяном и др. Предложения расположить собаку вертикально и послать собаку в состоянии наркоза (об этом опыте сообщили американские ученые) я обещал проверить экспериментально, хотя был убежден в бесполезности таких опытов. И действительно, позднее при экспериментах единственная вертикально расположенная собака погибла через полчаса, а животное, предварительно усыпленное, не дало нужной информации. Ведь наркоз снимает корковую деятельность, о какой же информации можно говорить?

Заручившись поддержкой корифеев медицинской науки, мы ежедневно тренировали собак в кабине с включением всех приборов и датчиков — по полной программе. Животные хорошо переносили многочасовые эксперименты, и, когда я поставил в известность Сергея Павловича, что полученные материалы заставляют с уверенностью сказать: «Мы к полету готовы», он очень обрадовался: «Как считаешь, сразу полетим? Или попробуем на действующей ракете, на экспериментальном стенде?»

Ни я, ни мои сотрудники не имели понятия, что это такое. Сергей Павлович дал нам возможность познакомиться с испытаниями ракет, и мы решили, что этот этап необходим.

Ежедневно проводили пробные включения всей регистрирующей аппаратуры и оборудования, которое обеспечивало поддержание заданных условий в кабине головной части ракеты. Ежедневные тренировки животных со всей аппаратурой в кабине головной части ракеты позволили четко отработать программу исследований и устранить отказы в оборудовании и аппаратуре, размещаемой в кабине. Животные хорошо переносили многочасовые эксперименты в закрытой герметической кабине, полностью изолированной от внешней среды при искусственном освещении и работе оборудования, создающего и поддерживающего необходимые жизненные условия в кабине. Оборудование и приборы для регистрации частоты пульса, дыхания, температуры животных, показателей среды в кабине и отдельных параметров на ракете, а также сами животные прошли полную программу испытаний и были подготовлены к исследованиям в полете. После выполнения программы подготовки и тренировки животных и испытания аппаратуры и приборов герметического отсека головной части ракеты было решено провести испытания всего оборудования на ракете, смонтированной в вертикальном положении на столе в высотной части монтажного цеха в организации, возглавляемой Сергеем Павловичем. Сотрудники Института авиационной медицины во главе со мной выехали в организацию Сергея Павловича и вместе с оборудованием и животными разместились в монтажном цехе опытного завода. Прежде всего, в отдельной комнате разместили собак — наш бесценный материал. Рабочие, конечно, старались каждую свободную минуту пообщаться с животными, пытались давать им лакомства. Пришлось вводить строгости. Но атмосфера в цехе в те дни так и запомнилась — своей взволнованностью, предощущением праздника. Все понимали, что четвероногим суждено стать первыми космонавтами.

В сборочном цехе ракеты лежали горизонтально, в разных стадиях готовности. Но «наша» ракета находилась в «высотке» — высотной части огромного помещения, потому что она стояла вертикально. Знакомимся с ней. Начальник цеха Алексей Михайлович Иванов дает пояснения. Здесь же представители руководства завода, цеха. Все хотят нам помочь. Случались и курьезные происшествия. Несколько человек в разное время, не сговариваясь, предлагали своих собак для полета. Если бы они знали, какая огромная работа была проделана с животными! Но их порыв был нам понятен, мы благодарили всех, объясняли, почему нельзя общаться с нашими собаками, которые должны слушаться только своих экспериментаторов.

Животные очень быстро освоились в цехе, необычная обстановка не повлияла на их поведение и закрепленные рефлексы. Собственно, для них работа на испытательной площадке в цехе ничем не отличалась от лабораторной: кабина была та же, только все приборы и датчики включались с испытательного пульта.

День за днем отрабатывались на стенде все моменты старта ракеты. Для нас условия цеха резко отличались от лабораторных. Приходилось вплотную знакомиться со сложной ракетной техникой, по ходу дела видоизменять приборы, без конца что-то перевинчивать, переделывать. Всегда рядом были опытные специалисты, рабочие цеха. Особенно запомнился рабочий Григорий Марков. Он и его товарищи проявляли высокое чувство ответственности, делали все на совесть, так что при самой тщательной проверке дефектов мы не обнаружили. Сами не могли бы сделать лучше!

Не было дня, чтобы сборку не посетил Сергей Павлович. Приходили на испытания вызванные им представители полигона: Василий Иванович Вознюк, Александр Иванович Носов, Яков Исаевич Трегуб и другие товарищи. Их интересовало все: за сколько времени до старта помещать собак в кабину, каково устройство для подъема ракеты, как доставлять животных из цеха на старт, как лучше организовать поиск и доставку после приземления, что вынимать из кабины и кто это будет делать. Понимая, что близится время старта, они хотели как можно лучше принять дорогих гостей. Кроме обычных человеческих чувств волновали работников полигона и новые проблемы, возникающие в связи с запуском собак.

