toate hobby-urile tale. Cineva colectează dopuri de vin, cineva, iar cineva preferă să-și provoace capacitățile corpului. În fiecare an, 500 de oameni încearcă să cucerească Everestul, în timp ce fiecare al zecelea alpinist moare pe vârf - și sunt bine conștienți de aceste statistici. Din cauza lipsei de oxigen, avalanșelor, dificultăților de ridicare și defecțiunii echipamentelor. La fiecare zecime! Șansa de a rămâne în viață și de a te întoarce acasă după coborâre este aproape aceeași cu a juca la ruleta rusă. Dar oamenii persistă să ispitească soarta pentru vederi uluitoare și satisfacția de a face imposibilul. Scafandrii au un risc mare de a muri din cauza bolii de decompresie, atunci când gazul dizolvat formează bule în fluxul sanguin și blochează fluxul de sânge. Dar acest lucru nu oprește mii de scafandri.

Și cum rămâne cu exploratorii polari care locuiesc în stații multe luni la rând, fac cercetări și riscă degerături în fiecare zi?

Da, fiecare dintre noi testează constant capacitățile corpului său (nu este necesar să urcem pe Everest pentru asta). Nu dormim noaptea pentru a termina următoarea prezentare până la termenul limită, bem tone de alcool la petreceri, mergem în parcuri subțiri iarna, iar vara refuzăm să purtăm pălării panama, pentru că nu e la modă și nu nu mai trăiesc în anii 1990. Există o limită la aceste posibilități? De ce depinde? De ce este capabil corpul uman?

Profesorul Francis Ashcroft răspunde la aceste întrebări în cartea sa Edge of the Possibility: The Science of Survival, unde analizează în detaliu capacitățile corpului nostru în frig, căldură și spațiu, vorbește despre modul în care corpul nostru reacționează la tot felul de situații extreme, şi dă sfaturi interesante.cei care au decis totuşi să conteste imposibilul.

Ashcroft este șeful Centrului de Genetică Umană al Universității Oxford și este un genetician cu o pasiune pentru știință. LA timp liber ea urcă Kilimanjaro, se scufundă și scrie cărți non-ficțiune.

FURFUR publică un fragment despre cel mai tare test al abilităților lor - astronauții. Ce se întâmplă cu corpul când nava decolează, cum reușesc astronauții să doarmă și cât de rău este pentru ei în gravitate zero? După ce ați citit capitolul, vă puteți imagina cu ușurință ce a simțit personajul Sandrei Bullock din filmul Gravity în timp ce zbura prin timp și spațiu pe un stingător de incendiu și cât de norocoasă a fost ea să sufere de rău spațial.

Dimineața devreme a zilei de 21 iulie 1969 este pentru totdeauna gravată în memoria mea. Împreună cu milioane de alți oameni din întreaga lume, am fost blocat de un mic ecran de televizor alb-negru pâlpâit, acoperit de ondulații și „zăpadă”. Cuvintele din spatele șuieratului și trosnetului erau aproape imposibil de distins, dar entuziasmul și tensiunea din voci erau inconfundabile. Tremurând într-o cameră întunecată, neîncălzită, abia reușind să-mi deschidă ochii adormiți, uitând de ceașca de cacao strânsă în mâinile mele, am fost transportat la mii de kilometri, uluit de triumful științei, tehnologiei și dorința de a cuceri necunoscutul. Aveam 17 ani și Neil Armstrong tocmai călcase pe Lună ca prima persoană de pe Pământ.

Odată ajunsă în spațiul exterior fără aer, o persoană va muri într-o moarte instantanee și dureroasă. Aerul va ieși în fugă din plămâni, gazele dizolvate în sânge și fluidele corpului se vor transforma în vapori, distrugând celulele și înfundând capilarele cu bule, oxigenul va înceta să curgă către creier, aerul prins în organele interne se va extinde, rupând interiorul. și timpanele, iar frigul cosmic va transforma corpul în gheață. Pierderea conștienței va avea loc în 15 secunde.

Omul este capabil să supraviețuiască în spațiu doar luându-și habitatul natural cu el, dar chiar și în afara zidurilor stației orbitale călătorie în spațiu nu se face fără teste pentru organism. Primul este forțele g cauzate de accelerația necesară pentru a depăși gravitația Pământului. Al doilea este exact opusul supraîncărcării, imponderabilitate. Poate provoca rău de mișcare, redistribuirea fluidelor corporale, o reducere a numărului de celule roșii din sânge și pierderea masei osoase și musculare. Dacă vrem să îndeplinim visul de lungă durată al omenirii de a vizita în afara sistemului solar, trebuie să găsim o modalitate de a face față acestor dificultăți. În acest capitol, vom analiza modul în care zborul spațial afectează corpul uman și cum să facem față consecințelor neplăcute ale acestui impact.

§1 Tasta de pornire

Astronauții au ieșit nevătămați din acest calvar, coborând cu o parașută la oarecare distanță de start. Astfel de supraîncărcări puternice nu îi amenință pe exploratorii spațiali moderni.

Stresul experimentat de un astronaut se modifică în timpul decolării, deoarece este guvernat de legea mișcării lui Newton, conform căreia forța este egală cu masa înmulțită cu accelerația. Decolarea este relativ lină, deoarece tracțiunea motorului cu reacție este doar puțin mai mare decât greutatea. nava spatiala. Cele mai mari forțe G apar atunci când nava intră pe orbită, deoarece până atunci a pierdut deja mult în greutate (arzând cea mai mare parte a combustibilului), iar motoarele cu reacție încă funcționează la putere maximă.

Primii astronauți au trebuit să experimenteze supraîncărcări foarte mari. În timpul lansării navei spațiale Friendship-7, ca parte a programului Mercury, în 1962, John Glenn a fost supus la supraîncărcări de peste + 6g timp de 90 de secunde și la un moment dat chiar la un vârf - la + 8g. Glenn s-a întins pe spate, cu spatele la pământ, iar vectorul g era îndreptat de sus în jos (de la piept la spate), pentru a evita senzațiile dureroase când forțele g sunt direcționate din cap. la picioare. Dar și în acest caz, conform mărturiei unuia dintre astronauți, „impresia este că un elefant s-a așezat pe pieptul lui”. Înregistrările supraîncărcărilor pe care au trebuit să le suporte cosmonauții au fost înregistrate în timpul lansării navei spațiale Soyuz în septembrie 1983. Deoarece un incendiu a izbucnit sub vehiculul de lansare cu 90 de secunde înainte de lansare, lansarea a trebuit să fie întreruptă, iar sistemul de evacuare de urgență a aruncat capsula cu un kilometru în aer, supunând echipajul la supraîncărcări de 17 ori. Astronauții au ieșit nevătămați din acest calvar, coborând cu o parașută la oarecare distanță de start. Astfel de supraîncărcări puternice nu îi amenință pe exploratorii spațiali moderni. Echipajul navetei sau Soyuz, care livrează astronauți către stațiile spațiale, este supus la supraîncărcări în timpul lansării, de numai 3,5 ori gravitația Pământului.

Piloții militari, atunci când se ejectează dintr-un avion de vânătoare avariat, trebuie să suporte supraîncărcări mult mai grele (până la + 25 g) - dar mai puțin lungi. La activarea pârghiei, copertina aeronavei este scăpată sau tavanul este deschis și un squib montat sub scaun explodează, trăgând scaunul, împreună cu pilotul cu curele, în aer. Desigur, cu cât ejecția are loc mai repede, cu atât mai bine, dar dacă accelerația este prea puternică, coloana vertebrală poate avea de suferit. În urma experimentelor și a testelor pe teren, s-a constatat că supraîncărcarea maximă nu trebuie să depășească + 25g - altfel riscul de leziuni ale coloanei vertebrale crește dramatic. Cele mai noi modele de scaune ejectabile sunt echipate cu motoare cu reactie, care continuă să ardă timp de aproximativ o jumătate de secundă după împușcarea scaunului, permițându-vă să reduceți suprasolicitarea maximă și riscul de rănire a coloanei vertebrale.

O altă problemă semnificativă cu care se confruntă astronautul la început este vibrația puternică. Tremuratul nu numai că provoacă disconfort, dar îngreunează și efectuarea operațiilor manuale, provoacă greață și rezonanță a organelor interne cu vibrații externe. Din motive care sunt încă prost înțelese, provoacă și hiperventilație și uneori leșin.

§2 Suport vital

La respirație, printre altele, se eliberează vapori de apă - acest lucru este cunoscut de oricine a stat vreodată pe vreme rece într-o mașină cu geamurile închise. Se aburin din interior în primul rând din cauza umidității evaporate de plămânii noștri.

Nava spațială trebuie să protejeze echipajul de efectele extreme ale spațiului. La șapte sute de kilometri de suprafața Pământului, numărul de molecule de gaz tinde spre zero, iar presiunea se apropie de presiunea în vid absolut. Prin urmare, nava spațială trebuie să ofere atât o atmosferă respirabilă, cât și protecție împotriva presiunii excesive. În plus, frigul spațial domnește în acest spațiu nesfârșit - aproximativ -270 ° C, totuși, căzând sub razele soarelui, obiectele se încălzesc instantaneu, așa că nava trebuie să aibă un sistem de control al temperaturii care să poată face față schimbărilor de căldură și frig. În plus, nu trebuie să uităm de bombardamentul de către micrometeoroizi și resturi spațiale.

