Обратная сторона космонавтики

О том, какие страдания приносит астронавтам невесомость и гравитация…

На потолке «С-9» есть красное цифровое табло, вроде того, что используется в ресторанах фастфуда, чтобы обозначать номера клиентов. Но это табло считает параболы. Уже идет двадцать седьмая. Еще три, и все закончится. Нас заранее попросили не строить из себя суперменов, но я не могла удержаться.

Вот уже в двадцать восьмой раз гравитация начинает ослабевать. Только почувствовав это, я подтягиваю ноги, скручиваюсь калачиком у окна, а затем мягко вытягиваюсь и лечу через всю кабину самолета. Это словно ты отталкиваешься от стенки бассейна, но плывешь не по воде, а по воздуху.

Пожалуй, это был самый потрясающий момент в моей жизни. Но не в жизни Пата Зеркеля, студента из группы Миссурийского университета. Несмотря на невесомость, он не взлетал, как все, потому что оставался пристегнутым ремнями к сиденью. А перед лицом его развевался белый пакет, который мальчик держал обеими руками, словно шляпу для сбора мелочи на площади.

«Искусственная» невесомость, которая возникает в специально подготовленном самолете во время маневрирования

Пата начало тошнить уже на четвертой параболе. На седьмой врач сказал, что, возможно, парню станет лучше, если он не будет двигаться. На двенадцатой параболе члены экипажа дали Пату немного выпить и пересадили его в самый хвост самолета, где он и оставался до конца полета.

В космосе тошнота означает гораздо больше, нежели просто неприятную ситуацию. Недееспособный член космического экипажа обходится компании дороже, чем какой бы то ни было другой больничный лист в мире. Именно из-за тошноты сорвалась вся работа экипажа «Союз-10». Может показаться, что ученые уже давно справились бы с такой проблемой, но все дело в том, что они даже не пытались как следует.

Для того чтобы понять, как лучше всего справиться с морской болезнью, нужно прежде всего разобраться, как ее легче всего вызвать. В последнем исследователи даже преуспели, и лучше всех, пожалуй, именно американцы. В Военно-морском институте авиационной и космической медицины города Пенсакола, штат Флорида, был создан первый в мире механизм для дезориентации человека.

В 1962 году двадцать кадетов согласились принять участие в исследованиях, которые проводились при поддержке НАСА. Суть эксперимента заключалась в том, что испытуемых привязывали к стулу, спинка которого крепилась к горизонтальной оси. В таком положении испытуемые крутились вокруг оси, как мясо на шомполе, со скоростью 30 оборотов в минуту. Только восемь из двадцати кадетов продержались до конца испытания.

Что дали ученым эти издевательства над испытуемыми? Во-первых, теперь уже стало понятно, что вызывает болезнь движений сенсорный конфликт. Как оказалось, глаза и вестибулярный аппарат могут сообщить мозгу противоречивую информацию.

Скажем, вы сидите в каюте корабля, который то и дело подбрасывают волны. Поскольку вы двигаетесь вместе со стенами и полом каюты, ваши глаза сообщают мозгу, что вы спокойно сидите в комнате. Но ваше внутреннее ухо говорит об обратном. Когда корабль подбрасывает то вверх, то вниз, то в стороны, отолиты — маленькие кристаллы кальция, которые располагаются на волосковых рецепторных клетках внутреннего уха, — улавливают эти изменения.

Если корабль, к примеру, потянет вниз, отолиты поднимаются вверх, а когда корабль подхватывает волна, они тянутся вниз. Но поскольку вы движетесь вместе с каютой, ваши глаза никаких изменений не фиксируют. Мозг, испытывая затруднения из-за поступившей в него противоречивой информации, по не совсем понятным причинам вызывает тошноту. (Именно поэтому лучше проводить больше времени на палубе, где глаза могут фиксировать движения корабля относительно линии горизонта.)

Невесомость же вызывает чрезвычайно сложный сенсорный конфликт. На Земле, если вы стоите прямо, гравитация заставляет ваши отолиты опускаться, если вы ляжете на бок, отолиты опять опустятся. Но в невесомости в обеих ситуациях отолиты останутся плавать где-то посредине. И если вы резко повернете голову, они ударятся о стенку уха и отпрыгнут обратно. «И ваше внутреннее ухо будет сообщать о том, что вы то легли, то встали, то легли, то снова встали», — говорит Кауингс. А пока мозг проинтерпретирует поступившую в него информацию, человека будет мучить тошнота.

 Центрифуга в звездном городке

Астронавтам приходится иметь дело с матерью всех сенсорных конфликтов — визуальной иллюзией переориентации. Это когда верх ни с того ни с сего начинает казаться низом и наоборот.

«Ты выполняешь какое-нибудь задание... и вдруг понимаешь, что не знаешь, где находится низ, а потом поворачиваешься и обнаруживаешь, что вся комната выглядит совсем не так, как должна», — вспоминал астронавт, принимавший участие в лабораторных исследованиях Оумана.

