Что чувствуют космонавты при взлете
Перегрузки, невесомость. Космос
При совершении космического полета космонавт подвергается воздействию ряда факторов: невесомость, перегрузки, шумы, вибрации, ограничение подвижности, изоляция, существование в замкнутом ограниченном пространстве и пр.
Ни одна профессиональная деятельность человека не связана с воздействием на него всех этих факторов в тех количественных соотношениях, как при полетах в космос. Так, состояние длительной невесомости, которое испытывает космонавт, не может быть испытано человеком в земных условиях.
В земных условиях человек может испытать только состояние кратковременной невесомости, например, если человек находится в лифте, движущемся по вертикали вниз с ускорением a = g (т.е. это случай, когда лифр оторвался и падает вниз свободно, при этом, если не учитывать его сопротивление с воздухом). Где g – ускорение свободного падения, т.е. ускорение силы тяжести.
Как и сила тяжести, ускорение свободного падения зависит от широты места и высоты его над уровнем моря Н. На широте Москвы на уровне моря g = 9,8м/с2.
Но при а = g – тело и лифт совершают свободное падение и никаких взаимных давлений друг на друга не оказывают, в результате организм воспринимает это состояние, как состояние невесомости. Но, даже и в этом случае из-за наличия атмосферы, падение не будет происходить с ускорением свободного падения, а, значит, и невесомость окажется частичной.
Состояние космической невесомости имеет отличия от состояния невесомости в земных условиях, что вызывает изменения ряда его жизненных функций в организме человека. Так, невесомость ставит центральную нервную систему и рецепторы многих анализаторных систем (вестибулярного аппарата, мышечно-суставного аппарата, кровеносных сосудов) в необычные условия функционирования. Поэтому невесомость рассматривают как специфический интегральный раздражитель, действующий на организм человека и животного в течение всего орбитального полета. Ответом на этот раздражитель являются приспособительные процессы в физиологических системах; степень их проявления зависит от продолжительности невесомости и в значительно меньшей степени от индивидуальных особенностей организма.
С наступлением состояния невесомости у космонавта могут возникнуть вестибулярные расстройства, длительное время сохраняется чувство тяжести в области головы (за счет усиленного притока крови к ней). Вместе с тем адаптация к невесомости происходит, как правило, без серьезных осложнений: человек сохраняет работоспособность и успешно выполняет различные рабочие операции, в том числе те из них, которые требуют тонкой координации или больших затрат энергии. Двигательная активность в состоянии невесомости требует гораздо меньших энергетических затрат, чем аналогичные движения в условиях весомости.
Если в полете не применяются средства профилактики, то в первые часы и сутки после приземления (период реадаптации к земным условиям) у человека, совершившего длительный космический полет, наблюдается следующий комплекс изменений:
-Нарушение процессов обмена веществ, особенно водно-солевого обмена, что сопровождается относительным обезвоживанием тканей,
-снижением объема циркулирующей крови,
-уменьшением содержания в тканях ряда элементов, в частности калия и кальция;
-Нарушение кислородного режима организма при физических нагрузках;
-Нарушение способности поддерживать вертикальную позу в статике и динамике;
-ощущение тяжести частей тела (окружающие предметы воспринимаются как необычно тяжелые;
-наблюдается растренированность в дозировании мышечных усилий);
-Нарушение гемодинамики при работе средней и высокой интенсивности;
-возможны предобморочные и обморочные состояния после перехода из горизонтального положения в вертикальное;
-Снижение иммунобиологической резистентности (ослабление иммунитета);
-вестибуловегетативные расстройства.
Нарушения работы организма человека, вызванные невесомостью, обратимы. Ускоренное восстановление нормальных функций может быть достигнуто с помощью физиотерапии и лечебной физкультуры, а также применением лекарственных препаратов. Неблагоприятное влияние невесомости на организм человека в полете можно предупредить или ограничить с помощью различных средств и методов (мышечная тренировка, электростимуляция мышц, отрицательное давление, приложенное к нижней половине тела, фармакологические и др. средства).
Перегрузки
Другим фактором, оказывающим значительное влияние на человеческий организм при совершении космического полета, являются перегрузки.
Перегрузки космонавт испытывает при старте и возвращении космического корабля.
