Книги
Ошибки мировой космонавтики
На МКС за микрофлорой следят экипажи, делая постоянные проверки и уборку, кроме того, распространению микроорганизмов по разным отсекам мешают специальные фильтры, использующие сильные магнитные поля для разрушения клеток (хотя и это не спасает от вездесущего грибка). Есть и ГОСТ Р 50804–95, который определяет допустимый уровень микроорганизмов в космическом корабле. На более старой станции «Мир» таких приспособлений не было, и из-за этого космонавты то и дело находили страшные на вид слизневые образования. Возник даже слух, что именно из-за найденных бактерий станцию пришлось затопить. Это не так, микроорганизмы не были патогенными. Поводом к распространению этой «теории заговора» стало интервью одного из космонавтов. Он сказал: «Микроорганизмы так размножились, что поразили запасы воды. Когда на станции заглох один из приборов и я стал разбирать его, то обнаружил желтого червя полутораметровой длины с коричневой крапинкой. Таких на Земле еще не было». Это была шутка, но в каждой шутке есть доля шутки, а остальное…
Микробы, бактерии и грибки хорошо размножаются не только внутри станции, но и внутри космонавтов. В невесомости все воспалительные процессы как у человека, так и у других живых существ протекают более интенсивно. Начиная с отбора самых первых претендентов на полет, в критерии входит отсутствие у них любых хронических заболеваний. Также перед стартом все космонавты проходят карантин. Однако был случай, когда кандидат умудрился обмануть медицинскую комиссию. Это произошло перед отправкой корабля «Союз Т-4». Один из членов экипажа во время подготовки за четыре года до старта почувствовал признаки воспаления предстательной железы. Чтобы не выбыть из программы, он скрыл от медиков этот факт. При этом лечился сам, и ему удалось убрать все симптомы, но не причину. В программу полета экипажа входила работа на борту станции «Салют-7» в течение 282 дней. Через четверть намеченного срока симптомы к больному вернулись и даже усилились. Он, наконец, сообщил об этом на Землю. Лечение медикаментами, которые были на борту станции, не принесло успеха. В невесомости предстательная железа увеличилась так, что даже стала перекрывать мочевыводящие протоки, стало тяжело попросту ходить в туалет. Во избежание серьезных последствий горе-космонавту приказано было вернуться на Землю. Так как корабль один, вернуться необходимо было всему экипажу. Безответственность одного человека привела к срыву и текущей программы, и трех следующих программ посещения. После этого случая врачи отряда космонавтов добавили в программу медицинского контроля пробу секрета предстательной железы.
Другой случай воспаления в космосе произошел на станции «Мир» во время международной программы, в которую входил американский астронавт-врач. Один из членов экипажа порезался на орбите, и, видимо, в рану попал инородный агент. Рана начала воспаляться и гноиться. Наш космонавт попросил американского коллегу помочь как врача, но тот отказался. Только после разрешения от медиков на Земле и по указаниям из центра управления в Хьюстоне астронавт перевязал рану. В итоге серьезных последствий не было, но рана зажила бы быстрее, произойди такая ситуация на Земле, или если бы помощь была оказана раньше. Кстати, это случилось именно в то время, когда на станции «Мир» гостил таракан, но история умалчивает о том, имеет ли он какое-либо отношение к воспалению раны космонавта.
Неприятная ситуация произошла и с первым космическим туристом на МКС. Когда он перелетал из одного модуля в другой, то не заметил люк и на полном ходу напоролся на него головой. От сильного удара турист рассек себе лоб. Сразу появилась кровь, которая в виде капли стала нарастать. В невесомости все направления одинаковы, и жидкость не будет течь вниз, просто потому что низа в привычном нам понимании там нет. Любая жидкость, в том числе и кровь, в таких условиях стремится собраться в шарообразную капельку именно в том месте, откуда она попала в невесомость. В случае пореза сферическая капля крови будет разрастаться вокруг места повреждения кожи. При этом рана еще и заживает медленнее, так как на орбите меняется состав тромбоцитов – клеток, которые отвечают за свертывание крови. Профессиональные космонавты быстро помогли любителю: убрали кровь впитывающими полотенцами, продезинфицировали и наложили семь швов. Дальнейших проблем со здоровьем у туриста не было. Однако многие считают ошибкой, что Росавиакосмос отправил на орбиту непрофессионала, пусть и подготовленного. В то время особенно протестовали против туристического полета земляки нашего героя – американские астронавты. Российские космонавты, чтобы отстоять члена своего экипажа, пусть и не коллегу, устроили забастовку. В итоге все прошло успешно, и сегодня именно в США космический туризм поставлен на поток.
