В течение последних лет в Советском Союзе проводятся научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по подготовке полета человека в космическое пространство.

Достижения Советского Союза в создании искусственных спутников Земли больших весов и размеров, успешное проведение испытаний мощной ракеты-носителя, способной вывести на заданную орбиту спутник весом в несколько тонн, позволили приступить к созданию и началу испытаний космического корабля для длительных полетов человека в космическом пространстве.

15 мая 1960 года в Советском Союзе осуществлен запуск космического корабля на орбиту спутника Земли. По полученным данным, корабль-спутник в соответствии с расчетом был выведен на орбиту, близкую к круговой, с высотой около 320 километров от поверхности Земли, после чего отделился от последней ступени ракеты-носителя. Начальный период обращения корабля-спутника Земли составляет 91 минуту. Наклонение его орбиты к плоскости экватора равно 65 градусам. Вес корабля-спутника без последней ступени ракеты-носителя составляет 4 тонны 540 килограммов. На борту корабля-спутника установлена герметическая кабина с грузом, имитирующим вес человека, и со всем необходимым оборудованием для будущего полета человека и, кроме того, различная аппаратура, вес которой с источниками питания составляет 1477 килограммов.

Запуск предназначен для отработки и проверки систем корабля-спутника, обеспечивающих его безопасный полет и управление полетом, возвращение на Землю и необходимые условия для человека в полете. Этим пуском положено начало сложной работы по созданию надежных космических кораблей, обеспечивающих безопасный полет человека в космосе.

По получении с корабля-спутника необходимых данных будет осуществлено отделение от него герметической кабины весом около 2,5 тонны. В данном запуске возвращение па Землю герметической кабины не предусматривается, и кабина после проверки надежности ее функционирования и отделения от корабля-спутника, как и сам корабль-спутник, по команде с Земли начнут спуск и прекратят свое существование при вхождении в плотные слои атмосферы.

На корабле-спутнике установлен радиопередатчик «Сигнал», работающий на частоте 19,995 мегагерц как в телеграфном, так и в телефонном режимах передачи.

Помимо передатчика «Сигнал», на корабле-спутнике размещены специальные радиоустройства для передачи на Землю данных о работе установленных приборов и для точного измерения элементов орбиты. Питание научной и измерительной аппаратуры спутника осуществляется с помощью химических источников тока и солнечных батарей.

Обработка первых данных, полученных с корабля-спутника, показала, что установленная на нем аппаратура работает нормально. Наземные станции ведут регулярные наблюдения за кораблем-спутником.

В 6 часов 11 минут корабль-спутник прошел над Москвой.

В 7 часов 38 минут по московскому времени советский корабль-спутник прошел над Парижем. Над Ленинградом корабль-спутник прошел в 7 часов 43 минуты. В 10 часов 36 минут по московскому времени корабль-спутник пролетел над Нью-Йорком.

Визуально корабль-спутник можно будет наблюдать в районе города Владивостока 15 мая в 21 час 12 минут в направлении на юго-восток.

Намеченная программа исследований полета корабля-спутника закончена 19 мая 1960 года.

В соответствии с программой 19 мая в 2 ч. 52 м. для осуществления спуска корабля-спутника с орбиты была передана команда на включение тормозной двигательной установки и отделение герметической кабины.

Тормозная двигательная установка сработала, при этом осуществлялась предусмотренная стабилизация корабля во время работы двигательной установки. Однако в результате появившейся к этому времени неисправности в одном из приборов системы ориентации корабля-спутника направление тормозного импульса отклонилось от расчетного. В результате вместо уменьшения скорости корабля произошло некоторое ее увеличение и корабль-спутник перешел на новую эллиптическую орбиту, лежащую почти в прежней плоскости, но имеющую значительно больший апогей.

Отделение герметической кабины от корабля-спутника произошло, и при этом зарегистрирована нормальная работа системы стабилизации кабины.

В результате первого запуска корабля-спутника решен ряд важнейших научных и технических задач.

Проверен надежный старт и полет по заданной программе мощной ракеты-носителя, обеспечившие вывод с высокой точностью космического корабля на орбиту, близкую к круговой.

В процессе полета осуществлялось надежное управление кораблем-спутником и его ориентации в течение нескольких суток.

Полученные данные телеметрических измерений показывают, что в течение всего полета система кондиционирования и система терморегулирования корабля работали нормально и обеспечивали условия, необходимые для будущего полета человека.

Связь с кораблем-спутником в телеграфном режиме протекала нормально. В телефонном режиме при осуществлении ретрансляции через аппаратуру корабля-спутника передач наземных радиостанций работа проходила в шумах с большими искажениями.

Специальные радиосредства, предназначенные для передачи команд на борт корабля, контроля орбиты его полета и передачи с борта телеметрической информации о работе различных бортовых систем, успешно выполнили свою задачу.

Функционирование самоориентирующихся солнечных батарей протекало нормально.

Вся основная аппаратура, предназначенная для осуществления спуска, спроектирована правильно и может обеспечить выполнение этой задачи.

Полученные данные по первому полету корабля-спутника дали большой материал для осуществления будущего управляемого полета человека в космосе и показали правильность основных положений, принятых при создании космического корабля. Результаты проведенной работы позволяют перейти к дальнейшим этапам испытаний.

В настоящее время корабль-спутник и находящаяся вблизи него герметизированная кабина движутся по орбите с периодом обращения, равным 94,25 минуты. Перигей орбиты равен 307 км, а апогей – 690 км. Угол наклона орбиты к плоскости экватора – 65°.

Последняя ступень ракеты-носителя продолжает движение по прежней орбите.

Радиопередатчик «Сигнал», установленный на корабле-спутнике, продолжает нормально функционировать, передавая на Землю сведения о работе систем и приборов.

В соответствии с планами по изучению космического пространства 19 августа 1960 года в Советском Союзе осуществлен запуск второго космического корабля на орбиту спутника Земли. Основной задачей запуска является дальнейшая отработка систем, обеспечивающих жизнедеятельность человека, а также безопасность его полета и возвращения на Землю.

В кабине, оборудованной всем необходимым для будущего полета человека, находятся подопытные животные, в том числе две собаки с кличками «Стрелка» и «Белка».

При полете корабля-спутника предусматривается проведение ряда медико-биологических экспериментов и осуществление программы научных исследований космического пространства.

Второй советский корабль-спутник выведен на орбиту, близкую к круговой, с высотой около 320 километров.

Начальный период обращения корабля составляет 90,6 минуты, наклонение его орбиты к плоскости экватора равно 65 градусам. Вес корабля-спутника без последней ступени ракеты-носителя составляет 4600 килограммов.

На корабле-спутнике установлены радиопередатчик «Сигнал», работающий на частоте 19,995 мегагерц, радиотелеметрическая аппаратура для передачи на Землю данных о состоянии подопытных животных и работе всех систем, установленных на борту спутника.

Для наблюдения за поведением животных на борту корабля-спутника установлена радиотелевизионная система.

Предварительные данные показали, что установленные на корабле-спутнике системы работают нормально.

После завершения программы исследований, рассчитанной на одни сутки, и получения данных о жизнедеятельности животных и нормальном функционировании бортовой системы корабля-спутника, была подана команда на спуск его с орбиты. Команда выдана на 18-м обороте. Система управления корабля-спутника и тормозная установка сработали с высокой точностью и обеспечили спуск корабля в заданный район. Отклонение точки приземления от расчетной составило около 10 километров.

Корабль-спутник весом 4600 килограммов (не считая веса последней ступени ракеты-носителя), имея специальную тепловую защиту, успешно прошел земную атмосферу. Корабль-спутник и отделившаяся от него капсула с подопытными животными благополучно приземлились.

Самолеты и вертолеты доставили к месту приземления медицинский и технический персонал.

Все подопытные животные, в том числе собаки Стрелка и Белка после полета и приземления чувствуют себя хорошо.

В настоящее время проводится всестороннее обследование животных, вернувшихся из космического полета. Разработанная аппаратура обеспечила нормальную жизнедеятельность животных в полете.

Таким образом, впервые в истории живые существа, совершив космический полет протяженностью свыше семисот тысяч километров, благополучно возвратились на Землю.

Запуск и возвращение на Землю космического корабля-спутника, созданного гением советских ученых, инженеров, техников и рабочих, является предвестником полета человека в межпланетное пространство.

Ученым, инженерам, техникам, рабочим, всему коллективу работников, участвовавших в создании, запуске и возвращении на Землю космического корабля-спутника с живыми существами.

Центральный Комитет Коммунистической партии Советского Союза и Совет Министров СССР горячо поздравляют ученых, конструкторов, инженеров, техников, рабочих, весь коллектив работников, создавших мощный космический корабль и осуществивших впервые в истории полет и успешное возвращение на Землю этого корабля с живыми существами.

Для осуществления успешного полета огромного космического корабля весом 4600 килограммов с живыми существами и возвращения его на Землю потребовалось решение сложнейших научных и технических проблем, обеспечивших:

– управляемый полет космического корабля и спуск его на Землю с большой точностью в заданный пункт;

– условия нормальной жизнедеятельности живых существ в космическом полете;

– надежную радио- и телевизионную связь с космическим кораблем.

Это выдающееся достижение является замечательным научным подвигом советских людей, триумфом нашей отечественной науки, техники и промышленности, великим вкладом в сокровищницу мировой науки и культуры, открывающим новую эру в освоении космоса. Теперь создается практическая возможность для полета человека в космическое пространство.

Дорогие товарищи! Вашими славными делами вы продемонстрировали еще раз всему миру силу и мощь научных и технических достижений страны социализма, неоспоримые преимущества социалистического строя, творческий гений великого советского народа. От всей души желаем вам новых выдающихся успехов.

Слава советским ученым, конструкторам, инженерам, техникам и рабочим, прославляющим своим трудом нашу великую социалистическую Родину, идущую под мудрым руководством Ленинской Коммунистической партии к новым победам в строительстве коммунизма!

19 августа 1960 года в Советском Союзе осуществлен успешный запуск второго космического корабля на орбиту спутника Земли. Вес корабля-спутника без последней ступени ракеты-носителя составил 4600 килограммов.

Основной задачей запуска второго космического корабля-спутника являлась дальнейшая отработка систем, обеспечивающих жизнедеятельность человека, а также безопасность его полета и возвращение на Землю. При полете предусматривалось проведение ряда медико-биологических экспериментов и осуществление программы научных исследований космического пространства. Для успешного полета второго космического корабля-спутника с живыми существами на борту и возвращения его на Землю потребовалось решение сложнейших научных и технических проблем, обеспечивающих:

– управляемый полет космического корабля и спуск его на Землю с большой точностью в заданный пункт;

– условия нормальной жизнедеятельности живых существ в космическом полете;

– надежную радио- и телевизионную связь с космическим кораблем.

Все эти задачи были успешно разрешены. Огромный космический корабль вместе со своими пассажирами – собаками Белкой и Стрелкой и другими живыми существами – благополучно возвратился на Землю. Это историческое событие приблизило время непосредственного завоевания человеком околосолнечного пространства. Безупречная работа всех систем, обеспечивающих выведение космического корабля на орбиту, а также высокие конструктивные данные мощной ракеты-носителя позволили получить орбиту, практически не отличающуюся от расчетной.

Второй советский космический корабль-спутник был выведен на орбиту, близкую к круговой, с апогеем 339 километров и перигеем 306 километров. Начальный период обращения корабля составлял 90,7 минуты, наклон орбиты к плоскости экватора – 64 градуса 57 минут.

Космический корабль-спутник состоял из двух основных частей – кабины корабля и приборного отсека. В кабине расположены:

– аппаратура обеспечения жизнедеятельности животных в полете;

– оборудование для биологических экспериментов;

– часть аппаратуры для научных исследований (фотоэмульсионные блоки и радиометр);

– часть аппаратуры системы ориентации;

– аппаратура для регистрации поведения кабины во время спуска (датчики угловых скоростей, перегрузок, температур, шумов и т. д.);

– автоматические системы, обеспечивающие приземление корабля;

– аппаратура для автономной регистрации данных о работе приборов, а также физиологических данных подопытных животных на участке спуска;

– катапультируемый контейнер с двумя собаками.

В катапультируемом контейнере, кроме двух собак, находились 12 мышей, насекомые, растения, грибковые культуры, семена кукурузы, пшеницы, гороха, лука, некоторые виды микробов и другие биологические объекты.

Вне катапультируемого контейнера, в кабине корабля, были помещены 28 лабораторных мышей и две белые крысы.

В приборном отсеке размещены:

– радиотелеметрическая аппаратура;

– аппаратура управления полетом корабля;

– часть аппаратуры для научных исследований (приборы для изучения космических лучей и коротковолнового излучения Солнца);

– аппаратура терморегулирования;

– тормозная двигательная установка.

На наружной поверхности кабины корабля располагались рулевые сопла и баллоны с запасом сжатого газа систем ориентации, датчики научной аппаратуры, антенны радиосистем, экспериментальные солнечные батареи, а также система термоизоляции для предотвращения сгорания кабины на участке спуска. В стенках кабины располагались жаропрочные иллюминаторы и быстрооткрывающиеся герметичные люки.

Газовый состав, влажность и температура воздуха в кабине корабля, необходимые для нормальной жизнедеятельности подопытных животных, обеспечивались системой регенерации и системой терморегулирования.

