ПОЛЕТЫ ЧЕЛОВЕКА

Перегрузки

Вот помещение круглой формы с рядами окон, расположенными в верхней части стены. Здесь находится уже известная нам центрифуга.
Научный сотрудник усаживает в кресло центрифуги человека, тщательно проверяет крепления специальных датчиков, которые воспринимают и передают на приборы, записывающие биопотенциалы коры головного мозга (электроэнцефалограмму), сердечной мышцы (электрокардиограмму), некоторых скелетных мышц (электромиограмму), проверяет правильность регистрации кровяного давления, дыхания и т.д., инженеры еще раз просматривают, все ли в порядке в сложной регистрирующей аппаратуре. Подается команда. Вращение начинается.
Что чувствует человек, находящийся в кресле? Какие изменения физиологических процессов зарегистрируют чуткие приборы?
Уже при перегрузках в 2 g вес тела человека заметно возрастает. При увеличении перегрузок до 3—4 g это ощущение заметно усиливается; неодолимая сила клонит голову вниз, вдавливает ее в плечи. Производить какие-либо движения удается лишь с трудом. В дальнейшем при нарастании ускорений появляется особое тянущее ощущение в груди. Ступни и голени кажутся увеличенными в объеме, иногда появляются судороги икроножных мышц. Кровь отливает от головы, зрение ухудшается. Если ускорение продолжает нарастать, то наступает потеря сознания.
Что же видно на лентах регистрирующих приборов? Кривая записи дыхания показывает сначала его учащение, потом оно становится неправильным (продолжительный, медленный и затрудненный вдох, быстрый, форсированный выдох). Часто видны длительные задержки дыхательных движений на середине вдоха.
Кровяное давление в верхней части тела падает, а в сосудах, расположенных ниже уровня сердца, повышается. Амплитуда зубцов электрокардиограммы снижается. Падает насыщение крови кислородом. Соответствующие изменения видны и на электроэнцефалограмме.
Все указанные выше явления развиваются только в том случае, если действие перегрузок продолжается относительно большое время и если они направлены от головы к ногам.
То, как человек переносит ускорения, прямо зависит от их величины, длительности и направления по отношению к оси тела.
Большую роль также играют индивидуальные особенности организма.
Различают так называемые продольные перегрузки (действующие в направлении от головы к ногам и от ног к голове) и поперечные, действие которых направлено перпендикулярно к вертикальной оси тела (от груди к спине, слева направо и наоборот). Когда организм человека испытывает перегрузки в направлении голова — ноги, под влиянием механических сил смещаются органы, расположенные в полостях тел а (печень, сердце и др.). В результате могут появиться временные нарушения функции этих органов. Если перегрузки действуют в обратном направлении (от ног к голове), то расположенные в брюшной полости органы в силу инерции прижимаются к диафрагме, что приводит к затруднению дыхания и сердечной деятельности,
Из жидких сред организма кровь более всего смещается под влиянием ускорений, так как, протекая по крупным сосудам, она представляет собой большой столб жидкости. Силы ускорения вызывают перераспределение крови, ее прилив к голове или отлив в зависимости от направления действия инерционных сил.
Последовательность явлений, развивающихся в кровеносной системе, когда действуют перегрузки, направленные от головы к ногам, будет примерно следующая (при этом кровь накапливается в нижней части тела, преимущественно в брюшной полости, ногах). Приток крови к сердцу снизу, по венам будет затруднен, а отток от головы облегчен. Уменьшится количество крови, выталкиваемой сердцем. Следствием всего этого явится значительное падение давления крови внутри черепа с последующей анемией (малокровием) мозга. Ухудшится кровоснабжение жизненно важных центров головного мозга, следовательно, они будут испытывать недостаток кислорода (гипоксию). Особенно чувствительна к гипоксии сетчатка глаза. Поэтому, когда падает давление крови в этих местах, зрение быстро нарушается, появляется так называемая «черная пелена» (темнеет в глазах). Если падение давления будет продолжаться, то может наступить потеря Сознания.
Наиболее ранний внешний признак нарушения деятельности головного мозга — изменение биоэлектрической активности мозга (электроэнцефалограммы) и появление зрительных расстройств. Если при действии центробежных сил производится запись электроэнцефалограммы, а это всегда делают в опытах на центрифуге, то еще до появления нарушений зрения экспериментатор видит приближающуюся угрозу и может своевременно прекратить вращение.
Силы, действующие в противоположном направлении — от ног к голове — вызывают обратные изменения в кровоснабжении головного мозга. При этом кровь притекает к голове, давление в сосудах мозга повышается, возможны кровоизлияния в сетчатку глаза. Интересно, что при действии таких ускорений все предметы кажутся окрашенными в красный цвет. Это явление известно под названием «красная пелена». Длительность действия ускорения также играет первостепенную роль. Кратковременные перегрузки, продолжающиеся доли секунды, переносятся значительно лучше, и это понятно, ибо за такой короткий промежуток времени значительного перемещения крови наступить не может, так как для преодоления ее инерции надо известное время. Если же перегрузки действуют значительное время, они вызывают отчетливые изменения даже при меньшей их величине. Большую перегрузку организм может вынести только в том случае, если она продолжается какие-то доли секунды. И наоборот: длительная перегрузка удовлетворительно переносится, если сравнительно невелика.
