От планеты к планете

С начала второй мировой войны прошло немного лет, однако за этот период развитие авиации проходило очень быстро, подобно взрыву. Человек начал готовиться к полету на другие планеты. И можно с уверенностью утверждать, что в ближайшее время такой полет станет возможным. Ракетный двигатель позволил самолету штурмовать все более далекие высоты, невероятно возросла скорость полета. Все эти успехи были достигнуты в пределах жизни одного поколения. Актуальными стали вопросы: готов ли к полетам в космос человек, а именно его тело, его мозг, его способность приспосабливаться к окружающим условиям, короче - его организм?

Выше уже говорилось о трудностях, которые возникают перед организмом человека по мере увеличения скорости полета самолета или спутника. Врач - специалист по авиационной и космической медицине до 1959 года еще не мог ответить на все вопросы, возникающие в этой связи. Не хватало эксперимента с участием человека, и, хотя подобные полеты уже совершили животные - крысы, мыши и обезьяны, нельзя было сделать достоверных выводов о поведении организма человека в условиях космического полета. Однако кое-что о влиянии ускорений, связанных со скоростными полетами, врач мог сказать уже тогда. Дело в том, что путем опытов на себе врачи уже получили некоторые сведения, раскрывающие эту важную часть проблемы авиации будущего.

Еще в 1934 году братья Бернд и Хейнц Дирингсхофены создали большую центрифугу, с помощью которой можно было исследовать влияние ускорения на организм человека. Диаметр центрифуги составлял пять с половиной метров. Молодой врач, по имени Бюрлен, занимавшийся проблемами авиационной медицины (он погиб во время войны), уселся в это сооружение, и центрифуга начала вращаться. Этим опытом врач доказал, что в течение двух минут человек способен переносить ускорения, вызывающие четырнадцатикратную перегрузку (14 "g", как говорят специалисты). Сколь-либо вредных последствий для организма не возникает при одном условии: давление должно быть приложено в направлении грудь - спина. В своем опыте Бюрлен пошел еще дальше и развил семнадцатикратную перегрузку - воистину героический эксперимент на себе, который он выдержал, не потеряв зрения и сознания.

Камера центрифуги в Фарнборо, в которой исследуют, как человек переносит большие ускорения. Дыхание, кровяное давление, пульс, функционирование сердца и мозга записываются с помощью датчиков

Представляет интерес и тот факт, что, как показали опыты в камере пониженного давления, самки мышей значительно лучше переносят влияние большой высоты, чем самцы. Однако каких-либо аналогий с человеком здесь проводить было нельзя.

С помощью камеры пониженного давления можно также исследовать воздействие алкоголя на летчика. Во всяком случае, такие исследования проще и доступнее тех, что проводятся в обычной обстановке. Было установлено: если врач, прежде чем его поместят в камеру, примет алкоголь, то уже на небольших высотах снижаются физические и умственные способности. С другой стороны, на больших высотах даже малые дозы алкоголя приводили летчика в состояние опьянения. На высоте 3500 метров достаточно было стакана пива, то есть очень небольшого количества алкоголя. С помощью камеры пониженного давления выяснили также, что усиленное курение непосредственно перед полетом или в ночь накануне снижает умственные способности пилота. В то время эти выводы имели большое значение, поскольку летчики зачастую проводили ночь перед полетом в веселой компании, много пили и курили и мало спали, то есть совершали поступки, которые на другой день могли привести к роковым последствиям.

Наконец, опыты в камере пониженного давления позволили установить, на какой высоте летчик вынужден прибегать к кислородному питанию. Эта высота начинается примерно с 4 тысяч метров. Здесь, правда, еще нет опасности для жизни, однако некоторые расстройства жизнедеятельности организма могут наступить уже на этой высоте. Высота же 7 тысяч метров является абсолютно критической. При применении кислородного питания граница высоты, вредно влияющей на организм, составляет 11 тысяч метров. Опасна именно эта высота. Несколькими сотнями метров выше, и критическая граница, за которой летчика поджидают потеря сознания и смерть, будет перейдена.

Таким образом, большая высота (превышающая 11 тысяч метров) оставалась недоступной, несмотря на применение кислородных приборов. Здесь нужна была кабина повышенного давления. Однако во времена второй мировой войны этим мало кто интересовался: кислородные приборы и данные, полученные при испытаниях в камерах пониженного давления, вполне удовлетворяли летчиков-практиков.

В то же время центробежная сила человеческого тела за 30 секунд возросла в 15 раз и тем самым более чем на 1000 килограммов увеличила вес тела. Это вызывало тем большее удивление, что и вес крови соответственно увеличился: она текла по сосудам буквально как ртуть.

Дыхание значительно затруднялось, когда перегрузка возрастала в десять раз. Это происходило потому, что утяжеленная в десять раз грудная клетка с трудом могла следовать за движениями вдоха и выдоха. Однако диафрагмальное дыхание было возможным и при четырнадцатикратной перегрузке; движением диафрагмы кислород подавался в легкие, освобождая их от переработанного воздуха. Видимо, это было возможным лишь потому, что как Бюрлен, так и другие врачи, производившие аналогичные опыты, были очень сухощавыми.

