Ласточка, делающая весну

Космический корабль «Восток» — первая ласточка, которая ознаменовала проникновение человека в просторы вселенной. Поэтому прежде чем рассказывать о психологических особенностях профессиональной подготовки космонавтов, стоит познакомить читателя с тем, как этот корабль устроен, как им управлять, какие условия созданы на нем для жизни человека.

Около 100 тысяч лет назад на Европу стал надвигаться ледник и наступило резкое похолодание. Животные, привыкшие к теплому климату, погибали или уходили на юг. Укрываясь от холода, первобытный человек искал спасения в пещерах. Благодаря этому естественному жилищу, а также огню и орудиям труда он приспособился к новым условиям жизни. Прошли сотни веков. На Земле происходили огромные перемены. Изменился и быт человека. Его жилище — сооружение из камня или бетона — надежно защищает его от стужи зимой, от жаркого зноя летом, от дождей и непогоды. Искусственное отопление, освещение и кондиционирование воздуха позволяют постоянно сохранять в домах наиболее благоприятные микроклиматические условия. В этом смысле вполне справедлива известная английская пословица: «Мой дом — моя крепость».

Но если эта «крепость» призвана надежно защищать человека на Земле, то какой же она должна быть в космическом пространстве, где нет воздуха, где температура колеблется от минус 270 до нескольких тысяч градусов выше нуля, где все пространство «простреливается» лучами высоких энергий, где с большой скоростью несутся метеориты и другие небесные тела?

Первый космический корабль «Восток» состоял из двух основных частей: герметической кабины (спускаемого аппарата) и приборного отсека, в котором располагались источники питания, тормозная двигательная установка, радиоаппаратура — короче, все, что необходимо было для орбитального полета.

Там, где кабина соединялась с приборным отсеком, размещались баллоны с запасом сжатого воздуха и кислорода. Они предназначались для системы ориентации корабля и для того, чтобы «питать» находившегося в скафандре космонавта, если вдруг разгерметизировалась бы кабина.

Снаружи на приборном отсеке находился блок солнечных датчиков и часть аппаратуры системы ориентации. Кроме того, на обеих частях корабля устанавливался ряд антенн, необходимых для радиосвязи.

При выходе на орбиту и во время полета кабина и приборный отсек составляли единое целое. Перед спуском кабина от отсека отделялась. Приборному отсеку суждено было сгореть в плотных слоях атмосферы, кабина же возвращалась на поверхность планеты благодаря парашютной системе. А чтобы до раскрытия парашютов ее не постигла судьба приборного отсека, ее покрывали теплозащитной оболочкой. Как-никак температура воздуха в пограничном слое у корабля, входившего в атмосферу, достигала 10 тысяч градусов по Цельсию!

«Жилище» космонавта мало чем напоминало привычную «земную» комнату. Прежде всего оно имело шарообразную форму, и размер «жилплощади» следовало измерять не в квадратных, а в кубических единицах. Сфера кабины составляла в диаметре 2,3 метра, а весь объем помещения равнялся 6 кубическим метрам.

Как и всякая комната, кабина была меблирована. Правда, вся обстановка состояла из одного-единственного кресла, в котором космонавт не только работал, но также отдыхал и принимал пищу. На кресле размещалось и оборудование для вентиляции скафандра. Форма кресла позволяла не только трудиться и отдыхать, но и легко переносить перегрузки, когда корабль выходил на орбиту и спускался с нее.

Внешне кресло космонавта похоже на сиденье в автобусе дальнего следования или воздушного лайнера. По существу же это своеобразный летательный аппарат. В него встроена специальная реактивная установка, позволяющая космонавту в нужный момент «вылететь» из кабины и самостоятельно спуститься на Землю. Спуск обеспечивался довольно сложной парашютной системой, работающей автоматически.

На высоте 7 тысяч метров автоматически сбрасывалась крышка входного люка, и через 2 секунды происходило катапультирование космонавта вместе с креслом.

Автоматика кресла немедленно включала тормозной парашют. На высоте 4 тысяч метров он отцеплялся и передавал свои функции основному парашюту, который, раскрывшись, отделял космонавта от кресла. В таком положении космонавт приземлялся. При этом включался имевшийся в системе основного парашюта пеленгационный радиопередатчик, позывные которого могли ловить радиостанции спасательных служб.

Если бы вдруг основной парашют отказал, космонавт все равно бы отделился от кресла и спустился на запасном парашюте.

Герметическая кабина приземлялась сама по себе, с помощью своей парашютной системы. На высоте 4 тысяч метров отстреливалась крышка парашютного контейнера и извлекался вытяжной парашют, а тот, в свою очередь, вводил тормозной парашют. На высоте 2500 метров тормозной парашют отцеплялся и начинал действовать основной.

На этом парашюте кабина опускалась довольно медленно, чтобы космонавт мог благополучно вернуться на Землю, если бы он выбрал этот способ приземления.

О своем катапультировании Герман Титов рассказывал:

«Когда „Восток-2“ снизился настолько, что можно было произвести катапультирование, я почувствовал толчок и вылетел из кабины. Яркое солнце ослепило меня. Над головой раскрылся ярко-оранжевый купол парашюта.

Внизу клубились кучевые облака. Я прошел через их влажную толщу и увидел землю, покрытую золотистым жнивьем. Узнал Волгу и два города, расположенных на ее берегах, — Саратов и Энгельс. Значит, все шло так, как было намечено, — приземление происходило в заданном районе.

Чистый солнечный свет сеялся через облака, как из-под абажура. Парашют, раскачиваясь, плавно опускал меня все ниже и ниже».

Чтобы космонавт при катапультировании на больших высотах не погиб от недостатка кислорода, кресло снабжалось баллонами с кислородом, который автоматически подавался в гермошлем скафандра.

Кроме кресла, в кабине размещались система регенерации воздуха, часть радиооборудования, продукты питания и т. д. Через три окна-иллюминатора можно было наблюдать за всем происходящим в космосе и на Земле.

Вот какие чувства испытал один из авторов этой книги, первый из людей, которому посчастливилось взглянуть на Землю из просторов космоса:

«Земля через иллюминатор космического корабля выглядела примерно так же, как при полете на реактивном самолете на больших высотах. Отчетливо вырисовывались горные хребты, крупные реки, лесные массивы, береговая кромка морей. Я хорошо видел облака и легкие тени от них на земной поверхности.

Когда я смотрел на горизонт, то отчетливо видел искривление, что было непривычно. Землю окружал ореол нежно-голубоватого цвета, затем эта полоса постепенно темнела, становилась бирюзовой, синей, фиолетовой и переходила в угольно-черный цвет.

С трепетным волнением всматривался я в этот новый и непривычный для меня мир, стараясь все разглядеть и запомнить. В иллюминаторы виднелись удивительно яркие и холодные звезды. До них было еще далеко — ой как далеко! — и все же с орбиты „Востока“ они казались ближе, чем с Земли. Конечно, дело здесь не в сотнях километров, которые по сравнению со световыми годами, отделяющими нас от звезд, капля в океане, а в принципе — человек преодолел силу земного тяготения и вышел в космос.

В иллюминаторы вставлены жаропрочные стекла. Через них можно вести наблюдение даже на участке спуска, когда вся кабина охвачена пламенем. Это я наблюдал, завершая космический полет, когда корабль сошел с орбиты и стал входить в плотные слои атмосферы. Сквозь шторки, прикрывающие иллюминаторы, я видел жутковатый багровый отсвет пламени, бушующего вокруг корабля. Но в кабине было всего 20 градусов тепла, хотя я и находился в клубке огня, устремляющегося к Земле.

Специальные шторки защищали глаза от прямых солнечных лучей. Этими шторками мне пришлось воспользоваться сразу же, как только в иллюминатор „заглянуло“ Солнце. В космическом пространстве оно светило ослепительно ярко — наверное, во много десятков раз ярче, чем на Земле».

Конечно, если измерять кабину корабля «Восток» мерками земной квартиры, она покажется совсем крохотной. Но если сравнить ее с кабинами самолетов и американских космических кораблей, то она выглядит гораздо просторней, комфортабельней и даже уютней. Валерий Быковский, «безвыходно» прожив в этой «квартире» пять суток полета, дал ей очень высокую оценку. А по расчетам конструкторов, в кабине можно было пробыть на орбите и 12 суток.

Конечно, «Восток» был рассчитан лишь на краткосрочные полеты с одним человеком на борту. В многоместных же кораблях, предназначенных для длительных орбитальных и межпланетных полетов, понадобятся отдельные помещения не только для работы и отдыха, но и для других целей — скажем, для оранжерей с растениями.

Сначала — немного истории.

18 июля 1803 года Робертсон поднялся на воздушном шаре на высоту 7350 метров. Свои ощущения он описал так: «Занимаясь различными опытами, мы испытывали острое недомогание и какой-то страх. Шум в ушах, чувствовавшийся уже много раньше, все увеличивался по мере того, как барометр стал опускаться ниже 13 дюймов (6500 метров). Наше недомогание несколько напоминало ощущение, которое приходится испытывать, когда человек при плавании погружает голову в воду… Мой пульс был ускоренный, у Лоста — замедленный… Мы находились в состоянии моральной и физической апатии и с трудом могли бороться с сонливостью».