А теперь плавно перейдем к проблемам, с которыми любой организм неминуемо столкнется в состоянии невесомости. Самое первое, что ожидает космонавта в таких условиях, – это болезнь движения. Ее причины и проявления схожи с причинами и проявлениями морской болезни. В первом полете на орбиту собак Белки и Стрелки на шестом часу активизировалась Белка. Согласно киносъемке и показаниям датчиков, она много нервничала, лаяла и дергалась, ее стошнило. Явной причины обнаружено не было – видимо, невесомость оказывала свое пока не изученное влияние. Тем не менее для будущего полета человека были введены ограничения – длительность полета не больше трех часов, а лучше меньше. Юрий Гагарин должен был находиться в космосе не более 90 минут – один оборот вокруг Земли. Ему заблокировали систему ручного управления. Это было сделано на тот случай, если в космической бездне мозг не справится с осознанием мира или если в невесомости изменится его работа. Разблокировать ручное управление можно было, но только после введения специального кода. Причем этот код был написан на листке бумаги, который помещался в конверт, а уже конверт перед стартом давали космонавту. В случае аварии нужно было открыть конверт, прочитать и осознать код и ввести его. Тем самым космонавт подтверждал свою вменяемость. С Юрием Гагариным ничего плохого не произошло, и тогда руководители космической программы СССР для второго полета человека решили увеличить время пребывания на орбите до суток. Тут-то и проявилась проблема, которая была у Белки. Космонавта начало мутить при движении.
Причина – в работе внутреннего уха. Это орган равновесия, который определяет положение тела относительно центра тяжести (в нашем случае это планета Земля), а также ускорение тела. Принцип работы достаточно прост. Во внутреннем ухе есть набор полых костей – улитка, преддверие, полукружные каналы и т. д. Внутри них имеются системы чувствительных рецепторов, небольших камушков – отолитов, – и все это находится в жидкости. При перемещении тела или головы в пространстве жидкость и отолиты в ней смещаются под действием инерции и силы тяжести. Они надавливают на чувствительные рецепторы, а те отправляют сигнал в мозг. В зависимости от того, с какой стороны и на какие нервные окончания идет воздействие, мы понимаем, наклонились ли мы вперед или назад, идем или стоим. Также мозг обрабатывает сигнал и от глаз. Во время качки на волнах линия горизонта смещается, а направление силы тяжести не меняется. В мозгу возникает противоречие, из которого и вытекают всем известные неприятные последствия. В невесомости во внутреннем ухе не будет происходить смещение жидкости при любых поворотах, так как отолиты не будут смещаться в строну центра тяжести, а вот глаза увидят изменение положения тела. И вот опять конфликт в мозгу, который ощущает перемещение от одного органа и не ощущает от другого. Причем если не двигаться, то симптомы будут легче. Так второй космонавт планеты Герман Титов и поступил. На шестом часу полета он почувствовал неприятное головокружение, но на Землю доложил о том, что все в порядке. Космонавт старался не двигать головой, и это неплохо помогло. Он даже заснул на несколько часов, несмотря на подступающую тошноту. Сон входил в план полета и был экспериментом. Сможет ли человек в космосе спать? Ответ: да. Космонавт проснулся чуть раньше сеанса связи с Землей и решил подремать еще пять минуточек. В итоге, как это часто и бывает, он пропустил сеанс, чем слегка встревожил инженеров. Конечно, все понимали, что паниковать рано, так как космонавт может просто спать. К тому же Титов не мог поставить будильник на нужное время: этого приспособления у него попросту не было. После возвращения на Землю второй космонавт планеты все о своем состоянии доложил. По результатам полета врачи впредь уделяли особое внимание подготовке вестибулярного аппарата кандидатов в космонавты, а инженеры разработали космический будильник. Хотя сейчас в программу вестибулярных тренировок входит много упражнений, космонавты далеко не всегда, оказавшись в невесомости, легко переносят болезнь движения. Многие говорили, что если бы знали, как будет плохо, то никогда бы не полетели в космос.
