ВВЕДЕНИЕ

Велики успехи нашей отечественной космической техники. 4 октября 1957 г. человечество было потрясено сообщением из Советского Союза о запуске первого искусственного спутника Земли весом в 83,6 кг. Сейчас нам это кажется небольшим весом: мы уже привыкли к многотонным спутникам и космическим кораблям, созданным руками советских ученых, инженеров и рабочих. 3 ноября того же года был осуществлен запуск второго спутника, весившего в 6 раз больше первого (508,3 кг). Так началась эра освоения космического пространства.
Летательные аппараты, с колоссальной скоростью преодолевающие сотни тысяч километров в бесконечной дали вселенной, — одно из самых выдающихся созданий современной техники. Даже не зная всех деталей разрешения труднейших технических вопросов, связанных с покорением космоса, можно представить себе, сколько требуется знаний, энергии, чтобы подойти к практическому решению подобных грандиозных проблем.
Однако советская наука не остановилась на этих запусках. Непрерывно увеличивался вес груза, посылаемого в далекие просторы космоса. Так, например, вес третьего искусственного спутника Земли, запущенного 15 мая 1958 г., составлял 1327 кг. А первая космическая ракета (2 января 1959 г.) весила уже 1472 кг. 14 сентября 1959 г. ракета весом 1511 кг с вымпелом Советского Союза достигла поверхности Луны. В октябре 1959 г. в путь уходит третья космическая ракета весом 1553 кг. А 15 мая 1960 г. в орбитальный полет вокруг Земли отправляется 4540-килограммовый первый космический корабль-спутник с кабиной, оснащенной системами жизнеобеспечения человека.
Космические аппараты проникают в космос все глубже, дальше. Ракета, облетевшая Луну, находилась от Земли на расстоянии более 400 тыс. км. Около полугода надо было бы непрерывно ехать на автомашине со скоростью 100 км/час, чтобы совершить этот путь. Трудно даже мысленно представить себе такое расстояние.
Но не о технике и ее чудесах пойдет здесь речь.
Прежде чем совершили свои героические полеты вокруг Земли Юрий Гагарин и Герман Титов, в космическом пространстве не раз побывали и благополучно вернулись на Землю различные подопытные животные. Это было, прежде всего, при вертикальных запусках ракет — глубоком, но кратковременном зондировании верхних слоев атмосферы, являющемся разведкой ближнего космического пространства. Это было в орбитальном полете Лайки — в космическом полете в полном смысле этого слова, когда на животное в течение длительного времени влиял комплекс космических факторов.
19 августа 1960 г. на орбиту был выведен второй корабль-спутник (весом 4600 кг). И в его кабине, оборудованной всем необходимым для будущего полета человека, находились подопытные животные, в том числе собаки Белка и Стрелка.
Как бы чудесна ни была космическая техника, основной и конечный ее смысл состоит в том, чтобы доставить на небесные тела человека. После полетов в космос собак достижение этой цели стало реальной, научно-практической задачей сегодняшнего дня.
Может быть, читателям кажется, что если техника сумела обеспечить полет ракеты в космос, то посадить в нее животное или человека не так уж трудно. А, тем не менее нам, людям Земли, зачастую даже невозможно представить себе, какие необычные явления могут произойти с незащищенным организмом на больших высотах. В этой связи вспоминается одно место из книги опытного американского летчика Бриджмена. Он со всей остротой осознал опасности, ожидающие его на больших высотах, только после наглядного научно-популярного фильма, где в аналогичных условиях была показана гибель животных, раскрыты ее причины. Только тогда понял он, как важно научиться пользоваться техническими и медицинскими средствами, оберегающими людей от опасностей больших высот.
Такие опасности со всех сторон подстерегают космонавтов.
Наука не сразу узнала о них.