В 1875 году три французских воздухоплавателя на воздушном шаре «Зенит» достигли высоты более 8 тысяч метров. Не сумев воспользоваться небольшим количеством кислорода, двое из членов экипажа погибли. Оставшийся в живых пилот Тисандье рассказал о том, что произошло в гондоле. Он видел, как «уснули» его друзья, не сделав даже самой робкой попытки спастись. Сам он тоже испытывал странную апатию: «На высоте 7500 метров состояние делается необычным, тело и разум незаметно ослабевают, но это не осознается. Нет никаких страданий. Наоборот, ощущается внутренняя радость сияния, разлитого вокруг. Все делается безразличным, не думаешь ни о гибельном положении, ни об опасности».

Трагические события, разыгравшиеся во время этого полета, привлекли внимание многих исследователей. Как и в случае с Робертсоном, налицо было кислородное голодание. Естественно, возник вопрос, как обеспечить воздухоплавателей кислородом, необходимым для дыхания. Этой проблеме уделяли особое внимание и при создании микроклимата в кабине космического корабля.

Нормальный газовый состав воздуха на «Востоке» обеспечивала регенерационная установка, в которой использовались высокоактивные химические соединения. Эти соединения обладают способностью поглощать выдыхаемый углекислый газ и одновременно выделять необходимый кислород; кроме того, они поглощают некоторые вредные газообразные продукты, образующиеся в процессе жизнедеятельности человека, и влагу. А влажность воздуха? Она тоже является одним из важнейших условий жизни в кабине космического корабля. Наиболее благоприятный диапазон относительной влажности в атмосфере кабины составляет 30–70 процентов. В таких границах и поддерживала ее регенерационная система «Востока».

Водопоглощающая добавка, нанесенная на поверхность пористых материалов, жадно захватывала и присоединяла к себе пары воды, насыщавшие атмосферу в кабине, и превращалась в кристаллогидрат или насыщенный раствор в зависимости от содержания паров воды в воздухе и продолжительности работы системы.

Нормальную температуру в кабине поддерживала специальная система — жидкостный радиатор, который рассеивал избыток тепла в космическое пространство.

После того как химические соединения выполнят свою миссию, они теряют способность очищать воздух. Это значит, что чем длительнее полет, тем больше нужно брать регенерационного вещества. Но ведь в межпланетных перелетах каждый грамм будет на счету. Где же выход?

Почти 200 лет назад шведский ученый Шееле открыл кислород. Независимо от него этот же газ открыл английский химик Пристли. Пристли заинтересовался: откуда же кислород поступает в атмосферу, если он постоянно тратится при дыхании всего живого и при горении?

С помощью простого опыта ему удалось в 1771 году доказать, что живые существа выдыхают непригодный уже для дыхания воздух, а растения его «очищают». На подоконнике, освещенном солнцем, он поместил под стеклянным колпаком живую мышь. Через несколько часов она сдохла от недостатка кислорода. Но когда ученый поместил под колпак вместе с мышью веточку мяты, животное вело себя, как обычно, и не испытывало каких-либо неудобств. Открытие Пристли произвело на современников огромное впечатление. Но вскоре выяснилось, что этот эксперимент удается далеко не всегда, даже у самого Пристли.

В 1779 году голландец Ян Ингенхауз сделал существенное уточнение: он выяснил, что зеленые растения «очищают» воздух только на солнечном свету.

Еще большую ясность внес в этот загадочный опыт швейцарский ботаник Жан Сенебе. В 1782 году он окончательно установил, что днем при солнечном свете зеленое растение выделяет кислород, и доказал, что оно «очищает» воздух не потому, что «дышит», а в связи с его углеродистым питанием. Растение поглощает из воздуха углекислый газ и расщепляет его на кислород и углерод. Кислород оно освобождает в атмосферу, а из углерода и воды в его организме образуются безазотистые вещества — углеводы (крахмал, сахар). Впоследствии этот процесс получил название фотосинтеза.

К. А. Тимирязев доказал, что фотосинтез может совершаться только на свету и только в зеленых частях растения — в зернах хлорофилла. Он также установил, что эти зерна поглощают не все видимые лучи спектра, а только красные и сине-фиолетовые.

Земля, представляющая собой, по сути дела, огромный космический корабль, несущийся в просторах вселенной, сама подсказала, как решить задачу очищения воздуха. Впервые эту «подсказку» увидел К. Э. Циолковский, предложивший в космических кораблях в миниатюре воспроизводить основные процессы превращения веществ, протекающие на нашей планете. Он писал: «Как земная атмосфера очищает растения при помощи Солнца, так может возобновляться и наша искусственная. Она должна будет так же, как и земная, поддерживать кругооборот необходимых для жизни человека веществ — кислорода и воды — и очищать воздух от углекислого газа».

Идея Циолковского только в наши дни начала воплощаться в действительность. Первые эксперименты, проведенные в научно-исследовательских лабораториях, показали, что за внешней простотой кроются немалые трудности. Фактически речь шла о создании так называемой экологически замкнутой системы, которая полностью выполняла бы по отношению к человеку все функции биосферы Земли.

Не будем касаться сейчас полного цикла обмена веществ и обратимся к одному лишь газообмену. В среднем за сутки человек потребляет один килограмм кислорода и выделяет 1,3 килограмма углекислого газа. Как же сбалансировать этот обмен между растениями и человеком? Как устроить оранжерею в невесомости? Какие выбрать растения? Как обеспечить их размножение? Над этим работают ученые многих стран.

Хлореллу по праву называют космическим растением, хотя она вполне уютно чувствует себя и на Земле: это одна из микроскопических зеленых водорослей, заполняющих водоемы, когда «цветет» вода. В лабораториях хлореллу разводят в специальных открытых водоемах. А вот как выращивать ее в космическом корабле, пока еще не ясно. Очевидно, что к открытому водоему здесь прибегнуть нельзя.

Правда, уже создан компактный автоматизированный культиватор хлореллы с высокой продуктивностью. Но чтобы управлять каким-либо процессом, необходимо знать его происхождение, а многие тайны этой живой и нужной нам клетки не раскрыты до сих пор. И ученые поступили так же, как в свое время поступил И. П. Павлов, когда начал изучать высшую нервную деятельность животных. Он не стал дожидаться, когда каждая нервная клетка раскроет свои тайны и секреты, а попытался постичь общие закономерности работы мозга.

Ученые-сибиряки в своем эксперименте тоже рассматривали общие закономерности «поведения» культуры хлореллы. Они узнали, в частности, как она реагирует на то или иное воздействие — на освещенность, изменение температуры и т. д. Таким путем из десятков факторов, определяющих жизнедеятельность водоросли, удалось выделить несколько главных, а затем на основании полученных данных создать систему контроля и регулирования, которая автоматически поддерживала нужный для успешного развития хлореллы режим.

Корреспондент газеты «Известия», побывавший в лаборатории, писал, что культиватор хлореллы ничем не напоминает оранжерею. Внешне это тщательно закрытый огромный фонарь, скорее похожий на какой-то химический реактор. Внутренние стенки «фонаря» зеркальные и почти не выпускают наружу свет мощной ксеноновой лампы, расположенной по оси культиватора. Хлорелла живет в тонком пятимиллиметровом промежутке между большими пластами, сделанными из органического стекла. Эти «жилища» хлореллы именуют в лаборатории кюветами. Они, как средневековый воротник жабо, охватывают «шею» ксеноновой лампы. Под действием ее лучей в этом зеленом ожерелье и происходит таинственный процесс фотосинтеза. Кюветы с общей поверхностью в 8 квадратных метров, в которых всего 500 (!) граммов хлореллы, полностью удовлетворяют потребность человека в кислороде.

Тридцать дней культиватор хлореллы взамен выдыхаемого углекислого газа давал организму испытательницы кислород. При этом водоросль чутко реагировала на поведение своего «партнера»: во время сна человека, например, ритм ее жизни тоже замедлялся.

Справедливость этих слов из песни к кинофильму «Волга-Волга» вряд ли нужно доказывать. Вода, как известно, составляет 60–65 процентов веса человеческого тела. Потеря хотя бы 10 процентов ее уже опасна для жизни. Без пищи человек может прожить довольно долго, без воды же он погибнет через несколько дней.

Человеческому организму необходимо получать ежесуточно 2–2,5 литра воды. Это количество может колебаться в зависимости от изменений температуры окружающей среды, выполняемой работы, рациона питания и т. д. Но космический полет — тоже работа, притом работа в необычных условиях, а пить космонавт должен обычную воду. И проблема воды становится одной из важнейших в обеспечении космического полета.