Chiar și o bucată de vopsea ciobită de pe pielea unui satelit cu o viteză de câteva mii de mile pe oră poate face o gaură periculoasă în carcasa unei nave spațiale. Ferestrele navetei, stricate de schije spațiale, trebuie înlocuite la fiecare câteva zboruri.

În 1998, o navă de marfă a lovit gara Mir, făcând o mică gaură în carenă, mai mică decât o timbru poștal. Aerul a șuierat în spațiul cosmic, dar, din fericire, gaura era prea mică și scurgerea suficient de lentă pentru ca echipajul să sigileze compartimentul deteriorat.

Echipajul Soyuz-11 a fost mai puțin norocos. La întoarcerea pe Pământ, vehiculul de coborâre a făcut o aterizare automată perfectă, dar întregul echipaj, spre groaza echipei de salvare, s-a dovedit a fi mort. După cum s-a dovedit mai târziu, supapa de egalizare a presiunii s-a deschis în mod neașteptat pe orbită - aproape imediat după ce vehiculul de coborâre s-a separat de modulul orbital. Astronauții, care își scoseseră deja costumele de presiune pentru a se strecura în capsula înghesuită de coborâre, au murit de sufocare. În prezent, echipajele navelor spațiale poartă costume spațiale la lansare și în timpul coborârii pentru a se proteja de o posibilă scădere a presiunii, dar pe orbită poartă haine obișnuite care nu restricționează mișcarea.

Echipajul primei nave spațiale americane a respirat oxigen pur la o presiune de o treime din atmosferă. Deci s-a putut încărca un volum mai mare pentru aceeași greutate decât în ​​cazul utilizării aerului de aceeași compoziție ca pe Pământ (cu 78% conținut de azot). În ciuda faptului că oxigenul devine toxic dacă îl respiri mai mult de o zi la presiune atmosferică, sub o presiune de o treime din atmosferă, este destul de sigur. Oxigenul pur a fost pompat în navele din seria Mercur și Gemini la rampa de lansare la o presiune de o atmosferă, iar apoi, după ce a intrat pe orbita joasă a Pământului, presiunea a fost redusă. După incendiul teribil din timpul lansării simulate planificate pentru Apollo 1, care a ucis Gus Grissom, Ed White și Roger Chaffee, această practică a fost schimbată. La presiunea atmosferică, oxigenul pur este extrem de inflamabil. În tragedia Apollo 1, se pare că de vină a fost o scânteie accidentală care a căzut pe material inflamabil din cockpit, iar o furtună de foc a cuprins imediat compartimentul de comandă plin cu oxigen. După această catastrofă, lansarea a fost efectuată într-o atmosferă terestră normală, iar doar pe orbită au trecut la oxigen pur. În navele spațiale sovietice, de la bun început, au creat o presiune de o atmosferă și au pompat într-un amestec de respirație similar în compoziție cu aerul - 78% azot și 21% oxigen. Acum NASA a trecut la aceeași schemă, dată efect nociv oxigen pur, care se manifestă dacă trebuie să-l respiri prea mult timp în timpul unei lungi ședințe pe orbită.

Când respiri în aer, conținutul de dioxid de carbon crește, ceea ce poate duce la dureri de cap, amețeli și sufocare. Prin urmare, CO2 trebuie eliminat. Într-o navă spațială, acest lucru se întâmplă din cauza reactie chimica cu hidroxid de litiu (care este transformat în carbonat de litiu în timpul procesului). În aprilie 1970, canistrele cu hidroxid de litiu și pericolele acumulării de dioxid de carbon au devenit cunoscute și s-a discutat. Cauza a fost un accident care a avut loc la două zile și jumătate de la lansarea lui Apollo 13. În urma unui scurtcircuit, unul dintre cele trei compartimente a explodat celule de combustibil care a alimentat modulul de comandă. Alimentarea cu combustibil din celelalte două compartimente a fost, de asemenea, întreruptă de explozie, iar nava spațială a rămas fără sursă de alimentare. Barca de salvare pentru astronauți era vehiculul de coborâre lunară Aquarius, care avea rezerve de oxigen, apă și electricitate. Din păcate, rezervele de hidroxid de litiu de pe el au fost suficiente pentru a curăța aerul de dioxid de carbon pentru doar două persoane timp de două zile, în timp ce întoarcerea pe Pământ ar dura mai mult de trei zile, iar echipajul era format din trei. Comunicatele de presă internaționale au informat rapid publicul despre pericolele astronauților din cauza excesului de dioxid de carbon. În același timp, în modulul de comandă exista o cantitate suficientă de recipiente cu hidroxid de litiu, dar nu erau potrivite pentru unitatea de curățare a aerului Aquarius din cauza diferenței de configurație. Inginerii de pe Pământ s-au luptat zile întregi să rezolve problema și, în cele din urmă, au dezvoltat o modalitate de a construi un purificator de aer improvizat din cutii „greșite” și vechituri de diferite dimensiuni - carton, pungi de plastic, bandă adezivă și șosete vechi. În copilărie, la fel ca mulți dintre colegii mei, mi-a plăcut foarte mult emisiunea Blue Peter TV, care arăta cum să faci lucruri diferite din pahare de iaurt și benzi elastice. Purificatorul de aer pentru Apollo 13 ar fi ocupat primul loc printre capodoperele lor. Din fericire, nu a dezamăgit.

La respirație, printre altele, se eliberează vapori de apă - acest lucru este cunoscut de oricine a stat vreodată pe vreme rece într-o mașină cu geamurile închise. Se aburin din interior în primul rând din cauza umidității evaporate de plămânii noștri. Conținutul de vapori de apă din aerul navei spațiale trebuie controlat cu atenție, deoarece un exces va provoca condens și o deficiență - uscarea corneei ochilor și a membranelor mucoase ale faringelui. Pentru a menține un echilibru optim, aerul din navă este circulat în mod constant într-un circuit închis, dioxidul de carbon și particulele de praf sunt îndepărtate, iar umiditatea și nivelul de oxigen sunt menținute la nivelul potrivit.

O temperatură confortabilă de 18–27 °C este creată în interiorul navei spațiale. Controlul temperaturii este de mare importanță, deoarece, pe de o parte, nava este „prăjită” la soare, iar pe de altă parte, este înghețată de frigul spațiului. După ce stația Mir a rămas fără curent, a devenit insuportabil de frig înăuntru când Pământul a întunecat Soarele și a devenit extrem de fierbinte când a apărut din nou. Pentru sustinere temperatura constanta pe măsură ce au călătorit de la Pământ la Lună și înapoi, Apolo s-a rotit încet pe axa lor (această rotație în spirală a fost supranumită în glumă „grătar”). În navetă, disiparea căldurii se face prin „bateriile spațiale” montate în interiorul ușilor ecluzei de marfă care se deschid atunci când naveta intră pe orbită.

§3 Cădere liberă

omul își recreează aproape complet habitatul obișnuit în spațiu - cu o excepție semnificativă. Aceasta este gravitația. Creați gravitație artificială nava spatiala nepractic, pe de o parte, deoarece sarcina cercetare spatiala este exact opusul – a scăpa de gravitatie, și pe de altă parte, deoarece în zborurile scurte, microgravitația nu interferează în mod deosebit cu munca. Cu toate acestea, stresul fiziologic de la imponderabilitate este destul de vizibil. Determină o redistribuire imediată a fluidelor corporale de la picioare la cap și piept și perturbă controlul echilibrului, provocând rău de mișcare - așa-numita boală spațială. În expedițiile lungi, duce și la scăderea numărului de celule roșii din sânge, leșierea calciului din oase și atrofia musculară. În aproximativ șase săptămâni, toate aceste tulburări se stabilizează, cu excepția pierderii masei osoase, care continuă până la sfârșitul zborului, iar adaptarea la aceasta, chiar și cu o schimbare a duratei de un an, nu are loc.

De fapt, o navă spațială aflată pe orbită este atrasă de Pământ cu aproape aceeași forță ca pe Pământ. suprafața pământului. Imponderabilitate rezultă din faptul că toate obiectele din el sunt în constantă cădere liberă. Pe Pământ, simțim forța gravitației doar pentru că suprafața ne ține, împiedicându-ne să fim atrași de miezul pământului. Dacă suprafața dispare - într-un salt lung cu parașuta sau într-un salt scurt de pe un perete - ne vom găsi o vreme în imponderabilitate. O navă spațială care se rotește pe orbită este în continuă cădere, dar, în același timp, propria viteză nu îi permite să cadă, ci o poartă mai departe pe orbită. Strict vorbind, într-o navă care se rotește pe orbită, nu este vorba de imponderabilitate (gravitație zero), ci de microgravitație.

Cele mai joase orbite sunt situate la 200 de kilometri de suprafața pământului - la această altitudine, trebuie luată în considerare rezistența aerului. La altitudini mai mici, glisarea încetinește nava spațială atât de mult încât se poate învârti și poate arde în atmosfera inferioară. Stația spațială Mir se învârtea în jurul Pământului la o altitudine de aproximativ 400 de kilometri, dar chiar și acolo a fost atrasă treptat la suprafață și, la fiecare câteva săptămâni, stația a trebuit să fie readusă pe orbita inițială. Limita superioară a orbitelor umane este stabilită de necesitatea de a evita centurile de radiații care înconjoară planeta la puțin peste 400 de kilometri de suprafață.

