Ласточка, делающая весну
Космические доспехи
«Я в течение 6 месяцев спустил сотню людей на глубину от 30 до 40 метров, в таких же условиях на моих глазах работали 200 иностранных водолазов. Все эти люди дышали воздухом, сжатым до 4–5 атмосфер. Пять человек умерли при этих условиях, громадное количество подверглось различным заболеваниям, из которых наиболее тяжелыми были паралич ног и мочевого пузыря, глухота и малокровие. Люди, поднятые быстро, заболели… Ни один не умер в воде, но, уже выходя из воды, начинали жаловаться большей частью на сердце, ложились на палубу своей баржи и спустя несколько часов умирали».
Такова запись, сделанная в 1872 году конструктором вентилируемого водолазного скафандра Денейрузом. Читателю, вероятно, покажется странным, зачем приведена эта цитата и что общего между спуском водолазов под воду и полетом человека в космос. Связь тем не менее есть.
Как выяснилось впоследствии, причиной смерти водолазов явилась кессонная, или, как ее сейчас называют, декомпрессионная, болезнь.
На погруженный глубоко под воду организм водолаза действует повышенное давление воздуха. В крови и тканях происходит растворение воздуха, в частности, его составной части — азота. Чем дольше человек находится под давлением и чем глубже опускается он (при погружении на каждые 10 метров величина избыточного давления увеличивается на 1 атмосферу), тем сильнее его организм насыщается растворившимися газами.
Если такого человека затем быстро поднять на поверхность, то есть произвести декомпрессию, растворенный в крови и тканях газ начнет бурно выделяться из организма, подобно газу в открываемой бутылке шампанского. Пузырьки закупоривают кровеносные сосуды жизненно важных органов, и человек либо умирает, либо становится парализованным.
Собственно говоря, все жители Земли — «подводники», только не морского, а воздушного океана. На нас постоянно давит воздух с силой в 1 килограмм на каждый сантиметр поверхности, и в нашем организме растворено достаточно большое количество воздуха. И если нас быстро поднять на «поверхность» этого океана, то с нами случится то же, что с водолазами, если их с большой скоростью извлекать из морской глубины.
Интересно, что «поднимать» животных на значительные высоты начал в 1640 году изобретатель ртутного барометра итальянский физик Торичелли. В своих опытах он использовал трубку, заполненную ртутью. Помещая туда животных и создавая с помощью ртути вакуум, он установил, что в разреженной атмосфере они погибают.
В 1650 году магдебургский физик Герике изобрел вакуумный насос. С его помощью можно было изучать влияние пониженного барометрического давления на различные физические тела и на живые организмы. Этой возможностью воспользовался Роберт Бойль. В 1670 году в работе «Новые пневматические опыты с дыханием» он писал: «Мелкие пузырьки газа, образующиеся при отсутствии воздуха в крови, жидкостях и мягких тканях организма, могут вследствие своей многочисленности и тенденции занимать максимальный объем в той или иной степени растягивать или, наоборот, сужать сосуды, в особенности мелкие, по которым течет кровь и питательные вещества. Забивая таким образом некоторые сосуды и повреждая другие, разве не могут они создавать препятствие току крови?.. Образование пузырьков газа происходит даже в очень маленьких органах; чтобы показать это, я упомяну о факте, который может показаться несколько странным: я однажды наблюдал, как у гадюки, неистово извивавшейся в сосуде, из которого был выкачан воздух, в водянистой влаге одного глаза появился заметный пузырь, двигавшийся туда и сюда». Опыты Бойля показали, что крайне низкое барометрическое давление таит в себе смертельную опасность для живого организма.
В космическом пространстве человек находится в герметической кабине, где созданы условия, близкие к земным, однако никогда нельзя исключать возможность разгерметизации кабины — к этому может, например, привести столкновение корабля с микрометеоритом. До сих пор попадались лишь очень мелкие микрометеориты, которые не причиняли особого вреда обшивке корабля. Но будь они весом всего в несколько граммов — и опасность стала бы реальной. Достаточно сказать, что метеорит, весящий один грамм и летящий со скоростью 30–40 километров в секунду, выбивает в обшивке массу вещества, в пять раз большую, чем он сам. При этом удар так силен, что он похож на взрыв. Правда, вероятность встречи с таким сравнительно большим метеоритом в околоземном космосе чрезвычайно мала.
Когда готовился первый запуск человека в космос, метеорной опасности уделялось достаточно внимания. Чтобы обезопасить человека в случае разгерметизации кабины, был создан специальный скафандр.
Разрабатывая его для кораблей класса «Восток», конструкторы решали следующие задачи.
Скафандр должен, во-первых, сохранить жизнь и работоспособность космонавта при разгерметизации кабины и при падении в ней давления. Во-вторых, позволить человеку изолироваться от атмосферы кабины, если по каким-то причинам в ее воздухе появятся вредные примеси. В-третьих, поддерживать космонавта на плаву, если он приводнится. В-четвертых, защищать от стужи, если приземление произойдет в холодном районе. В пятых, наконец, он был необходим при катапультировании.
Наконец, скафандр обязан был обезопасить космонавта от травмы, если бы он приземлялся в лесистой или гористой местности.
На первом человеке, поднявшемся в космос, был безмасочный скафандр вентиляционного типа. Состоял он из трех оболочек, каждая из которых имела вид комбинезона.
Внешняя оболочка — силовая — воспринимала нагрузки, возникающие при создании избыточного давления в скафандре. Затем шла герметическая оболочка, а под ней — теплоизолирующий костюм с вентиляционной системой. Поверх всего надевался декоративный костюм оранжевого цвета, на котором размещался плавательный ворот. Этот ворот должен был помочь продержаться на воде в случае посадки в море или океане.