Чаще всего подобное состояние наступает в местах, где нет каких-либо визуальных подсказок, отличающих пол от потолка или стены. И космической лаборатории не было в этом равных.

Одним из достижений исследований в Пенсаколе стало подтверждение того, что концентрация на постороннем предмете действительно может помочь справиться с тошнотой. Все восемь испытуемых, которым удалось сдержаться во время испытания на вращающемся стуле, все время делали вычисления в уме или равномерно нажимали на специальную кнопку.

И концентрация должна производиться на каком-то мысленном объекте или действии, а не на печатном издании, ведь последнее, что вам захочется сделать, сражаясь с приступами тошноты, это что-нибудь почитать.

 Расти Швейкарт

Рáсти Швейкарт делал все наоборот. Швейкарт был астронавтом «Аполлона-9», задачей экипажа которого было испытать ранцы жизнеобеспечения, которые будут на спинах команды «Аполлона-11» во время их исторической прогулки по Луне. Швейкарту следовало надеть этот ранец, заполнить всем необходимым и перейти в герметизированный лунный модуль.

А так как во время параболических полетов ему стало очень нехорошо, он был чрезвычайно осторожен на протяжении первых трех дней. «Весь мой modus operandi, — говорил он НАСА, — был направлен на то, чтобы случайно не дернуть головой и не двигаться слишком много». В этом и заключалась его первая проблема: не двигаясь, он только отсрочивал адаптацию.

На третий день Швейкарт должен был выйти в открытый космос. Надеть скафандр оказалось для него настоящим «акробатическим номером» со множеством приседаний и наклонов. Вторая проблема: головой все же пошевелить пришлось. «Неожиданно началась рвота... и, думаю, вы понимаете, что ощущение это не из приятных. Но все же потом, чувствуешь себя лучше».

Вдохнув поглубже, Швейкарт продолжил приготовления и двинулся к лунному модулю. Проблема номер три: он боялся визуальной иллюзии переориентации. «Ты привык стоять прямо, а когда попадаешь сюда, вдруг ни с того ни с сего переворачиваешься вверх ногами».

Добравшись до модуля, он подождал других членов команды, чтобы проверить по списку, что конкретно он должен делать. «Для меня заданий практически не было», — разочарованно отметил Швейкарт. Проблема номер четыре. «Когда твой мозг ничем не занят, тогда... недомогание становится его первой заботой. Вот и меня снова стало тошнить».

Был ли в действительности случай, когда астронавту стало плохо прямо в скафандре? Мне сообщили, что такое произошло со Швейкартом, но позднее мой источник отказался от своего утверждения. Чарльз Оуман сказал, что слышал только об одном таком случае, да и было все совсем несерьезно.

Это случилось в переходном шлюзе Международной космической станции, когда астронавт готовился к «прогулке». Оуман не назвал имени несчастного, что не удивительно: астронавту до сих пор, наверное, неловко.

Хотя, пожалуй, не так сильно, как некогда Швейкарту. Как он потом вспоминал, все на «Аполлоне» считали, что «космическая болезнь — удел чайников». Сернан полностью с этим согласен: «Признать, что ты болен, — значит признать свою слабость. Признать не только перед публикой, другими астронавтами, но и перед врачами...» А они могут запретить тебе полеты вовсе.

Вернувшись на Землю, Швейкарт посвятил всего себя изучению космической болезни. «Я обратился в Пенсакола и... стал у них там морской свинкой, подушечкой для булавок, куда люди обычно втыкают иголки и бог знает что еще. В течение шести месяцев... мы занимались по возможности доскональным изучением болезни движений. И, честно говоря, далеко так и не продвинулись.

Даже сегодня мы мало что знаем о ней». По крайней мере, после проведенных исследований о проблеме заговорили в открытую. «Расти заплатил за нас всех, — писал Сернан. — Никто ни разу и слова про него на публике не сказал, но полетать ему больше так и не удалось».

Расти Швейкарт не должен испытывать чувство стыда за недомогание в космосе, ведь от болезни движений страдают от 50 до 75% астронавтов. «Именно поэтому так редко показывают репортажи в первые дни космических полетов, когда тошнит чуть ли не всех и не везде», — говорит куратор отдела НАСА по космической пыли Майк Золенский. Он на себе испытал тяжелое состояние воздушной болезни во время параболического полета.

По своей сути болезнь движения — вообще не болезнь. Это нормальная реакция организма на ненормальную ситуацию. У некоторых людей она наступает быстрее и протекает сложнее, чем у остальных, но теоретически к ней склонны все без исключения. Укачать может даже рыбу.

Один канадский исследователь составил список видов животных, подверженных болезни движения: обезьяны, шимпанзе, тюлени, овцы, кошки... С птицами все оказалось гораздо сложнее. Автор сам приводит пример виденного им попугая, которого укачало после того, как он долго не слезал с качелек. «А ведь это не совсем обычно», — добавляет исследователь.