Перед первым запуском человека в космос медики должны были ответить на многие вопросы: сможет ли пить воду космонавт в условиях невесомости, в чем ее хранить, как принимать и в каких количествах, каков должен быть запас воды? Уже первые эксперименты на реактивных самолетах показали, что при невесомости вода «выскальзывает» из открытых сосудов, распадается на мелкие шарообразные частицы и начинает «плавать» в кабине.

На «Востоке» система водоснабжения состояла из жесткого контейнера, в котором размещалась емкость из прочной полиэтиленовой пленки. От емкости отходил трубопровод со специальным мундштуком. Чтобы напиться, нужно было взять в рот мундштук, нажать на кнопку специального запирающего устройства и затем всасывать воду. Такой способ утоления жажды не вызывал никаких затруднений.

Но все известные нам полеты длились пока еще не более 14 суток. В этом случае запас воды был достаточен. А как решать «водную проблему» в длительных космических рейсах? Ведь если отправиться в межпланетное путешествие на несколько месяцев или лет, то вода понадобится не только для приготовления пищи, но и для санитарно-гигиенических целей. Космонавтам придется по утрам умываться, принимать душ или ванну. Тут уж 2–2,5 литра, конечно, не хватит.

Допустим, каждый член экипажа будет расходовать 4 литра в сутки (1,2 литра для питья, 1 литр для приготовления пищи и 1,8 литра на санитарно-хозяйственные нужды), тогда экипажу из 6 человек только на один месяц полета необходимо 720 литров. Такой вес брать в полет явно нерентабельно. Что же делать? Очевидно, необходимо вернуть ту воду, которую организм выделяет, испаряет кожей и выдыхает с воздухом. Вот эту влагу ученые и предлагают использовать вновь. Можно также вторично использовать санитарно-хозяйственные (смывные) воды.

Простой подсчет показывает, что уже в полетах, длящихся более месяца, целесообразно пользоваться водой не из запасов, взятых с Земли, а восстановленной методом регенерации из продуктов жизнедеятельности человека, так как регенерационная установка весит по крайней мере в несколько раз меньше, чем общее количество необходимой жидкости.

Поскольку наибольшее количество влаги выделяется из организма с мочой (1,2–1,4 литра в сутки), специалисты прежде всего стали искать способ восстановления воды из этого продукта. Сейчас известен целый ряд химических и физических методов, позволяющих добиться этого. Солнечную энергию можно, например, использовать для выпаривания мочи при высокой температуре, близкой к точке кипения, что в условиях пониженного давления требует относительно небольшой температуры (вакуумная дистилляция).

Если не пользоваться теплом, как это делается при дистилляции, а, наоборот, отнимать его, то при низких температурах образуются кристаллы жидкости которые затем, при таянии, дадут чистую воду. Для такого замораживания также вполне подходит низкая температура межпланетного пространства, которая существует на неосвещенной Солнцем поверхности ракеты.

В зарубежной печати сообщалось, что американский ученый Помпа Дан испытал в лабораторных условиях установку, которая за 8 часов работы восстанавливала 4,5 литра воды из мочи. Жидкость испарялась в теплообменнике при пониженном давлении. Образующийся пар подавался в специальную камеру, где происходило разложение различных вредных веществ. Затем очищенный пар конденсировался. Вода, полученная таким способом, отвечала всем санитарно-гигиеническим требованиям. Клинические исследования не установили никаких нарушений в организме людей, долгое время употреблявших такую воду.

Подобные исследования проводились и в нашей стране.

Еще в 1958 году советский ученый В. И. Данилейко с помощью выпаривания получил из мочи воду, пригодную для питья. Интересно, что те, кого угощали таким «нарзаном», пили его с удовольствием, если не знали, из чего он приготовлен. Только тогда, когда им сообщали технологию приготовления, они начинали чувствовать себя неважно. А это уже область психологии, а не физиологии.

Для очистки мочи использовались и ионные фильтры, которые удаляют из жидкости различные соли. А так как минеральные соли, необходимые для жизни, постоянно присутствуют в питьевой воде, то при очистке мочи стремятся обычно получить не дистиллированную воду, а питьевую, с определенным составом минеральных солей.

Как известно, основная составная часть мочи — мочевина. На ее долю приходится от 80 до 90 процентов всех твердых веществ. Очищать воду от этого вредного для организма химического вещества можно биологическими методами (с помощью микроорганизмов) или с помощью биологически активных веществ — фермента урезы, который содержится в соевых бобах. При его воздействии мочевина разлагается на более простые продукты: аммиак, углекислый газ и воду. Таким образом, при создании экологически замкнутой системы на космических кораблях появляется еще один путь круговорота воды.

Снаряжая дальние космические экспедиции, надо учитывать и то, что в сутки человек выделяет на 10 процентов воды больше, чем потребляет. Связано это с окислением продуктов питания. Следовательно, если космонавты будут питаться только продуктами, взятыми с Земли, а не за счет поступлений из замкнутой экологической системы, то запасы воды на корабле будут возрастать по мере уменьшения продовольствия.

Для нормальных условий жизни в кабинах кораблей необходимо не только устройство для регенерации воды, но и установки для мытья рук, головы, принятия душа. А ведь гигиенические процедуры в космическом полете выполнять не так-то просто: вода при невесомости разлетается в виде шариков во все стороны, не производя моющего эффекта. Избежать этого можно, если монтировать установки во внутренних стенах камер-душевых, а воду в эти камеры подавать под давлением или создавать воздушный поток совместно с водой.

Но больше всего конструкторам приходится думать об экономии. Ведь вся система должна иметь малый вес и небольшие габариты, потреблять минимальное количество энергии и работать автоматически. Нелегко создать и малогабаритную регенерационную установку, надежно работающую в условиях невесомости.

«Сухари, которыми мы питались, превратились в пыль, смешанную с червями, загаженную крысами и издававшую поэтому невыносимое зловоние… Мы ели кожи, которыми покрывают реи, чтобы веревки не перетерлись деревом. Эти кожи так затвердели, что их приходилось размачивать в морской воде четыре-пять дней, затем мы пекли их на угольях и ели. Часто мы питались древесными опилками, и даже крысы, столь противные человеку, сделались таким изысканным блюдом, что за них платили по полдуката золотом за штуку».

Эта запись — из дневника участника первого кругосветного путешествия Антонио Пигафетты.

Голод!.. Он преграждал путь многим исследователям, устремлявшимся к цели с фанатическим героизмом. Однако даже в бескрайних просторах океанов, в песчаных пустынях, томимые жаждой и голодом, люди не теряли надежды. Грозовые облака несли долгожданную влагу, появление животных и растений — пищу. Наконец, помощь могла прийти и от людей.

Пора великих географических открытий теперь уже позади. Современные экспедиции великолепно оснащаются всем необходимым для жизни, и людям больше не грозит судьба первых землепроходцев.

Освоение космоса можно тоже сравнить с эпохой великих географических открытий. Но окружающая среда, в которую попадают Колумбы вселенной, пострашней, чем у исследователей на Земле. Ведь черные глубины космоса безжизненны. Добыть какую-либо пищу, если иссякнут запасы на борту корабля, абсолютно невозможно.

До начала полетов в космос ученых интересовало не только снабжение космонавта продуктами. Они хотели точно знать, сможет ли он вообще принимать пищу. Особенно беспокоило их, как бы крошки пищевых продуктов, рассеянные в условиях невесомости по кабине, не попали вместе с воздухом в дыхательные пути и не вызвали нарушения дыхания. Чтобы ответить на эти вопросы, тщательно проверяли, как человек питается в условиях кратковременной невесомости, воспроизводимой на самолетах. Летчики пробовали есть кусочки мяса, хлеба и другие твердые продукты. Оказалось, что кусочки сухой пищи разлетаются по кабине и начинают «парить» в воздухе. Обедать в подобной ситуации явно было нелегко.

И все же последнее слово принадлежало космонавтам, отправлявшимся в реальный космический полет.

Чтобы крошки и пыль от пищевых продуктов не попали в дыхательные пути, для первых двух командиров кораблей «Восток» изготовили продукты в виде паштетов, соусов и пюре. Упакована вся эта пища была в тубы емкостью до 160 граммов. В тубах также находился плавленый сыр, шоколадный соус и кофе с молоком. Кроме пюреобразных, были и твердые продукты: хлеб, копченая колбаса, лимонные дольки. Хлеб испекли небольшими шариками, чтобы их можно было, не кусая, положить в рот. Так же расфасованы были и другие твердые продукты.

Командир «Востока» во время своего единственного витка, конечно, не успел проголодаться, но по программе он все же принимал пищу. Титов находился в полете уже сутки и мог, что называется, со смаком пообедать на орбите. После он рассказывал, что в кабине не было ни тарелок, ни ложек, ни вилок, ни салфеток. Протянув руку к контейнерам с пищей, он достал первую тубу. На Земле она весила примерно 150 граммов, в космосе же не весила ничего. В тубе содержался суп-пюре, который он стал выдавливать в рот, как зубную пасту. На второе таким же манером он съел мясной и печеночный паштет и все запил черносмородиновым соком, тоже из тубы. Несколько капель сока пролилось, и они, как ягоды, повисли перед его лицом. Ему было интересно наблюдать, как они, чуть подрагивая, плавают в воздухе. Он подобрал их на пробку от тубы и проглотил.