Astronauții se plâng adesea că le este greu să doarmă în spațiu. Parțial, desigur, acest lucru se datorează naturii neobișnuite a situației în sine. În al doilea rând, nava spațială este destul de zgomotoasă, iar colegii de serviciu nu păstrează întotdeauna tăcerea. Cu toate acestea, aparent, principala cauză a insomniei este o încălcare a așa-numitelor ritmuri circadiene ale corpului (ceasul biologic). Multe procese fiziologice, inclusiv somnul, sunt controlate de ritmuri circadiene, care, la rândul lor, răspund la schimbarea zilei și a nopții. S-a stabilit că la latitudinile nordice în timpul verii polare, când soarele apune cu greu, oamenii dorm mult mai puțin decât în ​​timpul nopții polare din timpul iernii. Deoarece nava spațială orbitează Pământul în 90 de minute, soarele răsare și apune cu aceeași frecvență, iar ciclul zi/noapte al astronautului este semnificativ perturbat.

Adaugă probleme și microgravitație. Pentru a nu pluti în jurul navei în somn, astronauții sunt împachetati în saci de dormit atașați de pereți. Majoritatea oamenilor au nevoie de un sentiment de securitate pentru a dormi bine, dar în microgravitație nu există presiune, astfel încât să nu simți că stai întins la suprafață. Unii astronauți poartă un bandaj special pe frunte pentru a adormi mai ușor, ceea ce creează senzația de pernă sub cap. Aceleași bandaje sunt purtate pe genunchi, astfel încât să poată fi îndoite într-un vis. În plus, astronauții trebuie să doarmă în curentul de aer pentru ca dioxidul de carbon expirat să nu se acumuleze și să nu provoace sufocare. Pe Pământ, circulația constantă a aerului este creată de vânt sau de curenții de convecție, dar în microgravitație nu există un schimb de convecție capabil să transporte dioxidul de carbon expirat, deoarece aerul cald nu se ridică nicăieri (în spațiu, aer cald și rece, ca orice altceva, nu au greutate).

§5 Boala spatiala

mișcările unui astronaut, care a ajuns pentru prima dată în spațiu, sunt necoordonate, îi ratează, chiar și doar încercând să apuce obiectul dorit sau să ridice ceva. Mulți experimentează o senzație de răsturnare sau de întoarcere cu susul în jos, pot apărea amețeli. Aproximativ două treimi dintre astronauți suferă de boală spațială - uneori într-o formă destul de acută. Simptomele includ dureri de cap, greață, amețeli, pierderea poftei de mâncare, apatie, somnolență, iritabilitate. Dintr-o dată, pot începe vărsăturile, de multe ori fără măcar a îndemna - atacuri neregulate, între care persoana se simte destul de normală. Boala spațială poate otrăvi grav viața unui astronaut, împiedicându-l să-și facă treaba, iar pentru o persoană îmbrăcată într-un costum spațial, se poate termina și cu moartea. Este deosebit de rău că boala spațială acoperă un astronaut chiar în prima oră după ce a intrat în condiții de microgravitație - în stadiul inițial, cel mai important, al zborului. Din fericire, după două sau trei zile, boala spațială dispare de obicei.

De obicei, boala spațială începe cu o înclinare a capului sau o înclinare din cap, deși uneori chiar și dezorientarea optică o poate provoca. Dacă ești familiarizat cu răul de mare, atunci probabil că știi singur că poți atenua simptomele concentrându-ți ochii pe linia orizontului. Este mai dificil pentru astronauți, deoarece toate reperele sunt doborâte. Nu există „sus” și „jos” în spațiu. Lumea din jurul lor este răsturnată cu susul în jos, iar reperele se mișcă constant, ca în faimosul paradox al lui Wittgenstein cu un iepure și o rață. Pentru unii astronauți, acest lucru este foarte neliniștitor la început, în timp ce alții se obișnuiesc rapid. Iată ce spune John Glenn: „Înainte de zbor, medicii au avertizat că pot începe greață sau amețeli incontrolabile, atunci când lichidul din urechea internă începe să se clatine liber în imponderabilitate... Dar nu era nimic de genul acesta... i-a plăcut foarte mult imponderabilitate.” Cu toate acestea, în timpul scurtului său zbor, Glenn a stat legat de scaunul său. Astronauții moderni se mișcă liber în jurul navei, iar cel mai nefericit atac de boală spațială poate fi acoperit chiar și la vederea unui tovarăș răsturnat, ca să nu mai vorbim de propria lor capotaie acrobatică.

În ciuda faptului că cauza bolii spațiale nu a fost încă stabilită, se presupune că este provocată de un conflict de semnale cu privire la poziția corpului în spațiu. Orientarea spațială este creată de o combinație de semnale de la organele de echilibru din urechea internă, de la receptorii mușchilor și articulațiilor care „spun” poziția membrelor și de la repere vizuale. În spațiu, mulți receptori nu mai primesc datele obișnuite. Referințele vizuale se pierd pe măsură ce naveta, de exemplu, zboară „cu susul în jos” în raport cu Pământul, întorcându-și stabilizatorul de coadă spre acesta. În primele zile, echipajul încearcă de obicei să-și mențină orientarea obișnuită „terestră” (adică, de fapt, plutesc cu capul în jos pe navă), obișnuindu-se cu efectul destabilizator al imponderabilității, dar mai târziu, obișnuindu-se cu condiții noi, ele poziționează corpul în spațiu așa cum trebuie.

§6 Întoarcerea

trecerea în atmosfera pământului și aterizarea - poate cea mai periculoasă parte a zborului spațial. Nu fără motiv, în celebrul său discurs, președintele Kennedy a stipulat nu numai aterizarea unui om pe Lună, ci și întoarcerea lui în siguranță pe Pământ. Astronautul care se întoarce se confruntă atât cu provocări fizice, cât și fiziologice. Principala dificultate este căldura incredibilă care apare din frecare atunci când nava intră în atmosfera pământului. La aceeași viteză cu care o dezvoltă nava la intrare, electronii se desprind din atomii de aer, învăluind corpul navei în plasmă ionizată portocalie-roșu. Temperatura din acesta ajunge la 1650 ° C, astfel încât nava și echipajul trebuie protejate cu o căptușeală refractară specială. O complicație suplimentară este că straturile superioare ale atmosferei nu sunt uniforme, ci pliate ca valurile, așa că, la întoarcere, nava se scutură foarte puternic, aruncând-o din creastă în creastă. Procesul de întoarcere este deosebit de periculos pentru un astronaut care se află de mult timp în spațiu, deoarece intrarea în atmosferă se produce cu o decelerare care creează supraîncărcări. În primele zboruri, acestea erau foarte mari - până la +6g, în timp ce astronauții navetelor actuale primesc supraîncărcări de numai 1,2 ori mai mari decât gravitația pământului. Cu toate acestea, chiar și ele sunt foarte tangibile. Naveta de reintrare este poziționată astfel încât vectorul g să acționeze în cea mai neplăcută direcție pentru astronaut, deoarece devine mai dificil pentru inimă să pompeze sângele din picioare și durează aproximativ 20 de minute pentru a le rezista. Acest lucru este deosebit de dificil pentru cei care au petrecut timp considerabil în spațiu și al căror corp s-a adaptat deja la microgravitație. Pentru astfel de astronauți, presiunea scade brusc, amenințând cu amețeli și pierderea cunoștinței în cel mai crucial moment, în timpul aterizării. Astronautul britanic Michael Foul, care se afla la stația Mir de aproape cinci luni, stătea întins în naveta de la intrarea în atmosferă, prins cu centurile de siguranță, astfel încât vectorul g să fie îndreptat de la piept la spate. Uneori, pentru a furniza presiune externă pentru a promova fluxul de sânge către inimă, astronauții poartă pantaloni anti-g, precum piloții de luptă.

Pe 22 martie 1995, cosmonautul Valery Polyakov s-a întors din spațiu după 438 de zile de zbor. Acest record de durată nu a fost doborât până acum. A devenit posibil ca urmare a studiilor în curs de desfășurare pe orbită asupra influenței factorilor cosmici asupra corpului uman.

1. Forțele G în timpul decolării și aterizării

Poate că Polyakov era cel care, ca nimeni altcineva, era pregătit să rămână pe orbită timp de un an și jumătate. Și nu pentru că ar avea o sănătate fenomenală. Și a fost angajat în pregătirea înainte de zbor nu mai mult decât alții. Doar că Polyakov, fiind medic profesionist - candidat la științe medicale, care a lucrat la Institutul de Probleme Medicale și Biologice al Academiei Ruse de Științe, ca nimeni altcineva din corpul cosmonauților, cunoștea „structura umană”, reacțiile organismului. la factorii destabilizatori şi metodele de compensare a acestora. Ce sunt ei?

La lansarea navei spațiale, supraîncărcările se situează în intervalul de la 1 g la 7 g. Acest lucru este extrem de periculos dacă suprasarcina acţionează axa verticala adică din cap până în picioare. În această poziție, chiar și cu o supraîncărcare de 3g, care durează trei secunde, la o persoană apare afectarea gravă a vederii periferice. Dacă aceste valori sunt depășite, modificările pot deveni ireversibile, iar persoana este garantată să își piardă cunoștința.

Prin urmare, scaunul din navă este amplasat în așa fel încât accelerația să acționeze în plan orizontal. Astronautul folosește și un costum special de compensare. Acest lucru face posibilă menținerea circulației cerebrale normale în timpul supraîncărcărilor pe termen lung de 10 g și supraîncărcărilor pe termen scurt de până la 25 g. Rata de creștere a accelerației este, de asemenea, extrem de importantă. Dacă depășește o anumită limită, atunci chiar și supraîncărcările minore pot deveni fatale pentru astronaut.

