Путешествие к далеким мирам

Впрочем, не только после полета межпланетные путешественники должны будут провести некоторое время в полной изоляции внутри кабины корабля, но, вероятно, и до полета. В этом случае кабина превратится в своеобразный тренажер, подобный тем, которые широко применяются в авиации для тренировки летчиков. Не дни, а может быть, недели должны будут провести астронавты на корабле в условиях, максимально напоминающих действительный межпланетный полет. Только это поможет им по-настоящему освоить все оборудование корабля, научиться пользоваться всеми многочисленными приборами и вообще «акклиматизироваться» на корабле. Конечно, такая тренировка начнется еще до того, как корабль будет построен, с помощью специально созданного тренажера, но она не сможет заменить «генеральной репетиции» на самом корабле. Важно будет и предварительное «срабатывание» экипажа корабля на Земле, еще до взлета. Ведь заменить кого-нибудь из членов экипажа в полете будет потруднее, чем на какой-либо полярной зимовке…

Глава 21 НУЖЕН ЛИ НАМ НАШ ВЕС?

Мы так привыкли к нашему весу, что обычно его вовсе и не замечаем, разве только врачи иногда советуют нам поправиться или похудеть. Поэтому вопрос о том, нужен ли нам наш вес, на первый взгляд может показаться странным.

Действительно, всякий человек на Земле имеет вес, причем вес, в общем, весьма постоянный, устойчивый. Увы, иначе обстоит дело в астронавтике. Находясь в межпланетном полете, вы можете сначала прибавить в весе к своим 50 или 60 килограммам еще трижды столько же и побить таким образом все существующие «рекорды», а потом мгновенно потерять не только благоприобретенные, но и свои собственные килограммы, став легче пушинки. Такие стремительные манипуляции с весом заставляют нас повнимательнее задуматься над тем, какую роль, в конце концов, играет вес в нашей жизни. Не приведут ли эти изменения веса к нарушению жизненно важных функций человеческого организма?

Наш вес — это сила, с которой нас притягивает Земля. Когда мы стоим, эта сила прижимает ступни наших ног к Земле, все тело давит на ноги, внутренние органы — один на другой, голова — на шею и т. д. Все эти силы давления и создают физиологическое ощущение веса.

Значительное увеличение веса связано с процессами разгона корабля — при взлете и торможения — при посадке. Инерционные перегрузки, возникающие при этом, могут сильно увеличить вес. Из-за вредного физиологического действия увеличенного веса инерционные перегрузки не должны быть больше четырех, то есть вес при наличии этих перегрузок не должен превышать учетверенного нормального веса. Но почему именно учетверенного? Так как увеличение инерционных перегрузок могло бы привести к существенной экономии топлива, то выбор величины допустимых перегрузок должен быть обоснованным.

^{Инерционные перегрузки, действующие на летчика в полете.}

В чем проявляется вредное действие увеличенного веса? Представьте себе, что веки ваших глаз стали во много раз тяжелее, «налились свинцом», как говорят в тех случаях, когда сильно хочется спать. Сила глазных мышц может в этом случае уже оказаться недостаточной, чтобы удержать веки открытыми и они будут непроизвольно закрываться. Вы ослепнете, не сможете ничего видеть. Это и случается с летчиками самолетов, выполняющих фигуры высшего пилотажа, — на мгновение, например при выходе из крутого пикирования, у них полностью или почти полностью теряется зрение, что иной раз может оказаться роковым. [128] Это только один из примеров проявления увеличенного веса.

128

Потеря зрения под действием перегрузки может быть связана не только с этим, но и с кровяным голоданием светочувствительных клеток глазного дна — без обильного снабжения кислородом эти клетки работать не могут.

Гораздо серьезнее влияние перемещений внутренних органов под действием увеличенного веса, так как такие перемещения могут сильно отразиться на важнейших функциях организма. Обычно увеличение веса выше допустимых пределов приводит не к механическому повреждению внутренних органов, а к нарушению деятельности сердца и мозга. Кровь становится во много раз тяжелее, сердце и кровеносные сосуды не справляются с многократно увеличенной нагрузкой, кровь скапливается в одном месте, например, в нижней половине тела, отливая от мозга, причем иногда и сердце опустошается и работает вхолостую. Человек может потерять сознание из-за кровяного голодания мозга, что иной раз случается с летчиками, вынужденными, например в боевых условиях, идти на превышение допустимых инерционных перегрузок. Не зря от летчиков требуется идеальное здоровье и физическая тренированность: одни и те же перегрузки совершенно различно сказываются на разных людях.

Интересно, что выяснить проблемы, связанные со столь важными для авиации и астронавтики инерционными перегрузками, ученым помогают… жирафы! Если у летчиков под действием перегрузки кровь отливает от мозга и из-за кровяного голодания клеток мозга наступает потеря сознания, то почему такое кровяное голодание мозга не происходит у жирафов, у которых сердцу так трудно подавать кровь в очень высоко расположенную голову? По всем теориям жирафы должны страдать из-за своей необычной «конституции» — большого расстояния от сердца до мозга. Мало того, когда жирафы после питья поднимают голову, то при этой «инерционной перегрузке», в соответствии с существующими представлениями, они должны были бы терять сознание. Что же помогает им так легко справляться с трудными условиями работы их кровеносной системы? Группа ученых проводит в настоящее время в Африке опыты, которые должны дать ответ на этот вопрос, интригующий медицину, авиацию и астронавтику.