Опыт первых двух космических полетов позволил расширить ассортимент продуктов. В рацион космонавтов включили разнообразные изделия из мяса: жареное мясо, котлеты, язык, телятину, куриное филе. Появились сандвичи с паюсной икрой, пирожки с килькой, фрукты: яблоки, апельсины, лимоны. Для любителей была предусмотрена даже сушеная вобла.

Питание — не просто прием пищи. Это сложный процесс, в котором тесно сочетаются психологические и физиологические моменты. Даже в кратковременном полете вкусная и любимая пища служит космонавтам своеобразной разрядкой в их напряженной работе. Имеет значение и вкус пищи и условия, в которых ее принимают. Чистая скатерть, приятная посуда, легкая музыка, дружеская беседа способствуют тому, что человек отдыхает за едой. И наоборот: безвкусное и непривлекательное блюдо, плохая сервировка стола могут вызвать раздражение и не только не располагают к отдыху, но и тормозят выделение пищеварительных соков.

На кораблях «Восток» и «Восход» не было, конечно, салонов для обедов, но широкий ассортимент вкусных продуктов позволял космонавтам «заказывать» к столу различные блюда.

Естественно, что в компании время за едой проходит веселее. О такой космической трапезе рассказывал Егоров: «Полет мы провели свободно, в отвязанном состоянии, сидели, опираясь на кресла, меняя позы, менялись даже местами, поворачивались как хотелось. Во время обеда пищу мы брали не только руками, но пытались ловить ее в невесомости ртом. Получалось что-то вроде охоты за едой. Это делалось, конечно, не только ради забавы, но и для опознания невесомости. Все же было очень забавно, и весь обед мы много смеялись. Во время обеда пустили перед собой медицинский аппарат, и он плавал перед нами. Мы назвали его „спутником“. Так что в космосе во время полета выпадали веселые минутки».

Когда в рацион космонавтов ввели натуральные продукты, возник вопрос, как сохранить их в течение нескольких суток — ведь ни на «Востоке», ни на «Восходе» холодильников не было. Попробовали следующий способ. Продукты под вакуумом упаковывали в целлофан и надежно герметизировали. Такая упаковка вполне приемлема — но, увы, только при непродолжительных полетах.

По мнению советских исследователей, лишь в полетах, длящихся не более 6 месяцев, целесообразно иметь полный запас продуктов, взятых с Земли, причем вес и объем этих продуктов должен быть минимальным.

Для этого придется использовать так называемые лиофилизированные, то есть обезвоженные и спрессованные в определенную форму, продукты. Справедливости ради следует все же признать, что подобная пища не вызывает восторга, но что поделаешь — наука требует жертв…

На орбитальные космические станции, которые будут находиться длительное время в околоземном пространстве, да, пожалуй, и на Луну продукты могут доставить с Земли ракеты-такси. В межпланетных полетах такой способ, естественно, непригоден. Где же выход?

Известно, что, когда человек находится в состоянии покоя — скажем, лежит в постели, для поддержания нормальной жизнедеятельности (работа внутренних органов, сохранение тонуса мышц) ему требуется энергия, равная 1500–1700 больших калорий. Во время работы суточный расход энергии значительно возрастает. Например, при тяжелом физическом труде затрачивается 5–6 тысяч больших калорий. При легкой же работе (а с энергетической точки зрения труд космонавтов в полете можно считать легким, за исключением их действий в скафандре за пределами корабля) расходуется в сутки около 3 тысяч больших калорий.

Сколько же нужно продуктов питания, чтобы возместить такие энергетические затраты? Подсчитано, что один грамм углевода или один грамм белка дают при сгорании в организме 4,1 большой калории. Гораздо ценнее в этом отношении жиры: при окислении в организме одного их грамма выделяется 9,3 большой калории. Казалось бы, чего проще — взять 300 граммов чистого жира, благо упаковать этот продукт можно компактно, и удовлетворение суточной потребности человека обеспечено.

Однако пища ведь не только источник энергии, но и строительный материал, необходимый для непрерывного самообновления организма. А для такого строительства нужны прежде всего белки.

Наука довольно точно установила наиболее рациональное соотношение различных веществ в меню. Рацион считается хорошим, если в нем углеводов — четыре части, белка — одна часть и жира — тоже одна. В сутки человек, выполняющий легкую физическую работу, должен получать 400 граммов углеводов, 100 граммов белков и 100 граммов жира, то есть всего 600 граммов (не считая воды). Нетрудно представить, сколько потребуется продуктов экспедиции, отправляющейся, например, к Марсу. Ведь путь туда и обратно займет несколько лет. Килограмм даже сублимированных продуктов, доставленных на поверхность этой планеты, будет стоить дороже, чем килограммовый слиток чистого золота!

Ясно, что нужно искать иной выход. Известно, что материя не исчезает. Организм использует главным образом не само вещество пищи, а энергию, заключенную в нем. Сложные органические соединения — белки, жиры, углеводы, — высвободив энергию, удаляются из организма, но уже в виде простых веществ: азота, углерода, водорода, кальция, фосфора и др. Казалось бы, логично из этих простых веществ вновь синтезировать сложные, которые смог бы опять употреблять человек. Если бы это удалось в космическом полете, потребовалось бы всего несколько килограммов этих веществ на каждого члена экипажа. К сожалению, пока еще, на нынешнем уровне науки и техники, такой синтез трудно осуществим, хотя в принципе и возможен.

На помощь приходит опять-таки оранжерея Циолковского. Как уже говорилось, наземные эксперименты уже позволили «замкнуть кольцо» в экологически замкнутой системе в отношении газообмена и кругооборота воды. Теперь остается рассмотреть последнее звено в этом цикле — использование шлаков организма для получения продуктов питания.

Идею Циолковского о кругообороте веществ на борту ракеты благодаря использованию зеленых растений впервые воплотил в жизнь его последователь — известный советский ученый Ф. А. Цандер. «В 1926 году, — писал он, — мною были выращены растения в стакане с водой, удобренной в отношении 1 : 200 отбросами». Принимая во внимание невесомость, Цандер полагал, что в космическом полете можно будет перейти от выращивания растений в воде к простому обрызгиванию корней растений питательной жидкостью, то есть прибегнуть к аэрации.

Этим методом, писал Цандер, «можно превращать в 24 часа все отбросы в полезные удобрения. В такой оранжерее, заполненной чистым кислородом с углекислотой, при высоких температурах, которые могут быть получены в межпланетном пространстве, можно ожидать весьма больших урожаев».

Впоследствии, проведя многочисленные эксперименты, ученые пришли к выводу, что в космос наиболее целесообразно брать одноклеточные водоросли. Дело в том, что высшие растения используют всего лишь 1 процент получаемой от Солнца энергии, а некоторые виды водорослей — до 10 процентов! Кроме того, они способны полностью «переработать» выводимые из организма человека и животных шлаки, превращая их в процессе фотосинтеза в жиры, белки, углеводы и витамины. А это как раз то, что надо в организации экологического круговорота.

И снова свои преимущества убедительно продемонстрировала хлорелла. При хорошем солнечном освещении она не только восстанавливает состав атмосферного воздуха, но и способна давать продукты питания. Один литр суспензии хлореллы за сутки дает прирост до 2,45 грамма питательных веществ, содержащих 50 процентов белка, 25 процентов жира, 15 процентов углеводов и 10 процентов минеральных солей, а также витамины А, В и С. Специальная установка, содержащая 250 литров культуры водорослей, может обеспечить человека на долгое время не только кислородом, но и водой и пищей.

Однако в состоянии ли организм выдержать такую пищу? В 1954 году американские исследователи Тинк и Герольд в течение 120 дней кормили крыс водорослями. На подопытных животных это никак не отразилось — росли они точно так же, как и остальные их собратья из контрольной группы. Затем в США и в нашей стране попробовали включить водоросли в рацион человека. Оказалось, что это не прошло незамеченным: люди жаловались на то, что пища была невкусной и неприятно пахла, появились некоторые расстройства. Стало ясно, что ограничиться одними водорослями в межпланетных полетах невозможно.

Эксперименты продолжаются. Биологи пытаются включить в замкнутую экологическую систему, помимо одноклеточных водорослей, высшие растения. В оранжереях космических кораблей могут выращиваться такие овощи, как огурцы, горох, помидоры, капуста, бобы, а из корнеплодов — морковь, брюква, репа. Разумеется, не обходится и без всемогущей картошки.

О своих опытах по выращиванию таких растений в условиях, близких к космическим, Цандер в свое время писал: «Я вырастил в древесном угле, который в 3–4 раза легче обыкновенной почвы, горох, капусту и некоторые другие овощи. Опыты показали, что возможно применять древесный уголь, удобренный соответствующими отбросами».