Вот так проходило время: испытания, доводки, а потом обязательная каждый вечер планерка с тщательным анализом полученных результатов, с решением массы возникающих попутно вопросов.

Надо сказать, что все рабочие, инженеры, конструкторы с большим радушием приняли приезд сотрудников на испытания. Животные в цехе сделались всеобщими любимцами, и каждый старался пообщаться с ними. Животные также привыкли к работающим и при удобном случае ласкались. Почти ежедневно испытания посещали Сергей Павлович Королев, Константин Давыдович Бушуев, Борис Евсеевич Черток и другие, при этом они всегда обращали внимание на трудолюбие и спаянность коллектива научных работников, инженеров и конструкторов. И, надо сказать, в этом был залог успеха. Работа на испытательной площадке в цеху складывалась из ежедневных экспериментов при помещении животных в фиксированном состоянии с датчиками на теле в кабину головной части ракеты с включением всей аппаратуры и приборов с наземного испытательного стенда через электрические цепи борта самой ракеты. Вот так день за днем удалось отработать все системы ракеты и ее головной части со всей аппаратурой в кабине и с включением всей регистрирующей и киносъемочной аппаратуры для динамического фотографирования поведения животных в кабине.

Кстати сказать, очень часто в период прохождения испытательной программы в монтажный цех приходили Валентин Петрович Глушко, Николай Алексеевич Пилюгин, Михаил Сергеевич Рязанский, Виктор Иванович Кузнецов, Владимир Павлович Бармин и другие товарищи по совместным комплексным работам, чтобы ознакомиться с ходом наземных испытаний. Повседневная забота и помощь при возникновении трудностей в работе представителей Совета Министров СССР, министерств и ведомств Дмитрия Федоровича Устинова, Василия Михайловича Рябикова, Ивана Дмитриевича Сербина, Георгия Николаевича Пашкова, Александра Григорьевича Мрыкина и многих других, постоянная поддержка со стороны конструкторов и рабочих завода и цеха создавали все условия для плодотворного труда. Преданность всего коллектива рабочих, инженеров, конструкторов и научных работников главной идее — подготовке полета животных на ракете обеспечивала работу с полной отдачей сил. Никто не считался со временем, усталостью, каждый старался как можно лучше выполнить работу. Такой энтузиазм и инициатива в работе позволили на высоком уровне выполнить всю программу наземных испытаний. Надо отдать должное и научным сотрудникам, которые работали под моим руководством: они блестяще справились с возложенными задачами. Животные безукоризненно вели себя во всех испытаниях, приборы и аппаратура обеспечивали в герметическом отсеке необходимые условия для животных, удалось полностью собрать информацию о состоянии физиологических функций организма животных, их поведении и об окружающей среде в кабине. Все эти показатели являлись контрольными (исходными), иногда их называют фоновыми, с которыми впоследствии принято сопоставлять данные, полученные в условиях реального полета на ракете. Из научных сотрудников следует отметить в первую очередь Александра Серяпина, Бориса Блинова, Бориса Буйлова, которые работали с большим энтузиазмом и увлечением и были примером для других.

После выполнения этой серии экспериментов встал вопрос о дальнейшем направлении работ. Совместное обсуждение полученных результатов о поведении и состоянии животных, работе аппаратуры, создающей заданные условия среды в герметической кабине, и аппаратуры, обеспечивающей сбор, хранение и передачу научной информации, состоялось на совещании с участием Сергея Павловича Королева, Валентина Петровича Глушко, Владимира Павловича Бармина, Николая Алексеевича Пилюгина, Константина Давыдовича Бушуева и других.

Решено было провести испытания всего комплекса аппаратуры и приборов в головной части ракеты, а главное, необходимо было оценить реакции животных в условиях пребывания их в головной части ракеты при работающих двигателях на стенде. Все исследователи и конструкторы выехали на испытания в подмосковный филиал КБ-1 под Загорском. Всех интересовало поведение животных на работающей ракете. Были выполнены оснащение системы жизнеобеспечения в герметической кабине головной части ракеты, настройка всех регистрирующих приборов и проверка киносъемочной аппаратуры.

После подготовительных работ в головной части ракеты началась подготовка животных к эксперименту. На животных была одета специальная одежда, фиксирующая датчики для регистрации показателей физиологических функций и для крепления животных к металлическим лоткам, которые размещались в кабине. Животные без какого-либо сопротивления, даже с большой охотой, сами старались влезть в одежду и давали фиксировать все датчики на своем теле. После завершения всех подготовительных работ собаки на лотках были подняты на ракету и установлены в ее головной части.

После включения регенерационной установки и закрытия люка герметической кабины было проведено испытание всего оборудования кабины животных и регистрирующей аппаратуры. Затем последовательно были проверены все системы ракеты. Сама ракета была установлена на испытательный стол, который размещался на краю большого оврага с тем, чтобы была возможность отводить пламя и газы от работающего двигателя ракеты подальше от пускового стола.