По мере возрастания величины перегрузки, направленной от ног к голове (или длительности ее действия), кровь все сильнее приливает к лицу, появляется пульсирующая головная боль («мозг как будто разрывается»). Ощущение такое, будто глаза выпирают из орбит, под веками чувствуется песок; при этом все предметы кажутся окрашенными в красный цвет. При значительной величине ускорения сознание затуманивается. Как выглядит человек, испытывающий действие подобной перегрузки? Красное, налитое кровью, одутловатое лицо с выступающими на носу и щеках кровеносными сосудами, набухшие веки, слезящиеся глаза. Анализ электрокардиограммы показал бы значительные ее изменения. Частота сердечных сокращений уменьшена (брадикардия), кровяное давление в сонной артерии повышено.
Перегрузки, действующие в направлении от груди к спине и наоборот, переносятся значительно легче, чем продольные. Это понятно, ибо их влияние на систему кровообращения невелико, так как у человека нет значительных кровеносных сосудов, направленных в поперечной плоскости, следовательно, при действии ускорений не будет иметь место перераспределение крови. Правда, и в этом случае наступает ряд неприятных явлений, но при значительно больших величинах перегрузки.
При действии перегрузки в направлении грудь — спина наступает затруднение вдоха вследствие сжатия грудной и брюшной полости. Появляются боли в подложечной области и за грудиной. Пульс учащается, но умеренно; кровяное давление повышается. На активном участке полета космического корабля (взлет) и при торможении в плотных слоях атмосферы (спуск на Землю) на космонавта действуют довольно значительные перегрузки.
Кресло пилота в кабине корабля должно быть расположено так, чтобы перегрузки действовали на космонавта преимущественно в направлении грудь — спина (спина — грудь) или слева направо (справа налево). В этом случае без вреда для организма переносятся значительно большие ускорения. Но и при этом направлении действия перегрузок наблюдаются довольно большие индивидуальные различия в переносимости ускорений. Поэтому перед полетом необходимо многократно испытать устойчивость космонавтов к тем ускорениям, которые ожидаются в полете. Таким образом, одним из видов подготовки космонавтов, очевидно, можно считать испытания на центрифуге при действии перегрузок, близких по длительности, величине и направлению к тем, которые ожидаются в реальном полете.
Можно ли защитить человека от действия увеличенной силы тяжести, повысить его устойчивость к перегрузкам?
Такие способы есть, и их несколько. Прежде всего, это тренировка. Повторное воздействие перегрузок на центрифуге или в полете на самолете способствует повышению устойчивости к действию ускорений. Занятия физкультурой с применением специальных комплексов упражнений также приведут к цели.
Кроме того, существуют, если можно так выразиться, технические пути повышения переносимости перегрузок. Они основаны на разработке специальных средств, которые помогают организму бороться с описанными выше нарушениями, тем самым, улучшая состояние человека при действии повышенной гравитации. К таким средствам относится так называемый противоперегрузочный костюм. В подкладку этого костюма вмонтированы резиновые надувные камеры. При действии ускорений в них автоматически подается сжатый воздух, создавая тем большее давление, чем больше перегрузка (сделать это позволяют специальные клапаны, пропускающие воздух). Обжимая тело, костюм препятствует смещению крови. В результате этого устойчивость к перегрузкам значительно повышается (на 1,5—2 g).
Пытаются использовать и другой принцип. По-видимому, наиболее эффективным окажется способ, предложенный еще К.Э. Циолковским. Сущность этого способа наглядно была продемонстрирована им в следующем опыте. Опустив яйцо в кружку с соленой водой (плотность воды была такова, что яйцо находилось во взвешенном состоянии), К.Э. Циолковский прикрыл кружку рукой, и с силой ударил ею о стол. Яйцо не разбилось. Значит, жидкость предохранила яйцо от действия ударной перегрузки.
Идея защиты от действия перегрузок при помощи жидкости соответствующей плотности экспериментально проверялась рядом ученых, как отечественных, так и зарубежных. Все они указывают на большую перспективность этого метода. Казалось, что проблема близка к решению. Однако имеется еще много неясных вопросов. Например, следует учитывать, что ткани тела человека имеют не одинаковую плотность, более тяжелые под влиянием ускорений все равно будут смещаться, больше даже, если все тело погружено в жидкость, поэтому абсолютной защиты такой способ не дает, хотя повышение переносимости перегрузок, безусловно, будет. Кроме того, погружение в жидкость связано со многими неудобствами. Самым радикальным решением вопроса является снижение величины перегрузок. Они должны быть по величине вполне переносимыми организмом без какой-либо дополнительной защиты. Нужно думать, что и эту задачу наши замечательные инженеры решат, как решили многие другие не менее сложные проблемы.

Далее…