Вероятно, найдут свое применение и животные. Из низших определенный интерес представляет зоопланктон, а также мелкие ракообразные — дафнии и циклопы. Правда, пока еще неизвестно, как они подействуют на человеческий организм, если их придется долгое время употреблять в пищу. Из группы высших животных больше всего подходят для длительных полетов куры и кролики: они быстро растут и размножаются, а кроме того, им нужно сравнительно мало корма (на килограмм прироста). Пищей для них могут стать одноклеточные водоросли, ботва высших растений и их же собственные отходы — скорлупа яиц, толченые кости.

Итак, ученые работают над идеей создания кругооборота веществ на борту ракеты, высказанной Циолковским. Однако до ее решения предстоит еще громадная работа, возникают, в частности, новые проблемы приготовления пищи в условиях невесомости, борьбы с запахами, которые неизбежны при этом.

Надо полагать, решение этих вопросов не вызовет слишком уж больших затруднений. Гораздо сложнее создать необходимое биологическое равновесие между людьми, животными и растениями, то есть добиться того, чтобы ритм всех жизненных процессов у них находился в точном взаимном соответствии. Для этого требуется единый биохимический уровень дыхания человека и растений, а также строгая взаимосвязь прироста продуктов питания и потребления их космонавтами.

24 марта 1896 года расстояние в 250 метров преодолела первая в мире радиограмма, состоявшая из двух слов: «Генрих Герц».

В 1900 году беспроволочный телеграф, изобретенный А. С. Поповым, впервые нашел свое практическое применение в русском флоте, когда снимали севший на камни броненосец «Генерал-адмирал Апраксин».

С тех пор радио стало надежно служить людям. Правда, наряду с ним продолжали существовать и совершенствоваться другие средства связи. Но если на Земле можно передавать сообщения по проводам, по кабелям, проложенным по дну океанов, и т. д., то в космических полетах такая возможность полностью исключается. Радио — единственное, что связывает космонавта с родной планетой.

На «Востоке» было два параллельных коротковолновых телеграфно-телефонных передатчика, способных нести информацию на значительные расстояния. Они работали на частотах 15,765 и 20,0006 мегагерца.

Когда корабль пролетал над территорией СССР, передача велась с помощью третьего, ультракоротковолнового передатчика. Такие аппараты, как известно, обеспечивают особо надежную связь, поскольку распространение их радиоволн почти не зависит от состояния ионизированных слоев атмосферы и они менее чувствительны к помехам от других станций. Однако эти волны плохо огибают Землю и для очень больших расстояний малопригодны.

Передача с Земли на корабль велась тоже на двух волнах коротковолнового диапазона и на одной ультракоротковолновой.

Земные радиопередатчики, расположенные в различных частях СССР, включались в зависимости от того, где в соответствующий момент находился корабль.

В кабине «Востока» находился также бортовой магнитофон, который включался космонавтом каждый раз, как только он начинал говорить. Когда он пролетал над территорией СССР, все записанное на магнитофонной ленте передавалось на Землю.

Таким образом, с помощью всех этих средств космонавт имел возможность поддерживать постоянную двухстороннюю радиосвязь с Землей на всех участках полета до того момента, пока корабль не входил в плотные слои атмосферы.

Одному из авторов этой книги довелось поддерживать двухстороннюю радиосвязь по всем трем каналам. И надо сказать, что слышимость была отличной. Голоса товарищей, работающих на радиостанциях, звучали настолько отчетливо, что казалось, будто они находятся рядом. Когда корабль вышел на орбиту, «Земля» поинтересовалась, что можно различить внизу. А видно было то, что не раз наблюдалось с реактивного самолета, летевшего на больших высотах. Отчетливо вырисовывались горные хребты, крупные реки, большие лесные массивы, пятна островов, береговая кромка морей.

Во время групповых полетов Андриян Николаев и Павел Попович, а также Валерий Быковский и Валентина Терешкова переговаривались не только с Землей, но и между собой. Слышимость всегда оставалась очень хорошей, и в этом несомненная заслуга наших радиоконструкторов.

Кроме средств радиосвязи, использовалась и телевизионная аппаратура. Передатчик «Сигнал» до отделения кабины от приборного отсека передавал телеметрическую информацию о работе различных устройств, о деятельности космонавта, а с Земли приходили команды, управлявшие системами корабля.

Значение радио еще больше возрастет, когда человек отправится к другим планетам. Сеансы радиосвязи — единственная нить, реально связывающая космонавтов с Землей, — будут редки. А насколько дорога и желанна эта нить, видно хотя бы из дневниковой записи дублера Терешковой, проходившего испытание нервно-психической устойчивости в сурдокамере. (Эксперименты в сурдокамере и анализы их результатов, упомянутые в этой и последующих главах, проводились совместно с О. Н. Кузнецовым.) Особенность этого эксперимента заключалась в том, что напарница Терешковой была полностью отрезана от окружающего мира: никакой информации в камеру не поступало. От участницы опыта, однако, требовалось, чтобы она периодически сообщала по радио о своих ощущениях, самочувствии и т. п. Связь, следовательно, была односторонней, безответной.

Вот что мы читаем в дневнике: «Я подумала, как, наверное, дорога будет звездолетчику тоненькая ниточка, связывающая его с Землей, — радио! Как он будет напряженно вслушиваться в замирающие звуки, с какой грустью думать, что вот оставшиеся имеют под ногами Землю, они вместе, им ничто не грозит! А я… Если я, еще сидя на Земле, почувствовала это, то там все это будет в миллион раз сильнее».

В обычных условиях человеку не приходится жаловаться на недостаток впечатлений. Его глазам ежедневно открываются сотни и тысячи различных картин. На органы слуха, не переставая, действуют всевозможные звуки, создающие постоянный акустический фон. Кожа ощущает изменения температуры и движение воздуха. Разнообразные явления воспринимаются органами чувств, и нервные импульсы аккуратно доставляют в мозг информацию. Правда, далеко не все раздражители осознаются человеком, но они необходимы для нормальной работы мозга.

Если же постоянных раздражителей нет, могут возникнуть серьезные функциональные нарушения. Например, известный русский терапевт С. П. Боткин еще в прошлом столетии описал больную, которая была лишена всякой чувствительности, кроме кожной (да и то лишь на одной руке). Обычно эта больная все время спала и пробуждалась лишь после прикосновения к ее «чуткой» руке.

Академик И. П. Павлов наблюдал больного, у которого в результате травмы из всех органов чувств остались «в строю» только один глаз и одно ухо. Больному достаточно было закрыть эти «окна» во внешний мир, и он моментально погружался в глубокий сон.

И. П. Павлов провел в «башне молчания» немало опытов на собаках и пришел к выводу, что для нормальной работы головного мозга необходима постоянная зарядка внешними нервными импульсами, идущими от органов чувств через подкорковые образования в кору. Однообразность и монотонность впечатлений при отсутствии достаточного притока внешних раздражителей резко снижают энергетический уровень (тонус) коры мозга, и это может привести к нарушению психических функций.

В космической психологии существует понятие «сенсорный голод», то есть недостаток раздражителей, идущих в мозг от внешней среды. Как показали исследования, проведенные в сурдокамерах, этот голод подвергает психику человека нелегкому испытанию.

В длительных межпланетных полетах космонавты неизбежно столкнутся с подобным явлением. Месяцами они будут видеть вокруг себя лишь яркие немигающие звезды на черном бездонном небе да ослепительный диск незаходящего Солнца. Не будет ни дня, ни ночи, ни зимы, ни лета, к которым люди так привыкли дома. Когда выключатся двигатели, космонавты попадут еще и в царство безмолвия. Тишину кабины станут нарушать лишь слабые шумы электронной аппаратуры.

Разумеется, во время работы впечатлений космонавтам хватит: им придется управлять кораблем, вести научные наблюдения и обобщать полученные результаты. А в часы отдыха? Здесь дефицит в ощущениях сможет устранить современная техника. В распоряжении экипажа окажутся специально подобранные цветные кинофильмы, книги. Возможно, что заботливые товарищи составят для них библиотеку из произведений, заснятых на кинопленку. При чтении такой книги каждая страница спроецируется специальным аппаратом на небольшой экран, позволяющий без напряжения читать текст. В отсеках для отдыха с помощью стереоэффекта, вероятно, удастся создавать различные пейзажи природы, озвученные голосами летних и зимних птиц, стрекотанием кузнечиков и т. п.

И все же совершенно особая роль в борьбе с сенсорным голодом выпадет на долю двухсторонней сверхдальней радиосвязи и телевидения. С помощью этих средств космонавты смогут постоянно следить за жизнью на Земле, «бывать» в театрах, кино, на стадионах, видеть своих близких и знакомых, разговаривать с ними.

Практикой установлено, что против сенсорного голода великолепно помогает музыка. Обладая большим эмоциональным воздействием, она подымает настроение и повышает работоспособность человека. На космическом корабле ее смогут воспроизводить как на магнитофоне, так и посредством радио.

