Фрэнсис Эшкрофт - На грани возможного: Наука выживания

Скафандр, как и космический корабль, должен выдерживать экстремальные перепады температур, поскольку на освещенной Солнцем стороне температура может достигать 120° С, а на темной стороне падать ниже –100° С (представьте, что вы сидите перед полыхающим камином в ледяной комнате, и возведите предполагаемые ощущения в квадрат). Кроме того, тепло и пот, выделяемые кожей, оболочка скафандра не пропускает, поэтому внутри он может нагреваться достаточно сильно, особенно когда астронавт активно двигается. Перегрев действительно доставлял немало хлопот выходившим в открытый космос астронавтам «Джемини». Более поздние модификации скафандров оснащались нательным слоем с водяным охлаждением – белье пронизывалось тончайшей сетью трубочек, по которым непрерывно циркулировала вода из баллонов в ранце. Такая же система применяется и в скафандрах для ВКД, которые используются на современных шаттлах.

И наконец, скафандр должен обеспечивать астронавту свободу движений для работы в космосе. Это непростая задача для инженера. С одной стороны, астронавт должен иметь возможность согнуть руку, с другой – скафандр необходимо армировать, чтобы он не лопнул в безвоздушном пространстве {35}, а герметизированный скафандр с наддувом не отличается гибкостью. Поэтому приходится оборудовать скафандр гибкими сочленениями, действующими примерно как наружный скелет у насекомых. Например, нижняя часть скафандра сочленяется на талии, на бедрах, в колене и на лодыжках – как сочленяется в нужных местах жесткий панцирь жука. Но несмотря на это, работать в скафандре все равно достаточно сложно и утомительно, поэтому требуется суровая подготовка. Кроме того, при микрогравитации человек несколько прибавляет в росте, расширяются грудная клетка и голова, а бедра усыхают, поскольку жидкости организма приливают от ног к груди. Об этом ни в коем случае нельзя забывать конструкторам космических скафандров. Некоторым из первых астронавтов пришлось испытать не самые приятные ощущения, когда выяснялось, что скафандр становится тесноват.

Вход в земную атмосферу и посадка – пожалуй, самая опасная часть космического полета. Недаром в своей знаменитой речи президент Кеннеди оговаривал не только высадку человека на Луну, но и его безопасное возвращение на Землю. Возвращающегося астронавта подстерегают как физические, так и физиологические испытания. Самая главная сложность – это невероятный жар, возникающий от трения при входе корабля в земную атмосферу. На той скорости, которую развивает корабль при входе, от атомов воздуха отрываются электроны, обволакивая корпус корабля ионизированной оранжево-красной плазмой. Температура в ней достигает 1650° С, поэтому корабль и экипаж необходимо защитить специальной огнеупорной обшивкой. Дополнительная сложность заключается в том, что верхние слои атмосферы не равномерные, а складчатые, как волны, поэтому при возвращении корабль очень сильно трясет, бросая с гребня на гребень.

Особенно опасен процесс возвращения для астронавта, пробывшего в космосе долгое время, поскольку вход в атмосферу происходит с замедлением, создающим перегрузки. В ранних полетах они были очень высокими – до +6g, астронавтам же нынешних шаттлов достаются перегрузки, лишь в 1,2 раза превышающие земное притяжение. Однако даже они весьма ощутимы. Шаттл на входе в атмосферу располагается так, что вектор перегрузок действует в самом неприятном для астронавта направлении, поскольку сердцу становится труднее перекачивать кровь от ног, а выдерживать их приходится около 20 минут. Особенно сложно это для тех, кто провел в космосе значительное время и чей организм уже перестроился под микрогравитацию. У таких астронавтов резко падает давление, грозя головокружением и потерей сознания в самый ответственный момент, при посадке. Британский астронавт Майкл Фоул, пробывший на станции «Мир» почти пять месяцев, на входе в атмосферу лежал в шаттле пристегнутый ремнями, чтобы вектор перегрузок был направлен от груди к спине. Иногда, для того чтобы обеспечить внешнее давление, способствующее приливу крови к сердцу, астронавты надевают противоперегрузочные штаны, как у пилотов истребителей.

Немало неприятностей астронавтам, возвращающимся на Землю после долгого пребывания в космосе, доставляет невозможность стоять на ногах, не теряя сознания. Это состояние – оно называется «ортостатическая неустойчивость» – возникает из-за изменений в сердечно-сосудистой системе, вызываемых невесомостью. Освободившись от земного притяжения, жидкости организма устремляются вверх, включая компенсаторные механизмы, сокращающие объем жидкостей и стимулирующие их перераспределение. Эти изменения после прилета обратно на Землю пропадают не сразу. Когда астронавт лежит, они почти не дают о себе знать, однако стоит ему подняться на ноги, подача крови к голове и мозгу уменьшается, и человек теряет сознание. Экипаж «Союза-21», например, с трудом мог стоять, не падая в обморок, в течение нескольких часов после приземления. Ортостатическая неустойчивость появляется даже после коротких пятичасовых полетов. На восстановление устойчивости до предполетного уровня после короткого полета уходит от трех до четырнадцати дней, на восстановление после длительных экспедиций – гораздо больше.

Одна из причин возникновения ортостатической неустойчивости после посадки – то, что объем крови уменьшается, а сосуды в ногах сокращаются хуже, чем прежде, поэтому кровь у астронавта, вновь попавшего в поле земного тяготения, приливает к ногам. Кроме того, нарушается регулировка кровяного давления средствами нервной системы. Людям с низким давлением, как у меня, тоже знакомо мелькание мушек или серая пелена перед глазами и секундное головокружение, если случается резко встать.

Советский Союз первым разработал меры борьбы с изменениями в распределении жидкостей организма. Во время полета космонавты периодически облачаются в вакуумные штаны, которые за счет всасывающего внешнего давления заставляют кровь приливать к ногам, а перед возвращением с орбиты космонавт должен выпить около литра подсоленной воды для увеличения объема жидкостей организма {36}. Те, кто не пренебрегал этими мерами, по возвращении меньше страдали от ортостатической неустойчивости. Исключением стал экипаж «Союза-21», который не смог выполнить положенную программу, поскольку у одного из космонавтов развилась сильная и непроходящая головная боль, и экипажу пришлось срочно возвращаться на Землю, проведя в космосе всего 49 дней. Несколько часов после посадки никто из них не мог стоять, не теряя сознания. Испытания с участием астронавтов шаттла подтвердили благоприятное воздействие физраствора, выпиваемого перед посадкой, поэтому теперь и российские, и американские экипажи перед возвращением выпивают около литра воды (или сока) и съедают восемь таблеток соли. Эти меры хорошо помогают при ортостатической неустойчивости после коротких полетов, но, к сожалению, при длительном пребывании в космосе они бессильны.