Генин А. М. и др. Человек в космосе-1

Брошюра знакомит с некоторыми данными, касающимися подготовки и осуществления полета человека в космическое пространство на кораблях-спутниках «Восток». Издание рассчитано на широкий круг читателей.

ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ОСВОЕНИЯ КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА

ще несколько лет назад ученые (медики и биологи), работавшие в области освоения космоса, шли «ощупью», не имели никакого опыта. В настоящее время советская космическая биология и медицина уже располагают определенным научным багажом, который позволяет правильно готовить и осуществлять полет человека и животных В космическое пространство. При этом стало возможным получение достоверной научной информации о действии на организм необычных факторов внешней среды. Некоторые из них – ускорения, вибрации, ультрафиолетовые лучи – присущи и земной поверхности. Но в условиях космических полетов они приобретают либо отличные от земных условий масштабы (значительные скорости движения, космические излучения), либо изменяются качественно (преобладание коротковолнового ультрафиолетового спектра).

Кроме того, в полете за пределами земной атмосферы человек должен неминуемо столкнуться с неизведанными еще и вследствие этого, возможно, вредоносными воздействиями.

Как же все это изучать? В условиях «земной» физиологии исследователь обычно находится в непосредственной близости от подопытного животного, что позволяет вмешиваться в ход эксперимента, устранять неполадки в работе аппаратуры и т. д.

В опытах по космической биологии и медицине с того момента, как животное помещено в герметический контейнер, единственной возможностью оценки его состояния является только применение сложных методов радиотелеметрии.

Радиотелеметрическая аппаратура позволяет не только регистрировать некоторые физиологические функции, но и передавать записи по радио на наблюдательные пункты; там, в частности, имеются экраны, где исследователь может видеть фосфоресцирующие кривые, отражающие колебания биотоков головного мозга или пульсирующие столбики дыхания и сокращений сердца.

При этом не следует забывать, что в космическом корабле необходимо избавляться от каждого лишнего грамма веса, довести до минимума размеры всевозможных устройств и экономить питающую приборы электроэнергию; естественно, что задачи по созданию телеметрической аппаратуры были чрезвычайно сложны.

Факторы, с действием которых может столкнуться всякое живое существо, в том числе и человек, в космическом полете, можно условно разбить на три группы.

Одна из них характеризует космическое пространство как внешнюю среду (крайне низкие степени барометрического давления – практически глубокий вакуум, иной газовый состав, космическая и другие виды радиации, метеорные вещества, резкие контрасты температурных условий). Другая группа характеризуется динамикой ракетного полета (ускорения, шум, вибрации, невесомость). Последнюю группу составляют факторы психофизиологического и гигиенического порядка, связанные с условием обитания на космических кораблях . (длительная изоляция в ограниченном пространстве, особенности микроклимата, в частности искусственная газовая среда, иной ритм жизни космонавта).

В отношении некоторых из указанных факторов наука располагала данными, накопленными в частности авиационной медициной, создавшей и средства защиты от их вредоносного воздействия.

Однако для космических полетов конструкцию многих защитных приспособлений пришлось радикально изменять. Что же касается ультрафиолетового и корпускулярного излучения Солнца, невесомости, интенсивных ускорений, психологических воздействий, связанных с длительным пребыванием в кабинах малого объема, то влияние их на организм было изучено недостаточно.

Возникла необходимость дополнительных исследований на животных, чтобы проложить путь в космос человеку.

В начальном этапе космического пути, от старта до достижения максимальной скорости, и в период посадки корабля на Землю организм человека и животных подвергается действию весьма значительных перегрузок, предъявляющих суровые требования к работе всех его органов и систем. Под перегрузкой понимается воздействие ускорений, превышающих в несколько раз ускорение силы тяжести свободно падающего тела (это g = 9,81 м/сек²). Непосредственно же в полете влияние на многие жизненные функции оказывает совершенно необычное для всех обитателей Земли состояние невесомости. Невесомость вносит немалые осложнения и в жизненные условия внутри кабины космического корабля. Например, отсутствует конвекционный обмен воздуха, так как нет разницы между весом нагретого во время пребывания в легких выдыхаемого воздуха и весом его в кабине. По тем же причинам резко изменяются и условия теплообмена между человеком и атмосферой внутри кабины, между кабиной и окружающим космическим пространством, в котором практически отсутствуют какие-либо материальные частицы.

Невесомость живых организмов удается получить и во время полетов на скоростных самолетах по так называемой траектории Кеплера, когда самолет совершает «горки» с крутыми подъемами и спусками. По своей длительности (несколько десятков секунд) данное состояние невесомости не идет, однако, ни в какое сравнение с тем, что имеет место в условиях космических полетов. Единственным опытом с длительным состоянием невесомости животных были биологические эксперименты на втором советском искусственном спутнике Земли и на серии советских космических кораблей.

Поставленные вопросы по космической биологии решались советскими учеными шаг за шагом.

Первый этап исследований объединял опыты с подъемом собак на ракетах на высоту до 110 км (1950 – 1952).

изучение жизнедеятельности, поведения и состояния отдельных физиологических функций животных при полете в герметической кабине на большие высоты и при наличии больших ускорений;

исследование эффективности работы систем регенерации воздуха в кабинах малого объема;

проверка контрольно-регистрирующей и киносъемочной аппаратуры, предназначенной для изучения состояния животного и факторов внешней среды.

Общим итогом экспериментов явилось успешное решение впервые в мире вопроса о возможности выживания животных и сохранения их жизнедеятельности в условиях герметической кабины малого размера при полете на ракете с вертикальным пуском до высоты 108 км и скорости до 4212 км/час.

Полученные результаты послужили достаточным основанием для постановки следующей серии опытов, предусматривающих разработку способов обеспечения необходимых жизненных условий при полете животных в негерметической кабине. Имелось в виду также исследование влияния невесомости и некоторых других факторов полета на организм, а также спасение животных путем катапультирования и спуска на парашюте. Под катапультированием понимается в прямом смысле выстреливание из ракеты с помощью порохового заряда приспособления, на котором размещается животное и аппаратура. В летной практике такое выстреливание кресла вместе с пилотом производится в случаях аварийных ситуаций и необходимости покинуть самолет. При современных скоростях полета летчик не может иначе отделиться от самолета.

Для космических исследований использовали ракеты с негерметическими отсеками. Животных помещали в отсеках в специальных скафандрах из мягкой прорезиненной оболочки с прозрачным шлемом-колпаком.

В каждом отсеке можно было разместить двух собак. Скафандры, в которых находились собаки, укрепляли на специальных катапультных тележках. На них же монтировалась необходимая физиологическая аппаратура для регистрации частоты пульса, дыхания, кровяного давления и температуры. Регистрация производилась в продолжение всего полета. Опыты показали, что существенных отклонений в общем состоянии животных, сердечно-сосудистой, дыхательной функции в течение полета (включая и период невесомости) не отмечалось. Была впервые доказана возможность спасения животных с помощью катапультирования и спуска на парашюте из кабин ракет с высоты 100 км при скорости движения 700 – 725 м/сек и с высоты 50 км при скорости от 1000 до 1150 м/сек.

Опыты третьей серии отличались от предыдущих увеличением высоты полета до 200 – 212 км и некоторыми деталями в биологическом отношении. Так, в некоторых экспериментах одну из двух собак для анализа механизма физиологических реакций отправляли в полет в состоянии наркоза.

Основные итоги экспериментов совпали с результатами ранее проведенных опытов. Резких расстройств в поведении и состоянии физиологических функций животных также не было обнаружено. На активном участке полета (набор высоты и скорости) отмечалось учащение пульса, дыхания и повышение кровяного давления. Эти явления удерживались в течение первых 2 – 3 минут с момента возникновения невесомости. Возвращение этих показателей к исходному уровню происходило на 5 – 6-й минуте в условиях невесомости.

Никаких следовых изменений в поведении и состоянии животных обнаружено не было. Аналогичные данные были получены и при дальнейших исследованиях с подъемом собак на ракетах на значительную по земным масштабам высоту – до 450 км.

Таким образом, ученые вплотную подошли к выяснению природы явлений, возникающих в условиях космического пространства, что дало возможность приступить к новому этапу исследований на спутниках Земли.

Эксперимент на спутнике дает возможность изучить закономерности, связанные с длительным влиянием на организм всего комплекса факторов космического полета.

Проведение многодневного опыта на спутнике сопряжено с рядом больших трудностей. Эти трудности заключаются в обеспечении необходимых для сохранения жизни животного условий и разработке приемов получения информации о состоянии физиологических функций. Потребовалась огромная подготовительная работа, связанная с тренировкой животных, разработкой соответствующих приспособлений и сложной физиологической аппаратуры. Все это поистине явилось творческим вкладом в науку инженеров-конструкторов.

В ходе подготовки полетов были проведены исследования индивидуальной устойчивости животных к действию шума, вибрации, ускорений.

Из 10 собак, прошедших все этапы тренировочных испытаний, была выбрана Лайка, отличавшаяся наиболее крепким организмом и «стойким» характером.

Анализ телеметрической информации за период от старта до вывода спутника на орбиту в сопоставлении с данными предварительных лабораторных опытов позволил прийти к выводу, что Лайка перенесла этот этап полета вполне удовлетворительно.

Основным фактором, вступившим в действие после выхода спутника на орбиту, являлось состояние невесомости. После очень короткого и незначительного учащения сердцебиения, сердечный ритм у собаки последовательно снижался, приближаясь к исходной величине. Следует, однако, подчеркнуть, что время нормализации сердечных сокращений оказалось примерно в 3 раза больше, чем при лабораторных опытах.

Различие физических условий внешней среды на Земле и в космосе не могло не сказаться на потоке раздражений, поступающих с периферических нервных аппаратов в центральную нервную систему и сигнализирующих, в частности, о положении тела в пространстве. В результате имело место какое-то изменение функционального состояния нервных центров, регулирующих кровообращение и дыхание.