При старте на космонавта действует ускорение, величина которого изменяется от 1 до 7 g. Другими словами, вес космонавта во время запуска корабля как бы увеличивается в семь раз.
Человек легче всего переносит перегрузки, действующие в горизонтальной плоскости, хуже – в вертикальной. Однако способность переносить перегрузки (величина допустимых перегрузок) у разных людей различна и зависит от ряда факторов, например от скорости нарастания перегрузки, температуры окружающей среды, содержания кислорода во вдыхаемом воздухе, длительности пребывания космонавта в условиях
невесомости до начала ускорения и даже от эмоционального состояния космонавта. Существуют, несомненно, и другие более сложные или менее уловимые факторы, влияние которых еще не совсем выяснено.
Перегрузки, связанные с ускорением, вызывают значительное ухудшение функционального состояния организма человека: замедляется ток крови в системе кровообращения, снижаются острота зрения и мышечная активность.
-Под действием ускорения, превышающего 1 g, у космонавта могут появиться нарушения зрения.
-При ускорении 3 g в вертикальном направлении, длящемся более 3 секунд, могут возникнуть серьезные нарушения периферического зрения.
-С увеличением перегрузок острота зрения уменьшается, поэтому в отсеках космического корабля необходимо увеличивать уровень освещенности.
-При продольном ускорении у космонавта возникают зрительные иллюзии. Ему кажется, что предмет, на который он смотрит, смещается в направлении результирующего вектора ускорения и силы тяжести.
-При угловых ускорениях возникает кажущееся перемещение объекта зрения в плоскости вращения. Эта так называемая окологиральная иллюзия является следствием воздействия перегрузок на полукружные каналы (органы внутреннего уха).
Чтобы ослабить действие высоких ускорений, космонавта помещают в космическом корабле таким образом, чтобы перегрузки были направлены по горизонтальной оси.
Такое положение обеспечивает эффективное кровоснабжение головного мозга космонавта при ускорениях до 10 g, а кратковременно даже до 25 g.
При возвращении космического корабля на Землю, когда он входит в плотные слои атмосферы, космонавт испытывает перегрузки торможения, то есть отрицательного ускорения. По интегральной величине торможение соответствует ускорению при старте.
Космический корабль, входящий в плотные слои атмосферы, ориентируют так, чтобы перегрузки торможения имели горизонтальное направление. Таким образом, их воздействие на космонавта сводится к минимуму, как и во время запуска корабля.
По статистике, космонавты редко испытывают перегрузки, превышающие 4g.
Космос для вас вреден. О последствиях полетов к звездам
В настоящем космосе трудно выглядеть так же хорошо, как это получилось у Сандры Буллок в кино
Многие мечтают о полете на орбиту, на Луну, а то и дальше. Но те, кто на самом деле отправляется в космос, сталкиваются с рядом опасностей для здоровья.
Представим, что вам посчастливилось-таки полететь в космос. И вот вы лежите в кресле и считаете секунды до старта. Чего вам стоит ждать от своего тела? Как оно поведет себя в ближайшие минуты, часы, дни и месяцы? Мы спросили об этом ученых, инженеров и астронавтов, которые по опыту знают, что происходит с человеком в условиях, когда наш организм находится в совершенно искусственной, чуждой для него ситуации. Как с этим справляться?
10 секунд после старта. Возможная потеря сознания
Космический аппарат отделяется от пускового комплекса, и ускорение возрастает до 4G. Вы чувствуете себя в четыре раза тяжелее своего нормального веса. Вас вдавливает в кресло, очень трудно даже шевельнуть рукой.
Из-за того, что кровь отливает от головы, у военных летчиков даже при относительно низких перегрузках случается серая пелена перед глазами. Правда, в современных пилотируемых космических аппаратах, например, в российском «Союзе», поза космонавта выбрана таким образом (с приподнятыми ногами), чтобы направить кровь от ног к груди и дальше к голове.
10 минут после старта. Тошнота
Даже если не обращать внимания на шарики рвоты, летающие в невесомости по капсуле, «космическая болезнь» может вызвать слабость и неспособность выполнять поставленные задачи.