15 апреля 1875 г. три отважных исследователя-француза поднялись на воздушном шаре. Внезапно они почувствовали резкую слабость; шли секунды, исследователей охватило состояние моральной и физической апатии. Воздушный шар продолжал подниматься и достиг высоты 8000 м, а затем самопроизвольно опустился. Во время полета все трое потеряли сознание, к моменту приземления двое из них были мертвы, оставшийся в живых описал это путешествие.
В то время причина этой трагедии была мало известна, так как люди плохо представляли себе, что такое атмосфера и как она изменяется с подъемом на высоту.
Атмосфера Земли представляет собой смесь газов, которая включает азот, кислород, углекислый газ, инертные газы. Если представить себе столб воздуха, имеющий площадь основания один квадратный сантиметр и высоту, равную толщине слоя атмосферы, то он будет давить на землю с силой 1,033 кг. Уравновесить эту тяжесть можно таким же по площади столбом ртути высотой всего 760 мм. Этот показатель и был принят за так называемое нормальное барометрическое давление. Совершенно очевидно, что по мере подъема на высоту уменьшается столб воздуха, а, следовательно, уменьшается и барометрическое давление. В одном кубическом метре воздуха становится меньше молекул кислорода, азота и других газов, входящих в его состав.
При значительном уменьшении количества кислорода кровь им уже не насыщается до необходимых пределов, поэтому отмечается недостаток кислорода также и в тканях. Организм начинает испытывать состояние, известное в медицине под названием «кислородного голодания». Наиболее чутка к недостатку кислорода центральная нервная система. Здесь кислородное голодание проявляется раньше всего. Французы не смогли воспользоваться кислородом, вот почему у них и отмечалась сонливость, апатия, паралич и, наконец, потеря сознания.
Ряд опасностей для организма, приспособившегося к жизни при определенном атмосферном давлении, связан с изменением этого давления. Что произойдет с животным, если давление неожиданно резко снизится?
В тканях, среди мышечных волокон и сосудов, быстро возникнут круглые, блестящие, как алмазные капли, пузырьки. Это — газ, главным образом азот. Газы, находящиеся в растворенном состоянии в крови и других жидкостях организма, при уменьшении давления начинают быстро выходить из растворов. Не успевая выделиться через легкие, они образуют пузырьки. Такие пузырьки газа раздвигают на своем пути клетки, закупоривают кровеносные сосуды, давят на нервные окончания. Иногда эти нарушения могут привести к серьезным последствиям, даже к парезам и параличам. И только соответствующие меры защиты спасают организм от этих так называемых декомпрессионных расстройств.
А вот еще одна опасность, также связанная с понижением давления на больших высотах. Представьте себе, что лимфа, тканевые и клеточные жидкости начинают кипеть, подобно воде при ее нагревании. Ясно, что в таком состоянии организм не может существовать. Эта, на первый взгляд странная, картина объясняется известным физическим явлением: температура кипения жидкостей снижается при понижении давления над жидкостью. На высоте 19000 м и выше барометрическое давление настолько мало, что жидкости начинают кипеть при температуре около 37°С, т.е. при температуре тела человека.
Некоторые болезненные состояния, связанные с действием космических факторов, возникают незаметно, вначале не вызывая никаких неприятных ощущений, развиваясь в течение недель, месяцев и даже лет.
Начинаться они могут с незначительных, казалось, изменений. Вот перед нами маленькая мышка-«космонавт», Целые сутки она пробыла на высоте 27,5 км. Цвет ее шерсти необычный: она не белая, как всем нам известная лабораторная мышь, а черная. Это позволяет легко заметить волоски, поседевшие во время пребывания животного в космосе. На голове, на небольшом участке, обнаружена триада таких волос, а на боку, на протяжении 4 мм, целых двенадцать.
Такое поседение говорит об изменениях, возникших в коже животного под воздействием так называемых космических лучей.
Космические лучи — это элементарные заряженные частицы, с колоссальной скоростью движущиеся в магнитных и электрических полях межзвездных пространств. Происхождение их до конца еще не выяснено.