Сам по себе факт нормализации кровообращения и дыхания в полете чрезвычайно показателен, так как свидетельствует об отсутствии вредного влияния на организм довольно продолжительного по времени состояния невесомости.

Единичный опыт, хотя бы и давший весьма ценные результаты, не являлся еще надежным основанием для ответственных выводов, которые могли бы быть использованы для охраны здоровья будущих космонавтов. Поэтому необходимо было приступить к повторному проведению таких исследований, но в условиях, позволяющих осуществить возвращение животных на Землю, с последующим изучением ближайших и отдаленных последствий полета.

Успехи советской ракетной техники дали возможность не просто повторить опыт так, как он был проведен с Лайкой, но значительно углубить и расширить его. Этому способствовали создание системы, предназначенной для возвращения корабля-спутника на Землю с соблюдением всех условий, необходимых для сохранения при этом жизни и здоровья живых существ, а также большие размеры «жизненного пространства» в корабле, предоставленного в распоряжение биологов.

Основной особенностью опытов, проведенных, начиная с августа 1960 г., явилось размещение в кабине корабля различных по сложности организации животных и растений, начиная от собак (Белка, Стрелка, Пчелка, Мушка, Чернушка, Звездочка) и мелких животных и кончая насекомыми, микробами и фагами. Возможность длительных наблюдений за состоянием всего «населения» космических кораблей после полета представляла огромный шаг вперед на пути исследований. Проведенные эксперименты еще больше приблизили ученых к особенно ответственному этапу освоения космоса – полету человека.

В итоге всех космических экспериментов сложилось твердое убеждение в том, что созданные советскими учеными космические корабли и примененные на них сложные и вместе с тем безотказно и четко работающие системы обеспечения жизненных условий полностью гарантируют безопасность и здоровье не только животных, но и человека. Этот вывод позволил приступить к реальной подготовке первого космического рейса человека.

Большой опыт, накопленный космической медициной, был поставлен на службу человечеству. Была разработана система медицинского отбора будущих космонавтов, продуманная и научно обоснованная система специальной тренировки к космическому полету, разработаны и опробованы системы обеспечения жизнедеятельности.

Так был подготовлен и 12 апреля 1961 г. осуществлен первый полет космонавта Ю. А. Гагарина.

В течение всего полета космонавта аппаратура, обеспечивавшая нормальные условия жизнедеятельности, работала с исключительной четкостью: давление воздуха в кабине поддерживалось в пределах 750 – 770 мм ртутного столба, температура внутри кабины не спускалась ниже +19° и не поднималась выше +22°, относительная влажность воздуха колебалась в пределах 62 – 71%. Это обстоятельство в сочетании с результатами длительной систематической тренировки Ю. А. Гагарина и его страстным желанием с честью выполнить ответственное задание Родины обеспечило успех беспримерного исторического полета.

На всем протяжении полета физиологические показатели не выходили за пределы нормы. Частота сердечных сокращений за 30 минут до старта составляла 66 в минуту, а частота дыхания – 24 в минуту. За 3 минуты до старта частота пульса поднялась до 109 ударов в минуту, что является вполне естественным проявлением определенного эмоционального возбуждения.

Во время активной стадии полета (до выхода на орбиту) частота сердцебиения достигала 140 – 158 в минуту, а частота дыхания колебалась в пределах 20 – 26 в минуту. Никаких патологических изменений в сердечной деятельности, как показывает анализ электрокардиограмм, при этом не обнаруживалось. Уже в течение активной стадия полета частота сердцебиений и дыхания начала возвращаться к исходным величинам, и к моменту выхода на орбиту пульс равнялся 109 ударам в минуту, дыхание – 18 в минуту.

Во время орбитального полета продолжалось дальнейшее снижение частоты пульса и дыхания, свидетельствовавшее о вполне удовлетворительном перенесении действия невесомости. Об этом же говорит и личный отчет Ю. А. Гагарина, его работа по поддержанию двусторонней связи с Землей, полное сохранение им внимания, правильная оценка показаний приборов, четкая координация движений.

Во время спуска корабля влияние возникающих при этом перегрузок снова вызвало кратковременные учащения сердцебиения и дыхания. Вскоре же после приземления показатели кровообращения и дыхания вернулись к нормальным величинам.

Полное сохранение Ю. А. Гагариным здоровья, бодрости, работоспособности показало, что советская космическая медицина в подготовке первого космического полета человека шла по правильному пути.

В полете Г. С. Титова на корабле «Восток-2» 6 августа .1961 г. в первую очередь исследовалось влияние на организм невесомости, а также изучался суточный цикл жизни человека в условиях космического полета.

Результаты научных наблюдений, проведенных на корабле «Восток-2», дают основание говорить, что полет прошел успешно. В течение полета пульс у Г. С. Титова колебался в пределах 80 – 100 ударов в минуту, частота дыхания составляла 18 – 20 в минуту. В период сна частота пульса снизилась до, 54 – 56, что соответствовало данным, полученным на Земле. Электрокардиограмма не показала существенных изменений. Работоспособность сохранялась на достаточно высоком уровне.

Г. С. Титов прекрасно управлял космическим кораблем, делал записи в бортовом журнале и осуществлял связь с Землей. Правда, длительное пребывание в условиях невесомости вызывало периодически неприятные ощущения, однако это не снизило работоспособности космонавта.

После всестороннего и тщательного анализа полетов Ю. А. Гагарина и Г. С. Титова советскими учеными и конструкторами была проведена большая исследовательская работа, направленная на улучшение условий кабины корабля, для возможности более длительного пребывания космонавта в полете, а также на разработку методов, повышающих физиологическую устойчивость человека к действию разнообразных внешних раздражителей.

Принципиально новым этапом в освоении человеком мирового пространства, в решении сложных задач, стоящих перед космической биологией и медициной, явился групповой полет двух космических кораблей, управляемых летчиками-космонавтами А. Г. Николаевым и П. Р. Поповичем.

изучить влияние длительного космического полета я особенно состояния невесомости на основные физиологические функции человека;

выяснить особенности течения суточной периодики физиологических процессов в условиях длительного орбитального полета вокруг Земли;

оценить психическое состояние, работоспособность космонавтов на различных участках полета;

определить эффективность методов отбора и тренировки космонавтов;

проверить возможность согласованных действий двух экипажей в полете и эффективность (работы системы жизнеобеспечения.

Дальнейшие перспективы исследований связаны с увеличением продолжительности полета в космические дали.

СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ КОСМОНАВТОВ В ПОЛЕТЕ

аже в закрытом помещении человек подвержен действию внешнего барометрического давления, он дышит воздухом, который непрерывно обновляется, перемешиваясь с наружным, получает извне пищу, воду, солнечный свет и тепло. Поэтому жилище человека не является изолированным в полном смысле этого слова. Даже в герметических кабинах современных самолетов, летающих на большой высоте, используется наружный воздух, который специальными компрессорами нагнетается в кабину, создавая в ней приемлемое для человека барометрическое давление.

Иначе выглядит «жилище» космонавта. Ведь космический полет протекает главным образом в безвоздушном пространстве, в среде, лишенной всех материальных средств, необходимых для поддержания жизни. Там нет ничего, кроме электромагнитных волн, космических лучей и ничтожного количества газообразного и метеорного вещества. Из всего этого в настоящее время может быть использована только световая и тепловая энергия Солнца.

Поэтому для сохранения жизни и здоровья космонавтов необходимо так устроить его космическую «квартиру», чтобы она была полностью изолирована от внешней среды и содержала все необходимое – воздух, пищу и воду – в количествах, достаточных для выполнения полета заданной продолжительности. Космическое жилище – это своеобразная крепость, рассчитанная на длительную осаду пустоты межзвездного пространства. Задача заключается в том, чтобы оборудовать эту крепость наиболее разумным образом, учитывая все особенности космического полета.

Воздух – это первое, что необходимо для жизни человека. Воздух, как известно, состоит из смеси кислорода, азота, углекислоты и незначительных количеств аргона, гелия, водорода и некоторых других газов. Не вое составные части воздуха имеют одинаковое биологическое (жизненное) значение, поэтому, создавая искусственную атмосферу в жилых помещениях космических кораблей, мы не должны быть связаны необходимостью полного воспроизведения состава воздуха Земли. Но наиболее важные для человека составные части должны присутствовать в необходимых концентрациях, а некоторые, не имеющие существенного значения, могут быть исключены из состава искусственной атмосферы.

Наиболее важное физиологическое значение имеет кислород. Этот газ непрерывно потребляется человеком, химически взаимодействует с веществами тканей организма. В результате этого взаимодействия высвобождается необходимая для поддержания жизни энергия. Даже кратковременное лишение организма человека и животных кислорода может привести к катастрофическим последствиям.

Более всего чувствительны к недостатку кислорода нервные клетки, особенно клетки головного мозга. При прекращении кислородного снабжения уже через несколько минут развиваются необратимые изменения в центральной нервной системе, могущие привести к гибели человека.

Количество кислорода, потребляемое человеком, зависит от многих обстоятельств. Наибольшее значение имеет интенсивность выполняемой физической работы. Так, в состоянии полного покоя, лежа, взрослый мужчина потребляет в среднем 19 – 20 г кислорода в час, а во время ходьбы или бега потребление кислорода возрастает до 100 – 200 г в час. Выполняя работу малой интенсивности и чередуя ее с периодами отдыха и сна, человек поглощает в сутки около 700 г кислорода.

Весьма важным условием поглощения человеком кислорода является его достаточно высокая концентрация во вдыхаемом воздухе.

