«Техника-молодежи» 1981 №5, c.44-48

Я. Микеш (ЧССР). На орбитах братства. (Работа с выставки «Время — Пространство— Человек».)

Космонавт. Я полагаю, что двадцатилетие полетов в космос следует отметить, припомнив сложный путь преодоления оков земного веса, тяготения, где был опасен каждый шаг неверный. Стремленье в космос — словно бег барьерный. Ведь, двигаясь вперед, здесь тоже надо преодолеть препятствия, преграды: построить двигатель, за ним ракеты, искусственные спутники планеты... Ну и, конечно, оценить способность жить и работать там, где невесомость.

Физиолог. В проблеме невесомости, к примеру, существовали многие барьеры. Ведь невесомость — это ощущение, присущее свободному падению. И каждый, кто впервые с ней столкнется, переживает бурные эмоции. Так, например, животные и птицы волнуются, боясь упасть, разбиться, найти пытаясь в этом странном мире себе опору и ориентиры. Сердца их бьются в страхе и тревоге, частит дыханье — таковы итоги. Но если погрузить животных в сон, то все тревоги устраняет он. Жизнь безмятежна под покровом сна...

Ученик. Выходит, невесомость не страшна?

Физиолог. Мы доказали лишь таким примером преодоленье первого барьера, эмоций отрицательных угрозу.

Скептик. Но не летать же в космос под наркозом?

Физиолог. У человека знания и воля способны проявиться в важной роли надежных регуляторов эмоций, а с накопленьем опыта бороться с тревогой легче. Так, на самолете, который взмоет вверх в своем полете и устремится вниз, как будто с горок, теряя вес секунд на тридцать-сорок, у опытных нет страха, напряжения. Им нравится свободное парение. Оно восторг и радость возбуждает...

Космонавт. Но иногда и опыт не спасает от неприятностей другого свойства.

Физиолог. Вы про вестибулярные расстройства? При невесомости их появление явилось новым камнем преткновения... Сначала никого не удивляло, что некоторых быстро укачало при невесомости на самолете. Ведь чередуется в таком полете с большими перегрузками она. Как будто бы гигантская волна то кинет вверх, то увлечет в пучину. Довольно очевидная причина к тому, чтобы инерционной силой при этом органы переместило подвижные, чтоб отолиты тоже то на свое надавливали ложе, то прижимались слабо, еле-еле... Тут все похоже было на качели огромные. Но почему, скажите, подобные явленья на орбите могли возникнуть? Там ведь качки нет... Довольно трудно было дать ответ. В полемике, дискуссиях и споре рождались любопытные теории. В висящем без опоры отолите усматривался минус-раздражитель; в каналах полукружных, как считалось, чувствительность к вращеньям повышалась (опасны в невесомости порой простые повороты головой); обычно при оценке вертикали мы безусловно чувствам доверяли, но в невесомости возникнет хаос меж чувствами. Пространственный анализ возможен будет лишь посредством зрения. Закрыв глаза, не чувствуя давления рецепторами мышц, суставов, кожи, ориентиры потерять возможно. В конфликте чувств, в нарушенном союзе причина появления иллюзий переворотов, головокружений, что провоцирует «болезнь движения». И к сожаленью, нарушеньям этим был до сих пор подвержен каждый третий из космонавтов на начальной фазе полета орбитального. Но связи с переносимостью обычной качки вам здесь не обнаружить... Вот задачка...

Космонавт. Но при обычной качке человек не чувствует прилива к голове, а в невесомости побыть отважась, он в голове вдруг ощущает тяжесть... Она как будто налита свинцом. К тому же отекает и лицо... Я думаю, такая ситуация способствует тому, чтоб укачаться?

Физиолог. Вы правы, невесомость устраняет гидростатический напор. Меняет распределенье крови повсеместно. Ведь на Земле от собственного веса она в ногах стремилась накопиться, а в невесомости — распределиться она бы равномернее сумела, перетекая к верхней части тела. Подобное явление похоже на то, что возникает в позе лежа. Ведь что такое «заспанные лица»? Они одутловаты. Накопиться смогла в них жидкость вследствие притока излишней крови. Вот вам и отеки...