Один такой случай чуть не сорвал лунную программу «Аполлон». Во время полета «Аполлон-9» (это было первое испытание лунного посадочного модуля на орбите) Расти Швайкарт поначалу был не в состоянии выполнить некоторые из поставленных задач, и продолжительность выхода в открытый космос пришлось сократить.
Ануше Ансари, ставшая первым космическим туристом среди женщин, тоже говорила, что ей пришлось столкнуться с тошнотой, рвотой и потерей ориентации.
Два дня после старта. Опухшее лицо
Неделя после старта. Снижение массы мышц и костей
Когда отсутствует сила тяжести, наше тело начинает деградировать.
Автор фото, Thinkstock
Прежде чем решиться сделать первый шаг на Марсе, позаботьтесь о своих костях и мышцах!
Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.
Конец истории Подкаст
Когда вы находитесь на орбите, например, на Международной космической станции, это не такая уж большая проблема. Но представим себе, что вы задумали полет на Марс. Вы приземляетесь в 200 миллионах километров от дома, а ваш экипаж не может ходить…
Для будущих исследователей, готовых впервые ступить на поверхность Марса, это может оказаться серьезным препятствием. Обидно будет, если такой важный для человечества шаг закончится банальным переломом ноги.
Две недели после старта. Бессонница
Кроме того, они перевозбуждены из-за пребывания в космосе, посменно работают, да еще должны привыкать ко сну в спальном мешке, пристегнутыми ремнями к стене.
Для борьбы с недосыпанием на МКС оборудованы отдельные спальные отсеки, которые можно затемнить, имитируя ночь. Испытания проходит новая система светодиодного освещения, призванная уменьшить неестественную резкость света на борту станции.
Год после старта. Болезни
Все больше свидетельств того, что космический полет оказывает вредное воздействие на иммунную систему. Исследователи НАСА обнаружили, что белые кровяные клетки дрозофил на орбите менее эффективны при поглощении чужеродных микроорганизмов и борьбе с инфекцией, чем у генетически идентичных мух, оставшихся на Земле.
Это исследование подтверждается другими работами. Другие насекомые, мыши и саламандры в космосе становятся более уязвимы для болезней. Вероятнее всего, дело опять в отсутствии гравитации.
Впрочем, наблюдения за астронавтами программы «Аполлон», которые проводили по несколько дней в дальнем космосе на борту слабо защищенной капсулы, не выявили повышенной вероятности заболевания раком.
Два года после старта. Депрессия
Вы пережили взлет, преодолели тошноту, научились спать в космосе и делаете зарядку, чтобы по прибытии на Марс уверенно шагнуть на его поверхность. Вы в отличной физический форме. Но как вы себя чувствуете психологически?
В июне 2010 года Европейское космическое агентство и российский Институт медико-биологических проблем послали шесть человек в «полет на Марс» продолжительностью 520 дней. Имитация полета происходила на окраине Москвы в макете космического корабля. Исследовался стресс, связанный с длительным перелетом, и проблемы, вызванные изоляцией.
Как разрешить психологические проблемы людей, запертых в тесной автоматизированной консервной банке, пьющих переработанную мочу и наблюдающих за иллюминаторами бесконечное безвоздушное пространство? Специалисты космических агентств продолжают работать над этой задачей.
Долгие годы эволюции приспособили нас к жизни в условиях стабильной земной гравитации. Атмосфера дает нам защиту и обеспечивает возможность дышать. Наверное, какой-то вариант искусственной гравитации отчасти решит проблему, однако космос в любом случае представляет серьезную угрозу здоровью человека.
В следующем году НАСА планирует начать на МКС годичный эксперимент для более подробного изучения последствий длительного космического полета для астронавтов. А пока всякий, кто решится покинуть сравнительно безопасную орбиту нашей планеты и отправиться к другим мирам, должен помнить: на Земле пока нет врача, подобного культовому персонажу из «Звездного пути». Нет и технологий, которые тот использовал во время своей службы в Звездном Флоте.
Топ-25: отвратительные подробности о космических полетах, о которых вы никогда не задумывались раньше
Ни для кого не секрет, что за космическими путешествиями будущее человечества, но всем нам ближе романтика далеких миров, чем неприглядная действительность, связанная с тем, что на корабле ожидает любого, кто отправится на миссию. Наверняка все вы слышали про челнок «Аполлон-11» и Нила Армстронга, первого человека, высадившегося на Луну, но мало кто знает, как именно он ходил в туалет в течение легендарного 3-дневного полета.