După o lungă ședere pe orbită, un organism deantrenat suportă supraîncărcările care apar în timpul aterizării, mult mai greu decât în ​​timpul lansării. Prin urmare, cu câteva zile înainte de aterizare, astronautul se pregătește conform tehnică specială care implică exerciții fizice și medicamente. În timpul aterizării, o astfel de orientare a navei în straturile dense ale atmosferei este de mare importanță, astfel încât axa de suprasarcină să fie orizontală. În timpul primelor zboruri spațiale, nu a fost posibilă o stabilizare adecvată a navei și, prin urmare, astronauții și-au pierdut uneori cunoștința în timpul aterizării.

2. Imponderabilitate

Imponderabilitate este un test mult mai dificil pentru organism decât suprasolicitarea. Pentru că acționează timp îndelungat și continuu, provocând modificări într-o serie de funcții vitale ale corpului uman. Deci, imponderabilitate pune centrala sistem nervosși receptorii multor sisteme de analiză (aparatul vestibular, aparatul muscular-articular, vasele de sânge) în condiții neobișnuite de funcționare. Ca urmare, fluxul de sânge încetinește, sângele se acumulează în partea superioară a corpului.

„Melocul” imponderabilității constă în faptul că procesele adaptative din sistemele fiziologice, gradul de manifestare a acestora, practic nu depinde de caracteristici individuale organism, dar numai pe durata șederii în imponderabilitate. Adică, indiferent de modul în care o persoană se pregătește pentru asta pe pământ, indiferent cât de puternic este corpul său, acest lucru are puțin efect asupra procesului de adaptare.

Adevărat, o persoană se obișnuiește rapid cu imponderabilitate: amețelile și alte fenomene negative încetează. Astronautul „gustă” din fructele imponderabilității când se întoarce pe pământ.

Dacă nu sunt utilizate metode de contracarare a efectului distructiv al imponderabilității pe orbită, atunci în primele zile un cosmonaut debarcat experimentează următoarele schimbări:

1. Încălcarea proceselor metabolice, în special a metabolismului apă-sare, care este însoțită de deshidratarea relativă a țesuturilor, o scădere a volumului sângelui circulant, o scădere a conținutului unui număr de elemente în țesuturi, în special potasiu și calciu;

2. Încălcarea regimului de oxigen al organismului în timpul efortului fizic;

3. Încălcarea capacității de a menține o postură verticală în static și dinamic; o senzație de greutate a părților corpului (obiectele din jur sunt percepute ca neobișnuit de grele; există o lipsă de antrenament în dozarea eforturilor musculare);

4. Încălcarea hemodinamicii în timpul lucrului de intensitate medie și mare; stările de pre-leșin și de leșin sunt posibile după trecerea de la o poziție orizontală la una verticală;

5. Imunitate redusă.

Pe orbită, se utilizează o întreagă gamă de măsuri pentru a combate efectul distructiv al imponderabilitatii asupra corpului. Aport crescut de potasiu și calciu. Presiune negativă aplicată pe jumătatea inferioară a corpului pentru a drena sângele. Lenjerie barocompensare. Stimularea electrică musculară. Medicație dozată. Antrenament pe bandă de alergare și alte simulatoare.

3. Hipodinamie

Banda de alergare și diverse simulatoare musculare sunt, de asemenea, folosite pentru a combate inactivitatea fizică. Pe orbită, este inevitabil, deoarece mișcările în imponderabilitate necesită mult mai puțin efort decât pe sol. Și revenind pe pământ chiar și după antrenamentul zilnic obositor, astronauții experimentează o scădere a masei musculare. În plus, activitatea fizică are un efect benefic asupra inimii, care, după cum știți, este și un mușchi.

4. Radiația

Efectul acestui factor asupra corpului uman este bine studiat. Organizația Mondială a Sănătății a elaborat standarde pentru dozele de radiații, al căror exces este dăunător sănătății. Aceste reglementări nu se aplică astronauților.

Se crede că o persoană poate fi supusă fluorografiei nu mai mult de o dată pe an. În același timp, primește o doză de 0,8 mSv (milisievert). Un astronaut primește o doză zilnică de până la 3,5 mSv. Cu toate acestea, după standardele medicinei spațiale, așa fundal de radiații considerat acceptabil. Deoarece într-o anumită măsură este neutralizat prin medicamente. Doza zilnică de radiații nu este constantă. Fiecare cosmonaut are un dozimetru individual care numără milisieverturile acumulate în organism. Pentru un an de ședere în spațiu, puteți obține de la 100 la 300 mSv.

„Desigur, acesta nu este un cadou”, spune Vyacheslav Shurshakov, șeful laboratorului de metode și mijloace de dozimetrie spațială de la Institutul de Probleme Biomedicale al Academiei Ruse de Științe, „dar acesta este specificul profesiei de cosmonaut. ”

Doza-prag anuală este de 500 mSv. Care este de 25 de ori pragul pentru angajații centralelor nucleare, care este de 20 mSv.

Ei bine, iar doza totală, după care astronautul nu are voie să zboare, este de 1000 mSv. În același timp, când Gagarin a zburat, această cifră era de 4000 mSv. Serghei Avdeev s-a apropiat cel mai mult de prag, zburând 747 de zile în total. Doza pe care a primit-o este de 380 mSv.

Fotografie de ITAR-TASS/Albert Pushkarev

Supraîncărcare- raportul dintre valoarea absolută a accelerației liniare cauzată de forțele negravitaționale și accelerația cădere liberă pe suprafața pământului. Fiind raportul a două forțe, forța g este o mărime adimensională, totuși forța g este adesea exprimată în unități de accelerație gravitațională. g. O suprasarcină de 1 unitate (adică 1 g) este numeric egală cu greutatea unui corp care se odihnește în câmpul gravitațional al Pământului. Supraîncărcare la 0 g este testat de un corp în stare de cădere liberă sub influența doar a forțelor gravitaționale, adică în stare de imponderabilitate.

Supraîncărcarea este o mărime vectorială. Pentru un organism viu, direcția de acțiune a supraîncărcării este importantă. Când sunt supraîncărcate, organele umane tind să rămână în aceeași stare (mișcare rectilinie uniformă sau repaus). Cu o suprasolicitare pozitivă (cap - picioare), sângele trece de la cap la picioare, stomacul coboară. Forța G negativă crește fluxul de sânge către cap. Poziția cea mai favorabilă a corpului uman, în care poate percepe cele mai mari supraîncărcări, este culcat pe spate, cu fața în direcția de accelerare a mișcării, cea mai nefavorabilă pentru transferul supraîncărcărilor este în direcția longitudinală cu picioarele în direcția de accelerare. Când o mașină se ciocnește de un obstacol fix, o persoană care stă într-o mașină va experimenta suprasolicitarea spatelui pieptului. O astfel de supraîncărcare este tolerată fără prea multe dificultăți. O persoană comună poate rezista la suprasarcini de până la 15 g aproximativ 3 - 5 secunde fără pierderea conștienței. Supraîncărcări de la 20 la 30 gși mai mult o persoană poate rezista fără pierderea conștienței nu mai mult de 1 - 2 secunde și în funcție de amploarea supraîncărcării.

Simptomele și mecanismul de acțiune al supraîncărcărilor
Simptome generale. Răspunsul unei persoane la supraîncărcări este determinat de amploarea lor, gradientul de creștere, durata acțiunii, direcția în raport cu principalele vase ale corpului, precum și starea funcțională inițială a corpului. În funcție de natura, amploarea și combinațiile acestora factori, modificări ale schimbărilor funcționale subtile pot apărea în organism la condiții extrem de severe, însoțite de o pierdere completă a vederii și a conștienței în prezența unor tulburări profunde ale funcțiilor sistemului cardiovascular, respirator, nervos și al doilea al corpului.

Modificările generale ale stării unei persoane sub acțiunea supraîncărcărilor se manifestă printr-o senzație de greutate în întregul corp, inițial cu dificultate, și cu o creștere a mărimii supraîncărcării și o absență completă a mișcărilor, în special la nivelul membrelor. , în unele cazuri, dureri în mușchii spatelui și gâtului [Babushkin V.P., 1959; deGraef P., 1983]. Există o deplasare pronunțată a țesuturilor moi și deformarea acestora. În timpul expunerii pe termen lung la forțe G pozitive suficient de mari pe zonele picioarelor, feselor și scrotului care nu sunt protejate de presiunea din spate, hemoragiile petehiale ale pielii pot apărea sub formă de puncte sau pete mari, intens colorate, dar nedureroase, care dispar spontan în câteva zile. Uneori există umflare în aceste locuri și cu forțe g negative - umflarea feței. Tulburările vizuale apar devreme. La forțe g mari, se dezvoltă pierderea conștienței, care durează 9-21 s.

Mecanismul de acțiune al supraîncărcărilor pozitive și negative este complex și se datorează efectelor primare cauzate de forțele inerțiale. Cele mai importante dintre ele sunt următoarele: redistribuirea sângelui în corp către jumătatea inferioară (+G Z) sau superioară (-G z) a corpului, deplasarea organelor și deformarea țesuturilor care sunt surse de impulsuri neobișnuite în partea centrală. sistem nervos, circulație afectată, respirație și reacție la stres. Dezvoltarea hipoxemiei și hipoxiei implică tulburări ale funcției sistemului nervos central, inimii, glandelor endocrine. A încălcat biochimia proceselor vieții. Pot apărea leziuni ale structurilor celulare de natură reversibilă sau ireversibilă, detectate prin metode citochimice și histologice.