В обычных наземных условиях при общем барометрическом давлении 760 мм ртутного столба на долю кислорода приходится 159 мм (так называемое парциальное давление), то есть 21%. При снижении давления кислорода во вдыхаемом воздухе за счет уменьшения процента его содержания или за счет снижения общего барометрического давления возникает дополнительная нагрузка на системы кровообращения и дыхания. Несмотря на то что общее потребление кислорода при этом может не измениться или даже увеличиться, некоторые жизненно важные органы и системы могут оказаться в неблагоприятных условиях.

Большой опыт высокогорных восхождений, высотных полетов на аэростатах и самолетах, специальных экспериментов, во время которых человек дышал обедненной кислородом газовой смесью или подвергался воздействию искусственно создаваемого разрежения воздуха, свидетельствуют о том, что организм обладает известными компенсаторными (возмещающими) возможностями, позволяющими ему сохранить высокий уровень работоспособности при значительном снижении парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе.

Установлена также возможность привыкания человека и животных к сниженному содержанию кислорода во вдыхаемом воздухе. Например, в высокогорных районах на высоте 4,5 км и выше от уровня моря имеются селения, где люди непрерывно живут и работают. Между тем общее барометрическое давление составляет там менее 430 мм ртутного столба, а на долю кислорода приходится всего 90 – 96 мм ртутного столба. Отдельные хорошо тренированные спортсмены достигали при высокогорных восхождениях высот 8 – 8,5 км, где давление кислорода в 3 раза меньше наземного. Однако работоспособность на таких высотах была настолько снижена, что каждый шаг, каждое движение стоили огромных усилий и большого волевого напряжения.

Без специальной тренировки человек начинает испытывать признаки кислородной недостаточности уже при снижении парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе на 15 – 20%.

Учитывая, что космонавт в кабине космического корабля должен находиться длительное время, сохраняя максимальную работоспособность, а сам космический полет не должен отрицательно сказаться на его здоровье, парциальное давление кислорода в корабле следует поддерживать на уровне, к которому человек исторически приспособился в обычных земных условиях. Создание достаточно высокой концентрации кислорода не связано с большими техническими трудностями.

Нижней границей допустимой концентрации кислорода в искусственной атмосфере кабины космических кораблей можно считать концентрацию, соответствующую естественной земной атмосфере на уровне моря.

Что касается верхней границы, то она определяется свойством кислорода вызывать при повышенном парциальном давлении расстройство здоровья человека. Если непрерывно, в течение многих часов, дышать чистым кислородом при обычном атмосферном или повышенном давлении, то развиваются признаки кислородного отравления. Они проявляются в загрудинных болях, кашле, нарушении сердечной деятельности. Если не принять срочных лечебных мер и не извлечь организм из кислородной среды, развивается отек легких, который может привести к гибели человека.

Многочисленные исследования физиологов и клиницистов установили, что токсическое действие кислорода никогда не проявляется, если его парциальное давление во вдыхаемом воздухе не превышает 400 мм ртутного столба. При этом не обнаруживается никаких изменений в газообмене, кровообращении, деятельности нервной системы.

Таким образом, в отношении концентрации кислорода в искусственной атмосфере кабин космических кораблей вырисовывались определенные границы: нижней границей является парциальное давление в 160 мм ртутного столба, верхней – в 400 мм. Для большой безопасности можно снизить верхнюю допустимую границу до 350 мм ртутного столба.

Вторым составным элементам естественной атмосферы является азот. Его процентное содержание составляет около 78. В общем наземном барометрическом давлении на долю азота приходится около 600 мм ртутного столба.

Биологическое значение атмосферного азота до сих пор недостаточно выяснено. Большинство исследователей склоняется к мнению, что атмосферный азот не участвует в обмене веществ высокоразвитых организмов. Таким образом, огромное количество азота, содержащегося в атмосферном воздухе, непосредственно не используется человеком.

Значит ли это, что азот не играет никакой биологической роли, что он без всякого ущерба может быть исключен из искусственной атмосферы кабины космического корабля. В настоящее время, пожалуй, делать такой вывод было бы преждевременно.

Первое обстоятельство, с которым необходимо считаться, заключается в том, что азоту принадлежит большая роль в формировании общего барометрического давления. Исключив азот из атмосферы кабин, мы должны либо заменить его другим биологически неактивным газом, либо понизить барометрическое давление до величины допустимого парциального давления кислорода.

Переход от наземного давления к пониженному не безразличен для организма человека даже в том случае, если сохраняется достаточно высокое парциальное давление кислорода. При понижении общего давления до 260 мм ртутного столба и ниже человек может испытывать так называемые декомпрессионные расстройства, которые проявляются иногда в нестерпимых суставных болях, кожном зуде и жжении, кашле и загрудинных болях. В некоторых случаях возникают расстройства нервной системы, вплоть до параличей. При этом могут иметь место, хотя и чрезвычайно редко, крайне тяжелые психические расстройства.

Второе соображение, которое необходимо иметь в виду при решении вопроса о роли азота в искусственной атмосфере кабин, заключается в том, что в настоящее время мы еще не располагаем данными, создающими полную уверенность в биологической инертности этого газа.

Однако если еще рано говорить о возможности полного исключения азота из атмосферы кабин космических кораблей, то возможность существенного снижения его концентрации не вызывает сомнений. Об этом свидетельствуют наблюдения за жизнью человека и животных на больших высотах, где парциальное давление азота вдвое ниже земного.

Большой интерес представляет также исследование возможности замены азота другим биологически неактивным газом. В этом направлении наиболее перспективным представляется инертный газ – гелий, обладающий в силу своих физических свойств некоторыми преимуществами перед азотом. Эти преимущества заключаются прежде всего в том, что гелий в 7 раз легче азота, поэтому применение его в воздухе кабин позволило бы облегчить Бес космического корабля. Кроме того, в силу малой вязкости и высокой теплопроводности гелий экономичнее применять в системах регенерации воздуха и терморегулирования. Возможность кратковременного пребывания человека в газовой среде, состоящей из кислорода и гелия, была давно экспериментально доказана.

В связи с тем что при высоких давлениях (несколько атмосфер) азот оказывает вредное действие на человека, а токсическое действие гелия проявляется при гораздо большем давлении, в практике глубоководных погружений нашли широкое применение гелиево-кислородные смеси.

Однако безвредность кратковременного дыхания гелием еще не означает его полной безвредности для организма, длительное время находящегося в искусственной газовой среде, состоящей из гелия и кислорода. В связи с этим во многих лабораториях ведутся соответствующие исследования. Полученные до настоящего времени материалы не выявляют какого-либо отрицательного эффекта от замены азота гелием. Поэтому весьма вероятно, что гелий сможет войти в качестве составной части в состав искусственной атмосферы кабин космических кораблей. Интересно отметить, что во время суточного полета американского врача-аэронавта Симонса на аэростате, достигшим высоты 30 км, азот воздуха герметической гондолы был частично заменен гелием.

Углекислый газ находится в атмосферном воздухе Земли в незначительной концентрации (парциальное давление 0,23 мм ртутного столба). Он не потребляется животными и человеком, а является конечным продуктом их жизнедеятельности. Потребляя кислород, человек непрерывно выделяет равное или несколько меньшее по объему количество углекислого газа. В то же время углекислый газ биологически активен, накапливание его в органах и тканях человека и животных вызывает нарушение жизнедеятельности клеток.

Неблагоприятные последствия вызывает также и снижение концентрации углекислого газа в организме по сравнению с нормой. Так, например, если сделать произвольно несколько глубоких вдохов и выдохов, способствующих вымыванию углекислого газа из организма, наступает легкое головокружение. Если продолжать форсированное дыхание, головокружение усиливается и может закончиться обмороком. Организм человека регулирует постоянство концентрации углекислоты в тканях. Небольшое ее повышение приводит к резкому учащению дыхания и усилению кровообращения, что увеличивает выделение углекислоты в наружный воздух.

Концентрация углекислоты в легких значительно выше, чем во вдыхаемом воздухе, и соответствует парциальному давлению в 40 мм ртутного столба. Поэтому небольшое увеличение или уменьшение концентрации углекислоты в наружной атмосфере мало влияет на скорость выведения этого газа из легких. Так, повышение концентрации углекислоты газа во вдыхаемом воздухе в 30 раз по сравнению с нормальной (до 7 мм ртутного столба) практически не изменяет парциального давления углекислоты в легких и не влияет заметно на частоту и глубину дыхательных движений. Однако повышение давления углекислого газа в наружном воздухе до 23 мм ртутного столба и выше вызывает уже известное напряжение организма: объем вдыхаемого и выдыхаемого воздуха резко возрастает, учащается пульс. При длительном и непрерывном пребывании человека в помещении с высоким содержанием углекислоты могут наступить заметные расстройства в его здоровье, а при накоплении этого газа до 7 – 12% отмечаются признаки отравления, которое может привести к гибели человека.

Многочисленными исследованиями установлено, что повышение при длительном и непрерывном пребывании в закрытом помещении парциального давления углекислого газа в наружном воздухе более чем до 10 – 15 мм ртутного столба неблагоприятно действует на организм человека.

Поэтому из герметических кабин космического корабля необходимо непрерывно удалять выделяемый человеком углекислый газ, поддерживая его парциальное давление не выше 8 мм ртутного столба.

В процессе жизнедеятельности человек, помимо углекислого газа, выделяет в окружающую его воздушную среду другие газообразные продукты, которые, накапливаясь, могут отрицательно сказаться на его работоспособности, а в некоторых случаях вызвать отравление. Ряд химических веществ, образующихся в процессе жизнедеятельности человека, обладает специфическим запахом, который может вызвать неприятные ощущения. К ним относятся вещества, выделяемые с выдыхаемым воздухом и кишечными газами, продукты разложения мочи и пота.