На самом деле космос и орбитальные станции – не такое уж и возвышенное пространство, как мы привыкли о них думать. От вездесущего пота до жутко неудобных туалетных приспособлений, в космосе человеческое тело ждет множество неприятных испытаний. Если мы хотим попасть на Марс, нам придется придумать, как справляться с огромным количеством неудобств.
Вы готовы открыть глаза на неприглядную правду о космических полетах? Если да, то впереди вас ждет список из 25 отвратительных фактов про жизнь космонавтов за пределами земной атмосферы.
25. Бактерии 
Фото: NASA
Возможно, вы думаете, что на космических станциях или космолетах уж точно должно быть ну очень чисто, но все далеко не так. Там также грязно, как и у вас дома, если не делать уборку неделями. Ученые выяснили, что примерно около 4 тысяч видов бактерий и микробов живут в космосе вместе с участниками экспедиций на постоянной основе.
24. Космическая болезнь 
Фото: WikipediaCommons.com
Учитывая, сколько энергии необходимо для запуска космонавтов на орбитальную станцию, и не забывая о том, что там люди попадают в условия микрогравитации, неудивительно, что в полете члены экипажа испытывают огромную нагрузку. Именно поэтому космонавты постоянно страдают от так называемого синдрома космической адаптации. Симптомами этой болезни обычно бывают диарея, тошнота, рвота и головокружения.
На Земле слизь из нашего организма выводится через нос или мигрирует вниз по горлу, причем чаще всего вы этого даже не замечаете. Однако в космосе микрогравитация не позволяет происходить всем этим процессом по привычной схеме, и все выделения попросту скапливаются в местах их выработки. Единственный способ избавиться от слизи на борту орбитальной станции – это выдувать сопли в носовой платок. Впрочем, космонавты нередко прибегают к помощи очень острых специй, чтобы упростить себе жизнь.
22. Мозги 
Фото: WikipediaCommons.com
Как вы уже заметили, микрогравитация связана с целым рядом очень неприятных явлений. Когда человек попадает в космос, его кровеносная система начинает работать иначе, не как на Земле. Вместо того чтобы наше сердце закачивало кровь в ноги, оно принимается в большей степени снабжать кровью именно верхнюю часть тела и голову. Примерно первые 4 дня в космосе лица космонавтов буквально отекают из-за всей той крови, которая приливает к мозгу, вместо того чтобы снабжать питательными веществами и кислородом наши конечности. К счастью, впоследствии тело приспосабливается к новым условиям, и здоровое кровообращение все-таки восстанавливается.
21. Специи 
Фото: Tbuckley89
В условиях микрогравитации вы бы не смогли посолить или поперчить свою еду привычным способом. Только представьте себе частицы молотого перца и кристаллики соли, парящие по всему кораблю… Именно поэтому все необходимые приправы для орбитальной станции поставляются строго в жидкой форме.
20. Мертвая кожа 
Фото: Rjelves
На Земле мертвая кожа опадает маленькими частичками прямо на пол, и ее постоянно сдувает потоками воздуха или смывает водой. На космических кораблях, как вы уже помните, микрогравитация, и поэтому ничто там никогда не может просто упасть и лежать на своем месте в ожидании уборки или ветра. В результате космонавты нередко сталкиваются с целыми облаками омертвевшей кожи, когда кто-то из их товарищей, переодевается.
19. Жижа из тюбиков 
Фото: WikipediaCommons.com
На заре космических путешествий вкусный и приятный глазу рацион не был в списке главных приоритетов космических агентств. В результате первое время с аппетитом у космонавтов были большие проблемы, ведь им приходилось буквально давиться непонятными смесями из тюбиков.
18. Запах космоса 
Фото: WikipediaCommons.com
А вы когда-нибудь пытались себе представить, как пахнет космос? Когда космонавты возвращаются на борт станции после вылазок в открытый космос и снимают свои скафандры, они чувствуют необычные запахи. Чаще всего эти ароматы сравнивают с непрожаренным стейком, раскаленным железом или даже серой. Другими словами космос скорее воняет, чем пахнет.