Последующие за дирингсхофенской центрифуги имели значительно большие размеры, так как возросли требования, предъявляемые к человеческому организму. Одной из крупнейших центрифуг, известной в научных кругах, была построенная в Соединенных Штатах, а именно в Джонсвилле. Ее диаметр составлял 30 метров, мощность вращающего мотора - 4 тысячи лошадиных сил. С помощью этой центрифуги можно было достигать фантастического ускорения, вызывающего в течение одной секунды двадцатикратную перегрузку. Эту центрифугу можно было комбинировать с камерой пониженного давления и, таким образом, исследовать воздействие на человека сразу двух факторов: высоты, а следовательно, пониженного давления и ускорения.

Опыты вновь проводились на молодых врачах и студентах медицинских колледжей. С помощью соответствующих аппаратов снимались электрокардиограмма и электроэнцефалограмма. Таким образом, контролировались деятельность сердца и биопотенциалы мозга. Врач, находившийся, естественно, вне центрифуги, видел все изменения в кровообращении и дыхании человека, подвергнутого испытанию. С помощью телевидения он наблюдал все происходящие в организме изменения. Короче говоря, чтобы ответить на вопросы, интересующие авиационную медицину, использовались все новейшие методы исследования физиологической деятельности организма человека.

На новой аппаратуре американцы произвели следующий мужественный опыт на себе: центрифуга включалась, а затем на полном ходу резко затормаживалась. Возникала ситуация, характерная для случаев авиационных катастроф. Нечто подобное часто происходит и при автомобильных катастрофах, правда в несколько ослабленном виде, однако нередко с роковыми последствиями. Экспериментаторы пошли еще дальше. Была взята установленная на рельсах тележка. С помощью ракетного двигателя она в течение нескольких секунд развивала скорость, равную нескольким тысячам километров в час. Затем резко включалось торможение.

Результаты этого опыта во многом зависели от положения тела человека, подвергнутого испытанию, в момент торможения. Если он сидел спиной к направлению движения, то шестидесятикратное отрицательное ускорение, возникающее в течение 0,2 секунды времени торможения, не приносило ему никакого вреда. Если перевести эти цифры на общепонятный язык, то картина будет примерно аналогичной той, какая возникает, когда едущий со скоростью 180 километров в Час автомобилист тормозит на четырех метрах дороги. Результат опыта поразил всех специалистов. Считалось, что человек может вынести максимум тридцатикратное отрицательное ускорение.

При следующем опыте человек был посажен лицом к направлению движения и привязан ремнями к сиденью. В этот раз он выдержал пятидесятикратное отрицательное ускорение, возникающее при торможении. Голубые полосы на теле, в том месте, где ремни давили особенно сильно, еще несколько дней спустя напоминали об этом эксперименте, в процессе которого на ремни давила тяжесть, в 50 раз превосходящая вес тела.

Широкую известность получил опыт доктора Стаппа. Для постановки этого опыта в Нью-Мексико, близ авиабазы Холломан был проложен двенадцатикилометровый, абсолютно прямой рельсовый путь. Руководитель испытательной станции доктор Джон Стапп привязал себя к тележке, которая была запущена с огромной скоростью с помощью реактивного двигателя и затем неожиданно остановлена. В момент резкого торможения глаза Стаппа застлал туман и он потерял способность видеть что-либо вокруг. Однако через два дня он был здоров. Его лицо, невероятно искаженное в момент торможения, вновь приобрело нормальный вид, только веки еще оставались набухшими. В момент торможения он испытал на себе сорокашестикратное отрицательное ускорение. Это означает, что в определенный момент его вес составлял 3500 килограммов.

Джон Стапп в ракетной тележке

Однако своим опытом Стапп ответил на вопрос, который авиаторы ставили перед физиологами: человеческий организм в состоянии перенести внезапное торможение при полетах на ракетах, то есть в условиях максимальных ускорений. Организм человека в состоянии справиться с этой задачей.

В знаменитой клинике Мейо в Рочестере (США) есть отдел биофизических исследований, располагающий также центрифугой гигантских размеров. Крыло этой центрифуги составляет шесть метров. Три врача клиники привязались один за другим к сиденью центрифуги, после чего она была включена. Это были врачи Вуд, Ламберт и Код. Предварительно испытанию подвергли обезьяну, которая не выдержала напряжения и умерла от разрыва сердца. Однако это не испугало врачей. Их привязали к креслу и включили центрифугу. Все три врача благополучно выдержали испытание.

Этот опыт на себе был повторен несколько раз, так как исследователи ставили задачу разработать для пилота такой костюм, который бы ослаблял неприятные ощущения и опасности, возникающие в процессе ускорения. Но для врачей этот опыт был отнюдь не приятным развлечением. Порой они теряли сознание или испытывали приступы судорог, в связи с чем эксперимент приходилось немедленно прекращать.

"Больше всего мы боялись, - писал впоследствии доктор Ламберт, - что возникающий в ходе опыта отлив крови из мозга будет иметь далеко идущие последствия и приведет к стабильному нарушению нашей мыслительной деятельности".