Самый серьезный случай произошел с американским конгрессменом. В 1984 году была создан проект «Политик в космосе». К тому времени в США у многих возник вопрос о целесообразности затрат на космические исследования. Чтобы убедиться, что деньги идут на полезное дело, в космос собрались политики. Отбор провели достаточно строго, но критерии и подготовка были куда проще, чем у профессиональных астронавтов. Все этапы отбора и подготовки прошел конгрессмен и бывший пилот Джейк Гарн. Когда он оказался на орбите, ему было так плохо, что астронавты придумали шутливую единицу измерения для оценки состояния организма – гарн. «Измерения» стали вести в диапазоне от 0 до 1. Обычно на орбите люди испытывают 0,1 гарн, во время качки – 0,01 гарн, а конгрессмен испытал на себе полноценный максимально возможный 1 гарн.
Тренировочно-нагрузочный костюм
Укачивало в космосе не только людей, но и обезьян. Во время седьмого запуска шаттла «Дискавери» на борту были две обезьяны саймири. Одна справлялась с укачиванием неплохо, а вот вторую тошнило. Она почти ничего не ела и сидела в углу клетки, сжавшись в комочек. Астронавт Уильям Торнтон сжалился и открыл дверцу, чтобы покормить обезьянку с рук. В этот момент все фекалии и остатки еды, скопившиеся от животного, вылетели наружу и разлетелись по кораблю. А там другой астронавт Норман Тагарт тоже переживал симптомы морской болезни. К укачиванию добавился еще один фактор, вызывающий тошноту, в виде отходов жизнедеятельности и резкого неприятного запаха. Возможно, имя Уильяма Торнтона показалось вам знакомым – в начале этой главы мы уже рассказывали про его приключения очень похожего плана с крысами. Интересно, что обезьяна через пару дней пришла в себя и накинулась на еду. Сначала она съела то, что дал астронавт, а потом попросила порцию у специального автомата. Корм выдавался раз за разом. Когда у обезьяны было 35 порций, во избежание типичного для шведского стола переедания, астронавты автомат отключили.
Вторая по важности медицинская проблема, возникающая в невесомости, – атрофия мышц. Правда, пока организм в космосе, ему легко и свободно, а все трудности начинаются потом на Земле. Атрофия мышц – это уменьшение объема мышечной массы. В невесомости она возникает из-за отсутствия нагрузки. Без периодических мышечных сокращений ухудшается приток крови к клеткам мягких тканей, а это вызывает деградацию мускулатуры. К тому же скелетные мышцы служат местом хранения аминокислот. Если нет нагрузки, а значит нет и потребности в синтезе белка, то мышечная масса будет расходоваться на метаболические потребности. В первых коротких полетах в космос атрофия мышц не проявлялась серьезно, но когда на аппарате «Космос-110» на орбиту на три недели отправили собак Ветерка и Уголька, последствия были налицо. Собаки вернулись уставшими и изможденными. Они не могли вставать, двигаться и даже лаять. Шерсти в местах пролежней не осталось, выпали клыки.
Наблюдалась атрофия почти всех мышц, в том числе и сердечной. Хотя исследования были проведены и задокументированы, выводы, видимо, ученые не сделали, ведь через четыре года в космос на корабле «Союз-9» на 18 дней полетели люди. Космонавты Андриян Николаев и Виталий Севастьянов по возвращении на Землю не смогли самостоятельно выбраться из корабля, не могли какое-то время ходить, и даже поднять руку им было невероятно сложно. Николаев несколько раз потерял сознание, пока космонавтов после посадки транспортировали в больницу. Кровь из-за ослабления сердца меньше приливала к голове. Объем сердца Николаева уменьшился на 12 %, а сам космонавт ощущал, что даже внутренние органы стали какими-то необычайно тяжелыми.
Впоследствии встал вопрос о том, какие действия могут помочь космонавтам в длительных миссиях, ведь многие космические задачи требуют для их выполнения больше трех недель. Врачи предложили множество методов (и даже уринотерапию), но решение оказалось простым. Космонавты должны были минимум по два часа в день заниматься спортом, пока они находятся на орбите. Инженеры сделали новые тренажеры и нагрузочные костюмы. Они работают благодаря магнитным силам или силе упругости и не требуют силы тяжести.
Также врачи предписывают космонавтам пить витамины и минеральные элементы. Но в этом тоже есть свои трудности. Так, медики в процессе полета экипажа корабля «Аполлон-15» обнаружили нарушения сердечной деятельности у астронавтов Скотта и Ирвина. Врачи связали это с потерей кальция. В паек экипажа следующей миссии «Аполлон-16» был добавлен апельсиновый сок, обогащенный этим микроэлементом. Астронавтам было предписано налегать на него. Двенадцать дней они пили только этот апельсиновый сок. Однако он содержал в себе много кислот, и постоянное его употребление вредило желудку. У астронавтов Янга и Дьюка возникли некомфортные ощущения, вздутие, изжога. Неприятности были не только внутри организма, но и снаружи. Поглотители запахов корабля не справлялись с тем, что естественным образом выделяли астронавты. И это в небольшом замкнутом пространстве, которое нельзя было проветрить. Янг после официального доклада выключил связь и уже в неофициальной обстановке дал волю эмоциям и высказал коллеге Дьюку все, что думает о медиках, не стесняясь в выражениях. Правда, оказалось, что свой микрофон он не выключил, и на Земле всё услышали.