Передача информации о состоянии подопытных животных, физических условиях в кабине и в приборном отсеке, о работе бортовой аппаратуры осуществлялась с помощью радиотелеметрических систем на наземные измерительные пункты. Радиотелеметрические системы работали в двух режимах:

а) непосредственной передачи телеметрической информации на наземные измерительные пункты в моменты пролета корабля над этими пунктами;

б) запоминания (накапливания) информации с последующим воспроизведением и передачей этой информации при полете корабля-спутника над измерительными пунктами.

На корабле была установлена радиосистема «Сигнал», предназначенная для оперативной передачи части телеметрической информации и отработки вопросов радиотелевизионной связи со спутниками.

Для передачи изображения подопытных животных на борту была установлена специальная телевизионная аппаратура. Управление кораблем осуществлялось автоматически, а также путем подачи команд с Земли. На борту была установлена система контроля орбиты высокой точности.

Энергопитание бортовой аппаратуры осуществлялось от химических источников тока и от солнечной батареи. Солнечная батарея располагалась на двух полудисках диаметром 1000 миллиметров, ориентирующихся на Солнце с помощью специальной системы, независимо от положения корабля.

После выведения корабля на заданную орбиту он отделился от последней ступени ракеты-носителя. Во время полета корабля осуществлялась работа по заданной программе его основных систем: системы ориентации, телеметрических систем, системы терморегулирования, научной и телевизионной аппаратуры, а также аппаратуры, обеспечивающей жизнедеятельность живых организмов в кабине корабля.

Ориентирование корабля во время полета но орбите и на участке спуска осуществлялось с помощью системы ориентации. При работе системы ориентации одна ось корабля-спутника была направлена по местной вертикали, другая – перпендикулярно плоскости орбиты, третья (продольная ось корабля) перпендикулярна к первым двум и направлена вдоль пересечения плоскости местного горизонта и плоскости орбиты (при точной круговой орбите – вдоль вектора скорости).

Наблюдения за полетом космического корабля-спутника производились с помощью наземных станций, расположенных на территории СССР. Полученная информация по линиям связи автоматически передавалась в вычислительные центры. На электронно-счетных машинах осуществлялась обработка информации, в результате чего были получены точные элементы орбиты корабля-спутника, что обеспечило необходимый прогноз дальнейшего движения корабля на орбите и возможность его приземления в заданном районе.

Требование к точности знания элементов реальной орбиты обусловливается величинами допустимых ошибок при приземлении корабля-спутника, поскольку для попадания в заданный район приземления необходимо выбрать момент времени включения тормозной двигательной установки с учетом реальных величин координат и скорости корабля-спутника в этот момент времени. Ошибка в скорости корабля-спутника на 1 метр в секунду приводит к отклонению точки приземления почти на 50 километров. Ошибка в знании истинной высоты над поверхностью Земли на 100 метров отклоняет точку приземления на 4,5 километра, а ошибка в направлении вектора скорости к поверхности Земли на одну угловую минуту приводит к отклонению точки приземления на 50 – 60 километров.

В соответствии с данными прогноза орбиты, а также телеметрическими измерениями, которые характеризовали работу бортовой аппаратуры, из координационно-вычислительного центра по заранее разработанной программе производилось управление кораблем-спутником в космическом пространстве.

На 18-м обороте была подана команда с Земли на спуск корабля-спутника с расчетом на его приземление в заданном районе.

Для спуска корабля-спутника с орбиты на Землю производилось уменьшение его первой космической скорости движения на требуемую по расчету величину с помощью тормозной двигательной установки.

Траектория спуска была выбрана так, чтобы перегрузки, возникающие при вхождении спускаемого аппарата в плотные слои атмосферы, и время их действия не превышали допустимые для живых организмов.

После перехода корабля на траекторию спуска было произведено отделение от кабины приборного отсека, который сгорел при входе в плотные слои атмосферы.

На участке спуска кабина тормозилась в атмосфере специальной системой торможения. Снизившись до высоты 7000 метров, кабина пролетела около 11 000 километров после начала спуска. Максимальные перегрузки при торможении кабины в атмосфере составляли 10 единиц.

На высоте 7000 – 8000 метров по команде от барометрических реле была сброшена крышка катапультного люка и произведено катапультирование контейнера животных из кабины корабля. Приземление контейнера происходило со скоростью 6 – 8 метров в секунду, а кабины корабля – со скоростью 10 метров в секунду.

Рис. 1. Схема полета и посадки второго космического корабля-спутника 1 – торможение реактивным двигателем; 2 – траектория спуска; 3 – район приземления кабины космического корабля и катапультируемого контейнера

Непосредственно после катапультирования контейнера включились радиопеленгационные системы, предназначенные для пеленгации кабины и контейнера во время спуска и после их приземления. Приземление животных, совершивших полет на корабле-спутнике, могло быть осуществлено непосредственно в кабине корабля, однако с целью отработки системы катапультирования, которая является резервной системой приземления при будущих полетах человека, было осуществлено катапультирование контейнера с животными.

Высокая точность приземления корабля-спутника свидетельствует о совершенстве системы управления кораблем на участке спуска и высокой точности определения элементов орбиты наземным измерительным комплексом, ошибки которого непосредственно влияют на отклонение точки приземления.

После приземления кабина корабля и контейнер с животными не имели никаких повреждений, что указывает на высокое совершенство систем приземления.

Одной из важнейших задач успешного проведения биологических экспериментов при полете космического корабля являлось создание и поддержание благоприятных условий для жизнедеятельности живых организмов.

Для нормальной жизнедеятельности животных необходимы определенные атмосферные условия в кабине. Поэтому основными требованиями к герметической кабине корабля-спутника являлись:

– поддержание барометрического давления, близкого к давлению на уровне моря при концентрации кислорода 20 – 25 процентов и углекислого газа не выше 1 процента;

– сохранение температуры воздуха в пределах 15 – 25°С и относительной влажности 30 – 70 процентов;

– очистка воздуха герметической кабины от вредных примесей, выделяющихся при работе оборудования кабины, а также животными в процессе их жизнедеятельности.

Если в закрытое невентилируемое пространство, каким является кабина космического корабля, поместить животных, то состав воздуха быстро изменится за счет поглощения ими кислорода и выделения углекислого газа и водяных паров. Две такие собаки, как Белка и Стрелка, потребляют 8–9 литров в час кислорода и выделяют при дыхании 6–7 литров в час углекислого газа и 0,25 литра воды в сутки. Учитывая, что нормальная жизнедеятельность собаки нарушается при снижении содержания кислорода ниже 18 процентов и повышении количества углекислого газа до 2–3 процентов, станет очевидным, что в кабине космического корабля с момента ее герметизации животные очень быстро могут погибнуть. Чтобы этого не произошло, необходимо непрерывно восстанавливать тяжелый состав воздуха кабины.

Для обеспечения жизнедеятельности животных необходимо также в течение всего периода их нахождения в кабине космического корабля постоянно поддерживать нормальную температуру и давление. Б связи с этим требовалось непрерывно отводить тепло, выделяемое животными и действующей аппаратурой корабля.

В целях обеспечения на протяжении всего периода полета нормального газового состава воздуха, его температуры, давления и влажности в кабине второго космического корабля была установлена и применена система кондиционирования воздуха, которая обеспечила поддержание среды внутри корабля в заданных пределах.

Поддержание требуемого газового состава воздуха в герметической кабине корабля осуществлялось специальной установкой. Анализ существующих методов регенерации воздуха показывает, что при полетах продолжительностью до 15 – 20 суток наиболее рационально использование высокоактивных химических соединений, поглощающих углекислый газ и водяные пары из воздуха кабины и выделяющих эквивалентное количество кислорода.

Применение химических соединений для регенерации воздуха в кабинах малого объема встречает, однако, существенные трудности, одна из которых заключается в том, что скорость выделения кислорода не всегда соответствует потребности в нем живых организмов. Для поддержания равновесия между выделением кислорода и потреблением его животными потребовалось создание специальных устройств, автоматически регулирующих скорость поглощения углекислого газа и водяных паров с выделением необходимого количества кислорода. Это автоматическое регулирование процесса регенерации осуществлялось весьма простой и надежной конструкцией чувствительного элемента, реагирующего на изменение режима работы регенерационной установки в целом.

Уменьшение количества кислорода и увеличение концентрации углекислого газа воспринималось датчиком, дающим соответствующие сигналы на телеметрию и на исполнительный механизм.

В случае избыточного выделения кислорода также происходит автоматическое срабатывание исполнительного механизма, в результате чего воздух поступает в кабину, лишь частично обогащенный кислородом.

В кабине автоматически поддерживалось заданное давление воздуха. Специально разработанные фильтры надежно обеспечивали очистку воздуха кабины в случае загрязнения его вредными химическими примесями, выделяющимися в результате жизнедеятельности животных и при работе аппаратуры.

Срабатывание чувствительных элементов и параметры состояния воздуха в кабине передавались по телеметрии на Землю.

Многочисленные эксперименты, проведенные в лабораторных условиях, показали, что разработанная система кондиционирования и регенерации надежно обеспечивала поддержание в заданных пределах барометрического давления, относительной влажности, а также концентрации кислорода и углекислого газа в воздухе герметической кабины.

Задача создания необходимых условий среды в обитаемой части кабины включает в себя также и поддержание заданной температуры воздуха.

Совершившие полет собаки и другие животные способны переносить довольно большие колебания окружающей температуры. Однако при подготовке полета ставилась задача создания наиболее благоприятных температурных условий. Дело в том, что существенные отклонения условий среды от нормальных пределов ставят животных в условия более или менее значительной дополнительной нагрузки, требующей соответствующего напряжения физиологических механизмов, регулирующих жизнедеятельность организма в новых, необычных условиях. Это, в свою очередь, создало бы неблагоприятный фон для перенесения основных условий космического полета – перегрузок, состояния невесомости и т. д. Поэтому была поставлена задача поддержания заданной температуры воздуха с колебаниями в весьма узких пределах.

При решении этой задачи необходимо было преодолеть ряд трудностей, большинство которых связано с непостоянством скорости выделения тепла, в частности животными и аппаратурой. В то же время для того, чтобы температура воздуха не выходила из заданных пределов, количество отводимого тепла в каждый период времени должно находиться в строгом соответствии с его поступлением.

Для отвода тепла из кабины корабля был применен холодильный агрегат с жидкостно-воздушным радиатором. Жидкий хладоагент поступал в радиатор из системы терморегулирования корабля. Расход хладоагента регулировался в зависимости от температуры в кабине. Такая система обеспечила устойчивое поддержание температуры воздуха в кабине в течение всего полета.

Поддержание заданного температурного режима в приборном отсеке и стабильной температуры хладоагента осуществлялось с помощью радиационного теплообменника и системы жалюзи.

Тепло из герметичного приборного отсека, заполненного газом, отводилось непосредственно на радиационный теплообменник, расположенный на корпусе приборного отсека.

Питание и водоснабжение подопытных животных в длительном полете на искусственном спутнике Земли представляет некоторые трудности, связанные главным образом с условиями невесомости.

При этом исключается возможность выдачи собаке воды в открытом сосуде, так как жидкость может быть легко унесена и окажется недоступной для животных.

Твердая пища, предназначенная для питания в условиях невесомости, не должна крошиться и разламываться на куски.

Простым и эффективным методом преодоления перечисленных трудностей является применение вязкой, желеобразной смеси, содержащей необходимые питательные вещества в достаточном количестве и одновременно требуемое количество воды.

Этот метод комбинированного питания животных был впервые использован для обеспечения биологического эксперимента на втором искусственном спутнике Земли с собакой Лайкой.

На основании расчетов и многочисленных экспериментов была разработана следующая рецептура комбинированной питательной смеси, соответствующая энерготратам собак весом до 7 килограммов, находящихся длительное время в ограниченном объеме, и обеспечивающая суточную потребность животного в воде при условиях поддержания температуры воздуха в пределах 15 – 25°С.

Такая питательная смесь имеет студнеобразную консистенцию, обладает достаточным сцеплением со стенками кормушки и не выпадает из последней при переворачивании в условиях невесомости.

Для выдачи подопытным животным суточных порций пищевой смеси был сконструирован автомат кормления. Специальное устройство открывало крышку кормушки, обеспечивая доступ собаки к пище.

Для предохранения пищевой смеси от порчи она подвергалась стерилизации в автоклаве при температуре 115°C. Это обеспечивало ее надежное консервирование.

При испытаниях системы питания животных в наземных экспериментах было установлено, что собаки, длительное время питающиеся комбинированной смесью из автомата кормления, не теряли в весе и не испытывали жажды.

Необходимо отметить, однако, что применение комбинированного питания потребовало длительной и систематической тренировки животных по специальной программе в условиях, приближенных к условиям полета на космическом корабле.

Для обеспечения условий жизнедеятельности мышей и крыс были разработаны специальные клетки с сетчатыми стенками. Вдоль стенок располагались трубки-кормушки, в которых помещались сухие пищевые брикеты, содержащие все необходимые питательные вещества. Вода находилась в особом бачке и поступала в клетку по трубочке с фитильком. Мыши и крысы были заранее приучены к такому способу приема пищи.

Катапультируемый контейнер, в котором находились собаки Белка и Стрелка, является одним из вариантов контейнера, разработанного для будущих полетов человека.

Форма контейнера выбрана с таким расчетом, чтобы после катапультирования его обеспечить устойчивое и правильное положение оси контейнера относительно вектора скорости.