Una dintre principalele cerințe pentru piloții militari și astronauți este capacitatea corpului de a suporta supraîncărcări. Piloții antrenați în costume anti-G pot îndura forțe G de la -3 la -2 g până la +12 g. Rezistența la forțele g negative, în sus, este mult mai mică. De obicei la 7 - 8 g ochii „se înroșesc”, vederea dispare, iar persoana își pierde treptat cunoștința din cauza unui flux de sânge la cap. Astronauții în timpul decolării suportă supraîncărcarea întinși. În această poziție, supraîncărcarea acționează în direcția pieptului - spate, ceea ce vă permite să rezistați la câteva minute la o suprasarcină de mai multe unități de g. Există costume speciale anti-g, a căror sarcină este de a facilita acțiunea supraîncărcării. Costumele sunt un corset cu furtunuri care se umflă din sistemul de aer și țin suprafața exterioară a corpului uman, împiedicând ușor scurgerea sângelui.

Supraîncărcarea crește sarcina asupra structurii mașinilor și poate duce la defectarea sau distrugerea acestora, precum și la deplasarea sarcinilor libere sau prost asigurate. Valoarea admisibilă a supraîncărcărilor pentru aeronavele civile este de 2,5 g

Consilier științific al muzeului „Experimentanium” si fiziolog Anton Zaharov spune ce se întâmplă cu corpul uman în timp ce acesta zboară în spațiu și în timp ce este acolo. Ediția online M24.ru oferă versiunea text integral a prelegerii.

Vom vorbi despre ceea ce se întâmplă cu o persoană pe o stație spațială puțin mai târziu, dar deocamdată trebuie să ne confruntăm cu dificultățile care așteaptă o persoană când decolează în spațiu. Prima dificultate pe care o întâmpină este ce? Cred că poți ghici?

- Imponderabilitate.

Nu, imponderabilitate puțin mai târziu.

- Supraîncărcare.

Supraîncărcare, absolut corect. Iată o tabletă mică, o tabletă de senzații pe care o persoană le are atunci când experimentează suprasolicitare. În general, ce este supraîncărcarea, de unde provine? Crezi că există idei? Vă rog.

- Avionul sau stația spațială începe să se ridice, în timp ce persoana începe să devieze în cealaltă direcție, apare o suprasarcină.

De ce se numește supraîncărcare?

- Probabil pentru că persoana se simte inconfortabilă.

De fapt, tu și cu mine suntem foarte obișnuiți să trăim cu o sarcină. Când tu și cu mine suntem, așa cum ești acum - tu stai, eu stau în picioare - pe planeta noastră Pământ, suntem atrași de Pământ, iar sângele nostru este atras de Pământ mai mult decât toate celelalte părți ale corpului nostru, deoarece este lichid. E ca și cum ar merge pe Pământ. Iar restul corpului nostru este mai solid, deci sunt puțin mai puțin atrași de Pământ, dar forma lor este mai constantă. Și suntem foarte bine adaptați la această încărcătură, iar când vom pierde această încărcătură, va exista o senzație nu tocmai plăcută, despre care voi vorbi mai târziu.

Dar înainte de a intra în imponderabilitate, acolo unde această sarcină este absentă, o persoană se confruntă cu supraîncărcări, adică un efect excesiv al gravitației. Cu o supraîncărcare dublă - o supraîncărcare de 2 g - corpul uman este plin de greutate, fața se lasă puțin, este dificil să te ridici, desigur, trebuie să ridici nu 50-60-70 kg, ceea ce de obicei cântăresc, dar de două ori mai mult. Cu o suprasolicitare triplă, nu mai este posibil ca o persoană să stea în picioare, iar vederea digitală a persoanei este mai întâi oprită, deoarece celulele responsabile de viziunea digitală consumă multă energie. La 4,5 g, vederea este complet oprită, nu există deja suficient sânge în retină, este imposibil să ridicăm un braț sau un picior mai mult. Și la 12 g majoritatea oamenilor leșina. Tot ce spun acum nu se referă la supraîncărcări instantanee, ci care durează ceva timp, cel puțin 10-20-30 de secunde, supraîncărcările instantanee sunt mai puternice. Crezi că există astfel de supraîncărcări viață obișnuită poate fi întâlnit fără a urca în spațiu?

Este posibil să experimentați o supraîncărcare de 4,5 g fără a decola în spațiu? De fapt, de obicei undeva în jurul valorii de 1,5, dar dacă mergeți la plimbare, doar 3-4 g sunt destul de posibil de experimentat. Și astfel, este clar că o persoană care stă nemișcată experimentează 1 g; în avion - undeva pe la 1,5; parașutistul care aterizează are aproximativ 2 g; în momentul deschiderii parașutei pentru o perioadă foarte scurtă de timp, experimentează 10 g, adică aproape pe punctul de a-și pierde cunoștința. În același timp, astronauții care zboară acum experimentează mai puțin - 3-4 g, au aceste 8-12 - supraîncărcări foarte puternice - nu, doar astronauții le-au experimentat, când doar construiau nave spațiale, atunci era 7-8 g, a fost o problemă. Acum totul este făcut, astfel încât să fie mai ușor de decolat.

De fapt, piloții militari experimentează adesea cele mai intense forțe G. În momentul efectuării unor acrobații acrobatice, este destul de posibil pentru 12 g, dar pentru o perioadă scurtă de timp, astfel încât să nu-și piardă cunoștința - acesta este unul, dar doi - sunt foarte pregătiți, deci le este mai ușor să facă față. Supraîncărcarea maximă admisă pentru sănătate, chiar și pe termen scurt, este de aproximativ 25 g. Dacă suprasolicitarea este mai mare, chiar și pentru o perioadă scurtă de timp, atunci probabilitatea ca o persoană să-și rupă coloana începe să se apropie de 90%, iar acest lucru, desigur, nu este foarte bun.

Am vorbit despre supraîncărcări obișnuite, așa-numitele supraîncărcări pozitive. Am aflat că antigravitația nu există. Ce crezi că pot fi supraîncărcările negative? (Dar forța g și gravitația sunt concepte puțin diferite) Și, într-adevăr, există forțe g negative, dacă stai doar pe cap, vei experimenta o forță g negativă de -1 g, pentru că sângele care de obicei se grăbește la picioare și la părțile corpului care de obicei se apasă unul pe celălalt într-o direcție, se vor apăsa unul împotriva celuilalt în cealaltă direcție, iar sângele va începe să curgă la cap. Aceasta este o forță g destul de negativă și, desigur, forțele g negative mari sunt, de asemenea, nesănătoase și pot fi experimentate fără a zbura în niciun spațiu. De exemplu, sunt experimentați de bungee jumping - ceea ce în engleză se numește bungee jumping.

De fapt, acest bungee jumping... În primul rând, chiar îmi este frică să mă uit la fotografii, iar în al doilea rând, acesta este un ritual foarte interesant. Stie cineva de unde a venit? Cert este că indienii din tribul Vanuatu în America de Sudîn felul acesta băieţii erau rânduiţi în bărbaţi. S-au cățărat într-un copac înalt, au luat un fel de viță de vie puternică, au legat-o de picioare, iar adolescentul a fost nevoit să sară din această viță de viză, fără să ajungă la pământ un metru sau doi. Și dacă a îndurat calm, a devenit bărbat. Când studenții de la Oxford au aflat despre acest lucru în anii 1970, au fost extrem de încântați și au decis că această tradiție ar trebui repetată. Dar au hotărât ca primul salt să fie plin de solemnitate și îmbrăcați în frac. Acum săritorii bungee sunt oameni informali, iar primii săritori au sărit în costume, a fost destul de frumos.

Am vorbit despre forțele g, aceasta nu este singura problemă pe care o întâmpină astronauții. Astronauții au decolat, au făcut față supraîncărcărilor, urcă în spațiu și chiar acolo îi așteaptă primele bucurii și primele probleme.

Ei bine, bucuria, desigur, atunci când o persoană se ridică în spațiu, pantaloni plini - acest lucru este de înțeles. Și cu astronauții, ca și cu copiii mici, acest lucru se întâmplă - și acest lucru este confirmat cercetare biochimică- „hormonul fericirii” mai mare în sânge decât oamenii obișnuiți. Și pot fi, în principiu, înțelese, acolo se întâmplă o mulțime de lucruri cool. Să ne uităm la un videoclip de la ISS. În principiu, oamenii se distrează, cât pot, desigur. Nu este necesar să cărați lucrurile cu mâinile, le puteți denoi și cu picioarele. Mișcările trebuie să fie foarte precis calculate, trebuie să fie foarte precise. Așa se face că de fapt astronauții nu se spală pe mâini, a fost filmat special pentru videoclip, de dragul acestor 10 secunde frumoase, astronauții vor cheltui multă energie mai târziu, adunând aceste picături una câte una. Se pare pur și simplu - wow, ce tare s-au împrăștiat, dar s-au împrăștiat cu adevărat, acum trebuie să fie colectate toate, problema este destul de gravă.

Deci, am văzut aproximativ cum trăiesc astronauții în spațiu, acum să ne gândim la ce probleme îi așteaptă acolo. Prima problemă este legată de faptul că o persoană nu experimentează gravitația acolo. Gravitația pământului nu este experimentată, inclusiv organele sale de echilibru. Unde avem organele echilibrului, știe cineva?