Среди этих химических веществ большое значение имеет окись углерода (угарный газ), которая в небольших количествах выделяется с выдыхаемым воздухом. В герметическом помещении окись углерода может накапливаться до концентраций, опасных для здоровья и жизни человека. Искусственная атмосфера кабин космических кораблей не должна содержать вредных примесей, поэтому необходимо предусмотреть непрерывную очистку воздуха.

Известное физиологическое значение имеет влажность искусственной атмосферы. Сухой, лишенный водяных паров воздух вызывает неприятное ощущение сухости во рту и носоглотке, раздражает слизистые оболочки верхних дыхательных путей и конъюнктиву. Высокая влажность ухудшает испарение пота с поверхности человеческого тела. Кожа покрывается капельками пота, белье становится влажным, теплопроводность его увеличивается. Поэтому при пониженной температуре воздуха высокая влажность способствует охлаждению организма.

Большие неприятности причиняет человеку значительная влажность воздуха при высокой температуре и при выполнении интенсивной физической работы. При температуре воздуха и окружающих предметов выше 37° испарение влаги с поверхности тела является практически единственным способом теплоотдачи. При высокой влажности воздуха испарение происходит очень медленно, поэтому теплоотдача ухудшается и может наступить перегревание организма.

При нормальной комнатной температуре воздуха (18 – 22°) влажность может колебаться в значительных пределах, не вызывая неблагоприятных ощущений. Однако при значительном повышении температуры необходимо возможно более полно высушивать воздух.

Источником влаги в кабинах космических кораблей является сам человек. В состоянии покоя при температуре воздуха в 20° человек выделяет через кожу и легкие около 50 – 60 г влаги в час. При физической работе и повышении температуры влаговыделение может увеличиться в несколько раз. Для того чтобы удержать влажность искусственной атмосферы кабин космических кораблей на постоянном уровне, необходимо непрерывно поглощать из воздуха водяные пары с такой же скоростью, с какой они выделяются человеком.

Состав искусственной атмосферы кабин летательных аппаратов может существенно отличаться от состава земного воздуха (см. диаграмму). На первом столбике диаграммы представлен состав естественного атмосферного воздуха, второй, третий и четвертый столбики иллюстрируют некоторые возможные варианты искусственной атмосферы кабин космических кораблей.

Следует, однако, иметь в виду, что если возможно отличие состава газовой среды кабины космонавта от состава воздуха, то это еще не означает, что такое отличие является обязательным. Если но каким-либо техническим соображениям окажется выгодным сохранить в кабине состав естественного атмосферного воздуха и нормальное атмосферное давление, то никаких медицинских противопоказаний это не встретит. Наоборот, чем больше состав газовой среды кабины будет соответствовать обычному земному, тем больше можно гарантировать удобные условия для космонавта. В кабине кораблей-спутников «Восток», на которых советские космонавты совершили свои замечательные космические рейсы, поддерживалось нормальное барометрическое давление и газовый состав искусственной атмосферы приближался к составу атмосферного воздуха. В то же время в кабине американского корабля «Френдшип» состав искусственной атмосферы приближался к варианту, изображенному на третьем столбике приводимой диаграммы.

В герметическом помещении нетрудно создать искусственную атмосферу любого химического состава, гораздо труднее сохранить ее постоянство. Особенно трудно это сделать на борту космического корабля, оторванного от естественной атмосферы Земли.

Самым простым способом, который может быть использован для поддержания постоянства газового состава в герметической кабине, является ее непрерывная вентиляция газовой смесью заданного состава. Так, например, если хранить воздух под высоким давлением в герметических баллонах, непрерывно подавая его в кабину космического корабля, то при воздухообмене, равном 70 – 100 л в минуту на одного человека, можно сохранить нужный газовый состав в кабине.

Что означает такой расход воздуха для космического корабля? Если учесть, что 1 л воздуха при нормальном барометрическом давлении весит 1,3 г, то в минуту мы будем расходовать 100 – 130 г вещества.

Следовательно, для обеспечения суточного полета одного человека потребуется около 150 кг воздуха. К этой цифре надо прибавить вес баллонов или хранилищ для жидкого кислорода.

Такой способ обновления воздуха применим для наземных сооружений и для кабин самолетов.

Совершенно очевидно, что этот метод поддержания постоянства газового состава неприемлем для обеспечения космических полетов, протекающих в безвоздушном пространстве.

Выход может быть найден в поиске средств, которые обеспечили бы обновление не всей газовой среды, а только тех ее составных частей, которые изменяются в процессе жизнедеятельности человека. Ведь азот или гелий фактически не участвует в газообмене, не меняет своих физических или химических свойств, поэтому нет никакой необходимости его обновлять. Следует только непрерывно пополнять атмосферу кабины кислородом в количестве, в котором его потребляет человек, и удалять углекислый газ, влагу и другие продукты жизнедеятельности человека.

Если учесть, что потребление человеком кислорода составляет в среднем около 700 г в сутки, то его запасы даже для обеспечения многодневного полета не должны быть так уж велики.

Для поглощения влаги из воздуха могут быть использованы различные методы, в частности специально охлажденные поверхности, на которых водяные пары, превращаясь в воду, собираются в предназначенные для этого сосуды. Более простым способом осушки воздуха является пропускание его через специальные химические поглотители, усиленно впитывающие влагу. К их числу относятся некоторые соли (например, хлористый кальций, хлористый литий), едкие щелочи, сильные кислоты и другие вещества. Удачно подобранные осушители способны поглотить большое количество влаги, значительно превышающее их собственный первоначальный вес.

Таким образом, восстановление (регенерация) исходного газового состава воздуха за счет добавления кислорода, удаления углекислого газа, влаги и вредных примесей оказывается гораздо более экономичной для космических летательных аппаратов, чек непрерывная вентиляция кабины. Поэтому на советских кораблях-спутниках «Восток», предназначенных для многосуточного полета человека в космическом пространстве, была применена система регенерации воздуха.

При разработке этой системы необходимо было прежде всего решить, в каком виде хранить кислород на борту космического корабля. Храпение его в газообразном виде связано с применением баллонов, занимающих много места и имеющих большой вес. Можно было бы хранить кислород в жидком виде. Этот способ значительно экономичнее, однако требует весьма сложной аппаратуры, которая в условиях невесомости может оказаться ненадежной. Поэтому было решено использовать для регенерации воздуха химические соединения, содержащие большое количество кислорода и легко отдающие его в атмосферу герметической кабины. Несмотря на то что, помимо кислорода, эти вещества содержат значительное количество неиспользуемых элементов, являющихся по существу балластом, применение их оказалось достаточно выгодным, так как, помимо способности выделять кислород, некоторые из них поглощают влагу и углекислый газ. Для осуществления этого не требуется приложения внешней энергии; регенеративные продукты просты в употреблении, хранение их не связано с техническими трудностями.

Сложным оказалось решение вопроса о регулировании выделения кислорода в соответствии с потребностями человека, однако и эта трудность была преодолена, создание соответствующих устройств существенно не утяжелило конструкции регенерационной системы.

Вопрос об использовании высокоактивных химических соединений, содержащих кислород, нашел свое принципиальное и практическое решение в большой серии лабораторных экспериментов. Регенерационная система, основанная на этом принципе, оказалась весьма эффективной при обеспечении биологических экспериментов с животными на искусственных спутниках Земли.

В условиях невесомости и под действием других факторов космического полета система регенерации воздуха оказалась вполне работоспособной. Концентрация кислорода, углекислого газа и водяных паров стабильно поддерживалась на заданном уровне. В процессе испытаний и отработок было установлено также, что регенеративное вещество обладает способностью очищать воздух от бактерий, поглощать и разрушать некоторые вредные примеси, образующиеся в результате жизнедеятельности человека.

Для полного поглощения вредных газообразных продуктов и задержания пыли в систему регенерации воздуха были включены дополнительные фильтры, обладающие высокой емкостью.

В связи с тем что в случае изменения температурных условий в кабине или при значительном физическом напряжении и эмоциональном возбуждении космонавта выделение влаги через кожу и легкие может существенно возрасти, необходимо было предусмотреть дополнительную возможность осушки воздуха, так как влагоемкость регенерационного вещества могла оказаться недостаточной. Это было тем более необходимо, что при повышении температуры в кабине космического корабля необходима в то же время низкая влажность воздуха. В противном случае могло бы наступить опасное перегревание организма. Поэтому в систему регенерации воздуха были включены дополнительные осушительные блоки, которые при необходимости могли включаться автоматически или вручную.

Вся система регенерации воздуха была рассчитана на обеспечение человека в многосуточном полете и обладала резервами на случай непредвиденных обстоятельств.

Для создания воздушного потока в системе регенерации воздуха использовались электрические вентиляторы. В случае непредвиденного выхода из строя одного вентилятора автоматически включался второй, резервный. Только после тщательных и всесторонних испытаний система регенерации была установлена на борту космических кораблей «Восток».

Первый космический рейс советского космонавта КЗ. А. Гагарина продолжался 108 минут, но регенерационная система начала функционировать еще задолго до старта. В предстартовый период и во время полета все агрегаты системы работали нормально. Барометрическое давление в кабине поддерживалось на уровне 750 – 755 мм ртутного столба, температура воздуха колебалась в пределах +19°, +20°, относительная влажность не превышала 70%. Расход регенерационного вещества в этом полете был незначителен, и вся установка могла бы функционировать еще длительное время.

Более серьезным испытанием системы явился 25-часовой полет Г. С. Титова на корабле-спутнике «Восток-2».

В течение этого полета барометрическое давление кислорода незначительно повысилось по сравнению с исходным (до 200 мм ртутного столба), давление углекислого газа находилось в пределах 3 – 4 мм ртутного столба, относительная влажность колебалась от 52 до 58 %.

Эти данные свидетельствуют о том, что система регенерации воздуха полностью обеспечила поддержание оптимального состава искусственной атмосферы в кабине космических кораблей «Восток» и «Восток-2».