В контейнере были расположены следующие агрегаты и системы:

– кабина для животных с лотком, автоматом кормления, ассенизационным устройством, системой вентиляции и т. д.;

– катапультные и пиротехнические средства;

– радиопередатчики, предназначенные для пеленгации контейнера;.

– телевизионные камеры с системой подсвета и зеркал;

– блоки с ядерными фотоэмульсиями.

Расположение систем указано на рис. 2.

Рис. 2. Герметическая кабина животных в катапультируемом контейнере на борту корабля-спутника 1 – баллон системы воздухоснабжения; 2 – стреляющий механизм катапультирования; 3 – блок радиопеленгаторного устройства; 4 – специальная аккумуляторная батарея для подогрева пробирок с микробами; 5 – аккумуляторная батарея; 6 – блоки специальной научной аппаратуры; 7 – катапультируемый контейнер; 8 – датчик движения; 9 – гермокабина животного; 10 – микрофон; 11 – антенна радиопеленгаторного устройства; 12 – клапаны вдоха и выдоха; 13 – телевизионная камера; 14 – зеркало; 15 – вентиляционная установка; 16 – автомат комбинированного питания

Кабина животных выполнена из листового металла. Внутри этой кабины находились лоток, предназначенный для размещения животных, автомат для кормления, ассенизационное устройство. На самом лотке расположены датчики движения и автомат для измерения давления крови животных. На верхнем днище, выполненном в виде съемной крышки кабины, размещались телевизионные камеры, система подсчета и зеркал, вентилятор и блок контейнеров с микроорганизмами.

Внутри кабины крепились автомат для кормления, контейнеры для мелких биологических объектов и микрофон, позволяющий судить об уровне шума в полете.

Все системы катапультируемого контейнера с кабиной животных рассчитаны на длительное пребывание его в космическом полете.

Объективные данные о физиологических функциях подопытных животных трудно в полной мере обобщить, если отсутствует возможность одновременного прямого наблюдения за подопытными животными. Телевизионная система корабля-спутника обеспечила физиологам такую возможность. Изображения, передававшиеся с борта в то время, когда корабль-спутник находился в зоне действия наземных приемных пунктов, регистрировались на кинопленку. Одновременно на этой же пленке с точностью до 1 кадра записывались метки времени, синхронные с метками времени, воспроизводимыми на телеметрических пленках. Таким образом, путем сопоставления пленок можно определить, как вело себя животное в данный момент и какие физиологические изменения сопутствовали тем или иным действиям животного. При конструировании телевизионной аппаратуры возник ряд противоречивых требований. С одной стороны, было необходимо обеспечить высокое качество изображений, с другой – в максимальной степени уменьшить вес, габариты и, особенно, энергопотребление аппаратуры. Поставленная научная задача – передача информации о поведении животных и координации их движений – позволяла существенно снизить параметры телевизионного изображения: число строк разложения, частоту кадров – и тем самым резко сузить спектр телевизионного сигнала. Принимались во внимание и технические соображения – в первом эксперименте целесообразно было работать в возможно более узком спектре частот с тем, чтобы гарантировать себя ют возможных частотно-фазовых искажений, могущих возникнуть при передаче спектра в несколько мегагерц.

Выбор таких параметров обеспечил возможность создания высокоэкономичного и надежного радиоканала с большим энергетическим запасом при удовлетворительном для поставленной задачи качестве изображения.

Сложным являлся также вопрос освещения животного. С точки зрения равномерности его освещения и создания наиболее благоприятных светотехнических условий для телепередачи целесообразно было в максимальной степени удалить достаточно мощные светильники, дополняющие «дежурное» освещение контейнера.

На борту корабля размещались две малогабаритные телевизионные камеры. Одна, размещаемая непосредственно на люке контейнера, через окно люка осуществляла передачу изображений Белки в анфас. Вторая камера была установлена в кабине корабля и через боковое окно контейнера передавала изображения Стрелки в профиль.

Телевизионная передача началась еще до взлета корабля, состояние животных наблюдалось на участке взлета и в момент перехода от перегрузок к невесомости и затем на всех оборотах, когда корабль-спутник имел связь с любой из наземных приемных станций. Включение и выключение телевизионных камер и дополнительного освещения осуществлялось по командам с Земли. При этом камеры включались по очереди. Имелась возможность переключения камер в любой момент передачи. На наземных пунктах, кроме устройств визуального наблюдения, размещались дублированные регистрирующие устройства, в которых были приняты все меры по обеспечению высоконадежной регистрации.

Полученные телевизионные фильмы имеют большой научный и познавательный интерес, не говоря уже о том впечатлении, которое ощущает зритель, получивший возможность «своими глазами» заглянуть в космос.

Велико также чисто техническое значение первого эксперимента по передаче из космоса изображений движущихся объектов. Этот эксперимент дал весьма ценный опыт, который поможет в дальнейшем развитии и совершенствовании последующих систем космического телевидения. Телевидение, как одно из основных средств познания и освоения космоса, сделало еще один важный шаг в решении этой задачи.

Основными задачами медико-биологического эксперимента на космическом корабле-спутнике являлись:

– изучение особенностей жизнедеятельности различных животных и растительных организмов в условиях космического полета;

– исследование биологического действия основных факторов космического полета на живые организмы (перегрузки, длительная невесомость, переход от пониженной весомости к повышенной и наоборот);

– изучение действия космической радиации на животные и растительные организмы (на состояние их жизнедеятельности и наследственность);

– исследование эффективности и особенностей функционирования систем обеспечения жизнедеятельности в полете (системы регенерации, терморегулирования, питания и водоснабжения, ассенизации и др.).

Для решения указанных задач в катапультируемом контейнере и герметической кабине корабля-спутника был размещен ряд биологических объектов.

В герметической кабине корабля-спутника размещались три клетки, в которых находились 2 белые лабораторные крысы, 15 черных и 13 белых лабораторных мышей. В катапультируемом контейнере находились: две собаки (Стрелка и Белка), клетка с 6 черными и 6 белыми лабораторными мышами, несколько сот насекомых (плодовая муха-дрозофила), два сосуда с растением-традесканцией, семена различных сортов лука, гороха, пшеницы, кукурузы и нигеллы, специальные сосуды с грибками-актиномицетами, одноклеточная водоросль-хлорелла в жидкой и на твердой питательных средах. В 50 патронах находились запаянные ампулы с бактериальной культурой кишечной палочки (тип КК-12, В, «аэрогенес»), палочки масляно-кислого брожения, со стафилококковой культурой, двумя разновидностями фага (Т-2 и 13-21), раствором дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), а также культурой эпителиальных опухолевых клеток человека (клетки Хела) и небольшими консервированными участками кожи человека и кролика. Кроме того, в катапультируемом контейнере находились 4 автоматических биоэлемента с культурой палочки масляно-кислого брожения, 2 биоэлемента находились в специальном термостате и 2 – в неутепленном контейнере.

Методикой эксперимента предусматривалась и была осуществлена большая подготовительная работа, включающая разработку частных методов исследования, контрольной и регистрирующей аппаратуры, а также проведение предварительных экспериментов, в которых исследовалось влияние отдельных факторов на состояние животных и растительных организмов, постановку необходимых фоновых и контрольных опытов.

При подготовке биологического эксперимента на космическом корабле-спутнике в качестве основного биологического объекта были использованы традиционные лабораторные животные – собаки, нормальная физиология которых хорошо изучена. Эти животные легко поддаются тренировке и устойчивы к различным физическим воздействиям. Применяемые в настоящее время методики позволяют с достаточной точностью и удобством регистрировать у собак различные физиологические показатели.

К подопытным животным предъявлялся целый комплекс требований. Для эксперимента были отобраны взрослые собаки в возрасте от полутора до трех лет. Размеры собак должны были обеспечить достаточную степень свободы движений в кабине; масть – качественное и контрастное наблюдение за движениями животных по телевидению. Предпочтение отдавалось так называемым «беспородным собакам», которые отличаются высокой устойчивостью к действию различных внешних условий. Важное значение придавалось типу нервной деятельности: отбирались собаки сильного, уравновешенного, подвижного типа, у которых легко вырабатывались необходимые для эксперимента условные рефлексы.

Животные подвергались тщательному физиологическому и клинико-ветеринарному обследованию. Для регистрации артериального давления производилась операция выведения сонной артерии в кожный лоскут на шее. Для надежной регистрации биотоков сердца были вживлены под кожу электроды, изготовленные из специального сплава.

Как известно, при полете на космическом корабле подопытные животные должны были встретиться с целым рядом необычных факторов: большие ускорения, вибрации, шум, длительное пребывание в герметической кабине, получение пищи из автоматических устройств и осуществление естественных отправлений организма в специальной одежде.

В целях подготовки к эксперименту в течение продолжительного времени собаки проходили тренировку в макете кабины корабля-спутника с системой фиксации, позволявшей животным совершить необходимый для нормальной жизнедеятельности объем движений. Время нахождения собак в фиксированном положении постепенно увеличивалось. Собаки приучались к ношению датчиков, фиксирующей одежды и ассенизационного устройства. В программу подготовки животных входила также тренировка собак к питанию специально приготовленными смесями из автоматических устройств, к чему, как правило, собаки довольно легко и быстро привыкали. В ходе подготовки животных было проведено большое число исследований по определению устойчивости животных к ускорениям. Каждое из отобранных подопытных животных несколько раз подвергалось воздействию ускорений на специальном стенде, позволявшем создавать такие ускорения, которые должны были встретиться при полете на космическом, корабле. Результаты опытов позволили констатировать удовлетворительную переносимость подопытными животными перегрузок с незначительными индивидуальными колебаниями физиологических параметров, не выходящих, однако, за пределы компенсаторных возможностей организма.

Как известно, на участке выведения корабля-спутника на орбиту организм животного подвергается воздействию вибраций, которые могли определенным образом повлиять на состояние животного. Для выяснения этого вопроса были проведены эксперименты, по результатам которых можно говорить об удовлетворительной переносимости животными ожидаемых в полете вибраций. Помимо этого, в отдельных сериях экспериментов проводилось исследование индивидуальной устойчивости животных к действию ударных перегрузок (рассчитанных на случай катапультирования контейнера), пониженного барометрического давления, воздействия повышенной и пониженной температуры среды.

После завершения всего цикла подготовки и испытаний для участия в летном эксперименте были отобраны собаки по кличке Белка и Стрелка.

Собака Стрелка – самка, светлой масти, с темными пятнами, весом пять с половиной килограммов, тридцати двух сантиметров высоты, пятидесяти сантиметров длины.

Собака Белка – самка, светлой масти, короткошерстная, весом четыре с половиной килограмма, тридцати сантиметров высоты, сорока семи сантиметров длины.

Обе собаки удовлетворительно прошли предварительные отборочные испытания и тренировки и затем были поставлены в условия предполетного режима.

Для контроля за состоянием животных в полете и решения физиологических задач эксперимента был разработан специальный комплект медицинской исследовательской аппаратуры. Эта аппаратура обеспечила регистрацию физиологических функций подопытных животных в течение всего полета космического корабля.

В полете регистрировались следующие физиологические показатели: артериальное давление, электрокардиограмма, тоны сердца, частота дыхания, температура тела, двигательная активность животных. Радиотелеметрические системы передавали на Землю сведения о барометрическом давлении, температуре и влажности в герметической кабине, а также контрольные данные о функционировании систем обеспечения жизнедеятельности.

Рис. 3. Белка

Рис. 4. Стрелка

Учитывая, что основной целью экспериментов с животными является подготовка к полету человека в космическое пространство, большое внимание было уделено вопросам, связанным с изучением работы двигательного аппарата животных, и в частности координации произвольных движений.

Для этого были использованы телевидение и специальные датчики движения. Телевизионный метод по сравнению с ранее применявшейся киносъемкой имеет ряд серьезных преимуществ. Он позволяет вести наблюдения за животным в процессе самого полета, исключает необходимость иметь большой запас пленки на борту и не требует столь высоких освещенностей, как киносъемка. При этом исключается возможность потери материала при чрезвычайных обстоятельствах.

В печати уже сообщалось о наблюдении за поведением животных в полете с помощью телевидения, а также были опубликованы отдельные кадры отснятых фильмов. Эти фильмы позволят судить не только о поведении животных в космическом полете, но в сочетании с информацией, полученной от датчиков движения, могут дать материал для суждения о состоянии высших функций центральной нервной системы и об адаптации (приспособлении) животных к условиям невесомости. Кроме того, благодаря наличию на пленках телевизионных фильмов отметок системы единого времени каждое движение животного можно связать с большой точностью с имеющимися в данный момент величинами любых физиологических функций.

В кабине с животными в непосредственной близости от собак, а также на одежде Белки и Стрелки были установлены индивидуальные дозиметры для измерения ионизирующей радиации. Возвращенные вместе с животными на Землю дозиметры после обработки их показаний дадут сведения о воздействии на животных заряженных частиц, электромагнитного излучения и нейтронов, входящих в состав космического излучения.

Изучение и оценка биологического действия различных факторов, связанных с космическим полетом, и прежде всего изучение биологического действия космической радиации, представляют собой очень сложную и многогранную задачу, требующую привлечения самых различных методов исследования: физических, общеклинических, физиологических, биохимических, микробиологических, иммунологических, генетических и других.