- În cap, cerebel?

În ureche Nu, cerebelul este centrul creierului care asigură coordonarea echilibrului, dar nu este partea sensibilă, ci partea sensibilă este în urechea noastră. Pietricelele frumoase care sunt prezentate aici sunt cristale de otolit, acestea sunt pietricele pe care le avem în aparatul vestibular, sacul acestuia, iar când ne întoarcem capul dintr-o parte în alta, se rostogolesc în interiorul aparatului nostru vestibular, așa că înțelegem că capul nostru este întors față de restul corpului. Aici, în aceste pungi sunt aceste cristale. Ce se întâmplă în spațiu, un lucru simplu se întâmplă în spațiu, aceste pietricele, ca tot oțelul, încep să plutească în interiorul aparatului vestibular - o persoană eșuează. Pe de o parte, ochii îi spun că încă stă în picioare, totul este în regulă, iar pe de altă parte, organele echilibrului spun: nu înțeleg ce s-a întâmplat, mă balansez în toate direcțiile, nu nu stiu ce sa fac. Există o manifestare similară cu răul de spațiu - acesta este răul de mare. Apoi se întâmplă același lucru, aparatul vestibular se leagănă în direcții diferite, iar ochii nu se leagănă atât de mult, iar corpul eșuează, iar corpul începe ce să facă?

- Ma simt rau.

Începe să se facă rău, iar în spațiu începe să se facă rău în același mod, dar din moment ce această restructurare are loc mult mai brusc în spațiu, aproape toți astronauții au boală spațială. Adevărat, nu toată lumea este bolnavă, dar cei care sunt bolnavi sunt un lucru periculos. Pentru că oamenii suferă de obicei atacuri de boală spațială în momentul în care s-au andocat deja la stația spațială și încă în costume spațiale. Ei încep să facă primele mișcări, părăsind stația spațială, adică sunt în costume spațiale închise și, râzând, râzând, dar acesta este unul dintre motivele serioase ale morții astronauților, pur și simplu pentru că costumul spațial este închis și este imposibil să zbori fără costum spațial. De ce, voi vorbi despre asta puțin mai târziu.

Mergând mai departe, o altă problemă care îi așteaptă pe oameni în spațiu este scăderea numărului de celule sanguine. Există diverse motive pentru aceasta, unul dintre motive este acesta: în spațiu, există o scădere a țesutului osos, iar în interiorul țesutului osos se formează celule sanguine. Prin urmare, dacă oasele devin mai mici, atunci celulele devin mai mici. În general, un lucru destul de neplăcut, mai ales neplăcut când un astronaut se întoarce pe Pământ și trebuie să treacă printr-o perioadă de adaptare înapoi la condițiile de pe Pământ. El, printre altele, se confruntă cu o lipsă puternică de oxigen tocmai pentru că îi lipsesc aceste celule sanguine care transportă oxigen. De fapt, mai multe despre oase. De ce se sparg oasele în spațiu, știi? Vreo idee?

- Nu există încărcătură.

Nu există încărcătură, absolut corect, pentru ca oasele noastre să funcționeze normal, ele trebuie să primească constant un fel de încărcare, tu și cu mine trebuie să lucrăm constant. Dar ne amintim că nu este ușor să lucrezi în spațiu: nu este nevoie, nu există nicio oportunitate. Deoarece nimic nu cântărește acolo, indiferent ce faci, cheltuiești mult mai puțin efort. Și în ciuda faptului că astronauții se antrenează tot timpul, ei încă nu pot experimenta același nivel de activitate fizică ca pe Pământ. Prin urmare, după 3-4 zboruri, încep problemele cu oasele, care, în special, duc la osteoporoză, când țesutul osos este distrus.

O altă problemă este din nou cu sângele. Am spus că suntem foarte bine adaptați la sarcina de pe Pământ. Cum ne adaptam? Avem o cantitate de sânge în exces, fiecare dintre adulți are aproximativ 5 litri de sânge. Aceasta este mai mult decât avem nevoie. De ce avem nevoie de acest exces? Pentru că suntem în poziție verticală, iar cea mai mare parte din sângele nostru rămâne în picioare, în partea de jos a corpului, și nu ajunge totul la cap, așa că trebuie să depozităm puțin exces, astfel încât să existe suficient sânge pentru cap. Dar în spațiu, gravitația dispare imediat și, prin urmare, acest exces de sânge care se afla în picioare începe să se miște urgent undeva în tot corpul. În special, intră în capul și creierul unei persoane, ducând la accidente vasculare cerebrale, microaccidente vasculare cerebrale, deoarece intră prea mult sânge, iar vasele pur și simplu se sparg. Drept urmare, cosmonauții aleargă adesea la toaletă în prima săptămână, doar pierzând excesul de lichid, ei pierd aproximativ 20% din excesul de lichid în prima săptămână pe orbită.

De asemenea, mușchii nu experimentează stres. Indiferent de dimensiunea încărcăturii, indiferent cât de mult cântărește aceasta pe Pământ, nu va fi nicio dificultate în a o muta în spațiu. Prin urmare, astronauții, așa cum am spus deja, se antrenează cu siguranță în spațiu. Acesta este următorul videoclip. Desigur, nu are rost să ridici greutăți în spațiu, poți încerca să alergi. Într-adevăr, o persoană aleargă, doar, atenție, este legat de o bandă de alergare, pentru că dacă nu ar fi legat de o bandă de alergare, pur și simplu ar zbura. Din nou, nu poți ridica greutăți, dar poți desface arcurile, iar astronauții petrec cel puțin 4 ore pe zi în exerciții fizice. Astronauții, după cum știți, sunt cei mai pregătiți oameni, cei mai puternici și rezistenți fizic. Și totuși, atunci când se întorc din spațiu, ei, în primul rând, nu mai ajung niciodată la forma pe care o aveau înainte de primul zbor și, în al doilea rând, chiar și o recuperare aproximativă după aceste încărcări durează aproximativ același timp în care un astronaut a fost pe orbită. Adică dacă a fost acolo timp de șase luni, își va reveni șase luni, în primele săptămâni nici nu pot merge. Adică, mușchii picioarelor li s-au atrofiat practic, nu i-au folosit timp de șase luni.

Mergând mai departe, o altă problemă legată de ceea ce ar trebui să respire un astronaut în spațiu. Problema este dublă: în primul rând, trebuie să ridicați aerul sau oxigenul pe orbită. Ce crezi că este mai bine să ridici - aer sau oxigen decât respirăm cu tine?

- Oxigen.

Oxigen, așa că și americanii au crezut că este mai bine să ridice oxigenul pur pe orbită, deși puțin rarefiat. Deși, de fapt, oxigenul pur este un lucru destul de înfricoșător. În primul rând, este periculos pentru organism, este o otravă - în cantități mari, iar în al doilea rând, explodează foarte bine. În primii câțiva ani, rachetele pline cu oxigen pur au decolat în mod normal, apoi, la un moment dat, o scânteie a aprins, iar nava spațială a dispărut din piatră în piatră. După aceea, au decis să facă la fel ca și ei Uniunea Sovietică, - doar cilindri cu aer lichid. Este o opțiune grea, este scumpă, dar este sigură.

Există o a doua problemă: atunci când respirăm, emitem dioxid de carbon. Dacă există prea mult dioxid de carbon, la început capul începe să doară, apare somnolența, iar la un moment dat o persoană își poate pierde cunoștința și poate muri din cauza excesului de dioxid de carbon. Noi, pe pământ, emitem dioxid de carbon, iar plantele îl preiau; în spațiu, chiar dacă iei una sau două plante cu tine, nu vor face treaba și nu poți lua multe plante cu tine, pentru că sunt grele și ocupă mult spațiu. Cum să scapi de dioxid de carbon? Există unul special Substanta chimica, care poate absorbi excesul de dioxid de carbon, se numește hidroxid de litiu, este transportat în spațiu, doar absoarbe excesul de dioxid de carbon. O poveste foarte interesantă, atât de eroică este legată de această substanță, povestea navei spațiale Apollo 13, cred că adulții își amintesc această poveste.

Au auzit copiii vreodată de nava spațială Apollo 13? Ai auzit că au făcut chiar un astfel de film, ce s-a întâmplat cu această navă? A avut un zbor foarte nereușit, au fost multe lucruri diferite, ne interesează ce s-a întâmplat cu hidroxidul de litiu. Povestea este aceasta: "Apollo 13" nu este prima, nu a doua oară a zburat pe Lună, pentru a explora luna. Trei oameni au zburat acolo, aveau propria lor navă spațială și o capsulă specială care trebuia să aterizeze pe Lună și doi oameni care trebuiau să iasă pe Lună, să facă ceva acolo și apoi să se întoarcă pe capsulă înapoi și să zboare către Pământ. Dar undeva, în a 3-a zi de zbor, a avut loc brusc o explozie și o parte a navei principale s-a întors, inclusiv a deteriorat sistemul de susținere a vieții. În principiu, nu este o problemă atât de teribilă, deoarece barca, pe care a fost necesar să zboare până la Lună, era intactă și era foarte posibil să se întoarcă pe Pământ pe ea. Dar a fost o problemă complet idioată: canistrele de hidroxid de litiu care erau depozitate pe barcă și canistrele de hidroxid de litiu care erau depozitate pe navă erau diferite, doar aveau orificii de intrare diferite. Și toți inginerii din America care au fost asociați cu proiectul și mulți ingineri din lume, timp de aproximativ o zi, au făcut ceea ce fac oamenii de obicei în programul Crazy Hands. Ei și-au dat seama cum să folosească lipici, bucăți de ziare, agrafe și orice era pe navă pentru a reface o ieșire în alta, astfel încât oamenii să poată zbura înapoi pe Pământ. Au reușit, slavă Domnului, iar această navă (în timp ce ateriza, au fost și multe probleme diferite), slavă Domnului, a aterizat normal.