После некоторых технических усовершенствований и дополнительных испытаний система регенерации газовой среды была установлена на кораблях «Восток-3 и «Восток-4». Результаты этих полетов общеизвестны, их успех в значительной мере определился надежностью и четкостью работы системы регенерации воздуха, которая обеспечила постоянство газового состава в кабине на протяжении всего времени пребывания космических кораблей на орбите. Барометрическое давление в кабинах обоих кораблей удерживалось в пределах 765 – 775 мм ртутного столба, относительная влажность воздуха составляла 50 – 55%, парциальное давление кислорода достигало 190 мм ртутного столба, давление углекислого газа не превышало 5 мм ртутного столба.

Не менее сложную проблему представляло сохранение необходимой температуры воздуха в герметической кабине. Тепло, непрерывно выделяемое человеком, системой регенерации воздуха, электрическими приборами и оборудованием, необходимо выводить из кабины корабля, иначе температура в нем будет непрерывно нарастать, что может привести к перегреванию и гибели космонавта. Ведь теплопроводная среда, которой в земных условиях являются воздух, вода или твердые тела, в космосе отсутствует. Остается лишь один путь теплопередачи – тепловое излучение. Однако использовать этот способ для поддержания постоянства температуры в кабине не так просто. Космический корабль окружен небесными телами с различной температурой. То он попадает под лучи Солнца, которые его нагревают, то скрывается в тень Земли, то большая, то меньшая поверхность корабля обращается в сторону открытого космического пространства.

Учитывая эти трудности, авторы американского проекта «Меркурий» применили водяную испарительную систему терморегулирования кабины космического корабля. Вода, соединенная с вакуумом космического пространства, бурно испаряется. На испарение расходуется большое количество тепловой энергии, которая черпается из воздуха кабины. Аналогичная теплоотдача происходит у человека при высокой температуре воздуха, когда испарение пота с поверхности ножи снимает избыточное тепло, накопившееся в организме.

Для обеспечения кратковременных полетов этот способ может быть достаточно эффективным, однако он требует большого расхода воды. Чем продолжительнее полет, тем больше должны быть запасы воды, выбрасываемой в космическое пространство. Поэтому при многосуточных полетах подобная теплоотдача вряд ли может считаться перспективной. Описанный способ может быть использован лишь в аварийной обстановке, когда другие методы эффекта не дают.

Поэтому советские ученые и конструкторы пошли по трудному, но сулящему большие перспективы пути использования теплового излучения.

Радиационный теплообменник, расположенный на поверхности космических кораблей «Восток», излучал в космическое пространство избыток тепла, накопившегося в кабине. Теплоотдача регулировалась таким образом, чтобы сохранить температуру воздуха на уровне +13°, +18°. Казалось бы, прохладно! Однако нельзя забывать, что космонавты находились в кабине в герметических костюмах с толстым слоем теплоизолирующего материала. Для них эта температура была наиболее благоприятной. Необходимо заметить, что система терморегулирования кораблей «Восток» предусматривала возможность ручного регулирования температурного режима воздуха самим космонавтом в зависимости от его ощущений.

Эффективность разработанной системы была полностью подтверждена результатами полетов Ю. А. Гагарина, Г. С. Титова, А. Г. Николаева и П. Р. Поповича. Особенно показательны в силу своей большой продолжительности два последних полета. При многосуточном пребывании космических кораблей на орбите температура воздуха в кабине стабилизировалась и удерживалась на уровне +13°, +15°.

Комфортабельные пассажирские самолеты, обслуживающие дальние рейсы, оборудованы всем необходимым для того, чтобы экипаж и пассажиры могли питаться в воздухе. Если бы такой возможности воздушным путешественникам не предоставлялось, это было бы неприятно, но вполне терпимо. Ведь даже самые дальние беспосадочные полеты продолжаются всего несколько часов.

В космическом полете люди могут находиться несколько суток, месяцев и даже лет. Для длительного космического полета пища и вода так же необходимы, как кислород. Поэтому питание и водообеспечение космонавтов требуют такого же серьезного внимания, как регенерация и кондиционирование воздуха.

Если бы на космическом корабле имелся большой и разнообразный запас продуктов, кухня, оборудованная всем необходимым, и если бы невесомость не мешала приготовлению и приему пищи, то питание космонавтов не представляло бы специальной проблемы.

На современном космическом корабле каждый грамм веса, каждый литр объема должны экономиться. Поэтому питание должно быть построено наиболее просто и рационально. Пища должна полностью покрывать энергетические траты космонавта, содержать необходимое количество белков, жиров, углеводов, минеральных веществ и витаминов. Она должна быть вкусной, удобной для приема в условиях невесомости. В то же время подбор пищевых продуктов должен быть таким, чтобы они содержали минимальное количество неперевариваемых веществ, были максимально калорийны при небольшом весе, выдерживали длительное хранение в неблагоприятных условиях и требовали наименьшей кулинарной обработки.

Для полетов в условиях невесомости немаловажное значение имеет и особая расфасовка пищевых продуктов, при которой нет необходимости пользоваться ножом и вилкой или откусывать или отламывать куски пищи.

Все эти требования накладывают известные ограничения на выбор продуктов для пищи космонавтов.

Перед первым космическим полетом человека ученые располагали ограниченным экспериментальным материалом о возможности нормального проглатывания твердой и жидкой пищи в условиях невесомости. Правда, опыты, поставленные на животных, свидетельствовали о возможности приема пищи в условиях космического полета. Однако прямо переносить эти данные на человека не было достаточных оснований.

Пища, приготовленная для первых космонавтов – Ю. А. Гагарина и Г. С. Титова, состояла главным образом из питательных соков и пюреобразных продуктов, заключенных в алюминиевые тубы, что облегчало стерилизацию продуктов. Прием пищи из туб в условиях невесомости не должен был встретить затруднений, а усвояемость пюреобразной пищи была максимальной. Калорийность и состав пищевых продуктов полностью соответствовали предполагаемым энергетическим тратам человека. Количество витаминов было увеличено, так как при значительном нервно-эмоциональном возбуждении и физической нагрузке потребность в витаминах существенно возрастает.

Вместе с тем следует отметить, что вкусовые качества и необычная консистенция различных продуктов оценивались положительно не всеми космонавтами. Было очевидным, что для более длительных полетов потребуется применение не только жидкой и полужидкой, но и твердой пищи. Поэтому в пищевой рацион первых космонавтов, помимо пюреобразных консервов, были включены в небольшом количестве и натуральные продукты твердой консистенции. Предполагалось, что если разжевывание и проглатывание этих продуктов не будут затруднены в условиях невесомости, то в дальнейшем эти натуральные продукты найдут более широкое применение.

Полеты первых космонавтов разрушили все опасения относительно невозможности в условиях невесомости приема пищи любой консистенции. Оказалось, что невесомость никоим образом не затрудняет акта глотания, а консистенция пищи играет такую же роль, как на Земле.

Таким образом, при подготовке дальних космических рейсов А. Г. Николаева и П. Р. Поповича можно было более смело и сознательно идти на расширение состава пищевого рациона, на включение в него большого набора натуральных пищевых продуктов, к которым космонавты привыкли в обычных наземных условиях. Учтены были и их индивидуальные вкусы.

Особенно важным следует считать повышение вкусовых качеств пищи. Ведь высококалорийный полноценный рацион мог остаться на космическом корабле в значительной мере «мертвым грузом», если бы вкусовые качества его были невысоки и не вызывали аппетита. Неразумно относиться к питанию, как к приему лекарства (неважно, что невкусно, лишь бы полезно). Известно, что отрицательное отношение человека к пище не способствует ее усвоению и может привести к расстройствам пищеварения.

Пищевой рацион космонавтов кораблей «Восток-3» и «Восток-4» включал сандвичи с различной начинкой, мясные блюда, куриное филе, свежие фрукты, витаминизированное шоколадное драже, фруктовые соки. Калорийность суточного рациона составляла 2700 килокалорий, а вес 1800 г. Соотношение пищевых веществ в рационе было оптимальным, усвояемость высокой.

Пищевой рацион был полностью использован космонавтами. Они дали высокую оценку вкусовым качествам пищи. Количество ее было достаточным. Никаких затруднений в приеме пищи космонавты не испытывали.

Водообеспечение на кораблях-спутниках «Восток» не представляло существенных сложностей. Вода, обработанная специальным консервантом, помещалась в мягкие полиэтиленовые мешки, снабженные трубкой и специальным мундштуком с зажимом. В условиях невесомости воду без затруднений высасывали из мешка.

Основным средством, защищающим космонавта от воздействия неблагоприятных факторов космического пространства, являлась герметическая кабина корабля. Однако безопасность полета требовала разработки и применения индивидуального снаряжения, необходимого как в случае аварии в полете, так и после приземления или приводнения.

Применительно к условиям полета на кораблях «Восток» и «Восток-2» такое снаряжение должно было удовлетворять следующим основным требованиям:

сохранить жизнь и работоспособность космонавта в случае нарушения целости (так называемой разгерметизации) кабины корабля и падения в ней давления;

позволить космонавту изолироваться от атмосферы кабины в случае появления в ней вредных примесей;

защитить от воздействия резкого снижения барометрического давления, возможного при аварии на участке выведения и необходимости катапультирования;

поддержать космонавта на плаву в случае его приводнения;

предохранить от переохлаждения, если приземление или приводнение на парашюте произошли в условиях пустынных районов Земли с низкой температурой воздуха и воды;

уменьшить возможность получения травмы в случае приземления с парашютом в лесистой и горной местности.

В наибольшей степени предъявляемым требованиям может отвечать специальный высотноспасательный скафандр.

Скафандр космонавта представляет собой как бы вторую миниатюрную герметическую кабину. Он имеет форму человеческого тела и выполнен из мягкого, но воздухонепроницаемого материала.