17. Запахи на космической станции 
Фото: WikipediaCommons.com
Если вас смутило описание запаха открытого космоса, готовьтесь к кое-чему похуже – к ароматам, царящим внутри космических станций. Неудивительно, что пахнет там далеко не лучшим образом, ведь на борту постоянно находятся очень разные люди, а форточку в этом случае не откроешь. Члены экипажа, естественно, постоянно дышат и потеют, в том числе, из-за своих ежедневных двухчасовых тренировок, поэтому NASA даже установило на борту станции специальные дезодорирующие устройства. Впрочем, знаменитый астронавт Скотти Келли (Scotty Kelly) как-то сказал, что на МКС все равно пахнет, как в тюрьме…
16. Специальные трусики с повышенной впитываемостью «Maximum Absorbency Garment» 
Фото: Headlock0225
Белье под названием «Maximum Absorbency Garment» звучит очень серьезно, но по сути это всего лишь специальные подгузники для космонавтов. Во время запуска челнока и по пути к МКС у членов экипажа физически нет возможности в любой момент просто снять скафандр и сбегать в туалет, так что на выручку им приходят вот такие трусики. Первым этот американский подгузник использовал по назначению астронавт Алан Шепард (Alan Shepard).
15. Неконтролируемое мочеиспускание 
Фото: WikipediaCommons.com
В условиях микрогравитации нервы, которые сообщают вам, когда время помочиться, работают совсем не так, как на Земле. Все дело в том, что жидкость в мочевом пузыре на МКС наполняется по другим законам, и не всегда она заполняет его именно снизу доверху. Мочевой пузырь просто постепенно наполняется до своего предела, а потом внезапно вы понимаете, что бежать в туалет уже слишком поздно.
14. Питьевая вода из собственной мочи 
Фото: NASA.gov
В космосе не так уж и много воды. Чтобы решить проблему водоснабжения на борту МКС, космонавты начали пить переработанную и очищенную воду, произведенную, в том числе, и из их мочи. Устройство, преобразующее всевозможные жидкости и мочу в пригодную для питья воду, стоит около 250 миллионов долларов! Наверняка за этим аппаратом исправно следят, ведь никому из участников полета не хотелось бы, чтобы что-то пошло не так…
13. Вздутия 
Фото: Pixabay.com
В процессе переваривания еды в теле образуются газы. В привычных условиях земной атмосферы эти газы без проблем находят способ покинуть организм, но в космосе они так и остаются внутри тела еще долгое время. Если постараться пукнуть специально, от этого может начаться рвота. Говорят, что космонавты придумали особенную технику, как правильно пускать газы на борту космических кораблей.
12. Запор 
Фото: James Heilman, MD
Мы уже знаем, что из-за микрогравитации космонавты отекают, и у них вздуваются животы. Однако это не самое неприятное, что может случиться. Например, в космосе бывают запоры. Теперь понятно, почему во время полетных миссий космонавты питаются преимущественно полужидкой жижей из тюбиков.
11. Рвота в космосе 
Фото: Dirk Schoellner / NASA Blueshift / flickr
Как мы уже говорили, у членов экипажа регулярно бывает космическая болезнь, которая иногда приводит к рвоте. Представьте, что вы находитесь в условиях микрогравитации, и вас при этом тошнит. Рвотные массы будут летать по всему кораблю! Обычно космонавты стараются использовать блевательные мешочки, которые потом сохраняются на станции до прибытия нового челнока.
10. Дефекация в космосе 
Фото: WikipediaCommons.com
Быт на космических кораблях – очень занимательная тема. Во времена первых полетов справление нужды было крайне дискомфортным процессом, и космонавтам приходилось пользоваться специальными пакетами. К счастью, с тех пор многое изменилось в лучшую сторону. В наши дни участники экспедиций уже могут садиться на почти обычный унитаз, но сначала они проходят целый отдельный курс, чтобы научиться делать это в максимально правильной позе, иначе фекальные массы попадут совсем не туда, куда надо.