Космонавт. Да, этот способ выгоден бесспорно в исследованиях лабораторных, когда пред нами возникают цели проимитировать, как на модели, те специфические изменения, что связаны с перераспределением объемов крови в мире невесомом. Одно из них теперь уж вам знакомо: приливы крови к голове. Они в космическом полете так сильны, что создают иллюзию собой переворота книзу головой.

Скептик. Ну, знаете, среди таких иллюзий я сразу стал бы в космосе обузой... И так-то я от этих поворотов себя почувствовал неважно что-то.

Космонавт. Да, неприятна эта ситуация, и если б не процессы адаптации, то вряд ли безнаказанно мы с вами могли летать бы в космос месяцами.

Физиолог. Посредством адаптации в полете барьер второй был взят в конечном счете: барьер вестибулярных нарушений, иллюзий, неприятных ощущений переполненья кровью головы, расстройств координации...

Ученик. Но вы не говорили о координации и... как ее? Об этой адаптации.

Физиолог. Готов я краткое дать пояснение: суть адаптации — приспособление к меняющейся внешней обстановке (высокогорью, темноте, зимовке и к прочим факторам в подобном роде).

Ученик. Но как приспособленье происходит?

Физиолог. В конкретных случаях наш организм к различным прибегает механизмам. Так, наполненье верхней части тела излишней кровью вызывает целый набор разнообразных изменений: растет предсердий кровенаполненье; рецепторы в предсердии одном его зарегистрируют объем, а если крови стало слишком много, они сигнализируют: тревога! Сигнал идет к гипофизу, а он антидиуретический гормон замедлит вырабатывать, и почки включаются в работу без отсрочки, стараясь жидкость вывести скорее, объем у крови снизить. Загустеет немного кровь, зато теперь приливы гораздо меньше ощутить смогли вы и для иллюзий меньше предпосылок. Нас адаптация вознаградила способностью расстройства подавлять в вестибулярном также аппарате.

Ученик. А что с координацией?

Физиолог. Как раз об этом я хочу начать рассказ. Чтобы рукой к предмету дотянуться в земных условиях, не промахнуться, должны мы вес руки принять в расчет, иначе она просто упадет. И надо, чтобы мышечная сила падение руки предупредила. Внесение в движение поправок на вес руки сформировалось в навык. А что же в невесомости? Рука в поддержке не нуждается — легка! Достать предмет вы, скажем, захотели — рука же промахнулась выше цели, поскольку по привычке вы и здесь преодолеть ее стремились вес. Но регуляция весьма пластична, и космонавт со временем отлично в движеньях новый навык обретает.

Скептик. А старый, вероятно, забывает?

Физиолог. Да, он рискует потерять, коллеги, при этом навыки в ходьбе и беге. Отсутствие весомости чревато весьма разнообразными утратами: упомянули мы про навык, жидкость, но не исчерпали, конечно, список, и нам включить придется в список оный потерю антигравитационных свойств организма, например утрату опорно-двигательным аппаратом способности сопротивляться весу.

Скептик. Барьер главнейший, без сомненья, здесь! Как одолеть его, прошу прощенья?

Социолог. Опорой служат: знанье и уменье. Давайте разберемся с вами вместе, что значит «атрофия от бездействия», которая, увы, грозит здоровью и измененьями в системе крови, в костях и мышцах, в сердце и обмене в космических полетах, к сожалению. Скелет, лишенный весовой нагрузки, частично подвергается «утруске», теряет кальций, важный минерал, который ему прочность придавал. Процесс идет подспудно, постепенно, не создавая никаких проблем в полетах относительно коротких, но вот при межпланетных перелетах реально появляется угроза возникновенья остеопороза (сниженья плотности у костной ткани). Такая кость уже не в состоянии нагрузке противостоять надежно. Ее теперь и повредить несложно...

Характеристика изменений (обозначены в прямоугольниках), возникающих в невесомости (а) и после возвращения на Землю (б), а также средств защиты организма от неблагоприятного влияния невесомости (обозначены в кружках). Схема из работы А. М. Генина и И. Д. Пестова, 1972 г.

Инженер. Я как-то повредил себе колено. Мне снимок сделали в лучах Рентгена, и я впервые оценил структуру самой кости, ее архитектуру. Ажурный свод из тонких костных балок ей легкость, прочность придает немалую. Механики законы вездесущи: вот идеал конструкции несущей!