У вас есть пломбы на зубах? Если, да то, вероятно, в космонавты вы не годитесь. Стоматолога в космосе нет, лечить зубы некому, а значит, и зубы должны быть здоровы. На заре космонавтики полость рта интересовала руководителей, отвечающих за полет, в первую очередь в декоративных целях. Космонавты становились героями и должны были приятно выглядеть. Знаменитая обаятельная улыбка Гагарина до сих пор будоражит и вдохновляет. Постепенно становилось понятно, что ученым нужно как следует подумать об уходе за челюстью и зубами космонавтов в полете. Первая проблема такого характера заявила о себе во время посадки корабля «Союз-5». Процесс возвращения на Землю не задался сразу. Сначала не отсоединился по инструкции приборно-агрегатный отсек. Корабль оказался повернут в сторону плотных слоев атмосферы самым незащищенным местом – люком. Велик был шанс, что резиновое уплотнение не выдержит высокой температуры. Запах гари уже проник в спускаемый аппарат. Благо в последний момент приборно-агрегатный отсек все-таки отделился, а корабль развернулся тепловым щитом к набегающим потокам горячей плазмы. Однако от такого маневра спускаемый аппарат раскрутился и стал лететь не по расчетной плавной траектории, а по более крутой. Из-за этого космонавт Борис Волынов почувствовал воздействие сильной перегрузки. Вес тела вырос в 9–10 раз. Такое развитие событий инженеры и врачи на Земле предполагали, поэтому подготовили героя, и он выдержал. Наконец, раскрылся парашют. Из-за того, что корабль вращался, стропы стали закручиваться. Парашют от этого стал сворачиваться и хуже замедлять падение. Удар о Землю оказался очень жестким. Большинство костей тела выдержали, так как тело космонавта располагалось в специальном амортизационном кресле «Казбек». Не выдержали только зубы, которые никак не закрепить. Врачи диагностировали перелом корней зубов верхней челюсти. После этого конструкция парашюта была изменена, но гарантировать безопасность зубов было нельзя. Так что космонавтам настоятельно рекомендуют за пару минут до посадки (начиная с высоты около 450 метров над поверхностью Земли) не разговаривать, чтобы не повредить челюсть или не откусить себе язык.
С зубами проблемы у космонавтов возникают не только при посадке, но и в невесомости. Кальций – основной химический элемент, отвечающий за прочность скелета, при длительном пребывании в космосе начинает вымываться. Кости при этом из-за уменьшения плотности становятся более ломкими. Этот процесс в медицине называют остеопения. В зубах это может проявиться в выпадении пломб. Так, сразу в первом же длительном – больше трех месяцев – полете у космонавта Юрия Романенко возникла проблема. За две недели до конца миссии пломба на зубе вылетела, и появилась ноющая боль. Со временем она усилилась. Напарник нашего космонавта Георгий Гречко доложил на Землю о проблеме, но сказал, что зуб болит у него. Романенко являлся подполковником, командиром экипажа, нес ответственность и боялся сообщать на Землю, так как военные могли обвинить его в срыве программы. Гречко, в свою очередь – бортинженер, никаких званий не имел и с военными связан не был. В итоге правда раскрылась, и оказалось, что Юрий Романенко зря боялся. Проблему с зубом, правда, это не решило. Средства, которыми предлагали снять боль медики, нашему герою помогли, но немного. Тем не менее он довел свою миссию до конца, хотя и с трудом мог справляться с болью, от которой лезут на стену даже самые стойкие. После этого в программу предполетного обследования были введены более жесткие правила отбора от стоматологов, и не раз именно из-за проблем с зубами кандидатов в космонавты отчисляли из отряда. Сейчас, если на зубе с нервом есть пломба, то претендента обычно не берут в длительный полет. На всякий случай в аптечку на станции добавили бормашину и набор для создания временных пломб. Правда, в тех ситуациях, когда машина могла бы пригодиться, космонавты не решались ею воспользоваться. Конечно, их обучали работе с новым дополнительным медицинским оборудованием, но только теоретически. Да и типичный страх перед этим жужжащим прибором никуда не исчезает. Космонавт так и летал с дырявым зубом. Хорошо, если нерва уже не было, и боли, соответственно, тоже.