Влияние музыки в условиях сенсорного голода специально изучалось нами. В частности, в сурдокамере неожиданно звучат отрывки из музыкальных произведений и одновременно велась регистрация физиологических функций участника опыта, что позволяло судить о его эмоциональном состоянии.

Для одного испытателя передали арии Сусанина, князя Игоря, Кончака из известных опер Глинки и Бородина. Эти арии испытатель слушал спокойно, задумавшись и закрыв глаза. Позднее он рассказал, что музыка вызвала у него отчетливую образную картину, соответствующую его пониманию того или иного произведения. Он словно наяву видел сцену и артистов, исполнявших арии.

Другой испытатель, узнав, что проводятся такие эксперименты, захотел услышать куплеты Мефистофеля, арии Фигаро, князя Игоря и песню в исполнении Эдиты Пьехи.

Пожелание испытателя было удовлетворено. И оказалось, что наибольшее впечатление произвела на него ария князя Игоря. Когда он ее слушал, у него менялись поза и мимика: они были выразительны, свидетельствовали о глубокой сосредоточенности и взволнованности, по лицу текли слезы.

Еще резче подобная реакция наблюдалась у испытателя-женщины. Эксперимент в сурдокамере неожиданно для нее закончился передачей Первого концерта Рахманинова для фортепьяно с оркестром. Правда, было известно, что Рахманинов — один из любимейших ее композиторов. И все же эффект оказался поразительным. Почти с первых же звуков девушка как бы оцепенела, взор ее остановился, потом на глаза навернулись слезы, дыхание стало глубоким и неровным. Переживание было настолько сильным, что наблюдавшая за опытом лаборантка испугалась и стала кричать врачу-экспериментатору: «Что же вы смотрите! Прекращайте опыт! Ей плохо!»

По окончании эксперимента испытатель-женщина рассказала в своем отчете: «Состояние было совершенно необычным. Я чувствовала, как комок слез душит меня, что еще минута — и я не сдержусь и зарыдаю. Чтобы не расплакаться, стала глубоко дышать. Передо мной будто пронеслись семья, друзья, вся предыдущая жизнь, мечты. Собственно, пронеслись не сами образы, а пробудилась вся та сложная гамма чувств, которая отображает мое отношение к жизни. Потом эти острые чувства стали как бы ослабевать, музыка стала приятной, красота и законченность ее сами по себе успокоили меня».

Воздействие музыкальных произведений в условиях сенсорного голода обнаружило общую закономерность — повышение эмоционально-эстетического отклика. Следовательно, в космическом полете обязательно надо членам экипажа дать возможность слушать музыку. Правда, вопрос «дозировки» ее тоже требует исследования.

Ведь известно, что избыток музыки способен вызвать отрицательные реакции, и, вместо того чтобы доставлять радость и наслаждение, благороднейшее искусство иногда приносит лишь мучения.

Музыковед С. Межинский писал: «Еще не перевелись любители слушать радио с утра до поздней ночи, но это только внешняя примета слушания. В действительности для такого человека звуки радио бесцельно витают в воздухе и содержание передачи не может пробиться к его мыслям. Пресыщение слуха музыкой и пением вредит эстетическому воспитанию человека, мешает подлинному проникновению в мир искусства, постепенно родит эмоциональное безразличие, эстетическую глухоту».

«Я в течение 6 месяцев спустил сотню людей на глубину от 30 до 40 метров, в таких же условиях на моих глазах работали 200 иностранных водолазов. Все эти люди дышали воздухом, сжатым до 4–5 атмосфер. Пять человек умерли при этих условиях, громадное количество подверглось различным заболеваниям, из которых наиболее тяжелыми были паралич ног и мочевого пузыря, глухота и малокровие. Люди, поднятые быстро, заболели… Ни один не умер в воде, но, уже выходя из воды, начинали жаловаться большей частью на сердце, ложились на палубу своей баржи и спустя несколько часов умирали».

Такова запись, сделанная в 1872 году конструктором вентилируемого водолазного скафандра Денейрузом. Читателю, вероятно, покажется странным, зачем приведена эта цитата и что общего между спуском водолазов под воду и полетом человека в космос. Связь тем не менее есть.

Как выяснилось впоследствии, причиной смерти водолазов явилась кессонная, или, как ее сейчас называют, декомпрессионная, болезнь.

На погруженный глубоко под воду организм водолаза действует повышенное давление воздуха. В крови и тканях происходит растворение воздуха, в частности, его составной части — азота. Чем дольше человек находится под давлением и чем глубже опускается он (при погружении на каждые 10 метров величина избыточного давления увеличивается на 1 атмосферу), тем сильнее его организм насыщается растворившимися газами.

Если такого человека затем быстро поднять на поверхность, то есть произвести декомпрессию, растворенный в крови и тканях газ начнет бурно выделяться из организма, подобно газу в открываемой бутылке шампанского. Пузырьки закупоривают кровеносные сосуды жизненно важных органов, и человек либо умирает, либо становится парализованным.

Собственно говоря, все жители Земли — «подводники», только не морского, а воздушного океана. На нас постоянно давит воздух с силой в 1 килограмм на каждый сантиметр поверхности, и в нашем организме растворено достаточно большое количество воздуха. И если нас быстро поднять на «поверхность» этого океана, то с нами случится то же, что с водолазами, если их с большой скоростью извлекать из морской глубины.

Интересно, что «поднимать» животных на значительные высоты начал в 1640 году изобретатель ртутного барометра итальянский физик Торичелли. В своих опытах он использовал трубку, заполненную ртутью. Помещая туда животных и создавая с помощью ртути вакуум, он установил, что в разреженной атмосфере они погибают.

В 1650 году магдебургский физик Герике изобрел вакуумный насос. С его помощью можно было изучать влияние пониженного барометрического давления на различные физические тела и на живые организмы. Этой возможностью воспользовался Роберт Бойль. В 1670 году в работе «Новые пневматические опыты с дыханием» он писал: «Мелкие пузырьки газа, образующиеся при отсутствии воздуха в крови, жидкостях и мягких тканях организма, могут вследствие своей многочисленности и тенденции занимать максимальный объем в той или иной степени растягивать или, наоборот, сужать сосуды, в особенности мелкие, по которым течет кровь и питательные вещества. Забивая таким образом некоторые сосуды и повреждая другие, разве не могут они создавать препятствие току крови?.. Образование пузырьков газа происходит даже в очень маленьких органах; чтобы показать это, я упомяну о факте, который может показаться несколько странным: я однажды наблюдал, как у гадюки, неистово извивавшейся в сосуде, из которого был выкачан воздух, в водянистой влаге одного глаза появился заметный пузырь, двигавшийся туда и сюда». Опыты Бойля показали, что крайне низкое барометрическое давление таит в себе смертельную опасность для живого организма.

В космическом пространстве человек находится в герметической кабине, где созданы условия, близкие к земным, однако никогда нельзя исключать возможность разгерметизации кабины — к этому может, например, привести столкновение корабля с микрометеоритом. До сих пор попадались лишь очень мелкие микрометеориты, которые не причиняли особого вреда обшивке корабля. Но будь они весом всего в несколько граммов — и опасность стала бы реальной. Достаточно сказать, что метеорит, весящий один грамм и летящий со скоростью 30–40 километров в секунду, выбивает в обшивке массу вещества, в пять раз большую, чем он сам. При этом удар так силен, что он похож на взрыв. Правда, вероятность встречи с таким сравнительно большим метеоритом в околоземном космосе чрезвычайно мала.

Когда готовился первый запуск человека в космос, метеорной опасности уделялось достаточно внимания. Чтобы обезопасить человека в случае разгерметизации кабины, был создан специальный скафандр.

Разрабатывая его для кораблей класса «Восток», конструкторы решали следующие задачи.

Скафандр должен, во-первых, сохранить жизнь и работоспособность космонавта при разгерметизации кабины и при падении в ней давления. Во-вторых, позволить человеку изолироваться от атмосферы кабины, если по каким-то причинам в ее воздухе появятся вредные примеси. В-третьих, поддерживать космонавта на плаву, если он приводнится. В-четвертых, защищать от стужи, если приземление произойдет в холодном районе. В пятых, наконец, он был необходим при катапультировании.

Наконец, скафандр обязан был обезопасить космонавта от травмы, если бы он приземлялся в лесистой или гористой местности.

На первом человеке, поднявшемся в космос, был безмасочный скафандр вентиляционного типа. Состоял он из трех оболочек, каждая из которых имела вид комбинезона.

Внешняя оболочка — силовая — воспринимала нагрузки, возникающие при создании избыточного давления в скафандре. Затем шла герметическая оболочка, а под ней — теплоизолирующий костюм с вентиляционной системой. Поверх всего надевался декоративный костюм оранжевого цвета, на котором размещался плавательный ворот. Этот ворот должен был помочь продержаться на воде в случае посадки в море или океане.

Шлем скафандра был снабжен иллюминатором с двойными стеклами, который открывал и закрывал сам космонавт. Внешне этот головной убор очень напоминал средневековый рыцарский шлем с опускающимся забралом.