В случае внезапной разгерметизации кабины по каким-либо техническим неисправностям или при маловероятном, но возможном столкновении с метеоритом, скафандр становится единственной защитой человека от губительного действия «пустоты» космического пространства.

Однако не только в аварийной ситуации скафандр приносит пользу. Некоторые его качества и свойства могут найти применение и в нормальном полете. Это относится главным образом к его вентиляционной системе. В условиях невесомости перемешивание воздуха осуществляется хуже, чем на Земле, так как нет существенной разницы в удельном весе жидкостей и газов. В обычных, земных условиях нагретый воздух поднимается вверх, а холодный опускается вниз и, таким образом, осуществляется перемешивание его с выравниванием температуры, в кабине же космического корабля подобного естественного процесса нет. Без искусственной вентиляции воздух в кабине был бы неподвижен, а так как теплопроводность его очень мала, то образовались бы зоны с высокими и низкими температурами. Такая «температурная мозаика» неприятна для человека, может повлиять на работоспособность и вызвать простудные заболевания.

Поэтому воздух герметических кабин необходимо непрерывно искусственно перемешивать. Наиболее равномерное перемешивание воздуха вблизи человеческого тела может быть достигнуто при помощи скафандра, снабженного вентиляционной системой, нагнетающей воздух извне и равномерно распределяющей его по всему телу. Кроме того, скафандр помогает регулировать температурные условия по желанию космонавта. Если космонавт испытывает чувство холода, вентиляция может быть уменьшена или выключена, когда становиться жарко – вентиляцию можно усилить.

Как уже говорилось, одной из задач, решаемых с помощью скафандра, являлась защита космонавта от переохлаждения в случае его аварийного приземления или приводнения в условиях низкой окружающей температуры. Для выбора необходимых материалов и оценки их эффективности были проведены исследования с участием испытателей-добровольцев в бассейне, имеющем температуру воды около 0°.

В результате исследования установлена возможность длительного пребывания в холодной воде человека, одетого в скафандр, без развития выраженных явлений общего переохлаждения. Во всех экспериментах (при свободном плавании и относительно неподвижном состоянии) температура тела человека не опускалась ниже 35,9°.

После установления основных теплоизоляционных свойств скафандра было проведено определение необходимых режимов его вентиляции применительно к возможному режиму температуры и влажности кабины космического корабля как в условиях нормального полета, так и в случае аварийных ситуаций. Исследования проводились в специальных термокамерах.

В результате были определены оптимальные режимы вентиляции скафандра для условий нормального полета и даны рекомендации об изменении режима в случае возросшей двигательной активности космонавта, при повышении температуры и влажности воздуха герметической кабины.

Когда возникает аварийная ситуация и космонавт должен катапультироваться, этому предшествует автоматическое отбрасывание крышки люка. Почти мгновенно давление воздуха кабины корабля от нормального снижается до уровня давления в космическом пространстве (практически до вакуума), что называется перепадом давления.

Такое воздействие представляет серьезную опасность для человека, не обеспеченного специальными средствами защиты.

Одной ив основных функций скафандра и является смягчение резких изменений барометрического давления в кабине. Однако для того, чтобы убедиться в безопасности перепадов давления для жизни и здоровья космонавтов, необходимо было произвести соответствующие исследования. Сначала были произведены технические испытания на манекене, во время которых устанавливался характер и время изменения давления в скафандре и камере в момент перепада. Затем приступили к опытам с участием испытателей, их обследовали врачи-специалисты как до, так и непосредственно после опыта. Обращалось особое внимание на состояние системы дыхания и кровообращения, производилась рентгенография легких и сердца. Врачебное наблюдение продолжалось также и в последующее время после опыта.

В результате экспериментов было установлено: перепад барометрического давления не вызывает у человека, одетого в скафандр космонавта, каких-либо изменений со стороны дыхательной системы и кровообращения, выходящих за пределы физиологических колебаний. Субъективно перепады барометрического давления переносились легко, без неприятных ощущений. Нарушений в органах дыхания отмечено не было.

Возможность длительного пребывания космонавта в скафандре изучалась в макете кабины корабля «Восток» при разных температурных режимах л влажности воздуха.

Во время экспериментов производилось исследование физиологических функций человека, определялись газообмен и энергетические траты. До начала каждого эксперимента и после его завершения производилось медицинское обследование испытуемых.

Результаты опытов показали возможность многосуточного непрерывного пребывания человека в скафандре. При этом не возникало тягостных ощущений и резкой усталости, кожные покровы не повреждались. Эксперименты предусматривали определение силы вентиляции при различных температурах и влажности воздуха.

Во время полетов советских кораблей-спутников «Восток» скафандр не причинил существенных неудобств космонавтам.

Все его системы работали безотказно. Он обеспечил хорошие условия теплообмена при различных температурах воздуха в кабине.

Полеты космических кораблей в околоземном космическом пространстве являются лишь первыми шагами человечества в освоении Вселенной.

За искусственными спутниками Земли последуют космические корабли, которые доставят астронавтов к Луне, Марсу, Венере и другим планетам. Человечество прочно стало на путь космоплавания.

Полеты к планетам в настоящее время представляются как длительные путешествия. Ведь даже облет Венеры или Марса потребует многих месяцев, а может быть, и лет.

Закономерен вопрос, в какой мере средства обеспечения жизни и здоровья человека, разработанные для кораблей-спутников «Восток», могут быть применены для дальних космических рейсов. Ответ на этот вопрос может быть один: длительные космические путешествия требуют разработки принципиально иных средств обеспечения человека кислородом, пищей и водой, средств удаления продуктов жизнедеятельности и отбросов.

Системы жизненного обеспечения кораблей «Восток» построены по существу на запасах питательных и различных химических веществ, вес которых прямо пропорционален продолжительности полета. В течение суток человек потребляет около 4 кг кислорода, воды и пищи. Следовательно, запас этих продуктов для обеспечения полета экипажа из двух человек длительностью до одного года должен составить не менее 2,8 тонны. На самом деле он будет немного больше, так как не учитывается вес поглотителей водяных паров, углекислоты и вредных примесей, оборудования и хранилищ для кислорода. Все это настолько утяжелит космический корабль, что сделает полеты человека к планетам солнечной системы практически неосуществимыми, во всяком случае в ближайшие годы.

Выход из положения может быть найден только путем создания круговорота веществ, потребляемых человеком в процессе жизнедеятельности.

Наибольший эффект может дать осуществление круговорота воды. Человек ежесуточно потребляет | около 2,2 – 2,5 кг воды в натуральном виде, а также в пище и напитках. Если разработать средства извлечения воды из продуктов жизнедеятельности человека, то польза становится очевидной. В то же время решение этой задачи не встречает существенных трудностей и не требует сложного и громоздкого оборудования. Вполне уместно применение различных методов: перегонки при нормальном и пониженном давлении, обработки ионообменными смолами, вымораживания и т. д.

Значительно большие трудности представляет осуществление круговорота кислорода. Однако и эта задача может быть успешно решена применением ряда физических и химических методов. Сейчас уже намечены пути получения кислорода из таких продуктов жизнедеятельности человека, как углекислый газ и вода. Эти методы заключаются в электрическом разложении воды на водород и кислород, разложении углекислого газа на углерод и кислород.

Наиболее трудной задачей является создание круговорота пищи. В настоящее время еще не найдены рациональные пути химического синтеза пищевых продуктов, поэтому единственным способом восстановления пищи является использование биологических методов.

Наиболее полное решение проблемы обеспечения длительных космических полетов заключается в осуществлении идеи великого русского ученого К. Э. Циолковского об искусственном воспроизведении на борту космического корабля тех материальных и энергетических отношений, которые сложились на Земле между животным и растительным миром.

Известно, что зеленые растения используя световую энергию, поглощают углекислый газ и воду, выделяя кислород и накапливая органические вещества. Соответствующим подбором растений, микроорганизмов и животных можно создать такое животно-растительное сообщество, которое длительное время могло бы существовать в совершенно изолированном от внешней среды и сравнительно небольшом объеме, получая извне только световую энергию и выдавая тепло. Нет оснований сомневаться в том, что в принципе в это сообщество может быть включен и человек. Если бы это удалось сделать в пределах разумного веса и габарита, то проблема обеспечения космических полетов любой продолжительности была бы решена.

Работа над созданием искусственного биологического круговорота веществ привлекает в настоящее время ученых всех стран. Многое уже исследовано, разработано большое число интересных проектов; реальное осуществление их, по всей видимости, не за горами.

При осуществлении дальних космических полетов должен измениться и скафандр космонавта. Основное его назначение будет заключаться в обеспечении безопасного выхода человека из кабины межпланетного корабля в открытое космическое пространство или на поверхность небесных тел. Такой скафандр потребует создания своей автономной системы регенерации воздуха и, что особенно сложно, системы терморегулирования. Он будет снабжен миниатюрными реактивными двигателями, которые помогут космонавту передвигаться в условиях невесомости. Не исключено, что скафандр будет заменен герметической капсулой со специальными устройствами, при помощи которых космонавты смогут осуществлять сложные рабочие операции вне кабины космического корабля.

ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАДИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

се живые существа – микроорганизмы, растения, животные и люди – постоянно испытывают воздействие различных видов лучевой энергии; часть из них в небольших дозах необходима для развития и существования организма, часть наносит ему больший или меньший вред.

Самые мощные из приходящих на Землю излучений принадлежат Солнцу. Оно является источником всех известных видов радиации, определяющих энергетический баланс Земли.

Для живых существ необходимы следующие виды солнечных излучений: тепловое, световое и ультрафиолетовое.

Остальные имеют второстепенное значение. В природе, кроме световых, инфракрасных и ультрафиолетовых лучей, существуют лучи высоких энергий, которые образуются при распаде ядер. К ним относятся альфа-лучи, представляющие собой поток ядер атомов гелия, бета-лучи – поток отрицательно заряженных частиц атомов-электронов, электромагнитные гамма-лучи, испускаемые атомными ядрами.