Ракета была хорошо закреплена в испытательном стенде, который позволял проводить включение двигателя ракеты со всем ее оборудованием и снимать с работающей аппаратуры все необходимые показатели. Подобные испытания ракеты с работающими двигателями обычно называют огневыми испытаниями.

Испытания первой ракеты с животными на борту были назначены на вторую половину дня поздней осенью 1950 года.

У всех участников испытаний наибольший интерес вызывали возможные реакции и поведение животных при работе двигателей ракеты в стендовых условиях. При этом регистрировались значительные вибрации, тряска и шум. Многие испытатели и исследователи сомневались в возможности выживания животных в столь жестких условиях эксперимента.

«Вряд ли Вы увидите своих питомцев, Владимир Иванович, — говорил мне академик Христианович на полигоне. — Перегрузки растут, такой шум и вибрации ничто живое не выдержит!» Рассуждал он как аэродинамик. Что я мог ему ответить?

На этот важный вопрос мог ответить только сам эксперимент. К огневым испытаниям все было подготовлено, и его участникам приказано было удалиться в ближайшее подземное укрытие. Наверху недалеко от заправленной и подготовленной ракеты находились Сергей Павлович и я. Когда до запуска двигателя ракеты осталось порядка 5 минут, Сергей Павлович спустился в блиндаж с тем, чтобы руководить испытаниями, а я остался наверху, около блиндажа.

Мне хотелось услышать и увидеть работу ракетной системы без каких-либо защитных средств.

При запуске двигателя ракеты взметнулось море огня, и пламя устремилось вниз по оврагу. Эффект в ночной тишине был потрясающим и ослепительным. Вокруг стоял невероятный шум, и меня невольно тянуло спуститься вниз в блиндаж. Требовались усилия воли с тем, чтобы выдержать эту незабываемую окружающую обстановку и остаться на месте до конца работы двигателя.

После окончания огневых испытаний ракеты большинство участников испытаний вместе с Сергеем Павловичем и мной устремились по лестницам к верхней части ракеты, где размещались собаки в герметической кабине.

Все прильнули к прозрачному люку кабины и разглядывали животных. Животные были несколько возбуждены, но реагировали на обстановку нормально. Животных извлекли из кабины, освободили от привязных ремней и лотков-станков. Собаки ласкались, лаяли, очень радовались окружающим людям. Из рук экспериментаторов свободно и с охотой брали пищу и туг же проглатывали. Поведение животных и их состояние были вполне нормальными, у них были сохранены все выработанные условнорефлекторные связи. Собаки прекрасно вступали в контакт с экспериментаторами.

Результаты эксперимента показали, что животные хорошо переносят изоляцию в малом объеме кабины и вибрации, шум и тряску, возникающие при работе двигатели ракеты. Анализ полученных научных данных о состоянии животных позволил перейти к дальнейшим экспериментам на животных. Животные вместе с экспериментаторами прекрасно перенесли поездку в автобусе от подмосковного института в Москву сразу после огневых испытаний ракеты.

Испытания на ракете с животными и аппаратурой по полной программе старта и полета ракеты подтвердили надежность работы аппаратуры, обеспечивающей сбор информации о состоянии животных, параметрах среды. Анализ кинолент, на которых было зафиксировано поведение животных в малом замкнутом объеме при огневых испытаниях ракеты показал, что негативных реакций со стороны животных на эти необычные условия не было. Эти испытания позволили со всей убежденностью утверждать, что подготовка животных, всего оборудования и аппаратуры обеспечения полета проведена достаточно хорошо, программа разработана правильно и представляется возможным приступить к подготовке исследований на животных при их полете в герметической кабине на ракете.

После испытаний всего оборудования, размещенного в головной части одноступенчатой ракеты с животными, началась непосредственная подготовка к полету животных на ракете. Тренировки животных продолжались. Ежедневно животных одевали в улучшенный вариант крепежной одежды, фиксировали на станках и помещали в герметический отсек головной части ракеты. При тренировках регистрировались отдельные показатели физиологических функций животных и показатели среды в герметической кабине. Дорабатывались аппаратура для сбора информации о состоянии животных и окружающей среды, а также киносъемочная аппаратура для регистрации поведения животных в условиях полета.

В процессе тренировочных экспериментов с животными в головной части ракеты и доводки регистрирующей аппаратуры и установок, обеспечивающих необходимые условия для жизнедеятельности животных в кабине малого объема, обсуждались результаты экспериментов в коллективе, возглавляемом мной, и в коллективе испытателей-конструкторов, возглавляемом С.П.Королевым.

Всегда в этих обсуждениях принимали участие В.П.Бармин, Н.А.Пилюгин, К.Д.Бушуев, я и многие руководители. Их советы были полезными и конструктивными, так как при коллегиальном обсуждении можно было найти наиболее оптимальные решения для успешного осуществления предстоящего ракетного полета животных.