Биолог. Природа — гениальный инженер. Она предусмотрела, например, наличие резервов в организме, необходимых в повседневной жизни; дублирование у функций многих; способность компенсировать в итоге частичные утраты; замещать утраченные свойства; повышать резервы организма и надежность в процессе тренировок всевозможных. Но вместе с тем природа экономна, и целесообразности законы диктуют ей не проявлять стремления к заведомо избыточным решениям. Когда на кость нагрузка осевая уменьшится, природа изменяет ее структуру.

Ученик. Только как в природе такие измененья происходят?

Физик. А не зависит ли явленье это от пьезоэлектрических эффектов? Известно: деформация кристаллов способна возбудить потенциалы. В костях кристаллы есть определенно, потенциалы их удержат и ионы.

Ученик. Какие ж ионы будут в кость включаться?

Физик. Я думаю, что кость имеет матрицу, к которой кальций может подходить, как ключ к замку. А чтобы закрепить в структуре костной те ионы, надо нагрузкой осевой создать заряды. Но если кость нагрузки лишена, рискует кальций потерять она.

Физиолог. Теория такая справедлива, и, если б кости нагрузить смог ли вы, то им не угрожала бы, признаться, при невесомости декальцинация.

Инженер. Мне кажется, не так уж это сложно. Резиновыми тягами возможно вдоль тела приложить нагрузку эту и вызвать деформацию скелета.

Космонавт. Я рад сказать, что ваши мысли, думы воплощены в конструкцию костюмов нагрузочных, при помощи которых мы под ногами чувствуем опору и можем бегать до седьмого пота во время орбитального полета.

Инженер. Нельзя ли поподробнее немножко?

Космонавт. Наш тренажер «бегущая дорожка» системой притяжною обладает. Костюм усилие распределяет на пояс, плечи (на скелет, в итоге), к дорожке с силой прижимая ноги. А с помощью «искусственного веса» ходить, бежать и прыгать можно здесь.

Скептик. Побегали вы, предположим, час, но остальное время-то у вас нагрузки для скелета не хватает?

Космонавт. Костюм другой при этом выручает. Он создает нагрузку осевую весь тот период, что его ношу я.

Скептик. Тогда зачем же бегать, надрываться?

Медик. Я чувствую, что мне пора вмешаться. Ведь, обсуждая костную систему, мы позабыли о других проблемах. А между тем, исчезновенье веса приводит к атрофическим процессам в тех мышцах, что остались без работы при длительном космическом полете. Относится подобная угроза к мускулатуре поддержанья позы и к разгибателям спины и ног. Теряют эти мышцы свой белок. А если мышцы распадаться стали, теряет организм азот и калий. При этом возникают перемены и в уровне белкового обмена (частично в этом кроется причина снижения в крови гемоглобина). Понижен будет синтез новых тканей, а кровообращенье и дыхание, ввиду снижения энерготрат, свою активность тут же сократят. Здесь виден признак «неупотребленья», которое приводит к изменениям в сердечной мышце. Может оказаться — она отвыкнет с силой сокращаться. При меньшей силе сердце будет склонно почаще биться, что неэкономно.

Биолог. Возьмем, к примеру, кролика и зайца: один вприпрыжку от волков спасается, другой всю жизнь свою проводит в клетке... У зайца пульс всегда в покое редкий, но если появляется тревога и надо уносить быстрее ноги, то сердце, учащая сокращения, усилит резко кровообращение, снабжая мышцы всем, чтоб прыгать ловко. Тут помогло влиянье тренировки. А вечно находящийся в неволе, опасностей не ведающий кролик сердечком слабым обладает. Ясно, что слабенькое сердце бьется часто в покое даже. Где ж тут бегать резво? У кровообращенья нет резерва!

Скептик. Скажите, вы, случайно не в союзе с писателем известным, паном Зюзей? Ведь разговор о кроликах и зайцах космических полетов не касается.. А гиподинамия в клетке тесной еще не невесомость, как известно.