Перчатки у скафандра были съемными, но и после того, как их снимали, вся система сохраняла герметичность.

При нормальном полете «забрало» открыто, и космонавт работает без перчаток. Но вот представим, что кабину пробил метеорит. Сквозь отверстие воздух мгновенно устремляется в мировое пространство, и давление в кабине с катастрофической быстротой падает. Именно эти секунды наиболее опасны.

В иностранной литературе описано несколько случаев разгерметизации кабины самолетов на больших высотах. Тогда перепад барометрического давления не вызывал серьезных нарушений, так как за бортом самолета был все же не абсолютный вакуум. Однако поток воздуха оказывался таким мощным, что увлекал с собой не только мелкие предметы, но и самих пассажиров, оказавшихся около места повреждения. Воздушный поток, например, выбросил пассажира самолета, летевшего над Атлантическим океаном, через разбитый иллюминатор!

Когда в барокамере имитировали взрывную декомпрессию, космонавты, впервые испытавшие ее действие, терялись и несколько секунд пребывали в каком-то трансе. Они переставали выполнять задание, не реагировали на команды. Правда, вскоре все становилось на свои места: стажер правильно оценивал ситуацию и начинал разумно действовать.

Несколько секунд!.. Небольшое, казалось бы, время. Однако при разгерметизации кабины счет идет уже не на секунды, а на их доли. Можно ли что-нибудь сделать за это время? Можно ли подготовить человека к такой неожиданности?

Авиационная практика убеждает в том, что это возможно. Пилот, которого готовят к полету, должен сам испытать перепад давления, пережить всю ситуацию, связанную с разгерметизацией. Подобный опыт приобретается в специально оборудованных барокамерах.

Ну, а если космонавт спит или отвлечен каким-либо делом? На этот случай в скафандре предусмотрено автоматическое устройство, закрывающее шлем. Оно же включает аварийную вентиляцию; причем из баллонов в корпус скафандра подается воздух, а в шлем — кислородно-воздушная смесь или чистый кислород. Необходимое давление в скафандре поддерживает специальный регулятор.

В скафандрах космонавты проходят тренировку не только в барокамерах. Они прыгают с парашютом, опускаясь не только на сушу, но и на воду. И скафандр не подводит: выяснилось, в частности, что человек может в нем пробыть в ледяной воде более 12 часов, не ощущая холода.

При полете космического корабля «Восход» члены экипажа вообще были одеты лишь в легкую, спортивного типа одежду.

И все же скафандр необходим в космических полетах так же, как нам зимой пальто. Не раз членам экипажа придется покидать корабль для проведения монтажных работ в космосе, для осмотра и ремонта корабля или орбитальной станции. А на Луне и других планетах без него и шагу не сделаешь!

Уже для первого выхода человека в открытый космос потребовалось создать специальный скафандр. По своей конструкции он отличался от прежних: он меньше весил и в нем удобнее было двигаться и работать. И хотя с кораблем его связывал фал, кислородное снабжение у него было автономным.

Как себя чувствовал в нем Алексей Леонов, который впервые опробовал его в открытом космосе?

«Мы знали, — говорил Леонов, — что осуществляемый впервые эксперимент по выходу из корабля в открытое космическое пространство является сложным и требует очень тщательного выполнения. В связи с этим все операции по выходу нами выполнялись строго по графику, с точным соблюдением последовательности действий. Выход в космос осуществлялся с ранцевой автономной системой жизнеобеспечения. Ранец надевался в кабине космического корабля непосредственно перед выходом в шлюзовую камеру. Еще и еще раз были проверены системы жизнеобеспечения корабля и ранца, аппаратура регистрации физиологических показателей космонавта и гигиенических параметров в скафандре. В скафандре по желанию космонавта могло поддерживаться избыточное давление в 0,4 или 0,27 атмосферы.

В космосе я чувствовал себя отлично, настроение было хорошее. Вход в корабль особенных трудностей не представлял, если не считать только неудобство, которое было связано с эвакуацией кинокамеры. Но это уже к скафандру никакого отношения не имело».

Еще сложнее будут «космические доспехи» тех, кому доведется высаживаться на Луну, на Марс и другие небесные тела. Английские специалисты, например, представляют себе лунный скафандр в виде костюма-укрытия, изготовленного из двух алюминиевых цилиндров, с системой кондиционирования и регенерации газовой среды, с сиденьем для отдыха, механическими руками, радиоаппаратурой, источниками энергии, запасами пищи, воды и т. д.

В других проектах лунного скафандра запасы воды и кислорода, источники электроэнергии и радиоаппаратура размещаются на специальной самоходной тележке, которую космонавт может использовать и для собственного передвижения.

Проходят испытания и американские скафандры, предназначенные для исследования поверхности Луны по проекту «Аполлон». Один из них весит 9,5 килограмма и рассчитан на рабочее давление 0,35 атмосферы и аварийное — 0,246 атмосферы. Дышать в этом скафандре придется чистым кислородом. Вся система, создающая необходимые условия для жизни и работы человека, автономна. Она ремнями крепится на спину космонавта перед его выходом из корабля и может работать непрерывно 4 часа. Весит этот аппарат на Земле 14 килограммов.

Следует, правда, напомнить, что хотя такая «одежда» кажется громоздкой и тяжелой, на Луне она будет восприниматься иначе, так как вес ее составит только одну шестую часть земного.

История знает достаточно много случаев, когда люди, потерпевшие кораблекрушение, оказывались на необитаемых островах и становились робинзонами.

Но так было на Земле. А в космосе? Ведь если там произойдет авария, то об островах придется лишь мечтать!

Но вот что произошло однажды.

Полет космического корабля «Восход-2» проходил строго по программе. Но когда надо было начинать приземление, не сработала автоматика, и корабль ушел на следующий виток. Павлу Беляеву и Алексею Леонову пришлось сажать его вручную и далеко от заданного района. Приземлялись они в районе Перми. Кругом тайга, глубокий снег, да и мороз приличный.

Космонавты развернули наземные средства радиосвязи и сообщили группам поиска о своем местоположении. Вскоре прибыли самолеты и вертолеты, и через некоторое время «потерпевших» эвакуировали в Байконур, откуда началось их путешествие.

Но если даже бы эвакуация по каким-то непредвиденным причинам (непогода и т. п.) задержалась, они бы смогли продержаться довольно долго. Их спас бы неприкосновенный аварийный запас — НАЗ. НАЗ известен всем путешественникам. Сейчас вряд ли можно установить, кому из землепроходцев или мореплавателей первому пришла в голову мысль создавать такой запас из продуктов и снаряжения, которым можно пользоваться только в крайнем случае. А ведь подобный случай может поджидать летчика и моряка, геолога и туриста, солдата и альпиниста — в общем всякого, кто вынужден работать или жить вдали от населенных пунктов, окруженный морем, тайгой, горами.

Как правило, набор НАЗа зависит от географических условий, в которых оказывается экспедиция.

Низкие температуры — один из самых неблагоприятных факторов, способных причинить страдания человеку. Замерзание, обмораживание, пребывание в холодной воде, пронизывающие ветры — все это может привести к смертельному исходу.

Поэтому для полярных летчиков, помимо теплой одежды, предусматриваются спальные мешки, горючее, надувные резиновые лодки и плоты с непромокаемым пологом. В Арктике человеку грозят не только превратности сурового климата, но и белые медведи. Значит, в НАЗе должно быть включено ружье с запасом патронов. Оно не только защитит от нападения хищников, но и поможет раздобыть пищу.

Не менее опасно действие жары при ограниченном запасе пресной воды. Нарушение водного обмена и перегрев тела приводят к тяжелым последствиям. Обезвоживание организма на 10–15 процентов ведет к потере работоспособности, а водный дефицит более 20 процентов для многих людей смертелен. Вот почему при комплектовании НАЗа спасательных шлюпок на корабле прежде всего решающее значение придается запасу пресной воды.

Когда отказала автоматика на «Восходе-2», командир имел возможность выбрать район посадки и спуститься с орбиты именно в этот «квадрат» земной поверхности. Но если бы произошла разгерметизация кабины, у космонавтов не было бы времени для долгих раздумий и пришлось бы сажать корабль, что называется, «с ходу». И кто знает, где бы тогда он приземлился — в Сахаре, в джунглях, в северных широтах. Более вероятно даже, что пришлось бы садиться не на сушу, а на воду, которая, как известно, занимает большую часть поверхности нашей планеты. Иными словами, в случае аварии космонавты могут очутиться практически в любой точке земного шара.

Но раз это так, встает задача — сделать НАЗ таким, чтобы он гарантировал безопасность и жизнь человека в любой географической зоне до тех пор, пока его не найдут. Трудность, однако, заключается в том, что этот НАЗ должен быть в то же время компактным и достаточно легким.

Если поглядеть на НАЗ космонавтов, он и в самом деле покажется небольшим. Но когда извлекают его содержимое, создается впечатление, будто вы присутствуете на выступлении иллюзиониста, который из небольшого цилиндра вынимает многометровую ткань, ленты, цветы, графин с водой, а то и какую-нибудь живность — гуся или голубя.