9. Диарея 
Фото: WikipediaCommons.com
На космолете «Аполлон-8», отправившемся на Луну под началом Фрэнка Бормана (Frank Borman), все пошло не по плану почти в самом начале миссии. В какой-то момент Борман проснулся от расстройства желудка – у него началась жуткая диарея, и его рвало. Рвотные массы и понос разлетелись по тесной капсуле, доставив членам экипажа немало неудобств. Капитан Борман не хотел докладывать об инциденте на Землю, но его коллеги Джим Ловелл и Уильям Андерс (Jim Lovell, William Anders) вынудили своего начальника все-таки сообщить центру управления о столь неприятном происшествии.
8. Проверки состояния кишечника 
Фото: Jason7825 / en.wikipedia
Было время, когда космонавты на своих космических заданиях носили в области живота специальные устройства, наблюдающие за перистальтикой кишечника. Все показания этих датчиков записывались и анализировались специалистами на Земле, которые следили за тем, чтобы у космонавтов все было в порядке.
7. Засор унитаза 
Фото: WikipediaCommons.com
Дома на Земле засорившийся унитаз – это достаточно неприятная проблема, а уж в космосе… В 1981 году именно это и случилось. Дело было на борту космического челнока «Колумбия» (Space Shuttle Columbia) – фекальные массы тогда попали из вентиляционной системы прямо в главную кабину корабля. Похоже, что участники программы полетов «Аполлон» тоже периодически сталкивались с парящими по шаттлу экскрементами.
6. Чихание 
Фото: WikipediaCommons.com
Пока космонавт находится в своем скафандре, он не может прикрыть рот или нос во время чихания. Если чихнуть все же пришлось, это может стать серьезной проблемой. Например, дворники шлема может залепить слюнями и соплями, что пагубно скажется на возможности видеть происходящее вокруг и ориентироваться в пространстве. Вы бы точно не захотели почувствовать себя в открытом космосе слепым котенком, поверьте. Чтобы избежать таких осложнений, космонавты всегда стараются чихать вниз, а не перед собой.
Долгое время ни у кого толком не было нормального плана на случай смерти одного из участников экспедиции прямо на борту космической станции. Вряд ли космонавтам понравилось бы разбираться с трупом на МКС. В итоге NASA совместно с похоронным бюро Promessa разработало концепцию «Body Back». По задумке исследователей тело усопшего укладывается в чехол, напоминающий спальный мешок, и прикрепляется снаружи космического корабля. По плану американцев тело в спальнике должно будет сгореть дотла в атмосфере Земли, когда челнок будет входить в ее верхние слои.
4. Ванная комната на МКС 
Фото: WikipediaCommons.com
Многие наверняка знают, что такое постоянные ссоры из-за очереди в ванную или туалет в большой семье. А теперь представьте себе эту же ситуацию в космосе, и вы поймете, что ваши проблемы – ничто. МКС была запущена на орбиту Земли еще в 1998 году, и с тех пор там постоянно работают русские и американские ученые. За все это время на борту случалось немало конфликтов. Например, русские космонавты любят холодец, из-за чего иногда засоряются туалеты. Западных космонавтов это так сильно злило, что они попросту запретили русским пользоваться туалетами NASA.
3. Капельки пота 
Фото: Minghong
Как мы уже рассказывали, космонавты обязаны тренироваться по 2 часа в день, чтобы поддерживать свое тело в форме и не терять мышечную массу. Во время физических нагрузок они, конечно же, потеют. В условиях микрогравитации пот не стекает с тела, как на Земле, а просто прилипает к коже в виде маленьких капелек округлой формы. Если вы сами не вытрете этот пот полотенцем, он еще долго от вас никуда не денется. Если вам все еще не противно, знайте – космонавты собирают собственный пот, чтобы потом использовать его для производства питьевой воды.
2. В космосе очень сложно мыться, поэтому душ там принимают крайне редко 
Фото: WikipediaCommons.com
Во время экспедиций у космонавтов обычно очень много работы, и при этом они не моются неделями. В самые первые миссии все заходило даже слишком далеко… А если вспомнить, что жили космонавты в очень тесных капсулах, то лучше даже и не напрягать фантазию.
1. Мозоли на ногах 
Фото: Quinn Dombrowski
Помните, мы говорили об омертвевшей коже? Бывает и кое-что хуже. По словам космонавтов, в космосе кончики их пальцев ног становятся до боли чувствительными, и у них постоянно появляются новые мозоли, которые то и дело отваливаются и летают потом по МКС.