Миллиарды таких частиц гари своем движении в космическом пространстве встречаются с земной атмосферой. Здесь они претерпевают многообразные превращения, итогом которых является ионизация воздуха и образование так называемых вторичных космических лучей (обломки атомов и ядер, электромагнитные излучения). До Земли эти космические лучи доходят в очень ослабленном и измененном виде. Поэтому природе не надо было приспосабливать земные организмы к воздействию первичных космических лучей.
Попадая на живую ткань, как и на любое другое вещество, первичные и вторичные космические лучи разрушают ядра ее атомов, выбивая из них электроны, т.е. ионизируют ткань. Вот почему поседели волоски у мыши в тех местах, где под влиянием проникнувшей космической частицы разрушилось несколько волосяных фолликулов. Для первичных космических лучей нет преград в виде толщи живого вещества. Они могут проникать в глубь организма, и вероятно, вызывать поражение нервной системы, крови и кроветворных органов, возбуждать рост злокачественных опухолей, сокращать продолжительность жизни. Ученые не случайно употребляют выражения «могут», «вероятно», так как действие первичных космических лучей на организм изучено еще очень мало, воссоздать на земле весь их спектр очень трудно. Итак, космическое излучение может быть немалой опасностью, и задача науки — изучить влияние этих лучей, обезвредить их, защитить жизнь и здоровье будущих космонавтов.
Кроме космических лучей, опасными могут быть и другие невидимые излучения (например, самая коротковолновая часть ультрафиолетовых лучей и др.). Спасает от губительного действия этого вида излучений атмосфера Земли, которая, как надежный щит, отражает или задерживает проникновение этих лучей на земную поверхность. Солидным препятствием для этого вида излучения являются многие, иногда даже простые материалы. Поэтому человек, одетый, например, в скафандр, защищен от действия таких лучей. Наружная оболочка скафандра постепенно может под их воздействием разрушиться, ее надо сделать из специальной ткани.
Отрицательные влияния на организм человека связаны также с движением ракеты. Быстро, за несколько секунд, ракета поднимается в небо. Весь полет занимает несколько минут. И за этот короткий отрезок времени она оказывается на высоте в 200—400 км. Во время взлета организм попадает в совершенно необычные для земного существования условия. Вес пятикилограммовой собаки становится во много раз больше (действие ускорений при взлете). Животное испытывает вибрацию, воспринимает шум и, наконец, попадает в условия невесомости. Вынесет ли все это живой организм?
Мы перечислили далеко не все опасности. Но и сказанного достаточно, чтобы убедиться в полной невозможности послать в космос незащищенный организм.
Значит, надо придумать и создать ряд медицинских и технических приспособлений, которые будут обеспечивать условия, необходимые для нормальной жизнедеятельности организма, оберегать его, сигнализировать о его состоянии. Как ослабить эти опасные факторы? Как предохранить жизнь, обеспечить все необходимое для нее? Возможно ли это вообще в условиях космоса?
Теперь, после подъемов ракет с собаками, кроликами и крысами, после запуска спутника с Лайкой, полетов космических кораблей-спутников с Белкой и Стрелкой, Чернушкой и Звездочкой, после полетов Ю.А. Гагарина и Г.С. Титова, ясно, что советская наука с успехом разрешила эти задачи.
Для того чтобы обеспечить воем необходимым космический полет живого высокоорганизованного существа, был разработан комплекс специальных средств, делающих безопасным такой полет, повышающих устойчивость организма к неблагоприятным факторам полета. С этой целью в течение нескольких лет было предпринято большое количество опытов, многие из которых теперь уже интересны только в историческом плане.
Впрочем, когда мы говорим о завоевании космоса людьми, слово «история» вызывает улыбку. При изучении такой истории не надо копаться в архивной пыли. Она происходит на глазах: многие из числа первых ученых, заложивших основы таких полетов, работают над этими проблемами и теперь, других помнят наши современники.