Большой интерес представляет исследование изменений обмена веществ. Важно выяснить, имеют ли место при этом легкие, обратимые функциональные изменения или наступают устойчивые сдвиги обмена веществ. С этой целью был выбран комплекс биохимических показателей, которые характеризуют функции печени, эндокринной и нервной систем и которые значительно изменяются при больших нагрузках на организм, а также под влиянием ионизирующей радиации. У собак в течение ряда месяцев до полета, а также в условиях тренировки к действию отдельных факторов полета (ускорения, вибрации) исследовались следующие показатели белкового состава крови, некоторые ферменты и гормоны в крови и моче:

– белковые фракции сыворотки крови,

– сывороточный мукоид,

– холинэстеразная активность крови,

– дезоксицитидин в моче.

В настоящее время у собак, вернувшихся из космического полета, исследуются все перечисленные показатели. Некоторые из них исследуются также у крыс и мышей.

Серьезной задачей являлось изучение состояния сердечно-сосудистой системы у животных, совершивших полет в космос. На деятельность сердца и периферических сосудов во время полета, а также при возвращении на Землю могут оказывать влияние космическая радиация, перегрузки, состояние невесомости и некоторые другие факторы. В силу этого представлялось важным изучить у собак ряд показателей состояния периферических сосудов до и после полета. Перед полетом животные обследовались в течение нескольких месяцев. У них в бескровном опыте изучались артериальный и венозный тонус, сосудистая реакция в ответ на компрессию, а также кожная температура. После возвращения на Землю у собак были вновь подвергнуты тщательному изучению их сердечно-сосудистые системы, и в частности состояние периферических сосудов. Предварительные результаты обследования собак Белки и Стрелки после возвращения на Землю не обнаруживают заметных изменений.

Изучение иммунологической реактивности подопытных собак составляло следующую важную задачу. Необходимо выяснить, не вызовет ли действие космической радиации и других факторов полета угнетения естественной невосприимчивости к микробам и вследствие этого – развития инфекционных процессов. Это тем более важно, что космонавт в будущем в течение продолжительного времени будет находиться в ограниченном объеме космического корабля.

У собак Стрелки и Белки до и после полета были исследованы:

– фагоцитарная и бактерицидная функция крови,

– бактерицидные свойства и естественная микрофлора кожи.

Эти исследования проводились на Земле также в условиях действия на собак ускорений и вибраций.

Для всестороннего изучения различных функциональных изменений, происходящих в живом организме во время полета, желательно получить данные на возможно большем количестве животных. В этих целях, помимо собак, использовались две белые крысы и мыши.

Работа на крысах была начата за несколько месяцев до полета. С помощью условнорефлекторной методики была использована высшая нервная деятельность этих животных, определены типологические особенности, проведен анализ крови, снята электрокардиограмма.

Уже первые обследования после возвращения на Землю показали, что крысы, так же, как и собаки, хорошо перенесли полет. Во время полета они хорошо брали корм, заложенный в кормушках. Тщательный осмотр крыс не обнаружил никаких царапин или ушибов. Животные не потеряли в весе, были нормально подвижны. Дальнейшие исследования позволят дополнить наши сведения о влиянии космических полетов на высшую нервную деятельность этих животных.

Наряду с общеклиническим обследованием, включающим изучение крови мышей и крыс, после их возвращения на Землю было проведено углубленное изучение костного мозга мышей. Исследование костного мозга позволит сделать выводы о действии условий космического полета, и прежде всего действия космической радиации на кроветворные функции организма. Вернувшиеся из полета мыши будут постепенно по определенной программе подвергаться тщательному и систематическому патологоанатомическому и гистологическому исследованиям. Эти исследования помогут обнаружить морфологические изменения в органах и тканях живого организма, если они наступили при космическом полете.

Программа биологических исследований на втором корабле-спутнике предусматривала также применение микробиологических и цитологических методов исследования. Эти методы позволяют эффективно решать такие важные проблемы, как определение предельных сроков пребывания живых клеток в космическом пространстве, их рост и развитие в этих условиях, поскольку выяснение такого рода вопросов с помощью крупных животных затруднительно. Эти методы применимы также для изучения генетического воздействия факторов космического пространства, в частности космических излучений.

Характеристика генетического воздействия этих излучений должна быть всесторонней, и поэтому наряду с использованием животных (например, мышевидные грызуны, насекомые и т. д.) могут применяться микроорганизмы и живые клетки человеческого тела в культуре ткани. Те и другие обладают некоторым преимуществом в связи с большой скоростью размножения и соответственно быстрой сменой поколений. Кроме того, изучение изменений свойств микроорганизмов, особенно таких постоянных «спутников» человека, как кишечная палочка и стафилококки, имеет важное значение для суждения о поведении их в организме будущих космонавтов. Что касается живых клеток, находящихся вне организма в тканевых культурах, то генетические изменения наступают у них при воздействии тех же уровней излучения гораздо чаще. Однако недостатком этого метода являются трудности при сохранении жизнеспособности этих нежных культур вне непосредственного контроля со стороны человека.

Использование на втором корабле-спутнике обоих этих объектов предусматривало взаимную компенсацию указанных недостатков.

В современных генетических исследованиях в качестве объекта особенно большое внимание привлекают бактериофаги – сверхмикроскопические живые существа, паразитирующие на бактериях и вступающие с ними в сложные генетические отношения. Особо чувствительными индикаторами генетического воздействия радиации являются так называемые лизогенные бактерии, которые способны при облучении продуцировать бактериофагов. Известный интерес представляло также изучение воздействия на рост и развитие такого рода живых клеток ускорения, невесомости, вибраций и т. д.

В соответствии с этими соображениями на втором корабле-спутнике были размещены разнообразные микробиологические и цитологические объекты. Они были подготовлены специально для этого опыта, причем при выборе объектов руководствовались стремлением подобрать организмы, широко используемые в лабораториях всего мира, с целью получения сравнимых результатов. В числе объектов находились культуры кишечной палочки КК-12, для которых исходным штаммом послужили хорошо известные микробиологам бактерии, имеющие наиболее четкую генетическую характеристику.

Это позволяет количественно определять степень генетических изменений и сопоставлять эти величины с уровнем радиации и качеством космических частиц, зарегистрированных на корабле-спутнике физическими приборами.

С помощью начатого в настоящее время длительного и тщательного изучения возвращенных культур, вероятно, можно будет выявить степень изменения числа так называемых индуцированных мутаций, т. е. патологических по большей части изменений наследственных свойств. Кроме того, существует возможность исследовать эти культуры с целью установления влияния радиации на количество продуцируемых ими бактериофагов.

Разновидности кишечных палочек – «В» и «аэрогенес», использованные в опыте, также являются объектами для изучения частоты мутаций.

Для исследования генетических изменений у мельчайших живых существ – бактериофагов – был использован штамм Т-2, также хорошо известный и генетически характеризованный со значительной полнотой. Можно рассчитывать, что в случае наличия при полете второго корабля-спутника достаточного повышения уровня радиации могут быть отмечены генетические изменения у отдельных особей исследуемого штамма бактериофага, констатируемые как на основе способов воздействия этих бактериофагов на бактерии, так и путем определения других биологических свойств. Кроме Т-2, был использован штамм бактериофага 13-21, специфически действующий на кишечную палочку типа «аэрогенес». Он намечался для исследования изменений характера лизиса (растворения бактерий, которое наступает в присутствии бактериофага).

Этот процесс для системы фаг 13-21 – кишечная палочка «аэрогенес» был заранее документирован путем цейтраферной микрокиносъемки и электронной микроскопии.

В отношении всех указанных организмов была предварительно получена детальная структурно-физиологическая характеристика с помощью новейших методов. В частности, кишечные палочки и стафилококки, которые также экспонировались на корабле-спутнике, исследовались под электронным микроскопом частично с помощью техники ультратонких срезов.

В процессе подготовки медико-биологических экспериментов на корабле-спутнике были впервые выполнены ультратонкие срезы свободных и внутриклеточных бактериофагов. Было установлено при этом, что использованные бактериофаги выглядят в виде частиц, состоящих из центрального ядра с большой электронно-оптической плотностью и периферической зоны, отделенной от ядра тончайшей мембраной.

Что касается использованных в опыте микробов масляно-кислого брожения, то они предназначались только для разработки методов автоматической регистрации жизнедеятельности микроорганизмов. Создание таких методов обеспечивает возможность определения длительности выживания клеток на долголетающих и невозвращающихся спутниках и ракетах. Испытание палочки масляно-кислого брожения в этом отношении полностью себя оправдало.

На этой основе были созданы и апробированы методы и специальные приборы, которые позволяют регистрировать и передавать на Землю сигналы, характеризующие жизнеспособность и физиологические отправления мельчайших живых существ – бактерий на протяжении любого срока полета ракет или спутников.

Испытанные на корабле-спутнике автоматические приборы, основанные на этих принципах, значительно расширяют возможности исследования биологических условий в космическом пространстве, поскольку они имеют небольшие габариты и вес, а заключенные в них тест-объекты (споры палочки масляно-кислого брожения) не нуждаются в пополнении системы питательными веществами.

Биоэлементы после любой экспозиции в полете могут быть приведены в действие по сигналам с Земли или от программного устройства на борту.

Как уже сказано, наряду со многими преимуществами микробов при медико-биологических, и в частности генетических исследованиях, они обладают крупным недостатком – низкой радиочувствительностью. С целью повышения их радиочувствительности часть микробиологических объектов находилась в атмосфере кислорода. Кроме того, на втором корабле-спутнике для генетической характеристики космического пространства была сделана попытка использовать также живые клетки в культуре тканей. Известно, что наследственность у таких клеток под влиянием излучений изменяется в сотни раз легче, чем у микробов. Однако сохранить их жизнедеятельность на протяжении длительных сроков без пересевов на новые питательные среды очень трудно. Для осуществления такой попытки нужно было выбрать хорошо растущие клетки и подходящие питательные среды для них. Учитывая эти соображения, на корабле-спутнике использовались раковые клетки, условно называемые клетками Хела. Эти клетки хорошо растут на искусственных средах и широко применяются для изучения генетических проблем и исследования природы раковой болезни. Для культивирования таких клеток был использован метод, позволяющий получать колонии (скопления) клеток на стенке стеклянных пробирок, в которых осуществляется выращивание.

В предварительных опытах было установлено, что колонии раковых клеток прикрепляются к стенкам стеклянных пробирок и ампул так прочно, что выдерживают вибрации, значительно превышающие те, которые имеют место при запуске современных ракет. Это создает возможность при обработке материала дать морфолого-биологическую характеристику культур, часть цикла развития которых прошла в специально устроенном маленьком термостате на борту корабля-спутника.

В настоящее время определяется жизнеспособность этих культур и принимаются меры для поддерживания их в последующих пересевах. В случае положительных результатов культуры будут использованы для изучения их наследственных признаков сравнительно с контрольными культурами, которые оставались на Земле.

На борту корабля-спутника экспонировались также небольшие участки кожи человека и кролика. Использование кусочков кожи человека, предоставленных добровольцами из авторских коллективов, участвующих в исследовании космоса, осуществлялось с целью выяснения возможного влияния факторов космического пространства на особо чувствительные клеточные системы. Доказательством того, что кусочки кожи вернулись живыми, могут быть гистологические исследования, посевы измельченных кусочков кожи на специальные питательные среды, хотя такое культивирование обычно удается с трудом, и, наконец, обратная подсадка их тем донорам, у которых они были взяты. Кусочки кожи, возвращенные после полета на корабле-спутнике, в настоящее время подвергаются детальному исследованию.

В наше время биологические, в том числе генетические исследования осуществляются в тесной связи с физико-химическими изысканиями. В частности, в последние десятилетия было показано, что химические вещества могут участвовать в передаче наследственных признаков от одной разновидности к другой. Таким химическим веществом является дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК), входящая в состав ядер клеток животных, растений и микробов. Весьма вероятно, что это соединение в первую очередь будет реагировать на генетические воздействия космической радиации. Учитывая это, на корабле-спутнике были помещены ампулы с дезоксирибонуклеиновой кислотой, полученной из зобной железы теленка, причем часть ампул была наполнена кислородом. При исследовании возвращенной дезоксирибонуклеиновой кислоты будут использованы современные методы, позволяющие характеризовать состояние этого соединения в физико-химическом отношении. Сравнительно небольшой срок пребывания второго корабля-спутника на орбите позволяет думать, что грубых отклонений в структуре дезоксирибонуклеиновой кислоты не будет обнаружено. Тем не менее все же будут сделаны попытки обнаружить более тонкие изменения с помощью физико-химических, иммунологических и других методов.

Первый опыт экспонирования в космическом пространстве биологически активного химического вещества будет использован для составления более широкой программы биохимических исследований, течения биохимических реакций в условиях космоса, а также поисков в космосе органических веществ и их предшественников.

Таким образом, на борту корабля-спутника был осуществлен ряд целеустремленных экспериментов на животных клетках, микроорганизмах, бактериофагах в сложных органических молекулах с целью сделать всевозможное для решения вопроса о жизнеспособности клеток и радиогенетической безопасности в космическом пространстве. Следует ожидать, что данные, которые будут впоследствии получены при обработке этого материала, при сопоставлении с аналогичными данными, выявленными в результате исследования животных и насекомых, позволят полнее охарактеризовать биологические особенности космического пространства.

