Читать книгу "На грани возможного. Наука выживания - Фрэнсис Эшкрофт"

Уборка в космосе – это сущее наказание, потому что пыль не падает, а повисает в воздухе. Несмотря на то что воздух на космической станции вентилируется и проходит фильтрацию, он все равно заполняется мельчайшими частицами пыли из чешуек кожи, волосков и микроскопических крошек пищи. В день человек теряет около 10 млрд чешуек кожи. На Земле они скапливаются белой пылью на поверхностях ванной комнаты, а в космосе заполняют воздух, которым человек дышит. Поэтому космонавты очень много чихают – до 30 раз в час. Кроме того, загрязненный воздух нередко вызывает раздражение слизистой глаз.

Куда более экзотичной выглядит мелкая черная пыль, похожая на сажу, покрывающая поверхность Луны. Астронавтам «Аполлона» она задала нелегкую задачу, поскольку на подошвах обуви они неизбежно приносили ее в спускаемый модуль. На Луне, где сила тяжести в шесть раз меньше земной, она незаметно ложилась обратно на поверхность, но в космосе проникала всюду и липла к скафандрам, окрашивая их в черный цвет. Пахла она почему-то порохом. При этом проблемы она создавала не только эстетического свойства: она забивалась в молнии скафандров, в выключатели, нарушала работу электронных приборов и проникала в легкие, выстилая их внутреннюю поверхность. Кроме того, в ней могли содержаться микробы, которые не должны были попасть на Землю.

К серьезным последствиям продолжительного пребывания в условиях микрогравитации относится также истощение мышц, выдерживающих весовую нагрузку, – из-за их невостребованности. Они уменьшаются в размерах и теряют силу, становясь более уязвимыми в случае нагрузки. Кроме того, истощаются соединительные ткани, прежде всего в ногах – мышцы рук подвержены истощению меньше, поскольку вся работа в космосе делается почти исключительно руками. Атрофия ножных мышц крайне опасна, поскольку может, помимо всего прочего, затруднить эвакуацию экипажа из корабля без посторонней помощи в случае вынужденного приземления. Нагрузка на сердце в условиях микрогравитации также снижается – из-за уменьшения объемов крови и из-за того, что отпадает необходимость преодолевать земное тяготение при перекачке. Соответственно сокращается объем сердечной мышцы – после долгих полетов сердце заметно уменьшается в размерах.

Для того чтобы избежать значительных потерь мышечной и костной массы, астронавты должны как минимум три-четыре часа в день заниматься спортом. Однако занятия на тренажерах при микрогравитации сопряжены с непривычными сложностями. Например, на беговой дорожке астронавту приходится пристегиваться к тренажеру, чтобы не улететь назад спиной – обычно используется специальная эластичная сбруя. В космосе также успешно применяются вело– и гребные тренажеры уникальных модификаций – например, на гребном тренажере нет сиденья, поскольку не требуется поддерживать вес астронавта. Кроме того, используются изометрические упражнения, обеспечивающие мышцам нагрузку без движения, – например, упражнения с грудным эспандером, применяющимся и на Земле. Упражнения с гантелями и штангой в космосе, разумеется, лишены смысла. Еще космонавты по нескольку часов в день носят «костюм пингвина» – прорезиненный костюм, дающий нагрузку на мышцы и тем самым частично компенсирующий отсутствие гравитации.

К сожалению, упражнениями пока еще не удается поддерживать ту же физическую форму, что и на Земле, и полностью избежать потери костной массы. Тем не менее в любом долгосрочном космическом полете (например, на Марс) астронавтам необходимо выдерживать регулярную программу тренировок, поскольку упражнения отлично помогают избежать атрофии мышц.

Долговременное воздействие космических полетов на организм можно частично имитировать, укладываясь так, чтобы голова находилась ниже уровня тела. Добровольцы, пролежавшие так в течение года, тоже испытали потерю костной и мышечной массы, а также ухудшение работы сердца. Кроме того, кости имеют обыкновение истончаться с возрастом – возможно, потому что мы уже не носимся так, как в молодости, и меньше занимаемся спортом. Сидя за компьютером и печатая эти строки, я меньше стимулирую свои кости, чем играя, например, в теннис (или копая огород).

Космическая радиация

Космическая радиация представляет большую проблему для астронавтов. На Земле атмосфера и магнитное поле создают своеобразный щит, отражающий почти все радиоактивное излучение за исключением видимого света и радиоволн. В космосе же астронавты постоянно подвергаются его пагубному воздействию. Источников космической радиации три: галактические лучи, солнечное излучение и радиационные пояса.

Точки равновесия

Учеловека имеется два органа равновесия – по обеим сторонам головы. Они называются вестибулярным аппаратом и находятся во внутреннем ухе. Вестибулярный аппарат состоит из двух отолитовых органов и трех полукружных каналов, и его назначение – передавать информацию о движениях и расположении тела в пространстве.

Отолитовые органы представляют собой заполненные жидкостью мешочки с чувствительными участками на стенках. Эти участки образованы группами клеток, покрытых тончайшими сенсорными волосками – ресничками. Реснички уходят в слой желеобразного вещества, обволакивающего поверхность клетки. В эту желеобразную массу вкраплены крошечные, размером с пылинку, кристаллы карбоната кальция, известные как отолиты («ушные камни», если буквально). Они служат рецепторами гравитации.

Когда мы держим голову прямо, реснички стоят вертикально, поддерживаемые желеобразной массой, покрывающей поверхность клетки. Но стоит наклонить голову, и кристаллы под действием силы притяжения съезжают вбок, задевая и тем самым возбуждая реснички. Отолиты реагируют и на вертикальное воздействие: когда лифт уносит нас вниз, отолиты тянут волоски вверх, вызывая то самое ощущение, будто желудок подкатывает к диафрагме.

В космосе отолиты перестают давить на чувствительные волоски, и сигналы о положении тела в пространстве, поступающие в мозг от отолитового органа и от органов зрения, начинают расходиться. Считается, что именно это расхождение и вызывает космическую болезнь.

Полукружные каналы реагируют на угловое ускорение. Каналов этих три, и они расположены под прямым углом друг к другу по трем осям, что позволяет отслеживать движение в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, когда мы киваем головой, склоняем голову набок или мотаем ею из стороны в сторону (в авиационных терминах это называется «тангаж», «крен» и «рыскание»).

Полукружный канал представляет собой заполненную жидкостью полую трубку, на конце которой имеется утолщение (ампула), а в нем – сенсорные клетки. Они покрыты множеством тончайших ресничек, сообщающихся с центром канала. Внутриканальная жидкость, приходя в движение, цепляет реснички, которые возбуждают сенсорные клетки.

Когда мы поворачиваем голову, череп движется, однако жидкость в полукружных каналах по инерции запаздывает. Соответственно, отклоняясь, она цепляет реснички, возбуждая сенсорные клетки и вызывая ощущение движения. Если продолжить поворот, жидкость «догонит» череп и будет двигаться с той же скоростью. Поворот перестанет ощущаться. Это значит, что полукружные каналы отмечают изменения в угловой скорости, но к продолжительному вращению нечувствительны. Поэтому пилот поворачивающего самолета, к примеру, через 15–30 секунд перестает ощущать поворот и должен определять обстановку по приборам и визуальным ориентирам.