Начинается история космических полетов с работ К.Э.Циолковского. Полвека назад, когда еще не было самолетов, выдающийся русский ученый заложил основы теории реактивного движения, предложил конструкцию нового летательного аппарата. Циолковскому же принадлежат и первые эксперименты, направленные на выяснение вопроса, возможна ли жизнь в условиях ракеты.
Непосредственная подготовка к космическим полетам началась в нашей стране в послевоенное время. За 10—15 лет пройден грандиозный путь, который по праву можно назвать историческим. Это касается не только технических проблем освоения космоса, но и области биологии, медицины. Уже в 40-х годах в армии советских ученых работал маленький, но сплоченный отряд биологов, врачей, инженеров, техников и лаборантов, упорно и настойчиво проводя многочисленные опыты, целью которых было решение ряда биологических вопросов, связанных с полетами животных, а позже и человека в космическое пространство.
Для собак в стреловидном теле ракеты, предназначенной для полетов на большие высоты, создавали как бы кусочек земли — герметическую кабину — небольшое замкнутое пространство, в котором обеспечивался требуемый состав воздуха, подавался кислород, выводился углекислый газ, поддерживалось нужное барометрическое давление и т.д.
Некогда предложенная еще Менделеевым герметическая кабина вошла в обиход современной авиации и отсюда была частично заимствована для космических полетов.
Для путешествия в космос потребовалось создать герметические кабины нового типа. Прочные стенки должны выдерживать большое давление, не пропуская при этом даже молекулы газа. Иначе не может и быть, поскольку кабина (с обычным атмосферным давлением внутри) будет находиться в условиях, где нет атмосферы и нет никакого давления снаружи. Какой же она должна быть прочности, чтобы не взорваться, как, например, лопается глубоководная рыба, вынутая на поверхность моря!
Раз за разом продумывались и проверялись в пусках новые конструкции таких кабин. Вот они — легкие, необычно прочные, разных форм и размеров! Одни напоминают красивую большую серебряную и блестящую коробку, другие имеют вид усеченного конуса, третьи — шара на специальных подставках. Наряду с герметическими кабинами создавались различные герметические скафандры, повторяющие по форме контуры животных.
Много сил и энергии потребовалось для решения вопроса о том, как обеспечить при длительном пребывании собак в камере постоянный состав воздуха, как обновлять его, поддерживать определенное давление. Ведь собака весом 6—7 кг за час поглощает 6 л кислорода, выделяет 6 л углекислого газа и 20 г водяных паров.
Для решения задачи регенерации воздуха в кабине появляются разнообразные комплексы приборов. Много вариантов отделяет первое такое устройство от последней регенерационной установки с особым химическим веществом, которое одновременно выделяет кислород и поглощает водяные пары и углекислоту.
Когда смотришь на эту малогабаритную систему, ее автоматическую работу, безотказно поддерживающую нужный газовый состав в кабине, все кажется очень просто. А тем не менее, созданию этого устройства, как всякому простому решению сложного вопроса, предшествовало много различных вариантов. Одновременно в сотнях опытов проверялись и другие приспособления, без которых немыслим полет живых существ. Все эти инженерно-конструкторские работы могли быть успешно выполнены только при условии совместных усилий инженеров и врачей, так как оценка и проверка каждой установки невозможны без биологического эксперимента.
Кроме того, разработана целая система отбора и тренировки животных, направленная на повышение устойчивости собак к действию неблагоприятных факторов космического полета. Для того чтобы приучить животное к некоторым воздействиям, ожидаемым в полете, в лабораторий пытались создать обстановку, в которой собака будет находиться в полете, конструировали специальные аппараты-установки. При их помощи имитировали тот или иной фактор полета. Всесторонне исследовались воздействия этих влияний на организм животного, испытывалось действие комплекса факторов.
Все это позволило найти, проверить, выбрать лучшие формы обеспечения жизнедеятельности собак в полете, отобрать нужных животных, подготовить их к полету.
Так советская наука сумела разрешить первые, и поэтому наиболее трудные, вопросы освоения космического пространства, сумела сломить первое сопротивление космоса.

 

 

Далее…