Помимо задач выяснения действия факторов космического полета, в первую очередь космической радиации, на физиологию организмов, было положено начало исследованиям по изучению влияния этих факторов на наследственность, а также решению вопроса о генетической опасности космических полетов.

Многочисленными исследованиями советских и зарубежных ученых установлено, что такие виды ионизирующей радиации, как рентгеновские лучи, гамма-лучи, быстрые нейтроны и некоторые другие, представляют собой мощный источник наследственных изменений у всех организмов, в том числе и у человека.

Рис. Белая лабораторная мышь

Опыты с облучением тканей человека рентгеновскими лучами показали, что доза в 10 рентген удваивает частоту возникновения мутаций. Выяснено, что разные виды ионизирующей радиации обладают различной биологической эффективностью. Например, быстрые нейтроны вызывают в полтора-два раза больше мутаций, чем рентгеновские или гамма-лучи. Генетический эффект первичной космической радиации до сих пор не было возможности изучить. Полет второго космического корабля-спутника предоставил, наконец, возможность подобного исследования.

Хотя подавляющее число мутаций вредно, некоторые из них в определенных условиях среды могут быть полезными для вида. Такие полезные мутации играют важную роль в эволюции органического мира и в создании новых высокопродуктивных штаммов микроорганизмов и сортов культурные растений. Радиоселекция микроорганизмов и растений в последние годы становится одним из разделов работы селекционеров. Поэтому наряду с выяснением генетической опасности космического излучения необходимо выяснить и возможности использования его для целей радиоселекции.

На корабле-спутнике находились следующие виды организмов, намеченные для первоочередных генетических исследований: мыши двух различных линий, плодовые мушки-дрозофилы также двух различных линий, два растения традесканции, семена пшеницы сорта 186, семена трех сортов гороха, отличающихся по радиоустойчивости, двух сортов кукурузы – «немчиновская» и «подмосковная», лука-батуна и нигеллы; грибки-актиномицеты – продуценты антибиотиков. Чем объясняется выбор именно этих объектов для первых генетических исследований, связанных с космическими полетами?

Мыши и дрозофилы в силу ряда биологических особенностей – быстроты размножения и смены поколений, легкости их разведения, а также вследствие огромного разнообразия их признаков, наследование которых хорошо изучено, очень удобны для генетических исследований. Побывавшие в космосе мыши будут подвергнуты детальному цитологическому анализу в целях выяснения тех изменений, которые могли произойти в клетках различных тканей под влиянием космических лучей. В первую очередь будет подробно изучено состояние хромосомного аппарата кроветворных органов.

Как было указано выше, в полете участвовали дрозофилы двух линий. Одна из них – линия Д-32 – отличается очень низкой мутабильностью (изменчивостью) в естественных условиях, другая – линия Д-18 – наоборот, очень высокой естественной мутабильностью. С мухами обеих линий будут поставлены опыты по специальным методикам скрещивания, которые выяснят частоту возникновения у обеих линий наиболее важных типов вредных мутаций (так называемых рецессивных и доминантных деталей).

Рис. 6. Сосуд с растением традесканции

Растение традесканция – классический объект цитологических исследований, так как оно имеет небольшое число хорошо различающихся между собой хромосом. В кабине для животных были специально установлены растения с бутонами, поскольку хромосомные перестройки у традесканции всего легче наблюдать в делящихся при образовании пыльцы клетках.

Сухие семена культурных растений – пшеницы, кукурузы, гороха – будут высеяны для того, чтобы узнать, вызывает ли и какие именно изменения (мутации) космическая радиация у различных видов и сортов растений.

Что же касается лука и нигеллы, то они будут использованы в основном для цитологических исследований.

Ионизирующая радиация широко применяется для получения новых, более продуктивных штаммов актиномицетов, дающих такие ценные антибиотики, как пенициллин, стрептомицин и другие. На космическом корабле были размещены два штамма грибков – продуцентов пенициллина, сильно отличающиеся по радиочувствительности. Исследование результатов облучения их в космосе позволит решить вопрос о биологической эффективности космической радиации в отношении данного, очень важного объекта.

Следует указать, что каждый из перечисленных генетических опытов сопровождается строгими контрольными опытами с теми же объектами, находящимися в обычных для них условиях. Это обеспечит объективную оценку результатов генетических исследований. Эти исследования только начинаются, и, несомненно, они будут продолжены и явятся непременной очень важной частью работ, связанных с дальнейшими космическими полетами. Познание законов наследственности и управление ими – одна из важнейших задач современного естествознания. Выход человека в космос знаменует начало новой главы в развитии генетики, главы, посвященной познанию закономерностей влияния факторов космических полетов на наследственность и эволюцию, разработке методов защиты от вредных влияний этих факторов и использования их положительных эффектов. Генетические исследования на втором корабле-спутнике – лишь первые шаги в этом направлении.

В плане длительных полетов будущего остро встает проблема регенерации воздуха герметических кабин и обеспечения экипажа корабля пищей. Уже простые расчеты показывают, что использование для этих целей химических реагентов и запасов пищи, взятых с Земли, привело бы к очень большому начальному весу корабля, так как в этом случае взятые с Земли реагенты и пища, по мере их использования в пути, не будут воссоздаваться вновь. Вместе с тем в масштабах всей нашей планеты эти процессы – поглощение углекислоты, выделение кислорода и синтез сложных органических веществ из полностью окисленных – осуществляются в листьях зеленых растений в результате фотосинтеза.

Поэтому возникло предположение о необходимости создания на космических кораблях для целей регенерации воздуха и получения пищи так называемых оранжерей, зеленых растений, которые, поглощая выделяемую живым организмом углекислоту, воссоздавали бы пищу и выделяли кислород. Наиболее пригодными для этих целей оказались микроскопические зеленые водоросли, которые очень быстро развиваются, отличаются большой активностью фотосинтеза и рядом других ценных качеств.

Эти соображения определили необходимость изучения влияния условий космического полета на сохранение жизнедеятельности зеленых водорослей. Находившаяся на борту корабля хлорелла была помещена в специальных ампулах в различном физиологическом состоянии: на косом агаре и в жидкой питательной среде при различной плотности суспензий. При этом водоросли находились как на свету, так и в темноте. Полученный материал подвергается детальному анализу. Изучаются общее состояние суспензий, морфология клеток, активность фотосинтеза, процессы роста и развития культуры, изменение наследственных свойств культуры.

Уже сейчас можно сказать, что биологический эксперимент на втором корабле-спутнике является очень существенным вкладом в дело изучения и освоения космического пространства человечеством.

Все многочисленные биологические объекты, летавшие в космическом корабле, вернулись на Землю живыми, в хорошем состоянии. Состояние собак Белки и Стрелки, мышей, крыс и всех остальных биологических объектов, по предварительным данным, не обнаруживает заметных отклонений от норм. В настоящее время ведется углубленное и систематическое исследование и обработка имеющихся материалов.

Полученные результаты говорят о том, что разработанные отечественной наукой средства, обеспечивающие условия жизнедеятельности, безопасность полета и возвращения из космического полета животных и человека, вполне себя оправдали.

Вопрос о химическом составе первичного космического излучения тесно связан с проблемой происхождения космических лучей, с механизмом генерации космического излучения и распространением космических лучей в межзвездной среде. Весьма существенным является вопрос о количественном соотношении различных групп ядер в первичном космическом излучении.

На втором космическом корабле была размещена аппаратура, с помощью которой возможно получить данные о составе космических лучей в интервале ядер от гелия до кислорода. Для этой цели использовались черенковские счетчики, управляемые телескопическим устройством из галогенных газоразрядных счетчиков.

При прохождении частиц космического излучения через прибор в заданном телесном угле срабатывала схема совпадений, импульс в которой открывал канал фотоумножителя. С коллектора фотоумножителя снимался сигнал, возникавший при пролете через него ядра, вызывающего в детекторе черенковское свечение. Амплитуда импульса на выходе черенковского счетчика пропорциональна квадрату заряда ядра. С помощью специального устройства сигналы различных амплитуд преобразовывались в сигналы соответствующей длительности, на которые накладывались импульсы от стандарт-генератора. Число импульсов, заполнявших каждый сигнал, сосчитывалось счетной схемой и передавалось на телеметрическую систему.

В настоящее время отсутствуют точные данные об отношении потока ядер группы углерода, азота, кислорода к потоку ядер группы лития, бериллия, бора (наиболее интересных с точки зрения происхождения космических лучей). Вследствие этого не представляется возможным сделать окончательный вывод об определенном механизме генерации ядер и процессе движения ускоренных частиц в межзвездном пространстве. Чтобы получить новые сведения в этой области, необходимо знать величину отношения потоков вышеуказанных групп ядер с большой точностью.

Параллельно с этими измерениями проводились измерения потоков более тяжелых ядер. Интегральным черепковским счетчиком измерялись потоки ядер с зарядом больше пяти, пятнадцати и тридцати. Измерения, проведенные на второй советской космической ракете, позволили зафиксировать этим методом случаи большого увеличения (в 10 раз) интенсивности потоков ядер с зарядом больше пятнадцати, коррелированные с радиоизлучением Солнца, причем зафиксированные релятивистские ядра выходили из Солнца компактными группами. Этот факт впервые показал, что Солнце способно генерировать релятивистские ядра, причем преимущественно ускоряются тяжелые ядра. Дальнейшее изучение этих процессов даст возможность понять связь радиоизлучения Солнца с космическими лучами, а также разобраться в механизме генерации космических лучей Солнцем.

Полет второго космического корабля и возвращение его на Землю позволили получить в космическом пространстве фотографии тех процессов, которые происходят в микромире. Для этой цели использовались так называемые ядерные фотоэмульсии. Пролетая сквозь эти эмульсии, частицы космических лучей испытывают столкновения с ядрами атомов. В результате этих соударений не только разрушаются атомные ядра, но и рождаются новые частицы. Возникшие частицы испытывают ряд превращений. В эмульсии происходят новые акты взаимодействия частиц, созданных в результате первого столкновения, с атомными ядрами вещества.

Каким законам подчиняются все эти явления? Это не установлено до сих пор. Для того чтобы раскрыть тайны материи, необходимо прежде всего получить детальные сведения о всех тех процессах, которые происходят в микромире. С помощью ядерных фотоэмульсий можно получить достаточно подробные фотографии этих явлений. Рассматривая фотоэмульсии в микроскоп, можно восстановить картину процессов, протекавших в течение миллиардных долей секунды.

Обладающие высокой энергией частицы космических лучей весьма интенсивно взаимодействуют с веществом. Поэтому при вторжении космической частицы в атмосферу она быстро обрастает роем вторичных, ею созданных частиц. По этой причине необходимо проводить исследования за пределами земной атмосферы. Вместе с тем отправленная в полет ядерная фотоэмульсия должна быть возвращена в лабораторию в полной сохранности.

Известно, что построенные на Земле гигантские ускорители дают возможность получить частицы, обладающие энергией ниже определенного предела. В космических лучах встречаются частицы, обладающие в миллионы раз большей энергией.

Подъем ядерных фотоэмульсий в космическое пространство позволит эффективно использовать этот существующий в природе огромный ускоритель.

На втором космическом корабле было размещено несколько блоков из толстослойных ядерных фотоэмульсий, при этом в одном из них предусматривалось непосредственное проявление фотоэмульсий на борту корабля. Проявление фотоэмульсий на борту корабля после заданного времени экспозиции (порядка 10 часов) позволяет более надежно выделить следы отдельных ядер на общем фоне космического излучения.

Автономное программное устройство фотоэмульсивного блока по истечении заданного времени дает команду, по которой находящийся внутри цилиндра поршень раздвигает проэкспонированные слои и одновременно впускает в рабочий объем проявляющий раствор. Проявление продолжается 90 минут, после чего программное устройство дает команду на удаление проявителя, которое осуществляется возвратным движением поршня, сжимающего слои. Затем следует команда на раздвижение слоев и поступление консервирующего раствора. В консервирующем растворе слои могут храниться несколько месяцев, вплоть до начала окончательной обработки фотослоев. При обработке должны быть изучены следы от релятивистских ядер первичного космического излучения и получены сведения о количественном соотношении потоков различных групп ядер.

На борту космического корабля были установлены еще три блока, заполненные толстослойной ядерной фотоэмульсией, не проявляемой в полете.

Блок ФЭ-2, предназначенный для регистрации элементарных процессов ядерного взаимодействия частиц высокой энергии (в области 10¹² электронвольт и выше), содержал эмульсионную стопку, составленную из многих слоев ядерной фотоэмульсии. Толщина каждого слоя составляла 400 микрон. Размер его – 10 × 10 сантиметров. Между эмульсионными слоями размещались тонкие, порядка 1 миллиметра, «мишени» из легкого вещества.

Наличие в ядерной эмульсии атомов серебра и брома и помещенные «мишени» из легкого вещества дают возможность регистрировать случаи взаимодействия нуклонов высокой энергии как с тяжелыми ядрами эмульсии, так и с легкими ядрами помещенных «мишеней».

Генерируемые в актах ядерного взаимодействия частиц высокой энергии нейтральные π-мезоны дают начало фотонным ливням, для регистрации которых в блоке ФЭ-2 был установлен специальный детектор, располагавшийся под эмульсионной стопкой. Этот детектор состоял из 7 свинцовых пластин толщиной 5 миллиметров каждая (что соответствует одной лавинной единице длины). Между свинцовыми пластинами помещались ядерная эмульсия и люминесцентные индикаторы ливней, облегчающие обнаружение конкретных актов взаимодействия.