Am aflat că oamenii din spațiu au probleme când sunt treji: sânge rău, mușchi rău, oase rele și așa mai departe și așa mai departe. Dormitul în spațiu este, de asemenea, rău. Există două motive: primul motiv este că nimeni nu stinge lumina pe stația spațială, trebuie să funcționeze tot timpul, unele experimente sunt efectuate acolo tot timpul. Munca este foarte stresantă, așa că cosmonauții dorm în ture: mai întâi unul, apoi celălalt. Este greu, dacă dormi așa o zi, dormi două, trei, atunci este în regulă, dar dacă dormi așa două sau trei săptămâni sau o lună, atunci încep schimbările în organism și acest lucru este dăunător. Acest lucru este dăunător și pentru noi, pentru că acum sunt mulți oameni înăuntru marile orașe trăiește într-un regim de lumină greșit, din cauza asta suferim și nici măcar nu-l observăm. O altă problemă este legată de faptul că, deoarece nu există atracție, iar o persoană nu se poate sprijini pe nimic, iar acesta este un sentiment foarte important, după cum au descoperit psihologii. Pentru a adormi, o persoană trebuie să se sprijine de ceva și să se simtă încrezătoare. Prin urmare, astronauții își pun bandaje speciale sub genunchi și își pun bandaje speciale peste ochi pentru a crea cel puțin un fel de imitație a ceea ce îi trage undeva. Nu merge prea bine, dar funcționează. Există o a treia problemă legată de dioxidul de carbon: în timp ce dormim, respirăm și eliberăm dioxid de carbon, nu ne mișcăm, iar dioxidul de carbon se acumulează pe suprafața feței noastre. Pe Pământ nu este înfricoșător, de ce?

- Se mișcă tot timpul.

Chiar se mișcă tot timpul, de ce? Pentru că există o adiere mică, dar nici măcar nu e ideea. Când expirăm dioxid de carbon, expirăm cald, iar gazul cald se va ridica în vârf deoarece este mai ușor decât rece. În spațiu, nici gazul cald, nici cel rece nu are greutate, așa că gazul expirat se va acumula deasupra persoanei, iar ea va dormi pur și simplu în acest nor dacă nu se face nimic în privința asta. Dar ei chiar fac ceva în privința asta - și în spațiu există sisteme de ventilație foarte puternice care dispersează dioxidul de carbon, astfel încât să putem dormi liniștiți. Și aceleași sisteme de ventilație filtrează aerul de diverse infecții și agenți patogeni. Acum au învățat să facă față mai mult sau mai puțin, iar la început astronauții s-au îmbolnăvit foarte mult, pentru că carantina nu a fost suficient de strictă și este mult mai ușor să te infectezi în spațiu cu ceva. Pentru că atunci când strănutăm pe Pământ, ceea ce strănutăm cade pe pământ și rămâne într-un fel de praf, nu îl inspirăm direct. Și dacă un astronaut strănută, atunci tot ceea ce a strănutat rămâne în aer, așa că probabilitatea de a prinde această infecție este mult mai mare, așa că totul este filtrat acolo. Cosmonauții chiar au mult praf acolo, mai strănută mult, dar deja se îmbolnăvesc mai puțin pentru că carantina este mai strictă.

O altă problemă care îi așteaptă pe astronauți este radiația cosmică. Pe Pământ suntem protejați de radiațiile cosmice de o atmosferă care nu transmite radiații, în special, strat de ozon bine protejat de ea. Și în spațiu nu există strat de ozon, iar astronauții experimentează radiații crescute. Este periculos, iar acest lucru s-a temut foarte mult timp, până când au verificat câte radiații experimentează o persoană acolo. El trăiește aproximativ la fel ca și locuitorii acelor locuri care sunt situate în roci de granit, de exemplu. Rocile de granit emit, de asemenea, puțină radiație, aproximativ aceeași cantitate pe care o primește un astronaut. Adică, locuitorii din, să zicem, Cornwall (aceasta este în Anglia), iau în considerare astronauții în acest sens, chiar primesc puțin mai multă radiație. Și destul de multă radiație este primită de piloții și stewardesele aeronavelor supersonice (Concorde, de exemplu), care zboară la altitudini mari.

Dar sperăm că într-o zi o persoană nu va zbura doar către stațiile spațiale, ci și pe Marte, pe alte planete. Și în aceste cazuri, ne așteaptă o amenințare, pentru că de obicei stațiile spațiale zboară în jurul Pământului - unde câmpul de radiații nu este foarte puternic. Dar există două „gogoși” de câmpuri de radiații puternice în jurul Pământului, prin care trebuie să zbori pentru a ajunge pe Lună, Marte și alte planete. Și radiația este foarte puternică acolo, iar una dintre problemele de a merge acum pe Marte este expunerea la radiații timp de câteva luni. Oamenii pot zbura acolo, dar vor zbura foarte bolnavi - firesc, nimeni nu vrea asta. Prin urmare, acum își dau seama cum să facă atât un costum spațial ușor, cât și o piele ușoară de navă spațială, care, în plus, ar proteja împotriva radiațiilor. Pentru că, în principiu, nu este greu să te protejezi de radiații, poți acoperi nava cu plumb și bine - suntem protejați de radiații, dar plumbul este foarte greu.

Am vorbit despre contra, contra, contra. Dar nu există doar dezavantaje atunci când zburați în spațiu. Când zburăm în spațiu (acest lucru nu este chiar un mare plus, este doar foarte frumos) ajungem puțin mai sus. Sub influența gravitației, în timp ce mergem pe undeva toată ziua, vertebrele noastre se apasă unele pe altele și, cel mai important, pun presiune pe discurile intervertebrale. Se „platesc” puțin în timpul zilei, așa că o persoană este cu câțiva centimetri mai înaltă dimineața decât seara. Îl poți verifica acasă dacă nu l-ai încercat. De ce este indicat să măsori întotdeauna înălțimea în același timp, deoarece se schimbă în timpul zilei. Deci, în spațiu, gravitația nu acționează, așa că astronauții cresc puțin, uneori chiar prea mult. Un cosmonaut a crescut cu până la 7 centimetri, era foarte fericit, avea deja mulți ani în acel moment, era o singură problemă - costumul spațial nu creștea în același timp, era destul de aglomerat. Acum toate costumele spațiale sunt făcute - rămân 10 centimetri în cazul în care astronautul crește.

Un lucru interesant: în spațiu, se dovedește, procesele de regenerare merg mai repede, rănile se vindecă mai repede și chiar părți întregi ale corpului se pot recupera. Acum va fi un videoclip cu un melc. Aici, desigur, filmare accelerată, de fapt, a crescut de aproximativ două săptămâni. Pe sol se regenerează și melcii, dar mai rău. De ce se întâmplă acest lucru nu este clar. De ce spun toate astea? Am spus deja la început: în fața ochilor noștri, în viitorul apropiat, numărul de oameni care vor zbura în spațiu va crește, va crește și va crește. Poate că în curând acesta nu va fi un subiect pentru o prelegere de știință populară, ci o lecție standard la școală: va trebui să știți ce se întâmplă cu o persoană când pur și simplu decide să zboare într-o excursie în spațiu. Cred cu adevărat că acest lucru se va întâmpla în curând și sper să o faci și tu. Dacă aveți întrebări, vă rugăm să întrebați.

- Spune-mi, dacă au fost supraîncărcări, stingerea conștienței, cât de repede își revine o persoană mai târziu, își recapătă cunoștința?

Când conștiința este oprită, sistemul este același ca atunci când o persoană leșină. Cineva se ridică imediat, cineva nu se ridică imediat, are un efect puternic asupra cuiva, mai puțin asupra cuiva. În general, este, desigur, dăunător. O persoană își pierde cunoștința pentru că nu are suficient oxigen care intră în sânge, ceea ce înseamnă că nu intră suficient oxigen în creier. Ca urmare, unele celule ale creierului pot începe să moară, unele sunt mai active, altele sunt mai puțin active.

Orice realizare majoră a științei schimbă într-un fel viața fiecăruia dintre noi. Așa a fost și cu descoperirea electricității și a undelor electromagnetice, cu invenția aeronave mai greu decât aerul, odată cu crearea semiconductorilor... Acum rachetele și navele spațiale intră în viața omenirii.

Nu există nicio îndoială că vor trece câteva decenii și oamenii vor folosi transportul cu rachete pentru comunicațiile intercontinentale cu aceeași calm și equanimitate cu care se urcă acum la bordul unui avion de linie de pasageri. Comunicațiile spațiale dintre Pământ și Lună vor deveni, de asemenea, banale. Oamenii vor locui și vor lucra pe stațiile spațiale, vor apărea profesii de sudori spațiali, montatori etc.

Dar poate pentru prima dată, datorită realizările științifice și tehnologiceîn explorarea spațiului, o persoană se va găsi în condiții fundamental noi, în care legile fizice obișnuite se manifestă într-un mod diferit. Așa ceva se poate întâmpla numai cu dezvoltarea adâncurilor mării.