Шлем скафандра был снабжен иллюминатором с двойными стеклами, который открывал и закрывал сам космонавт. Внешне этот головной убор очень напоминал средневековый рыцарский шлем с опускающимся забралом.
Перчатки у скафандра были съемными, но и после того, как их снимали, вся система сохраняла герметичность.
При нормальном полете «забрало» открыто, и космонавт работает без перчаток. Но вот представим, что кабину пробил метеорит. Сквозь отверстие воздух мгновенно устремляется в мировое пространство, и давление в кабине с катастрофической быстротой падает. Именно эти секунды наиболее опасны.
В иностранной литературе описано несколько случаев разгерметизации кабины самолетов на больших высотах. Тогда перепад барометрического давления не вызывал серьезных нарушений, так как за бортом самолета был все же не абсолютный вакуум. Однако поток воздуха оказывался таким мощным, что увлекал с собой не только мелкие предметы, но и самих пассажиров, оказавшихся около места повреждения. Воздушный поток, например, выбросил пассажира самолета, летевшего над Атлантическим океаном, через разбитый иллюминатор!
Когда в барокамере имитировали взрывную декомпрессию, космонавты, впервые испытавшие ее действие, терялись и несколько секунд пребывали в каком-то трансе. Они переставали выполнять задание, не реагировали на команды. Правда, вскоре все становилось на свои места: стажер правильно оценивал ситуацию и начинал разумно действовать.
Несколько секунд!.. Небольшое, казалось бы, время. Однако при разгерметизации кабины счет идет уже не на секунды, а на их доли. Можно ли что-нибудь сделать за это время? Можно ли подготовить человека к такой неожиданности?
Авиационная практика убеждает в том, что это возможно. Пилот, которого готовят к полету, должен сам испытать перепад давления, пережить всю ситуацию, связанную с разгерметизацией. Подобный опыт приобретается в специально оборудованных барокамерах.
Ну, а если космонавт спит или отвлечен каким-либо делом? На этот случай в скафандре предусмотрено автоматическое устройство, закрывающее шлем. Оно же включает аварийную вентиляцию; причем из баллонов в корпус скафандра подается воздух, а в шлем — кислородно-воздушная смесь или чистый кислород. Необходимое давление в скафандре поддерживает специальный регулятор.
В скафандрах космонавты проходят тренировку не только в барокамерах. Они прыгают с парашютом, опускаясь не только на сушу, но и на воду. И скафандр не подводит: выяснилось, в частности, что человек может в нем пробыть в ледяной воде более 12 часов, не ощущая холода.
При полете космического корабля «Восход» члены экипажа вообще были одеты лишь в легкую, спортивного типа одежду.
И все же скафандр необходим в космических полетах так же, как нам зимой пальто. Не раз членам экипажа придется покидать корабль для проведения монтажных работ в космосе, для осмотра и ремонта корабля или орбитальной станции. А на Луне и других планетах без него и шагу не сделаешь!
Уже для первого выхода человека в открытый космос потребовалось создать специальный скафандр. По своей конструкции он отличался от прежних: он меньше весил и в нем удобнее было двигаться и работать. И хотя с кораблем его связывал фал, кислородное снабжение у него было автономным.
Как себя чувствовал в нем Алексей Леонов, который впервые опробовал его в открытом космосе?
«Мы знали, — говорил Леонов, — что осуществляемый впервые эксперимент по выходу из корабля в открытое космическое пространство является сложным и требует очень тщательного выполнения. В связи с этим все операции по выходу нами выполнялись строго по графику, с точным соблюдением последовательности действий. Выход в космос осуществлялся с ранцевой автономной системой жизнеобеспечения. Ранец надевался в кабине космического корабля непосредственно перед выходом в шлюзовую камеру. Еще и еще раз были проверены системы жизнеобеспечения корабля и ранца, аппаратура регистрации физиологических показателей космонавта и гигиенических параметров в скафандре. В скафандре по желанию космонавта могло поддерживаться избыточное давление в 0,4 или 0,27 атмосферы.
В космосе я чувствовал себя отлично, настроение было хорошее. Вход в корабль особенных трудностей не представлял, если не считать только неудобство, которое было связано с эвакуацией кинокамеры. Но это уже к скафандру никакого отношения не имело».
Еще сложнее будут «космические доспехи» тех, кому доведется высаживаться на Луну, на Марс и другие небесные тела. Английские специалисты, например, представляют себе лунный скафандр в виде костюма-укрытия, изготовленного из двух алюминиевых цилиндров, с системой кондиционирования и регенерации газовой среды, с сиденьем для отдыха, механическими руками, радиоаппаратурой, источниками энергии, запасами пищи, воды и т. д.
В других проектах лунного скафандра запасы воды и кислорода, источники электроэнергии и радиоаппаратура размещаются на специальной самоходной тележке, которую космонавт может использовать и для собственного передвижения.
Проходят испытания и американские скафандры, предназначенные для исследования поверхности Луны по проекту «Аполлон». Один из них весит 9,5 килограмма и рассчитан на рабочее давление 0,35 атмосферы и аварийное — 0,246 атмосферы. Дышать в этом скафандре придется чистым кислородом. Вся система, создающая необходимые условия для жизни и работы человека, автономна. Она ремнями крепится на спину космонавта перед его выходом из корабля и может работать непрерывно 4 часа. Весит этот аппарат на Земле 14 килограммов.
Следует, правда, напомнить, что хотя такая «одежда» кажется громоздкой и тяжелой, на Луне она будет восприниматься иначе, так как вес ее составит только одну шестую часть земного.