Анализ случаев электронно-фотонных ливней, зарегистрированных в ядерной эмульсии, дает некоторую количественную характеристику их, в том числе и энергию, передаваемую при взаимодействии π-мезонам. Знание этой энергии, а также анализ соответствующих событий, зарегистрированных в эмульсионной стопке, дает возможность определить некоторые параметры данного ядерного взаимодействия.

Таким образом, сопоставление полученных количественных характеристик для актов взаимодействия частиц первичного космического излучения высокой энергии с легкими и тяжелыми ядрами позволит выяснить специфику и дать некоторое заключение о механизме этого взаимодействия. Особый интерес здесь представит выяснение характера взаимодействия многозарядных частиц высокой энергии, исследование которого не представляется возможным в наземных условиях. Для исследования многозарядных частиц в составе первичного космического излучения на борту были установлены фотоблоки Ф-1 и Ф-2. Блоки Ф-1 и Ф-2 представляли собой эмульсионные стопки объемом 0,8 литра каждый.

В настоящее время эмульсии обрабатываются в лабораториях. Одна из микрофотографий типичного ядерного взаимодействия, зарегистрированного в эмульсии, находившейся на борту космического корабля-спутника, показана на снимке (рис. 7).

Рис. 7

Наличие в межпланетном пространстве космических лучей и радиационных поясов вблизи Земли представляет реальную опасность для полетов будущих путешественников в межпланетное пространство.

Космические лучи, состоящие из заряженных частиц больших энергий, подобно любой другой ионизирующей радиации, несомненно, биологически опасны. Однако благодаря тому, что число частиц космического излучения за пределами земной атмосферы мало (2 частицы на один квадратный сантиметр в секунду), создаваемая ими доза радиации относительно невелика (~100 миллирентген за сутки, что лишь в два раза превышает принятую в настоящее время допустимую дозу).

За последнее время экспериментально доказано, что иногда возникает временное увеличение интенсивности космических лучей, связанное, вероятнее всего, с проявлением солнечной активности.

Установлено, что в момент вспышек космического излучения интенсивность его возрастает в тысячи раз. При этом доза радиации увеличивается до десятков рентген в час, что уже представляет реальную радиационную опасность.

Каких-либо закономерностей о времени вспышек космического излучения установить пока не удается.

Однако защита от солнечных вспышек космического излучения представляется вполне реальной.

Как известно, существуют радиационные пояса, представляющие собой зоны высокоинтенсивного излучения, состоящего из заряженных частиц, пойманных в ловушку, созданную магнитным полем Земли.

Исследованиями, проведенными на искусственных спутниках, установлено, что вокруг Земли имеются две зоны излучений высокой интенсивности. Внешняя зона радиации простирается в плоскости экватора от 14 тысяч километров до 50 – 55 тысяч километров от поверхности Земли. В интервале 55 – 70° геомагнитных широт внешняя зона опускается до 270 – 300 километров.

По составу излучения внешняя зона состоит из электронов широкого энергетического спектра. Поток электронов по всем направлениям, согласно данным, полученным различными авторами, составляет 10⁸ – 10¹⁰ частиц на квадратный сантиметр в секунду.

Такой поток электронов может создать поверхностную дозу около 10⁶ рентген в час. Однако электроны внешней зоны радиации легко поглощаются, и уже под защитой одного грамма легкого вещества на квадратный сантиметр поверхности доза радиации в этой зоне будет составлять всего лишь десятки рентген в час.

Таким образом, весьма незначительная защита может свести радиационную опасность во внешней зоне до минимума. Вместе с тем длительное пребывание в области максимума интенсивности внешней зоны может явиться опасным.

Экспериментами, проведенными на космических ракетах, установлено, что граница и максимум интенсивности радиации во внешней зоне меняются во времени. Это создает дополнительные трудности в учете влияния радиации при космических полетах. Поэтому одной из важных задач является продолжительное наблюдение за границей внешней зоны и ее радиационной активностью, особенно в области высоких геомагнитных широт.

Внутренняя зона радиации располагается на высотах от 600 до 5000 километров от поверхности Земли. Частицы, входящие в состав внутренней зоны, – преимущественно протоны с энергией до 100 миллионов электронвольт. Наблюдаются также электроны, энергия которых не превышает 10⁶ электронвольт. Излучение во внутренней зоне более жесткое, чем во внешней. Доза радиации под защитой одного грамма легкого вещества на квадратный сантиметр поверхности составляет здесь порядка 10 рентген в час и весьма медленно убывает с увеличением защиты.

В отличие от внешней зоны радиация во внутренней зоне стабильна во времени. Защита от радиации в этой зоне требует применения значительного количества вещества. Продолжительные полеты во внутренней зоне без специальной защиты связаны со значительной радиационной опасностью.

Таким образом, нестабильность границ радиационных поясов и случайные увеличения активности космической радиации делают весьма актуальным контроль уровня космической радиации и детальное изучение нижних границ радиационных поясов.

Для решения указанных задач на борту космического корабля была установлена дозиметрическая аппаратура (радиометр).

В состав радиометра включены два газоразрядных и два сцинтилляционных счетчика. Один из газоразрядных счетчиков помещен под дополнительным поглотителем (экраном), состоящим из латуни и железа. Сцинтилляционный счетчик с фотоумножителем и кристаллом йодистого натрия размером 30 × 15 миллиметров размещался в одном блоке с газоразрядными счетчиками. Другой сцинтилляционный счетчик с фотоумножителем и кристаллом йодистого цезия толщиной 2 миллиметра был расположен снаружи. Для того чтобы на счетчик не действовал видимый свет, кристалл йодистого цезия был покрыт алюминиевой фольгой толщиной 7 микрон.

Газоразрядные счетчики, а также сцинтилляционный счетчик с кристаллом йодистого натрия дают информацию о числе частиц, прошедших через них. В то же самое время сцинтилляционные счетчики позволяют судить о суммарной ионизации, вызываемой прошедшими частицами.

Полученная информация как о числе прошедших частиц, так и о суммарной ионизации, вызываемой этими частицами в кристаллах, даст количественные сведения об уровне (дозе) космической радиации.

Как известно, Солнце излучает энергию в очень широком интервале длин волн. Однако до земного наблюдателя доходит лишь небольшая область спектра этого излучения, пропускаемая земной атмосферой. С коротковолновой стороны спектра граница пропускания земной атмосферы лежит вблизи 2900 ангстрем (1 ангстрем равен 10^–8 сантиметров).

Все коротковолновое излучение ниже этой границы поглощается земной атмосферой и проникает лишь до высот около 70 километров над поверхностью Земли. Исследование коротковолнового излучения представляет значительный научный и практический интерес. В этой области спектра сосредоточено основное излучение солнечной короны и хромосферы – очень мало изученных внешних оболочек Солнца. Это излучение в то же время вызывает некоторые процессы, происходящие в земной атмосфере, в частности, образование ионосферы.

Наиболее интересное излучение хромосферы Солнца в коротковолновой области спектра сосредоточено в спектральных линиях водорода и гелия. Наиболее интенсивной из этих линий является линия водорода с длиной волны 1216 ангстрем, так называемая линия лайман-альфа. Основное излучение солнечной короны сосредоточено в области мягкого рентгеновского излучения – короче 200 ангстрем, вплоть до нескольких ангстрем. Это излучение состоит из непрерывного спектра, обусловленного торможением электронов в поле ионов, и из спектральных линий, принадлежащих высокоионизированным атомам железа, кислорода, азота и и других элементов, входящих в состав короны.

Солнечная корона не является единым образованием. В ней можно различать области, не соответствующие спокойной короне (излучение этих областей сосредоточено в интервале 200 – 60 ангстрем и соответствует цветовой температуре 700 000 – 1 000 000 градусов), и области так называемых конденсаций (характеризуемые температурой 1,5 – 2 миллиона градусов и излучением в области 50 – 10 ангстрем и короче).

Излучение хромосферы и короны не является постоянным во времени – оно подвержено более или менее глубоким изменениям, как очень медленным, связанным с общим циклом солнечной активности, так и быстрым, носящим характер возмущений. Особый интерес представляют так называемые хромосферные вспышки, развивающиеся за время от нескольких минут до нескольких десятков минут и захватывающие значительные участки поверхности Солнца, площадью вплоть до 10⁹ квадратных километров, что соответствует около 1/1000 солнечной поверхности. Эти вспышки приводят к усилению спектральных линий хромосферы, в том числе линии лайман-альфа, и к усилению более жесткого излучения короны.

По-видимому, во время вспышек граница излучения короны доходит до 1 – 2 ангстрем и цветовая температура излучения соответствует 3 и более миллионам градусов.

Абсолютные значения энергии, излучаемой хромосферой и короной, сравнительно невелики по сравнению с энергией, излучаемой фотосферой Солнца. Так, поток энергии от линии водорода лайман-альфа на границе земной атмосферы составляет по порядку величины 1 – 10 эрг на квадратный сантиметр в секунду, поток от короны в области 100 – 60 ангстрем составляет 0,1 – 1 эрг на квадратный сантиметр в секунду, а поток излучения с длиной волны короче 10 ангстрем – порядка 10^–4 – 10^–2 эрга на квадратный сантиметр в секунду. Существенной особенностью коротковолнового излучения является, однако, его активность. Оно ионизирует газы, составляющие земную атмосферу, и способно проникать сравнительно глубоко в толщу атмосферы. В частности, нижний слой ионосферы, так называемый слой Д, лежащий на высоте порядка 70 километров, обусловлен ионизирующим действием линии лайман-альфа. Быстрые изменения высоты этого слоя, приводящие к нарушению радиосвязи, по-видимому, связаны с появлением рентгеновского излучения короче 5 – 6 ангстрем во время вспышек.

Из сказанного явствует важность систематического исследования коротковолнового излучения Солнца. При этом важно не только получение средних данных. Особый интерес представляет изучение его динамики – изменений во времени, характеризующих нестационарные процессы на Солнце.

Основные приведенные выше данные о коротковолновом излучении Солнца были получены с помощью аппаратуры, установленной на геофизических ракетах в США и СССР.

Естественно, что возможность использования для этих исследований спутников позволяет значительно расширить рамки исследований и получить особенно интересующие науку данные о временных изменениях спектрального состава и интенсивности коротковолнового излучения.

На борту космического корабля были установлены два типа аппаратуры для изучения коротковолнового излучения Солнца.

В аппаратуре первого типа приемником коротковолновой радиации являлся электронный умножитель открытого типа с электродами из активированной бериллиевой бронзы. Перед входом электронного умножителя был установлен диск с набором различных фильтров для выделения соответствующих областей коротковолнового спектра излучения Солнца. С помощью механизма релеискателя через каждую секунду диск делал поворот на небольшой угол, устанавливая перед электронным умножителем новый фильтр. В аппаратуре применялись следующие фильтры.

1. Медная фольга толщиной 0,15 миллиметра – для выделения области спектра от 1,4 до 3 ангстрем.

2. Бериллиевая фольга толщиной 0,06 миллиметра – для выделения области спектра короче 12 ангстрем.

3. Алюминиевая фольга толщиной 0,005 миллиметра – для выделения области спектра от 8 до 20 ангстрем.

4. Пленка из полистирола с нанесенным на нее тонким слоем углерода –г для выделения области спектра от 44 до 100 ангстрем.

5. Пластинка из фтористого лития толщиной 0,5 миллиметра – для выделения линии водорода лайман-альфа с длиной волны 1216 ангстрем.

6. Пластинка из фтористого кальция толщиной 0,5 миллиметра, которая значительно ослабляет проходящее через нее излучение с длиной волны 1216 ангстрем и позволяет оценить фон в районе линии лайман-альфа и тем самым более точно измерить интенсивность излучения линии.

7. Пластинка из кварца толщиной 0,5 миллиметра – для выделения излучения с длиной волны больше 1500 ангстрем.

Последний фильтр предназначен главным образом для того, чтобы учесть изменение угла падения излучения на фильтр и приемник, связанное с вращением спутника в неориентированном режиме. Аппаратура имела шесть приемников, установленных в различных местах космического корабля таким образом, что поля зрения их не перекрывались. Это давало возможность увеличить вероятность попадания солнечного излучения на приемники при любой ориентации космического корабля в пространстве. Чувствительность приемников ограничена в длинноволновой области спектра, для того чтобы уменьшить фон от длинноволнового излучения Солнца. Сигналы от приемников поступали на радиотехническую систему, на выходе которой возникало напряжение, пропорциональное интенсивности излучения, падающего на фотокатод. Результаты измерений передавались на Землю телеметрической системой.

В состав аппаратуры входил блок управления, который обеспечивал включение соответствующего приемника, механизма переброса фильтров и других цепей только в то время, когда они были освещены Солнцем. Кроме того, имелись оптические датчики для определения угла падения излучения на фильтры.

Аппаратура второго типа предназначалась для измерения интенсивности мягкого рентгеновского излучения короны вблизи края спектра, преимущественно во время вспышек.

В этой аппаратуре были использованы наиболее чувствительные для изучаемой области спектра приемники радиации – счетчики фотонов, представляющие собой самогасящиеся счетчики Гейгера с входными окнами из бериллиевой фольги, служащей фильтром. Измерения производились в двух спектральных областях – 10 – 6 ангстрем и 6 – 3 ангстрем. Каждой из этих областей спектра соответствовали шесть счетчиков, которые были сгруппированы в три блока, содержащие по два расположенных под прямым углом друг к другу счетчика для первой и по два счетчика для второй области спектра. При попадании в счетчик фотона в газе, заполняющем счетчик, возникал кратковременный электрический разряд.