Desigur, legile de bază ale fizicii și, în special, ale mecanicii sunt aceleași pe Pământ, și sub apă și în spațiu. Dar se manifestă diferit în funcție de condiții. Și aceste condiții pe Pământ și în spațiu sunt departe de a fi aceleași. Pe planeta noastră, ele sunt caracterizate de două circumstanțe principale. În primul rând, nu există modificări vizibile ale vitezei - accelerații în mișcarea punctelor de pe suprafața pământului. Și în al doilea rând, planeta noastră atrage toate obiectele spre sine și le obligă să pună presiune asupra suporturilor lor.

Absența accelerațiilor perceptibile este asociată cu particularitățile mișcării Pământului în spațiul mondial. Împreună cu planeta noastră, participăm la cele două mișcări principale ale sale: rotația zilnică în jurul propriei axe și revoluția anuală în jurul Soarelui. Și deși ne grăbim împreună cu Pământul în jurul Soarelui cu o viteză de 30 km/s, și împreună cu sistem solarîn jurul centrului Galaxiei cu o viteză monstruoasă de aproximativ 230 km/s, nu simțim acest lucru, deoarece corpul uman este complet insensibil la viteza mișcării uniforme.

Cu toate acestea, conform uneia dintre prevederile fundamentale ale mecanicii, este în general imposibil să se detecteze mișcarea uniformă și rectilinie prin orice experimente și măsurători fizice interne.

Ei bine, dacă un sistem, de exemplu, rachetă spațială, se va mișca cu accelerație sub acțiunea motoarelor sau experimentând rezistența mediului? Cu o astfel de mișcare, are loc o suprasarcină, adică o creștere a presiunii asupra suportului. Dimpotrivă, dacă mișcarea are loc cu motoarele oprite în vid, presiunea asupra suportului dispare și se instalează o stare de imponderabilitate.

În condițiile Pământului, presiunea asupra suportului este asociată cu acțiunea forței gravitaționale. Dar unii oameni cred că forța de presiune asupra suportului este forța cu care corpul este atras de Pământ. Dacă ar fi așa, atunci, de exemplu, într-o navă spațială care se deplasează spre Lună, nu ar exista imponderabilitate, deoarece în orice punct al orbitei forța gravitației ar acționa asupra navei. Și, în general, este greu de găsit un loc în spațiu în care rezultanta forțelor gravitaționale ar fi egală cu zero.

Rețineți că presiunea asupra suportului poate fi cauzată nu numai de acțiunea gravitației, ci și de alți factori, cum ar fi accelerația. Pentru un corp nemișcat care se sprijină pe suprafața pământului, forța de atracție coincide de fapt cu forța de presiune asupra suportului. Dar doar asta caz special. Pe Pământ, o persoană cu o anumită forță apasă pe suprafața sa. La rândul său, conform celei de-a treia legi a mecanicii, suprafața Pământului apasă pe o persoană de jos în sus cu exact aceeași forță. Această forță „opusă” se numește reacție de sprijin. Forțele de acțiune și de reacție sunt aplicate întotdeauna unor corpuri diferite. În special, în cazul în cauză, forța de presiune asupra suportului este aplicată suportului, iar reacția suportului este aplicată corpului însuși.

Între timp, forța de atracție se aplică nu suportului, ci corpului. Astfel, forța de presiune asupra suportului și forța de atracție sunt forțe complet diferite.

Dacă racheta spațială se mișcă cu accelerație, presiunea asupra corpului crește cu același factor cu cât accelerația jetului a rachetei depășește accelerația de cădere liberă, egală cu 9,81 m/s2. Cu alte cuvinte, reacția suportului crește în secțiunea accelerată a mișcării. Dar, în același timp, în conformitate cu cea de-a treia lege a mecanicii, presiunea asupra suportului crește cu aceeași valoare.

Raportul dintre presiunea reală asupra suportului și presiunea acestuia asupra suportului în condițiile Pământului se numește suprasarcină. Pentru o persoană de pe suprafața pământului, suprasarcina este astfel egală cu unu. Corpul uman s-a adaptat la acțiunea acestei supraîncărcări constante și pur și simplu nu o observăm.

Esența fizică a fenomenului de suprasarcină este că nu toate punctele corpului primesc accelerație în același timp. Forța care acționează asupra corpului, de exemplu, forța de tracțiune motor rachetă, se aplică în acest caz pe o parte relativ mică a suprafeței sale. Restul puncte materiale corpurile primesc accelerație cu o oarecare întârziere prin deformare. Cu alte cuvinte, corpul pare a fi turtit, lipit de suport.

numeroși studii experimentale, care au fost începute de K. E. Tsiolkovsky, au arătat că efectul fiziologic al supraîncărcării depinde în mod semnificativ nu numai de durata acesteia, ci și de poziția corpului. Când o persoană se află într-o poziție verticală, o parte semnificativă a sângelui este mutată în jumătatea inferioară a corpului, ceea ce duce la întreruperea aportului de sânge a creierului. Organele interne, ca urmare a creșterii greutății lor, se deplasează și ele în jos, provocând o tensiune puternică în ligamente.

Pentru a evita suprasolicitarile periculoase pentru organism in zonele de miscare accelerata, este necesar sa va pozitionati in asa fel incat actiunea de suprasarcina sa fie directionata de la spate catre piept. Această poziție vă permite să transferați de aproximativ trei ori suprasarcina mare.

Apropo, din acest motiv este mai bine să stai întins decât să stai în picioare...

Dacă locuitorii Pământului, deși nu adesea, trebuie să se confrunte cu efectul supraîncărcării, atunci practic nu sunt familiarizați cu imponderabilitate.

Această stare uimitoare apare după ce motoarele rachetelor sunt oprite, când atât presiunea asupra suportului, cât și reacția suportului dispar complet. Direcțiile de sus și de jos obișnuite pentru o persoană dispar și ele, iar obiectele libere plutesc liber în aer.

Există o serie de concepții greșite despre imponderabilitate. Unii cred că această stare apare atunci când nava spațială se află în spațiu fără aer, „în afara sferei gravitaționale”. Alții cred că imponderabilitate în satelitul Pământului se obține datorită acțiunii „forțelor centrifuge” asupra acestuia.

Toate acestea, însă, sunt complet false.

În ce condiții apare imponderabilitate și presiunea asupra suportului dispare? Acest fenomen se datorează faptului că mișcare liberăîn spațiul cosmic, atât racheta în sine, cât și toate obiectele din ea se mișcă cu aceeași accelerație sub influența forțelor gravitaționale. Suportul tot timpul, parcă, pleacă de sub corp, iar corpul nu are timp să pună presiune asupra lui.

Totuși, atât mișcarea în zonele active sub acțiunea unui motor de rachetă, cât și mișcarea sub acțiunea forțelor gravitaționale sunt mișcări accelerate. Ambele sunt executate sub acțiunea forțelor. De ce apare supraîncărcarea într-un caz, iar imponderabilitate în celălalt?

Acest paradox este evident. S-a remarcat deja mai sus că atunci când apar suprasarcini, accelerațiile sunt comunicate în diferite puncte ale corpului prin deformare. Un alt lucru este atunci când racheta se mișcă în câmpul gravitațional. În dimensiunile rachetei, câmpul gravitațional este aproape uniform, ceea ce înseamnă că toate particulele rachetei sunt afectate simultan de forțe egale. La urma urmei, forțele gravitaționale aparțin așa-numitelor forțe de masă, adică forțe care sunt aplicate simultan tuturor punctelor sistemului luat în considerare.

Datorită acestui fapt, toate punctele rachetei primesc simultan aceleași accelerații și orice interacțiune dintre ele dispare. Reacția suportului dispare, presiunea asupra suportului dispare. Se instalează o stare de imponderabilitate completă.

Nu este destul de obișnuit să procedați în gravitate zero și unele procese fizice. Chiar și A. Einstein, cu mult înainte de zborurile în spațiu, a pus o întrebare curioasă: va arde o lumânare în cabina unei nave spațiale?

Marele om de știință a răspuns negativ - el a crezut că din cauza imponderabilității, gazele fierbinți nu vor părăsi zona flăcării. Astfel, accesul oxigenului la fitil va fi blocat, iar flacăra se va stinge.

Cu toate acestea, experimentatorii moderni meticuloși au decis totuși să testeze afirmația lui Einstein prin experiment. Într-unul dintre laboratoare a fost efectuat următorul experiment destul de elementar. O lumânare aprinsă plasată într-un borcan de sticlă închis a fost scăpată de la o înălțime de aproximativ 70 m. Obiectul care cădea era în stare de imponderabilitate (dacă nu se ține cont de rezistența aerului). Cu toate acestea, lumânarea nu s-a stins deloc, doar forma limbii de flacără s-a schimbat - a devenit mai sferică, iar lumina emisă de ea a devenit mai puțin strălucitoare.

Aparent, întregul punct este difuzie, datorită căreia oxigenul din spațiul înconjurător încă intră în zona flăcării. La urma urmei, procesul de difuzie nu depinde de acțiunea forțelor gravitaționale.

Totuși, condițiile de ardere în imponderabilitate sunt diferite de cele de pe Pământ. Această circumstanță a trebuit să fie luată în considerare de către designerii sovietici care au creat o mașină de sudură unică pentru sudarea în gravitate zero.

După cum se știe, acest aparat a fost testat în 1969 pe nava spațială sovietică Soyuz-8 și a funcționat cu succes.