С остеопенией связаны не только проблемы с зубами. Страдает весь скелет. Правда, в невесомости космонавты этого не замечают, а вот на Земле возникает много проблем. Был случай, когда по возвращении на Землю человек случайно стукнул рукой по столу и сломал себе кости. Чтобы снизить риск переломов при посадке, кресла космонавтов, например кресла «Казбек», делают точно по фигуре. Метод создания довольно прост. На Земле космонавт ложится в ванну с жидким гипсом и находится в ней, пока гипс не затвердеет. Так получается слепок, с которого создают ложемент. Последний является своего рода вкладышем для кресла. Готовясь к полету по программе «Союз-Аполлон», один из советских космонавтов разделся и сразу погрузился в ванну с гипсом, но, когда тот затвердел, возникла проблема – волосы со спины прилипли к слепку. Космонавт с болью, знакомой только тем, кто делал эпиляцию, вылез из этой ванны, но навсегда запомнил, что перед погружением в гипс хорошо бы надевать тонкую рубашку.
Хотя кресла делаются точно по фигуре, никто не может гарантировать, что фигура космонавта не изменится в процессе полета. Более того, медики выяснили, что в невесомости космонавты растут, вернее расстояние между позвонками увеличивается, связки и сухожилия растягиваются. Похожие процессы происходят и на Земле ночью, пока мы спим. Утром люди обычно на 1–2 см выше, чем в конце дня, проведенного на ногах. Гравитация планеты «сплющивает» человека. На орбите можно вытянуться и посильнее. Неоднократно при посадке после длительного полета космонавты получали ушибы шеи, которая вытягивалась и уже не соответствовала параметрам кресла.
Немаловажно и психологическое состояние космонавтов. Нахождение на орбите в опасных сложных условиях с риском для жизни и здоровья, да еще в замкнутом пространстве – большой стресс, который может серьезно повлиять на самочувствие космических путешественников. Люди, подготавливающие космонавтов и программу полета, часто не учитывали некоторые психологические моменты и ошибались в своих планах.
Самый сложный случай произошел с космонавтами, которые отправились на военную станцию-шпион «Салют-5». Главной задачей была разведка и отработка систем для фотографирования военных объектов. Станция делает один оборот вокруг Земли всего за 90 минут, а значит, и интересующий регион будет появляться в поле зрения с этим интервалом. И это без учета вращения самой планеты. К тому же зон для разведывания много, и все они в разных местах. Эти факторы приводили к тому, что у космонавтов не было достаточно слаженного и удобного графика работы и отдыха. Нужно было при необходимости прерывать сон по пять раз, отвлекаться от занятий спортом, а времени на отдых могло и не быть вовсе. К тому же, как выяснилось, космонавты в экипаже были плохо совместимы по характеру. Командир – строгий, педантичный и бескомпромиссный Борис Волынов, а бортинженер – свободолюбивый Виталий Жолобов. Первое время космонавты справлялись со всеми трудностями. Но по прошествии двух третей от намеченного срока миссии на борту станции возникла серьезная авария с отключением электропитания и, соответственно, большинства систем, в том числе систем жизнеобеспечения. Связь с Землей отсутствовала, и космонавты оказались в полной темноте в бездонном космосе. В экстренном порядке экипаж приступил к устранению неполадок. Восстановить работоспособность станции удалось, но с тех пор космонавты стали чувствовать слабость, головную боль, особенно бортинженер. Через несколько дней он даже не мог пошевелиться. Возникла теория, что в результате утечки в атмосфере станции появились отравляющие вещества. Командир затащил второго члена экипажа в корабль, и они вместе вернулись на Землю досрочно. Впоследствии никаких следов отравляющих веществ не было обнаружено ни в организмах космонавтов, ни в атмосфере станции. Врачи сделали вывод, что столь серьезные проблемы со здоровьем возникли в результате стресса и психологического напряжения.
В дальнейшем при отборе космонавтов особое внимание психологи стали уделять не только личной устойчивости к стрессам каждого кандидата, но и совместимости характеров участников полета. Также последующим экипажам Центр управления полетами организовывал сеансы связи с семьей, известными музыкантами и деятелями культуры, на борт доставлялись предметы по желанию космонавтов для снятия эмоционального стресса (книги, игры, музыкальные инструменты, фильмы и т. д.).