Получающиеся импульсы тока поступали в радиоблок. В радиоблоке сигнал усиливался и поступал на пересчетную схему, состоящую из триггерных ячеек. Эта система сосчитывала число импульсов, прошедших за время экспозиции. Соответствующее число в двоичной системе счисления записывалось на автономное запоминающее устройство, которое хранило все записанные в течение 24 часов числа до момента передачи их на Землю по телеметрической системе. Время экспозиции составляло 180 секунд, что обеспечивало регистрацию рентгеновского излучения Солнца с достаточным разрешением по времени.

Для предохранения входных окон счетчиков от рентгеновского излучения, возникающего при бомбардировке этих окон (а также окружающих их частей аппаратуры) быстрыми электронами, имеющимися в радиационных поясах Земли, была предусмотрена система магнитов и диафрагм, расположенных перед каждым счетчиком. Магниты отклоняли в сторону все электроны с энергией, не превышающей 15 – 25 тысяч электронвольт. Для учета фона, вызываемого электронами больших энергий, на внешней оболочке был расположен сцинтилляционный счетчик электронов.

Получаемые с помощью описанной аппаратуры сведения об изменениях солнечной активности в коротковолновой области спектра будут сопоставляться с данными земных наблюдений за ионосферой, видимыми хромосферными вспышками и другими явлениями, связанными с деятельностью Солнца. Можно полагать, что таким образом будут выявлены корреляции между процессами, протекающими во внешних оболочках Солнца и в земной атмосфере.

Запуск и возвращение на Землю космического корабля-спутника, созданного гением советских ученых, инженеров, техников и рабочих, является предвестником полета человека в межпланетное пространство.

В соответствии с планом научно-исследовательских работ 1 декабря 1960 года в Советском Союзе осуществлен запуск третьего космического корабля на орбиту спутника Земли.

Для выполнения медико-биологических исследований в условиях космического полета в кабине корабля-спутника находятся подопытные животные – собаки с кличками Пчелка и Мушка. В кабине также находятся другие животные, насекомые и растения.

Наблюдение за подопытными животными производится при помощи радиотелевизионной аппаратуры и телеметрических систем, передающих на Землю объективные физиологические показатели, характеризующие состояние животных.

С помощью научно-измерительной аппаратуры, находящейся на корабле-спутнике, предусмотрено проведение ряда научных исследований по физике космического пространства.

Вес третьего советского корабля-спутника без последней ступени ракеты-носителя составляет 4563 килограмма. Его движение происходит по эллиптической орбите. По полученным предварительным данным, начальный период обращения корабля-спутника по орбите равен 88,6 минуты, высоты перигея и апогея орбиты составляют примерно 187,3 и 265 километров соответственно. Наклонение орбиты к плоскости экватора 65 градусов.

На корабле-спутнике установлен радиопередатчик «Сигнал», работающий на частоте 19,995 мегагерца в режиме телеграфных посылок переменной длительности.

Питание бортовой аппаратуры электроэнергией производится от химических и солнечных источников тока.

Согласно имеющимся предварительным данным, вся находящаяся на корабле-спутнике аппаратура работает нормально.

Наземные радиотехнические станции ведут регулярные наблюдения за третьим советским кораблем-спутником.

К 12 часам по московскому времени 2 декабря 1960 года третий советский корабль-спутник продолжал свое движение вокруг земного шара.

К этому времени были полностью выполнены намеченные программой испытания конструкции корабля с установленными на нем системами, медико-биологические исследования, а также намеченный объем исследований космического пространства.

Получены дополнительные данные воздействия на организм животных различных факторов, возникающих при выходе спутника на орбиту, и поведения животных в условиях космического полета. При помощи измерительной и телевизионной аппаратуры получена научная информация о функционировании сердечно-сосудистой и дыхательной систем подопытных животных и их поведения при воздействии вибрации, перегрузок, шума и невесомости.

Результаты обработки информации, полученной с борта корабля-спутника, показывают, что собаки достаточно легко перенесли период выхода на орбиту и деятельность их организмов быстро нормализовалась. Объективные физиологические показатели, характеризующие состояние подопытных животных, при многочасовом пребывании их в состоянии невесомости были близки к обычным значениям; поведение животных было спокойным, движения их были координированы.

Получены дополнительные данные о надежности конструкции корабля, функционировании его отдельных агрегатов и систем, работе бортовых источников питания.

Устойчивая работа радиотелеметрической системы обеспечила передачу на Землю необходимых данных о работе бортовой аппаратуры и состоянии животных.

Радиотехнические средства, предназначенные для управления бортовой аппаратурой с Земли и контроля орбиты полета, уверенно работали на протяжении полета корабля-спутника. Телевизионная аппаратура обеспечила наблюдение за состоянием и поведением животных. Переданные на Землю результаты испытаний подтвердили, что в течение полета системы, рассчитанные на обеспечение в последующем необходимых условий для нормальной жизнедеятельности человека в полете: кондиционирования воздуха, терморегулирования, связи и другие,– работали вполне устойчиво.

Полученные сведения дали новые данные для осуществления в недалеком будущем полета в космос человека.

По получении необходимых данных была подана команда на спуск корабля-спутника на Землю. В связи со снижением по нерасчетной траектории корабль-спутник прекратил свое существование при входе в плотные слои атмосферы.

Последняя ступень ракеты-носителя продолжает свое движение по прежней орбите.

В соответствии с планом работ по исследованию космического пространства, 9 марта 1961 года в Советском Союзе был выведен на орбиту вокруг Земли четвертый корабль-спутник. Вес корабля-спутника 4700 килограммов без учета веса последней ступени ракеты-носителя.

Корабль-спутник двигался по орбите, близкой к расчетной, с высотой перигея 183,5 километра, с высотой апогея 248,8 километра от поверхности Земли и наклонением орбиты 64 градуса 56 минут к плоскости экватора.

Основной целью запуска являлась дальнейшая отработка конструкции корабля-спутника и установленных на нем систем, обеспечивающих необходимые условия для полета человека.

На корабле-спутнике была установлена кабина с подопытным животным – собакой Чернушкой и другими биологическими объектами, а также телеметрическая и телевизионная системы, радиосистема для траекторных измерений и аппаратура радиосвязи.

Бортовая аппаратура работала в полете нормально.

После выполнения намеченной программы исследований корабль-спутник в тот же день, по команде, совершил посадку в заданном районе Советского Союза.

Предварительное обследование приземлившегося корабля показало, что подопытное животное чувствует себя нормально.

В результате запуска четвертого советского корабля-спутника и успешного спуска его с орбиты получены ценные данные как о работе конструкции корабля и его систем, так и о характере воздействия условий полета на живые организмы.

В настоящее время производятся изучение и обработка полученных данных. Над биологическими объектами, совершившими полет, установлено наблюдение.

В соответствии с планом работ по исследованию космического пространства, 25 марта 1961 года в Советском Союзе на орбиту вокруг Земли выведен пятый корабль-спутник.

Основной целью запуска является дальнейшая отработка конструкций корабля-спутника и установленных на нем систем, предназначенных для обеспечения жизнедеятельности человека при полете его в космическом пространстве и возвращении на Землю.

Корабль-спутник двигался по орбите, близкой к расчетной, – период обращения 88,42 минуты, высота перигея 178,1 километра, высота апогея 247 километров от поверхности Земли и наклонение орбиты к плоскости экватора 64 градуса 54 минуты.

Вес корабля-спутника 4695 килограммов без учета веса последней ступени ракеты-носителя.

На корабле-спутнике была установлена кабина с подопытным животным – собакой Звездочкой и другими биологическими объектами, а также телеметрическая и телевизионная системы, радиосистема для траекторных измерений и аппаратура радиосвязи.

Бортовая аппаратура корабля работала в полете нормально.

После выполнения намеченной программы исследований корабль-спутник в тот же день по команде совершил успешный спуск с орбиты вокруг Земли и приземлился в заданном районе.

Предварительное обследование приземлившегося корабля-спутника показало, что подопытное животное чувствует себя нормально.

В результате проведенного запуска пятого советского корабля-спутника и успешного спуска его с орбиты получено большое количество ценных данных как о работе конструкции корабля и его систем, так и о характере воздействия условий полета на живые организмы.

В настоящее время производятся изучение и обработка этих данных.

Над биологическими объектами, совершившими полет, установлено наблюдение.

Советская наука и техника не перестают изумлять человечество все новыми и новыми блестящими успехами в исследовании космического пространства. Пятый корабль-спутник внушительного веса в 4695 килограммов, несший в своей кабине четвероногого космонавта – собаку Звездочку и другие биологические объекты, 25 марта поднялся с территории Советского Союза и в тот же день по команде с Земли совершил посадку в заданном районе.

К полетам советских космических кораблей, к выдающимся результатам, полученным нашими учеными при исследовании Вселенной, приковано внимание всего мира. Этот интерес советской и мировой общественности обусловлен прежде всего тем, что каждый такой полет обогащает науку новыми важными фактами о закономерностях действия условий космического пространства на живые существа, дает ценные сведения о работе множества сложнейшей исследовательской аппаратуры, автоматических устройств и оборудования корабля. Накопляются все новые сведения о неизведанных глубинах космоса. Наконец, мы получаем ясное представление о нарастающей мощности наших ракетных систем, с неизменной точностью доставляющих в космические просторы все более и более тяжелые корабли.

Осуществленные за последнее время полеты различных живых существ и благополучное возвращение их на Землю имеют еще и другое весьма важное, фундаментальное значение. С каждым таким полетом приближается тот момент, когда пассажиром космического корабля впервые станет человек. Это будет новой исторической вехой в развитии науки.

Успешные запуски космических кораблей продемонстрировали всему миру исключительные возможности советской науки и техники. Получен огромный экспериментальный материал, который свидетельствует о полной возможности космического полета человека уже в настоящее время. Но высокий гуманизм советской науки, сознание величайшей ответственности за судьбу каждого человека делает необходимым проведение серии экспериментальных запусков космических кораблей-спутников, чтобы быть совершенно уверенными в безопасном полете и благополучном возвращении на Землю первого космонавта.

При оценке возможности космического полета человека необходимо иметь в виду две стороны этого вопроса – техническую и биологическую.

C точки зрения технических возможностей полет человека может быть осуществлен уже сегодня, а точнее – мог быть осуществлен еще несколько месяцев назад. Отметим, что вес второго космического корабля-спутника, на котором совершили свой полет и благополучно возвратились многочисленные живые организмы, от самых простых до самых сложных, составлял 4,6 тонны. Надо полагать, что в такой огромный корабль можно было бы без особых затруднений поместить и человека, вес которого составил бы меньше двух процентов от веса корабля-спутника. Следовательно, с технической стороны космический полет человека мог быть осуществлен уже в августе прошлого года при запуске второго космического корабля.

Однако для этого необходимо решить множество чрезвычайно сложных биологических задач. Подготовка и осуществление полетов различных живых организмов на космических кораблях и искусственных спутниках Земли, начиная от пионера космических полетов – собаки Лайки, представляет собой непрерывную серию биологических исследований, направленных на разрешение именно таких задач.

Проведенные в нашей стране многочисленные вертикальные подъемы животных на ракетах позволили накопить обширный экспериментальный материал о пребывании животных организмов в условиях, близких к космическому полету. Животные проходили при этом ряд испытаний и благополучно возвращались на Землю. Но вертикальные высотные подъемы, так же как и полеты по баллистической траектории, не являются полетами космическими. Им не присущи многие факторы, свойственные лишь космическим полетам. Изучить эти факторы и их влияние на живые организмы можно только при полетах на искусственных спутниках Земли и космических кораблях.

Но для этого необходимо было прежде всего разработать методы и средства обеспечения нормальных жизненных условий для обитателей космических кораблей (сохранение определенного состава атмосферы корабля, ее давления, температуры, обеспечение питания животных, создание санитарных условий). И вот последовала серия замечательных биологических экспериментов на космических кораблях-спутниках и на высотных ракетах. Они значительно обогатили наши знания о влиянии на живые организмы условий полета на ракетных аппаратах и позволили совершить новый важный шаг на пути подготовки полета человека в космос. Широкий общебиологический подход к решению поставленных научных проблем, применение биотелеметрии и большого числа других новых методов исследования, использование разнообразных биологических объектов – все это позволило получить обширный и исключительно ценный научный материал, богатый новыми интересными фактами и выводами.

Опыты на космических кораблях строились с учетом наибольшего охвата различных биохимических систем и живых существ. Для этих целей использовались ферменты, фаги, вирусы, препараты клеточных ядер и цитоплазмы клеток, бактериальные культуры, ткани человека и кролика, грибки (продуценты антибиотиков), зеленые водоросли, семена высших растений, собаки, мыши, крысы, морские свинки и некоторые другие организмы. Программа включала большое число биохимических, микробиологических, иммунологических, цитологических, генетических и физиологических исследований.

Благодаря применению радиотелеметрических и телевизионных методов получена полная и ценная научная информация о том, какие происходили изменения основных физиологических функций организмов и как вели себя подопытные животные на различных участках полета.

