Кевин Фонг - Extremes. На пределе

Среднестатистический самолет летит на высоте около 11 километров — на пару тысяч метров выше Эвереста, — но пассажиры и экипаж дышат нормальным воздухом малых высот. Только благодаря герметичной опрессовке салона пассажиры смотрят кино и ворчат, что им некуда вытянуть ноги, а не лежат без сознания, умирая от гипоксии.

Проблему на больших высотах создает пониженное давление. Если при каждом вдохе мы получаем все меньше молекул кислорода, то давление в легких падает, уменьшается также скорость поступления кислорода в кровь сквозь мембраны альвеол. В результате эритроциты, а следом и все ткани в организме страдают от нехватки кислорода. Компенсировать эту недостачу можно только двумя путями: герметизацией — так поступают с пассажирскими авиалайнерами — или повышением количества кислорода в воздухе, которым мы дышим.

Герметичность пассажирского самолета всегда тщательно проверяется. В начале полета бортпроводники бесстрастно демонстрируют нам желтые кислородные маски, которые выскочат из потолка и повиснут рядом с креслом в случае разгерметизации салона. Одна из инструкций призывает нас быть эгоистами и вначале надеть маску на себя, а потом уже оказывать помощь своим спутникам. На то есть веские основания. На высоте 10 тысяч метров при внезапном падении давления в салоне и отсутствии дополнительного кислорода вы потеряете сознание уже через тридцать секунд — примерно столько времени займет у вас борьба с упирающимся напуганным ребенком. В результате вы не успеете помочь ему и сами останетесь без помощи.

С набором высоты проблема только усугубляется. Летчикам на негерметичных самолетах приходится компенсировать снижение атмосферного давления, увеличивая концентрацию кислорода в воздухе, которым они дышат. Во время Второй мировой войны жизнь экипажей, поднимавших бомбардировщики на высоту 12 километров, зависела от запаса кислорода в масках не в меньшей степени, чем от умения провести воздушный бой с противником или избежать обстрела зенитных батарей.

В негерметичном самолете чем выше поднимаешься, тем больше должно быть содержание кислорода в воздухе, которым дышишь. Но на высоте более 12 тысяч метров не спасет даже чистый кислород. Давление на таких высотах составляет всего пятую часть от нормального, что вообще не позволяет кислороду попадать сквозь мембраны альвеол в кровь и соединяться там с молекулами гемоглобина.

Чтобы поддержать в человеке жизнь в подобных условиях, кислород необходимо подавать под давлением. На новейших истребителях пилот снабжен особой маской, вплотную облегающей лицо: через нее кислород подается в легкие под избыточным давлением. Надеть такую маску — все равно что высунуться из окна автомобиля, несущегося по скоростной трассе, и вдыхать рвущийся навстречу воздух. В результате легкие надуваются, будто воздушные шарики, так что давление в них становится выше окружающего. Это облегчает попадание кислорода в кровь и соединение его с гемоглобином. Но даже и этот способ работает лишь до поры.

Поднявшись еще выше, на 19 километров над уровнем моря, мы достигаем так называемой линии Армстронга — границы, за которой жизни человека угрожает уже не только недостаток кислорода. (Хотя о линии Армстронга принято говорить как о границе космоса, названа она в честь физиолога Гарри Джорджа Армстронга, а не астронавта, сказавшего про «один маленький шаг».)

Граница Армстронга — предел, за которым наши жидкости начинают закипать. Дело вот в чем. Эффект скороварки возможен благодаря тому, что температура кипения воды, как и других жидкостей, повышается при росте давления. Морковка быстрее сварится в герметичной емкости, потому что вода под давлением может нагреться до 100 °C, еще не начав кипеть. Но верно и обратное: при понижении давления температура кипения тоже падает.

На Эвересте вода закипает при температуре 70 °C. На высоте 19 тысяч метров точка закипания воды еще ниже — около 37 °C, что соответствует нормальной температуре человеческого тела. Таким образом, жидкости человеческого тела за линией Армстронга начинают закипать. Пузырьки пара появляются и лопаются, раздувая мягкие ткани и превращая тело в воздушный шар. Интересно — вопреки предположениям фантастов, — что кровь в артериях при этом не кипит. Благодаря упругим мышечным волокнам стенки сосудов образуют нечто вроде скороварки, не допускающей вскипания жидкости.

А вот с венами дело обстоит иначе. По ним кровь течет под гораздо более низким давлением, так что там ничто не мешает образовываться пузырькам пара. Если задержаться в этих условиях, пузырьки станут увеличиваться в размерах, закупоривать сосуды, перекрывая кровоток, и могут даже вызывать остановку сердца. Чтобы избежать подобной участи, человеку, поднимающемуся к линии Армстронга, следует сменить кислородную маску на скафандр и оказаться в искусственно созданной сфере выживания. Именно так мы представляем себе космос: астронавты в шлемах и громоздких скафандрах — раздувшихся в безвоздушном пространстве маленьких пузырьках земной атмосферы.

Линия Армстронга обозначает высоту, за которой организму для нормальной деятельности недостаточно небольшого подспорья. За этим пределом жизнь человека полностью зависит от искусственных систем жизнеобеспечения. Окружающий Землю слой толщиной меньше двадцати километров на самом деле непостижимо тонок. Будь Земля размером с футбольный мяч, зона жизни оказалась бы пленкой тоньше листа оберточной бумаги, в которую этот мяч завернут.

У космоса нет четкой границы. Для физиологов переход в него обозначен линией Армстронга, но у авиационных конструкторов и инженеров другая граница космоса — так называемая линия Кáрмана, в 100 километрах над уровнем моря: здесь атмосфера уже настолько разрежена, что обычный самолет не может больше опираться на воздух, чтобы лететь в нужном направлении или подняться выше. Для физика же истинный космос начинается за многие тысячи километров от Земли, где вероятность встречи двух молекул газа ничтожно мала. Но для астронавтов он определяется не давлением и не высотой. Для них передний край космоса и все связанные с этим опасности начинаются со стартового стола, с момента запуска ракеты.

***

Я приехал во Флориду в июле 2011 года, за несколько дней до грандиозного полета. «Атлантис» уже стоял на стартовом столе, готовый доставить на орбиту четверых астронавтов. То был последний космический корабль в своем классе: его братья «Челленджер» и «Колумбия» погибли в результате трагических катастроф. «Дискавери» и «Эндевор» давно «вышли в отставку» и теперь стояли в ангарах в ожидании отправки в другие города, чтобы занять почетные места в исторических экспозициях. «Атлантису» предстояло заключительное задание программы шаттлов — космических кораблей многоразового использования. По прошествии трех десятилетий, выполнив 135 полетов, НАСА объявило о завершении проекта.