Медик. Вы правы, это не одно и то же, но все-таки они весьма похожи по действию на кровообращение, обмен веществ и органы движения. По существу, в космическом полете все изменения в конечном счете имеют ряд причин в своей основе, а именно: перемещенья крови, разлад единства в наших ощущениях и гиподинамию. Изменения, зависящие от причины каждой, мы можем моделировать, а также анализировать. Малоподвижность является весьма информативной моделью невесомости. Она, конечно, будет более полна, когда мы с целью экспериментальной лежим не двигаясь, горизонтально, иль головою вниз склонясь немного. Тут гиподинамия будет строгой, поскольку ограниченность движений сопровождается распределением нагрузки весовой на всю опору, а также уменьшением напора подвижных жидкостей. В своей кровати, подолгу не вставая, мы заплатим такую ж цену, как за невесомость. Наверняка понизится способность физическую выполнять работу (ослабли мышцы, сердце, как в полете); труднее будет в позе вертикальной (объем у крови стал, как ни печально, теперь гораздо меньше, чем когда-то, что привело к снижению возврата венозной крови к сердцу, а к тому же и тонус у сосудов стал похуже) ; вес снизится (за счет воды и тканей); выносливость уменьшится, и станет труднее на ногах передвигаться (пропали сила и координация). Так невесомость и ее модели своим влияньем поражают цели в системе антигравитационной устойчивости. Создают препоны к тому, чтоб с окончанием полета способен был бы человек работать, самостоятельно передвигаться и чтоб врачи могли не опасаться за сохранение его здоровья, за то, чтоб организм был наготове земным нагрузкам противостоять. Вот это все нам очень важно знать. От пониманья этих нарушений зависит способ их преодоленья.

Схематическое изображение «горки невесомости». Опытный образец установки для воздействия пониженного давления на нижнюю половину тела. При этом воздействии в условиях невесомости и в горизонтальном положении кровь будет устремляться к ногам так же, как если бы человек стоял на земле. Упражнения на тренажере «бегущая дорожка» в горизонтальном положении, имитирующем отсутствие опоры на ноги. В этих условиях опора воспроизводится, как и в космическом полете, с помощью притяжной системы и нагрузочного костюма. Избежать застоя крови в ногах после возвращения из космического полета помогает противоперегруэочный костюм, плотно облегающий живот и ноги и снабженный резиновыми надувными камерами, давление в которых регулируется с помощью ручного насоса.

Ученик. Но надо заниматься физкультурой, чтоб сохранить свою мускулатуру.

Космонавт. Здесь главная надежда и опора на бортовые наши тренажеры. С одним из тренажеров вы знакомы (с «бегущею дорожкою»). Легко мы, шагая по подвижной ленте, сможем и навык поддержать довольно сложный в ходьбе и беге; мышцы нагрузить спины и ног, чтобы стоять, ходить, полет окончив, возвратясь домой... Есть тренажер в полете и другой. Напоминает он велосипед: педали есть, а вот колес-то... нет. И, приводя педали во вращение, порой меняя их сопротивление, мы можем при стандартных оборотах так подобрать себе объем работы, как будто, гору преодолевая, мы устаем; спускаясь — отдыхаем; потом равниной мчимся далеко мы, а там опять то спуски, то подъемы...

Скептик. Так, значит, мы теперь достигли цели, барьеры наконец преодолели.

Медик. Боюсь, вы радуетесь рановато: нам надо компенсировать утрату того объема крови, к сожаленью, что связана была с перемещеньем ее в грудную клетку. Как же быть?.. Нам надо кровь перераспределить, в груди уменьшить кровенаполненье. А как? Прошу... Вносите предложения.

Инженер. Вношу я предложение отличное: дыханье под давлением избыточным. Когда в груди давленье повышается, то, значит, кровь оттуда вытесняется.

Скептик. Так можно легкие себе порвать...

Инженер. Вы мячик волейбольный надувать когда-нибудь пытались? Да? Прекрасно! Не всякое давление опасно.

Скептик. Я мяч надул, но ведь потом, на вдохе, кровь снова переполнит мои легкие!

Инженер. Воздушные баллоны с автоматом помогут обеспечить воздух сжатый. Мы будем непрерывно им дышать.

Скептик. Легко вдохнуть, но трудно выдыхать. Нагрузки много на грудную клетку...

Инженер. Наденем надувную мы жилетку, по росту подогнав ее потуже. Теперь уже давлением снаружи мы можем компенсировать давленье внутригрудное.

Физиолог. Это, без сомненья, спасет от растяженья грудь и легкие, но остаются ведь трахея, щеки... Давленьем их растянет. Вот проблема.