Как известно, собаки и другие биологические объекты, которые направлялись в космические полеты, довольно нетребовательны к внешним условиям и могут без нарушения физиологических функций переносить значительные колебания температуры, влажности и давления воздуха, а также изменения содержания кислорода в нем. Тем не менее при подготовке космических полетов ставилась задача максимально снизить допустимые колебания этих величин с тем, чтобы создать наиболее благоприятные условия для существования живых организмов в кабине корабля. Дело в том, что существенные отклонения этих величин от нормальных пределов поставили бы животных в условия дополнительной физиологической нагрузки и увеличили бы трудности их космического полета.

Советские ученые добились обеспечения необходимых условий среды в обитаемой части космического корабля, а также получения информации об изменениях этих условий во время полета. Так, на протяжении всего полета второго космического корабля в кабине сохранялось нормальное давление воздуха с содержанием кислорода от 21 до 24 процентов, влажности – от 37 до 40 процентов, температуры – от +17 до +20 градусов.

Конечно, столь узкие пределы колебаний основных параметров не нужны для животных. Однако, имея в виду дальнейшее развитие космических полетов, в этих опытах с самого начала ставилась задача создать условия, наиболее благоприятные для организма человека.

С первых же секунд полета на космическом корабле организм животного подвергается воздействию ряда факторов, большинство из которых пока невозможно воспроизводить в наземных и лабораторных экспериментах и исследовать которые можно только в условиях реального полета.

При выведении корабля на орбиту основными воздействующими факторами являются перегрузки, связанные с резким увеличением скорости полета в этот период, вибрация и шум.

После выхода на орбиту перегрузки сменяются состоянием невесомости. Оно длится в течение всего орбитального полета и переходит в перегрузку торможения при входе корабля в плотные слои атмосферы.

Наконец, в течение всего полета по орбите организм животных подвергается воздействию космического излучения, биологическое действие которого требует тщательного и систематического исследования.

Начало изучения всего этого комплекса проблем, составляющих основное содержание новой отрасли науки – космической биологии, было положено полетом второго советского искусственного спутника Земли, на борту которого находилась собака Лайка. Полет Лайки показал, что отпадает основное опасение, связанное с возможностью длительного существования высокоорганизованных животных в состоянии невесомости.

В дальнейшем наши ученые получили возможность использовать тяжелые космические корабли для всестороннего комплексного исследования влияния факторов космического полета на живые организмы.

Значительная часть этой программы была осуществлена при полете второго космического корабля, несшего на борту двух собак – Белку и Стрелку, а также много других биологических объектов. В этом полете впервые в истории живые существа, совершившие суточный полет по орбите искусственного спутника Земли, были благополучно возвращены на Землю.

Радиотелеметрическая и телевизионная информация с борта корабля передавалась в течение всего полета. Она свидетельствовала о том, что животные вполне благополучно перенесли период воздействия вибрации и перегрузок на активном участке полета и переход к состоянию невесомости. Уже примерно через полтора часа после выхода корабля на орбиту искусственного спутника основные показатели физиологического состояния животных (частота сердечных сокращений, дыхание, кровяное давление) оказались близки к исходным (до полета). Это свидетельствовало о достаточно быстрой приспособляемости животных к полету в состоянии невесомости. Дальнейшее наблюдение за состоянием животных также не показало каких-либо отклонений от физиологических норм.

Телеметрические измерения и данные наблюдений над животными тотчас же после приземления показали, что трудности, связанные с вхождением корабля в плотные слои атмосферы, и приземление контейнера с животными также были успешно преодолены. Этот факт свидетельствует о том, что разработанные отечественной наукой и техникой методы и средства обеспечивают поддержание необходимых условий жизнедеятельности организма в длительном полете и благополучное возвращение их на Землю.

Научное значение этого эксперимента заключается не только в той объективной информации, которая была получена непосредственно с борта корабля. Широкая программа биологического эксперимента в этом полете, как и в полете четвертого и пятого космических кораблей, дала возможность получить большой материал, позволяющий составить представление о более или менее отдаленных последствиях космического полета живых существ. Эта сторона вопроса имеет огромное значение для подготовки космических полетов человека.

На нынешнем этапе развития исследований в области космической биологии даже небольшой факт может иметь важное научное значение. 30 декабря прошлого года в жизни известного теперь четвероногого космонавта Стрелки произошло важное событие – она принесла шестерых щенят, которые в настоящее время благополучно развиваются и растут. Стрелка успешно справилась с воспитанием своего многочисленного потомства, проявив при этом все свойственные этому периоду особенности материнского поведения и рефлексы.

Для науки это обстоятельство представляется исключительно важным, так как является прямым доказательством того, что воздействие комплекса весьма сложных факторов космического полета на организм животного не обнаруживает неблагоприятных последствий при столь отдаленном наблюдении и особенно в отношении той функции, которая, как известно, является наиболее чувствительной, ранимой под влиянием космического излучения. Разумеется, этот вывод относится только к конкретной длительности совершенного полета и к определенной орбите, тем не менее с учетом даже этих обстоятельств он является фундаментальным вкладом в молодую еще науку – космическую биологию.

В настоящее время не все наблюдения над биологическими объектами после их космического полета могут считаться законченными, однако уже имеющиеся данные показывают, что влияние факторов полета может быть различным по своему направлению и биологическому значению.

Пожалуй, основное значение имеют многочисленные и разнообразные данные, свидетельствующие в целом о том, что условия полета на космических кораблях по круговой орбите, расположенной ниже околоземных радиационных поясов, не отражаются существенным образом на жизнедеятельности организмов и не вызывают каких-либо стойких и значительных расстройств их основных физиологических функций.

Интересно отметить, что сухие семена некоторых растений (например, лука и нигеллы), посеянные после суточного полета на втором космическом корабле-спутнике, проросли значительно быстрее контрольных. У проросших семян процессы клеточного деления и роста после полета протекали значительно быстрее в сравнении с контрольными. Наибольшее ускорение процессов роста наблюдалось у некоторых лучистых грибков, интересующих нас в связи с тем, что они продуцируют широко известные лечебные вещества – антибиотики. Наблюдение этого рода, по-видимому, укладывается в рамки понятия о радиостимуляции, достаточно разработанного в лабораторных экспериментах особенно последних лет.

Однако при исследовании роста культуры радиочувствительного штамма лучистого грибка (8594) его жизнеспособность (по количеству выживших спор и развившихся колоний) оказалась сниженной в 12 раз по сравнению с контролем.

Цитологический анализ материала, полученного на проростках некоторых растений (горох, пшеница), обнаружил заметное увеличение частоты хромосомных перестроек в клетках корешков и точек роста. Аналогичные, хотя и менее выраженные изменения отмечены в делящихся клетках костного мозга у мышей.

Таким образом, в результате проведенных исследований было обнаружено наличие разнообразных по направлению и биологическому значению воздействий факторов космического полета на жизнеспособность и наследственные свойства различных животных и растительных объектов.

В плане подготовки длительных полетов несомненный интерес представляют исследования динамики естественного иммунитета у животных в космическом полете. Имеющиеся в нашем распоряжении первоначальные данные по этому вопросу свидетельствуют о наличии изменений в состоянии иммунологической активности крови у собак после полета, в частности о повышении его фагоцитарной функции, т. е. способности борьбы с болезнетворными началами.

Огромное значение в осуществлении программы космических исследований имеет полет четвертого советского космического корабля. Задачей биологической части этого эксперимента было дальнейшее исследование воздействий условий космического полета на состояние живых организмов, определение эффективности и надежности работы систем жизненного обеспечения. Имеющиеся в нашем распоряжении данные свидетельствуют о том, что эти системы надежно и эффективно обеспечивали заданные условия на всех участках полета.

Широкий круг биологических объектов (собака, мыши, морские свинки, насекомые и т. д.), участвовавших в этом полете, позволит нашим исследователям и в этот раз охватить значительный круг вопросов, имеющих исключительно важное научное и практическое значение.

Экспериментальный материал этого полета продолжает обрабатываться и анализироваться. Полученные данные существенно дополнят и расширят наши представления о влиянии факторов космического полета на различные стороны жизнедеятельности организмов.

Все эти данные представляют значительный интерес в том отношении что они получены в условиях воздействия первичного космического излучения, состав и энергия частиц которого значительно отличаются от состава и энергии частиц того излучения, каким ученые пользуются в обычных лабораторных исследованиях.

Нужно сказать, что полученные данные об отдаленных последствиях космического полета в настоящее время не могут быть достаточно точно отнесены к воздействию какого-либо одного конкретного фактора. По-видимому, их следует отнести ко всему комплексу воздействий космического полета. В задачах дальнейших исследований должна быть, очевидно, учтена необходимость дифференцированного изучения биологического значения каждого из факторов космического полета – перегрузок, вибраций, невесомости. Эта работа в настоящее время продолжается.

Проведенные на космических кораблях эксперименты позволили также:

– определить и доказать эффективность большого ряда систем, обеспечивающих условия жизнедеятельности на борту корабля;

– исследовать действие факторов полета на комплекс физиологических и биологических показателей;

– апробировать методы исследований и выбрать биологические объекты, наиболее полно отвечающие решению соответствующих теоретических и практических задач.

Задача обеспечения безопасности космических полетов человека на короткое время решается значительно проще, чем на продолжительное время. Длительные космические полеты человека, особенно осуществление межпланетных путешествий, выдвигают перед биологической наукой значительно более сложные задачи, чем те, о которых шла речь выше. Так, обеспечение необходимой газовой среды в герметической кабине космического корабля для кратковременных полетов может быть осуществлено при помощи высокоактивных химических веществ, выделяющих кислород при поглощении водяных паров и углекислоты, выдыхаемых животным. Для продолжительных же полетов и при межпланетных перелетах потребуется создание полной экологической среды в замкнутом пространстве. Как известно, основные требования для создания такой среды обрисовал К. Э. Циолковский. Здесь прежде всего необходимо иметь в виду создание привычной для земной жизни человека обстановки, регенерацию воздуха, при которой биологические методы будут играть важную роль, выяснение способов использования выделений человеческого организма, т. е. разработку всех условий, которые обеспечили бы комфорт земной жизни на корабле с использованием тех возможностей, которые дает нам космическое пространство.

Поэтому подготовка длительных космических полетов требует разработки новых подходов, принципов и средств обеспечения нормальной жизнедеятельности, работы и отдыха экипажа космического корабля. Путь к этому подсказывает сама природа нашей планеты.

По всей вероятности, неизбежными спутниками человека в будущих космических полетах, в том числе и на другие планеты, будут зеленые растения. На Земле именно они составляют условия, необходимые для жизни животных и человека: создают органические вещества, служащие пищей животным и человеку, очищают воздух от углекислого газа – продукта их дыхания, выделяют в процессе фотосинтеза жизненно необходимый кислород. Эту работу выполняют и наземные и еще более многочисленные по своей массе исключительно быстро размножающиеся мельчайшие водные растения.

Необходимость предоставления будущим космонавтам полноценного пищевого рациона, вероятно, потребует включения в систему жизненного обеспечения, помимо зеленых растений, также и животных, использующих растения в пищу и превращающих их в более полноценные животные продукты, необходимые для питания человека. Можно себе представить, что на каком-то этапе окажется целесообразным использовать и продукты жизнедеятельности животных с помощью бактерий и тех же зеленых растений, как это и происходит в окружающей нас природе.

Таким образом, средства обеспечения основных жизненных условий для экипажей будущих межпланетных кораблей могут быть представлены как замкнутая система биологического круговорота веществ, где не требуется создания каких-либо больших запасов пищи и где все необходимое для человека добывается зелеными растениями за счет использования энергии солнечных лучей, углекислоты и воды атмосферы кабины космического корабля.

В связи с этим возникают грандиозные задачи перед нашими физиологами, микробиологами, биохимиками, биофизиками, генетиками. Вообще трудно найти такую область биологических знаний, вклад которой не имел бы важного значения в разработке комплекса вопросов, составляющих теперь предмет космической биологии. Важное место в этих исследованиях займет изучение одноклеточной микроскопической зеленой водоросли – хлореллы, этой своеобразной фабрики кислорода, которая, по-видимому, будет ценным спутником космонавта при продолжительных путешествиях.

Осуществление космического полета человека откроет перед наукой другие большие возможности. В течение многих лет ученые обсуждают проблему жизни в космосе. На основании косвенных данных выдвигались различные гипотезы, для проверки которых требуются прямые доказательства. Трудно поэтому вынести окончательное суждение о возможности и формах жизни на других планетах. Теперь изучение этих вопросов ставится на экспериментальный путь. Биологическая наука, таким образом, получает реальную возможность изучения проблемы жизни в космическом пространстве.

По своей значимости и возможным последствиям эта проблема приобретает фундаментальное значение. Как сама постановка, так и подход к решению проблемы жизни в космосе стали возможны благодаря успехам химии, физики, математики, реактивной техники, радиотехники, электроники. В свою очередь выяснение закономерностей жизни, познание природы жизненных процессов обогащают эти науки, выдвигая перед ними новые, порою необычные задачи. В этом – одна из характерных особенностей взаимодействия наук в современном естествознании.

Поистине безграничными будут возможности человека, осуществившего выход в бесконечные просторы космического пространства. Поистине неоценима и роль космической биологии в предоставлении человеку такой возможности. Несомненно, что советские ученые не пожалеют сил для осуществления этой грандиозной задачи.