Большое значение имеет продолжительность действия перегрузки. В течение коротких промежутков времени человек может выдержать очень большие перегрузки. Имеющимся в этом отношении опытом мы обязаны главным образом авиации. Так, можно считать, что перегрузке, не превышающей двух, то есть когда вес человека увеличивается вдвое, человек может подвергаться без заметного ущерба для своего здоровья в течение весьма продолжительного времени. Принятая в качестве допустимой при взлете межпланетного корабля перегрузка, равная четырем, может переноситься человеком (вес его увеличится в этом случае до 200–250 килограммов) в течение нескольких минут, вероятно, без серьезных нарушений функций организма. [129] В течение долей секунды могут быть перенесены перегрузки до 15 и даже 20, в этом случае человек может «весить» более тонны! Подобные перегрузки возникают, например, при прыжках в воду в самый момент погружения в нее.

129

Перегрузка этого порядка действует, в частности, на мотоциклиста, участвующего в известном аттракционе «Мотоциклетные гонки по вертикальной стене». При этом мотоцикл мчится по вертикальной стене цилиндрической шахты в горизонтальном положении. Обычно аттракцион длится несколько минут.

^{Карусель-центрифуга для тренировки летчиков: вверху — перед испытанием, внизу — во время испытания.}

Для исследования влияния больших инерционных перегрузок на человеческий организм, как и для тренировки летчиков, еще Циолковским были предложены и теперь используются специальные установки. Применяется, например, длинная рельсовая дорожка, по которой с помощью ракетного двигателя разгоняется тележка с сидящим на ней человеком; эта тележка потом резко тормозится для создания перегрузки. При некоторых испытаниях на такой установке человек выдерживал 35-кратную перегрузку в течение ¹/ ₅ секунды. Для этой же цели служит своеобразная карусель-центрифуга, представляющая собой длинный, в 15–20 метров, рычаг с укрепленным на его конце сиденьем для человека или испытательной кабиной. Центрифуга вращается вокруг своей оси с помощью электродвигателя. Такая установка позволяет создавать практически любые перегрузки в течение неограниченного времени: перегрузка создается при вращении центробежной силой. При испытании с различными животными перегрузка достигала многих десятков. Несомненно, что подобные установки будут использованы в будущем и для тренировки астронавтов. [130]

130

В одной из осуществленных за рубежом уста новок этого рода через 7 секунд после старта дости гается перегрузка, равная 40 («Экспрессинформация» ВИНТИ, октябрь, 1959 г.). В этой установке враще ние центрифуги осуществляется электродвигателем весом 180 тонн и мощностью 4000 лошадиных сил. В герметической гондоле, подвешенной к рычагу на шарнире, могут создаваться условия, соответствую щие различным скоростям и высотам полета.

Легко понять, почему в различных положениях человек по-разному переносит перегрузку. Отток крови от мозга или, наоборот, прилив к нему крови, а также нагрузка на сердце при инерционных перегрузках зависит от веса действующего на эти органы «столба» крови, который, в свою очередь, определяется высотой этого «столба». Хуже всего поэтому действуют перегрузки на стоящего человека. Когда человек сидит, то он может выдержать гораздо большие перегрузки, особенно если эти перегрузки действуют от головы. Наибольшие перегрузки он может выдержать, когда лежит. Вот почему с появлением первых реактивных самолетов, при полете которых могут возникать из-за большей скорости и большие перегрузки, конструкторы стали пытаться укладывать летчика на живот или на спину. Это позволяло им также уменьшать поперечное сечение фюзеляжа самолета, что приводило к уменьшению лобового сопротивления и увеличивало скорость полета. Однако надо сказать, что такое лежачее положение не слишком понравилось летчикам, хоть им было и легче переносить инерционные перегрузки при выполнении фигур высшего пилотажа. В настоящее время обычно поступают иначе. Летчика усаживают в так называемое противоперегрузочное кресло. Когда самолет неподвижен или перегрузка мала, например в горизонтальном полете или при взлете, летчик сидит в этом кресле, как в обычном. Если же перегрузка увеличивается, задняя спинка кресла автоматически откидывается назад, тем сильнее, чем больше перегрузка. При больших перегрузках летчик почти лежит на спине.

Вероятно, пассажиры межпланетного корабля будут сидеть в подобных креслах или же им с самого начала придется лечь на спину. Кресла для пассажиров должны быть достаточно упругими, чтобы принимать форму лежащего на них человека — это облегчит пассажирам перенесение нагрузки.

Циолковский рассматривал возможность помещения пассажиров при взлете межпланетного корабля в гидроамортизатор — сосуд, заполненный жидкостью со специально подобранным удельным весом, равным удельному весу человеческого тела. Поскольку любое тело, погруженное в жидкость, теряет в весе столько же, сколько весит вытесненная им жидкость, то пассажир, сидящий в ванне, предложенной Циолковским, не будет весить ничего, и в этом случае никакая перегрузка ему страшна уже не будет. [131]

131

Конечно, внутренние органы человеческого тела могут при этом все же перемещаться один относительно другого.

^{График, показывающий, как допустимые инерционные перегрузки зависят от времени их действия и от положения человека. Заштрихованы области, характерные для авиации и астронавтики.}

Весьма вероятно использование в астронавтике специальных противоперегрузочных костюмов, которые уже применяются в авиации. Между двумя слоями ткачи такого костюма вдувается под давлением воздух, вследствие чего внутренний слой плотно облегает тело летчика и препятствует нарушению кровообращения.