Все они были обнаружены в конце прошлого века.

В 1895 г. немецкий ученый-физик Вильгельм Конрад Рентген открыл лучи, проникающие сквозь непрозрачную среду. Впоследствии они получили название рентгеновых. Через год французский физик Анри Беккерель обнаружил, что урановая руда характеризуется особым излучением. А вскоре Мария Склодовская-Кюри совместно со своим мужем французским физиком Пьером Кюри открыли в составе урановой руды два неизвестных ранее химических элемента – полоний и радий, которые также обладают естественной радиоактивностью.

Вскоре же эти открытия нашли применение в медицине для диагностики и лечения различных болезней. А несколько позже их начали использовать в промышленности и сельском хозяйстве.

На первых порах физики и медики еще не знали о вредном действии ионизирующих излучений на живой организм, работали с источниками этих излучений, не принимая мер техники безопасности, и поэтому жестоко поплатились своим здоровьем и даже жизнью. В Гамбурге стоит памятник радиологам и рентгенологам всех наций, отдавших жизнь служению науке. На нем высечены многие десятки славных имен.

Уже первые исследователи, изучавшие свойства необычных лучей, обнаруживали на коже рук или других частях тела, подвергшихся облучению, долго не заживающие ожоги и язвы. Например, у Анри Беккереля, носившего пробирку с радием в кармане, на груди образовался ожог.

Многочисленные случайные наблюдения явились толчком для углубленного изучения действия радиации на живые организмы. Так возникла новая отрасль знания – радиобиология.

Плеяда отечественных ученых – И. Р. Тарханов, И. Н. Жуковский, Е. С. Лондон, С. В. Гольберг, Л. М. Горовиц-Власова и многие другие были пионерами в этой области. Их работы сыграли большую роль в зарождении и становлении радиобиологии как науки.

Следует отметить, что биологическая опасность ионизирующих излучений долгие годы недооценивалась. В книге французского ученого Жено приводится такой случай. На фабрике в районе Ньюарка (США), где изготовлялись циферблаты для часов, около 800 работниц наносили на них светящуюся смесь, в состав которой входил радий. При этом работницы обычно приглаживали губами кисточки, которыми они наносили светящийся состав. Через несколько лет часть работниц была вынуждена оставить работу вследствие сильной утомляемости, выпадения зубов и развития злокачественного малокровия (анемии). Спустя еще несколько лет многие из них умерли от анемии и злокачественных опухолей. Тщательное обследование показало, что заболевания были вызваны заглатыванием радиоактивного элемента и накоплением его в костях челюстей.

Еще не так давно поражения ионизирующей радиацией представляли собой таинственное явление, природа которого была неизвестна. Успехи современной науки позволили во многом раскрыть загадку поражения ионизирующими излучениями и наметить пути к предотвращению и лечению этих поражений.

В настоящее время разработаны эффективные меры защиты людей, работающих с источниками ионизирующих излучений или с радиоактивными изотопами. Строгое соблюдение требований по технике безопасности совершенно исключает губительное действие радиации на организм человека.

Конечно, и сейчас еще далеко не полностью раскрыта природа биологического действия проникающей радиации. Но мы знаем, что всем видам излучений (рентгеновым, гамма-лучам, альфа- и бета-частицам, нейтронам), в том числе и космическим лучам, присуще одно общее свойство: в любом веществе, с которым взаимодействуют, они вызывают образование электрически заряженных частиц – ионов. Отсюда и их название ионизирующее излучение.

Все ткани нашего тела способны поглощать энергию радиации, которая преобразуется в организме в энергию химических реакций или тепло. В тканях человеческого организма содержится около 60 – 80% воды. Следовательно, большая часть энергии излучения поглощается водой, меньшая – растворенными в ней веществами. Поэтому при облучении в организме животного или человека появляются продукты разложения (радиолиза) воды. Будучи в химическом отношении очень активными, они могут вступать в реакцию с белковыми и другими молекулами. В результате образуются новые химические соединения, не свойственные здоровому организму. Все это приводит к нарушению сложных биохимических процессов обмена веществ и жизнедеятельности клеток и тканей, к развитию так называемой лучевой болезни.

Это заболевание выражается в том, что непосредственно после облучения дозами 200 и более рентгенов (р)¹ появляются общая вялость, тошнота, рвота, понижение аппетита, иногда сильная жажда. К концу первых суток или в начале вторых неприятные ощущения исчезают, наступает так называемый «скрытый период», или период мнимого благополучия, когда нет еще видимых проявлений болезни. Чем короче срок такого состояния, тем тяжелее, как правило, степень радиационного поражения.

¹ Рентген (р) – доза гамма-излучения, при которой в 1 см³ сухого воздуха пои температуре 0° при нормальном давлении образуется приблизительно 2 млрд. пар ионов.

Через несколько дней наступает период разгара болезни с появлением всех ее признаков: общее угнетение, слабость, головная боль, лихорадочное состояние, понос (нередко с кровью), резкое понижение аппетита до полного отвращения к пище, кровоточивость десен, воспаление полости рта, глотки, крова подтеки на коже, боли в костях ног и рук, чуткий сон. В тяжелых случаях отмечается нарушение проницаемости кровеносных сосудов: наблюдается кровь в моче, кровавая рвота, кровотечение из носа и половых органов.

В крови уже с первых дней после облучения находят резкое уменьшение белых кровяных шариков (лейкопения) и красных кровяных пластинок (тромбопения), а затем уменьшается количество красных кровяных шариков (эритроцитов) и гемоглобина.

Очень тонко реагирует на воздействие ионизирующей радиации центральная нервная система, нарушаются основные процессы возбуждения и торможения. Резко снижаются защитные силы организма против различного рода воздействий внешней и внутренней среды, повышается восприимчивость к болезнетворным микроорганизмам. Через 7 – 15 дней после облучения наблюдается сильное выпадение волос.

Ионизирующая радиация в определенных дозах и при определенной интенсивности (или мощности дозы) действует губительно на любые живые существа. Степень чувствительности биологических объектов к радиации колеблется в очень больших пределах. Так, например, человек умирает при дозе облучения 400 – 600 р, а кролик – при 800 – 1000 р; чтобы вызвать гибель простейшего одноклеточного организма – инфузории (туфельки), нужны дозы радиации в пределах 350 000 – 600 000 р.

Доза облучения, вызывающая задержку роста, меньше смертельной примерно в 8000 раз. Дозы, вызывающие различные биологические реакции, лежат в пределах от 10 до 1 000 000 р. К сожалению, в настоящее время удовлетворительных объяснений для таких различий в чувствительности нет.

Как правило, наименее чувствительными являются одноклеточные растения, животные и бактерии, наиболее чувствительными – млекопитающие животные и человек, для которых смертельной является доза в сотни рентгенов.

Резкое различие в смертельных дозах для одноклеточных или примитивных живых существ и животных заставляет думать, что механизм поражающего действия ионизирующей радиации для сложных организмов и простейших различен. Одноклеточные организмы гибнут от радиации вследствие повреждения самой клетки, а высокоорганизованные – не от повреждения или гибели клеток, составляющих ткани и органы животного, а от нарушения условий их жизнедеятельности, от нарушения регуляции обмена веществ.

В опытах на изолированных тканях было установлено, что если взять даже наиболее чувствительные клетки из тела млекопитающего животного, облученного смертельной дозой рентгеновых лучей, и выращивать их на искусственной среде, то они будут жить неограниченно долго после смерти основного организма. Известно также, что зимнеспящие животные (летучие мыши, хомяки и др.), облученные в состоянии спячки абсолютно смертельной дозой рентгеновых лучей, продолжают спать в течение недель и месяцев, не обнаруживая признаков заболевания, и если их не лечить, то они погибнут от лучевой болезни через две – три недели после пробуждения. Такие факты имеют исключительно важное значение для науки и практики. Они открывают определенные перспективы лечения лучевой болезни. В самом деле, ведь здесь речь идет не об «оживлении» погибших клеток, а только о создании условий для продолжения их существования в целом организме, регуляция функции в котором нарушена, или о предупреждении и уменьшении тем или иным способом возникшего нарушения. А это становится возможным при современном уровне развития науки, в частности биологии, медицины и химии. Различие в чувствительности к радиации имеет место и у разных особей одного и того же вида, в зависимости от физиологического состояния организма животного в момент облучения, в частности, его центральной нервной системы.

Известно, например, что преобладание возбудительного процесса в центральной нервной системе приводит к повышению устойчивости организма к поражающему действию ионизирующей радиации. Более того, различные клетки в многоклеточном организме обладают неодинаковой чувствительностью. Наиболее чувствительны малодифференцированные, молодые и растущие клетки. Так, например, повреждения и даже гибель лимфоцитов и клеток костного мозга наступают уже при дозах облучения 25 – 100 р, а для клеток печени и мышц нужны дозы 1000 – 4000 р. На этом принципе различной чувствительности клеток построена терапия рака и других новообразований рентгеновыми и гамма-лучами.

В многочисленных экспериментах с водными растворами органических веществ на простейших и даже высокоорганизованных животных был установлен так называемый «кислородный эффект». Он состоит в том что чувствительность биологических объектов к радиации в присутствии кислорода резко повышается и, наоборот, недостаток кислорода или его отсутствие приводит к понижению чувствительности.

Здесь уместно отметить то обстоятельство, что биологически вредное действие ионизирующих излучений зависит от многих факторов: проникающей способности (жесткости) излучений, их ионизирующей способности, особенно от плотности вызываемой ими ионизации и от общей энергии излучений. Чем легче частицы и чем значительнее присущая им энергия, тем выраженнее проникающая способность.