В готовности принести себя в жертву науке Вуд и Ламберт пошли еще дальше. Они согласились ввести себе через вену в сердце катетер (выше мы уже рассказывали об этом героическом методе) - тонкую трубочку из синтетического материала. Цель эксперимента - исследовать деятельность сердца и изменения крови, наступающие в. результате сильного ускорения. Таким образом, врачи подвергли себя двойной опасности.

Аналогичные лаборатории, занимающиеся изучением проблем межпланетных полетов, созданы после 1949 года в Техасе на авиационной базе близ Рандольфа и в Огайо. Естественно, что в Советском Союзе также были организованы подобные лаборатории. В каждой такой лаборатории молодые врачи и студенты усаживались в кабины, чтобы совершить путешествие в ад и внести свой вклад в науку.

Врачи исследовали поведение организма человека не только в условиях скоростного полета по прямой, но и при полетах по искривленным линиям. В последнем случае часто наступает потеря зрения и помутнение сознания, если ускорение действует на тело в продольном направлении. Это происходит потому, что, как уже говорилось, кровь под влиянием ускорения тяжелеет и скапливается в нижней части тела, особенно в ногах. В результате сердце работает вхолостую, а мозг совершенно лишается притока крови. Было подсчитано, при каком ускорении наступают подобные явления. Некоторые врачи испробовали это на себе. Так, имеются отчеты доктора Дирингсхофена и его ассистентов о таких экспериментальных полетах.

Сам Дирингсхофен выдержал 8,5-кратное ускорение без нарушения зрения и помутнения сознания. Правда, он от природы обладал большой выносливостью. Кроме того, Дирингсхофен сидел у руля не прямо, а согнувшись. Тем самым сокращалась разница между уровнями сердца и мозга и обеспечивался лучший приток крови в мозг. Однако другие экспериментаторы, сидевшие в кабине, как обычно, прямо, претерпели неприятные ощущения. За ними наблюдал один из ассистентов, сидевший также согнувшись и фиксировавший с помощью кинокамеры поведение и состояние участников эксперимента. В период спуска самолета по спирали экспериментаторы должны были наблюдать за приборами, показывающими ускорение, и сообщать постоянно их показания по бортовому телефону до тех пор, пока были в состоянии это делать. Когда же у экспериментаторов начало темнеть в глазах и они потеряли способность различать цифры, каждый сообщил по телефону: "Плохо вижу, плохо вижу, плохо вижу". Затем наступила потеря сознания, и связь экспериментаторов с внешним миром оборвалась.

Опыт был тотчас же прекращен, то есть полет из спирального был переведен в горизонтальный, и через несколько секунд сознание вновь вернулось к участникам опыта.

На заре развития авиации уже думали и над тем, как создать условия для прыжка из самолета, например, в случае опасности. Надо сказать, что работники авиации скептически относились к этой мысли. Иного мнения был врач, по имени Эрнст Кошель. Он сконструировал парашют и совершил прыжок из кабины привязанного воздушного шара. Когда он несколько раз повторил свой прыжок, всем стало ясно, что это начинание имеет практическое значение. В 1916 году доктор Кошель сделал доклад о своем эксперименте. Его пример вселил мужество в других, и многие врачи совершили прыжки с парашютом. Как говорил Дирингсхофен, их побуждало к тому двоякое чувство: "спортивного удовольствия и научного любопытства".

Накопленные при этом наблюдения послужили началом исследования проблемы невесомости, в ходе которого врачами проводились и опыты на себе, - проблемы, привлекшей внимание авиационной медицины лишь тогда, когда встал вопрос о космических полетах.

Дело в том, что, как уже говорилось, ускорение иногда приводит к потере тяжести - состоянию, длящемуся, правда, лишь несколько секунд. Состояние организма человека в этих условиях представляет большой интерес для врача-физиолога, специалиста по авиационной медицине.

Дирингсхофену удалось добиться состояния невесомости, длившегося почти семь секунд, на самолете фирмы "Юнкерс" в условиях пикирования, в процессе которого сопротивление воздуха было преодолено силой моторов. При этом Дирингсхофен не испытывал неприятных ощущений и, в частности, ощущения проваливания, знакомого пассажирам самолета, попадающего в воздушную яму. Напротив, Дирингсхофену казалось, что он парит в воздухе.

После окончания второй мировой войны ученые стали больше интересоваться проблемами невесомости, поскольку на очередь дня встал вопрос о полете в космос. Одним из первых этой проблемой заинтересовался доктор Хубертус Штругхольд, бывший руководитель Научно-исследовательского института авиационной медицины в Берлине. После войны он работал в Америке и как профессор по вопросам авиационной медицины особенно упорно занимался проблемами космических полетов. Он и его сотрудники проделали много опытов с целью выяснения на самих себе сущности состояния невесомости. Некоторые из них затем утверждали, что, добившись с помощью определенной методики полета состояния невесомости, они не ощущали ничего необыкновенного. Другие, однако, заявляли, что в эти секунды они чувствовали себя очень плохо.