Инженер. Тогда на голову наденем шлем мы. Дыханьем из подшлемного пространства мы обеспечиваем постоянство в соотношенье меж давленьем внешним и внутренним.

Физик. Весьма успешно вы разрешили сложные задачи, но я их сформулирую иначе: достигли вы эффекта перепадом давления на тело. Так не надо нам применять столь сложную систему (баллоны, автомат, жилетки, шлемы...). Пусть космонавты дышат как обычно, не пользуясь давлением избыточным. Понизим лучше мы для пользы дела давление на нижнюю часть тела... Придумайте подобный аппарат! Он вам создаст такой же перепад давления на тело, словно вы на ткани шеи, легких, головы и на грудную клетку применили давления избыточного силу.

Инженер. Хорошая идея. На листочке я, предположим, нарисую бочку. В той бочке будет человек стоять... А чтоб герметизацию создать меж бочкою и серединой тела, из герметичной ткани можно сделать рукав, который к бочке прикреплен и к телу (просто поясным ремнем). Ну вот и все... Конструкция готова.

Утрата навыков к ходьбе после длительного пребывания в постели демонстрирует возможные нарушения походки и после длительного космического полета.

Физик. Нет, это лишь конструкции основа. Как перепад давленья вы создали?

Инженер. Ну, это уже частности, детали... Тут два принципиальных есть решения: могу я, например, поднять давленье в кабине корабля, а в бочке этой давленье не изменится же? Нет! Вот вам и перепад. Само собой, гораздо проще вариант второй. Из бочки можно воздух откачать, и перепад получится опять.

Ученик. Но что же происходит с человеком? Опасность есть при перепаде этом?

Космонавт. Я испытал подобное устройство в космическом полете с удовольствием! Оно воспроизводит ощущения, присущие земному тяготению. Как только разреженье наступило, то бочка внутрь затягивает с силой. Чем больше поперечное сечение у бочки или разница давлений, тем сила эта будет больше. Ноги стоят как будто на земной дороге. Кровь также устремляется к ногам, и сердце бьется часто. Это нам с родной Землей напоминает встречу: вот мы идем, взвалив рюкзак на плечи, и хоть тяжелой ноша показалась, но цель близка — и не страшна усталость!

Медик. Да, выбрать можно перепад давлений такой, чтоб вызвать те же ощущения, как в положенье стоя. Но пугает, что с большим разреженьем возникают и измененья более опасные...

Инженер. А мы поставим клапан. Он не даст нам создать недопустимых разрежений.

Медик. Ну вот теперь уж мы без опасений в конце полета можем применить подобное устройство. Накопить мы сможем жидкость. И сосудам нашим теперь, конечно, меньше будет страшен напор гидростатический.

Ученик. Так, значит, мы разрешили сложные задачи и невесомость одолеть сумели?

Медик. Мы приближаемся к заветной цели. Остался лишь еще один рывок: как все же защитить сосуды ног? Полет окончив, избежать застоя венозной крови в положенье стоя? Как после приземления помочь опасность обморока превозмочь?

Инженер. Условия задачи изменились. Теперь, чтоб кровь в ногах не накопилась, давление на верхнюю часть тела должно быть ниже, чем на ноги. Смело сказать решусь, что понижать давленье на голову, грудь, руки, без сомненья, не так удобно, как подвергнуть ноги избыточным давленьям. Технология тут может быть различной. Можно взять — живот и ноги перебинтовать. Или, как при продольной перегрузке, одеться в брюки тесные и узкие с резиновыми камерами. Тут же шнуровкой брюки подогнать потуже, поднять насосом в камерах давление — и вот уже не страшно тяготение!

Космонавт. Да, вы решили важную задачу. Костюм ваш, без сомнения, удачен. Полет окончив, я ходил в таком же. Он очень эффективен, прост, надежен... Наш разговор мне кажется полезным. Не так все просто на дорогах звездных.. Подобные мифическим Антеям, покинув Землю, мы теряем с нею живительную связь, и наши силы почти угаснуть в нас готовы были б, но, к счастью, в отличье от Антея теперь уже мы знаем и умеем, как эти силы можно сохранить, чем тяготенья силу заменить, как можно компенсировать утраты, преодолеть препятствия, преграды, жить с измененным весом и без веса, достичь успехов на путях прогресса и созиданья. Будет в том порукой надежный синтез практики с наукой!