Большое значение имеет так называемая мощность дозы. Если последняя очень мала, то даже ежедневные облучения в течение всей жизни человека не могут оказать заметно выраженного поражающего действия. Например, имеются люди, работающие с источниками ионизирующей радиации очень длительное время – десятки лет. Они получили дозу облучения до 400 р, то есть такую, которая при однократном. воздействии вызывает тяжелую степень лучевой болезни, в 50% случаев сопровождающуюся смертельным исходом. А между тем у них никаких признаков лучевого поражения не отмечено.

Такие же данные были получены и в экспериментах на животных: 50% смертельная доза для крыс при мощности дозы 18 000 р в час составляла 600 р, а при мощности 1,8 р в час – 2700 р. Следовательно, фактор времени имеет большое значение в биологическом эффекте радиации. Многократное, прерывистое (фракционированное) облучение точно так же приводит к значительному снижению поражающего действия радиации. Местное облучение переносится значительно легче, чем общее.

Такова в кратких чертах биологическая характеристика ионизирующей радиации. Эти сведения крайне необходимы для понимания биологического действия космической радиации.

Космическая радиация впервые обнаружена в 1900 г. В 1925 г. советский физик Л. В. Мысовский показал, что космические лучи поглощаются значительно меньше, чем гамма-лучи. Позднее (1927) советский ученый Д. В. Скобельцын экспериментально доказал, что в состав космических излучений входят заряженные частицы очень больших энергий. В 1929 г. Д. В. Скобельцын открыл «ливни» частиц, образующихся из первичных частиц космического излучения. Открытия академика Д. В. Скобельцына положили начало систематическому исследованию физики космических излучений.

Космическая радиация в обычных условиях не представляет существенной опасности для людей, так как их надежно защищает атмосфера и магнитное поле Земли. Однако космонавты, находящиеся в космическом корабле вне земной атмосферы, лишены этой мощной естественной защиты.

Еще не так давно (до 1958 г.) большинство ученых считало, что космическая радиация не будет представлять опасности для полета человека в космическом пространстве. В самом деле, доза облучения за счет первичных космических лучей, приходящих из глубин Галактики и от Солнца, на высотах около 300 км сравнительно невелики – от 10 до 15 мрад¹ за сутки. Эта доза по существу не превышает предельно допустимую дозу, принятую для лиц, постоянно работающих с источниками ионизирующей радиации. Однако современные данные, полученные с помощью высотных шаров, космических ракет и спутников Земли, позволяют уже сейчас оценить ту огромную радиационную опасность, с которой неизбежно встретятся космонавты, особенно при осуществлении длительных межпланетных перелетов. Радиация превратилась в основной фактор, влияющий на вес и конструкцию корабля, она будет одним из главных препятствий, стоящих на пути освоения космического пространства. Радиационная опасность обусловлена такими видами излучения: первичным космическим излучением; ионизирующим излучением радиационных поясов Земли; излучением, связанным с вспышками на Солнце.

¹ Рад – единица поглощенной дозы, соответствующая выделению энергии в 100 эрг на 1 г облучаемого вещества или ткани: мрад = 0,0001 рада. Практически 1 рад в условиях Земли приблизительно равен 1 рентгену.

Первичные космические лучи представляют собой поток заряженных частиц, главным образом протонов, приходящих из мирового пространства. В результате исследований, особенно при использовании метода толстослойных фотоэмульсий, установлено, что первичное космическое излучение состоит из ядер многих химических элементов, известных на Земле. Однако в этом излучении практически не наблюдается элементов с атомным числом больше 26 (железо).

Первичное космическое излучение состоит примерно на 85% из протонов, 13 – 14% альфа-частиц и 1 – 2% тяжелых ядер с энергиями от нескольких Мэв до 10¹³ Мэв¹ (С. Н. Вернов). При прохождении первичного космического излучения через вещество (ткани) частицы взаимодействуют с атомами этого вещества или ткани. Потеря энергии первичной частицей идет за счет ионизации среды, образования β-электронов и ядерных превращений. Плотность ионизации в конце пробега тяжелых частиц резко возрастает.

¹ Энергию частиц измеряют в электрон-вольтах (эв). 1 эв равен энергии, которую приобретает электрон, пройдя электрическое поле с разностью потенциалов в 1 вольт. Килоэлектронвольт (кэв)=1000 эв, мегаэлектрон-вольт (мэв) = 1 млн. эв; 1 эв соответствует 1,6 ∙ 10^–12 эрга.

Ионизационные потери частиц первичного космического излучения не являются ведущим механизмом потерь энергии. Основными процессами поглощения энергии для тяжелых частиц в первых слоях вещества являются ядерные превращения (образование «звезд» и ливней взрывного типа). В результате таких ядерных взаимодействий возникает большое количество вторичных ионизирующих частиц, которые в свою очередь могут в общем создавать ионизацию в единице вещества более значительную, чем это делала бы одна первичная частица.

Следовательно, тяжелые частицы первичного космического излучения, создавая высокую плотность ионизации при прохождении через ткани живого организма, могут вызвать значительный поражающий эффект, с которым необходимо будет считаться при решении вопроса о радиационной безопасности длительного космического полета. В настоящее время нет еще конкретных данных об относительной биологической эффективности тяжелых частиц первичного космического излучения.

Высокая проникающая способность, значительное увеличение плотности ионизации, особенно в конце пробега, увеличение числа ядерных взаимодействий с ростом защитного слоя до 20 – 25 г/см² для тяжелых заряженных частиц позволяют сделать вывод о нецелесообразности применения специальной физической защиты от первичного космического излучения.

Излучение радиационных поясов. С помощью искусственных спутников Земли и космических ракет было обнаружено, что огромная область вокруг Земли занята заряженными частицами (электронами и протонами) очень высокой интенсивности. Эта область разграничивается на три пояса: внутренний, внешний и самый внешний.

Состав излучения, его энергетический спектр и пространственное распределение интенсивности излучения в этих поясах еще окончательно не изучены. Внутренний пояс радиации расположен на расстоянии приблизительно от 400 до 6000 км от поверхности Земли над геомагнитным экватором. Интенсивность излучения во внутреннем поясе отличается относительным постоянством как в пространстве, так и во времени.

Максимум интенсивности во внутреннем поясе находится на высоте около 3500 км над поверхностью Земли.

Внешний пояс радиации расположен на расстоянии от 12 000 до 50 000 км от поверхности Земли над геомагнитным экватором. Но в районе геомагнитных широт 50 – 65° «рога» внешнего пояса опускаются до 250 – 300 км. В отличие от внутреннего радиационного пояса внешний претерпевает значительные изменения как по расположению относительно Земли, так и по количественному составу частиц. По-видимому, эти изменения зависят от возмущений магнитного поля Земли.

Согласно экспериментальным данным максимум интенсивности был зафиксирован на высоте порядка 16 000 км (С. Н. Вернов). Доза радиации внутри корабля создается в основном за счет тормозного (рентгеновского) излучения. Доза этого излучения будет равна нескольким десяткам рад в час.

Самый внешний пояс расположен приблизительно на высоте от 50 000 до 75 000 км и излучение его в основном состоит из электронов с энергиями около 200 эв.

Солнечные вспышки. Наибольшую опасность для космонавтов будут представлять потоки ионизирующей радиации, возникающие в результате так называемых хромосферных вспышек на Солнце.

В основном это излучение состоит из протонов. Доза радиации в период вспышки за пределами магнитного поля Земли может составить несколько тысяч рад, а на орбитах кораблей типа «Восток» всего несколько десятков рад.

Появление солнечных вспышек происходит без какой-то выраженной закономерности (во времени).

Следует отметить, что в периоды повышенной солнечной активности (11-летний цикл) вероятность возникновения вспышек значительно возрастает. Очередной период повышенной солнечной активности начнется в 1967 г.

Солнечные вспышки по оптической яркости разделяются на семь классов: 1; 1⁺ ; 2; 2⁺; 3; 3⁺; 4. Наиболее мощными вспышками являются вспышки класса 4.

Основные этапы освоения космического пространства	3
При помощи радиотелеметрии	4
Основные группы факторов космического полета	5
Невесомость	6
Успех первых исследований	7
Ю. А. Гагарин в космосе	14
За Ю. А. Гагариным – Г. С. Титов	16
Космический полет А. Г. Николаева и П. Р. Поповича	17
Системы жизнеобеспечения космонавтов в полете	19
Искусственная атмосфера	20
Регенерация и кондиционирование воздуха	32
Питание и водообеспечение	39
Индивидуальное снаряжение космонавта	44
На очереди – полеты к планетам	51
Обеспечение радиационной безопасности	55
Ионизирующая радиация и ее биологическое действие	57
Характеристика космической радиации	64
Биологическое действие космической радиации	70
Химическая защита космонавта от поражающего действия космической радиации	87
Обеспечение радиационной безопасности группового полета А. Г. Николаева и П. Р. Поповича	97
Радиобиологические эксперименты, проведенные на кораблях «Восток-3» и «Восток-4»	99
Подготовка космонавтов	102
Каким требованиям должен удовлетворять космонавт	104
Обследование будущих космонавтов	105
Уроки полетов Ю. А. Гагарина и Г. С. Титова	107
Болезнь укачивания и вестибулярный аппарат	108
Специальные вопросы подготовки	117
Что показали испытания	123
Методы физиологических исследований в космическом полете	127
«Биологическая телеметрия»	128
Расширение изысканий	129
Телевизионные наблюдения	131
Элементы биотелеметрической системы	132
Связь с космическими кораблями	138
Изучение работоспособности космонавтов	140
Некоторые результаты физиологических исследований	142
Заключение	152
Новый подвиг	155


Образование «звезды» при попадании тяжелой частицы космической радиации в ядро клетки.	След (трек) пси прохождении тяжелой частицы космической радиации через ткани.