Один из предметов в НАЗе — надувная резиновая лодка, которую доверху может заполнить все, что содержится в отдельных блоках НАЗа.

Спускаясь с парашютом, человек никогда не застрахован от травмы. Кроме того, он может поцарапаться, порезаться или — еще хуже — заболеть. Поэтому в НАЗе предусмотрена аптечка с перевязочным материалом и набором лекарств. Сама же коробочка, в которой размещены медикаменты, в случае необходимости используется как сковородка. На ней так и написано: «Может служить сковородкой».

Портативная плитка с брикетами сухого горючего позволяет приготовить горячую пищу, если под рукой не окажется другого топлива. Огонь разводится с помощью спичек, не боящихся ни воды, ни ветра.

Очутившись в зоне холодного климата, космонавт должен прежде всего позаботиться об убежище. Для этого пригодны не только ветви деревьев, но и материя от купола парашюта. Поскольку снег обладает также хорошими теплозащитными свойствами, в нем можно вырыть пещеру и соорудить в ней настил из сухой травы, веток или парашютной ткани.

Надувная лодка с успехом также заменит кровать.

Попав в зону жаркого климата, космонавт снимет тяжелый скафандр и переоденется в легкое белье, которое тоже есть в НАЗе.

В любой аварийной обстановке для обогрева, сигнализации и для приготовления пищи необходим костер. Казалось бы, вещь не такая уж сложная, но все-таки нужно уметь разводить его при любой погоде. Тренировки показали, что лучше всего это делают те, кто занимался охотой или рыбной ловлей. Не случайно поэтому в круг занятий космонавтов входят охота и рыболовство. Председателем охотничьего коллектива является Алексей Леонов.

Приземлившись в любом районе, космонавт обязан не только сориентироваться относительно стран света, но и точно определить, где он находится, в какой бы уголок земного шара ни забросила его судьба. Для этого в его распоряжении имеются компас, секстант и карты. Средства связи, которыми он располагает, позволяют установить двухстороннюю радиосвязь. Радиоаппаратура снабжена источниками питания, длительно и надежно действующими в любых климатических условиях.

Человека не всегда легко обнаружить с воздуха, даже при хорошей видимости. Но задача облегчается, если люди, потерпевшие аварию, пользуются сигнализацией. Оболочка скафандра, окрашенная в ярко-оранжевый цвет, бросается в глаза и облегчает поиски космонавта. Но, кроме того, он может воспользоваться сигнальными ракетами или карманным электрическим фонарем. На случай приводнения имеется пакет с красящим веществом, которое, растворяясь в воде, образует большое, хорошо различимое на расстоянии, флуоресцирующее цветное пятно. Это вещество пригодится и в полярных областях, для окраски снега.

Разумеется, в НАЗе предусмотрены вода и пища. Правда, при нынешнем состоянии техники людей, потерпевших аварию, обычно находят через несколько часов, поэтому нет надобности особенно строго ограничивать расход продуктов питания и жидкости. Наоборот, необходимо придерживаться нормальной диеты в первые сутки после аварии, когда тратится много сил на разбивку лагеря и устройство сигнализации. Как правило, знающий и опытный человек в состоянии раздобыть себе пищу почти в любом районе нашей планеты. Например, известен случай, когда летчик, потерпевший аварию, в течение тридцати дней в тундре питался исключительно голубикой и рыбой, пойманной в озере. Когда его нашли, весь его аварийный запас оказался нетронутым.

Всему миру известно героическое плавание французского врача Алена Бомбара, который на резиновой лодке без продуктов питания и воды пересек Атлантический океан. Своим трудным и блестящим экспериментом исследователь доказал, что главной причиной гибели людей в океане являются страх и растерянность. Человек способен выжить, если у него сильная воля, если он будет знать, каким образом питаться и как употреблять морскую воду.

В НАЗе космонавта, кроме надувной лодки, имеются и рыболовные снасти, так что, очутившись в океане или море, он сможет обеспечить себя рыбой.

Запасы пищи пополнит, разумеется, и охота. Но охота охоте рознь. Если в обычной обстановке человек ищет уток, зайцев и т. п., то в безлюдных районах, когда речь идет о его жизни, объектом охоты становятся и такие существа, как суслики, пресноводные черепахи, лягушки, ящерицы и даже змеи, мясо которых съедобно. На этих животных можно охотиться и без огнестрельного оружия, а ловить их силками или просто руками. Но все же космонавт вооружен пистолетом, позволяющим охотиться на оленей, моржей, тюленей и защищаться от хищников.

Между прочим, стрелять из пистолета гораздо трудней, чем из охотничьего ружья.

Однажды на тренировке двух космонавтов «выбросили» в лес, снабдив всем необходимым для аварийных ситуаций. Был январь, и морозы стояли суровые. «Потерпевшие» разбили лагерь, сделали жилище из жердей, веток и купола парашюта, забросали его снегом, развели костер, установили связь по радио. На вторые сутки их «робинзонады» в этот лес привезли кролика. Им разрешили застрелить животное и устроить себе обед из свежего мяса. Космонавты начали стрелять, но все пули летели мимо. Расстреляв весь боезапас, космонавты были вынуждены обратиться к консервированным продуктам, содержащимся в НАЗе. После этого случая можно было частенько встретить космонавтов в тире: они тренировались в стрельбе из пистолета.

Как же выглядит пульт управления?

На «Востоке» в поле зрения пилота находится доска, на которой размещены приборы, показывающие влажность, температуру, газовый состав воздуха, сигнализирующие о состоянии работы различных систем. Индикатор местоположения корабля и места посадки представляет собой глобус, вращающийся вокруг двух осей со скоростью, соответствующей скорости вращения Земли и угловой скорости движения корабля в плоскости орбиты относительно планеты. Этот прибор позволяет космонавту знать, где он находится, и определять предполагаемое место посадки, если в данный момент включится тормозная двигательная установка.

Таким образом, система индикации и сигнализации обеспечивает космонавта необходимой информацией о режиме полета космического корабля и работе его систем.

О своем положении в пространстве космонавт может узнать и с помощью оптической системы «Взор», находящейся перед ним, а также через иллюминаторы, расположенные справа и позади него.

На пульте пилота располагаются тумблеры и переключатели, управляющие шторками и фильтрами иллюминаторов, радиотелефонной системой, регулирующие температуру в кабине. Здесь же помещается замок для включения ручного управления и тормозной двигательной установки.

Пульт пилота дает возможность проверять деятельность отдельных систем и агрегатов корабля, изменять режим их работы и режим всего полета в зависимости от полученной информации.

Для благополучного возвращения на Землю необходимо сориентировать корабль в строго определенном положении, иначе при включении тормозной двигательной установки он не сойдет с орбиты, а перейдет на другую.

На «Востоке» ориентация корабля и включение тормозной двигательной установки осуществлялись автоматически. Система автоматической ориентации отыскивала Солнце и поворачивала корабль определенным образом относительно этого светила. Сигналы с оптических и гироскопических датчиков поступали на электронно-логический блок, который вырабатывал команды, управлявшие работой реактивных двигателей. Когда корабль был ориентирован, в расчетное время включалась тормозная двигательная установка.

Если бы вдруг автоматика отказала, космонавт смог бы посадить корабль вручную. Система ручной ориентации «Востока» состояла из оптического ориентатора «Взор», ручки управления датчиков угловой скорости, системы управляющих двигателей и других элементов.

«Взор» состоит из двух кольцевых зеркал-отражателей, светофильтров и стекла с сеткой. Лучи, идущие от горизонта, попадают на первый отражатель, через стекло иллюминатора проходят на второй, который направляет их через стекло с сеткой в глаза космонавта. При правильной ориентировке корабля относительно вертикали горизонт предстает перед космонавтом в виде кольца. Через центральную часть иллюминатора космонавт просматривает находящийся под ним участок земной поверхности. Положение продольной оси корабля относительно направления полета определяется по «бегу» земной поверхности в поле зрения ориентатора.

При малейшем отклонении космонавт, действуя ручкой управления, посылает команды на вход датчиков угловой скорости, которые формируют сигналы управления, а те уже подаются на реактивные двигатели ориентации.

Все действия, осуществляемые космонавтом в процессе управления кораблем, по своему характеру разделяются на две группы. Регулирующие воздействия направлены на то, чтобы поддерживать определенный режим — например, сохранять нужную температуру или давление в кабине. Управляющие воздействия связаны с выполнением какой-либо конкретной программы (ориентации корабля, посадки его в случаях экстренной необходимости).

До начала космических полетов высказывалось мнение, что ручное управление вряд ли будет необходимо. Надо сказать, что действительно максимальную надежность и безопасность полета обеспечивает сейчас автоматика. К тому же наиболее важные системы многократно дублируются. И все же роль человека в управлении кораблем исключительно велика. Но это уже особая тема, которой мы и коснемся в следующем разделе.