Поскольку болезнь движения — это естественная реакция организма на новое, непонятное ему движение или измененную силу гравитации, то астронавтам приходится проходить адаптацию после каждого очередного длительного полета. После недели или месяца нахождения в том месте, где нет гравитации, мозг начинает интерпретировать информацию отолитов через их ускорение относительно друг друга.

Поэтому, когда астронавт поворачивает голову, мозг тоже интерпретирует это как движение. Астронавт Пегги Уитсон так описывала свои первые минуты на Земле после 191 дня на Международной космической станции: «Я стояла прямо, а вокруг меня все вертелось со скоростью почти 30 000 км/ч, как бы в ответ на то, что недавно я сама с такой же скорость летала вокруг всего этого». Это называется вертиго после посадки, или земной болезнью.

Избыток гравитации — это тоже проблема

Аэрокосмические исследователи 1940-х годов научились моделировать избыток гравитации прямо на Земле. Крысу, кролика, шимпанзе или, возможно, даже астронавта «Меркурия» сажали на конец длинного плеча вращающейся центрифуги. Центробежная сила ускоряет части тела и жидкости организма наружу, от центра вращения.

Чтобы смоделировать усиление гравитации, ученые клали испытуемого вдоль плеча центрифуги ногами наружу и запускали механизм. Чем выше была скорость вращения, тем тяжелее становились все органы испытуемого, его кости и жидкости в организме.

Первые представители аэромедицины исследовали пределы человеческой выносливости в условиях повышенной гравитации, чтобы защитить летчиков-истребителей, а чуть позднее и астронавтов. Выходя из крутого пике или выполняя другие опасные маневры, летчики-истребители подвергаются силе гравитации, которая в 8–10 раз больше нормальной.

Астронавты испытывают удвоенную или утроенную силу гравитации в течение первых нескольких секунд после старта ракеты и как минимум в четыре раза более сильную, когда входят обратно в атмосферу Земли. Во время перехода из вакуума космоса в воздушную атмосферу нашей планеты космический корабль сбрасывает скорость с 30 000 км/ч до пары сотен.

При резком торможении любого транспортного средства находящиеся в нем пассажиры подаются вперед, в направлении движения. Главная опасность торможения космического корабля в условиях усиленной в несколько раз гравитации — это то, что длится оно около минуты (для сравнения: при автомобильной аварии это занимает всего доли секунды).

То, насколько сильную гравитацию может выдержать человек без серьезных для себя последствий, зависит от времени ее воздействия. В течение 1/10 секунды человек может перенести гравитацию в 15–45 раз более сильную, чем обычная (все будет зависеть от положения тела человека). Если же говорить о минутном воздействии, то здесь уже цифры будут куда меньше.

Отяжелевшая кровь опускается, оставляя мозг на мгновение без кислорода, и человек на какое-то время «отключается». Но если эта «отключка» продлится достаточно долго, человек умрет. Джон Гленн так описывал свой опыт тренировок на центрифуге НАСА: «Когда гравитация усиливается в 16 раз, приходится собирать всю силу и умение, чтобы удержаться в сознании».

Именно поэтому, возвращаясь в атмосферу Земли, астронавты ложатся на пол, чтобы кровь не отливала к ногам, а равномерно распределялась по организму. Во время одного из возвращений «Союза» командиру 16-й экспедиции МКС Пегги Уитсон пришлось пережить чрезмерно резкий, чрезмерно быстрый вход в атмосферу.

Тогда ей пришлось на протяжении целой минуты находиться под действием гравитации в восемь раз более сильной, чем земная, что вдвое превышает допустимую норму.

Во время тренировок на центрифуге астронавты учатся, как вести себя в подобных ситуациях — быстро и часто дышать, чтобы в легких всегда оставался воздух, используя при этом сильные мышцы диафрагмы, а не слабые межреберные. Но даже выполняя все эти рекомендации, Уитсон буквально сражалась за свою жизнь.

 Пегги Уитсон

Рука взрослого человека в среднем весит около четырех килограмм. А это значит, что рука Пегги Уитсон весила тогда 32 килограмма. Как сказал один из основоположников аэрокосмической медицины Отто Гауэр, «при восьмикратной гравитации пошевелить можно разве что запястьем да пальцем руки».

Другими словами, астронавт может легко погибнуть в таких условиях, ведь он будет просто не в состоянии дотянуться даже до панели управления. Однако Уитсон рассказывала обо всей этой ситуации довольно легко. Правда, через пару недель после нашего с ней разговора я встретилась с авиационным врачом, который показал мне фотографии, сделанные сразу после случившегося. Уитсон была просто «выжата», как выразился врач.

Приземляться, оказывается, так же страшно, как и взлетать.

Мы благодарим издательство «Эксмо» за предоставленный отрывок из книги Мэри Роуч «Обратная сторона космонавтики».