МИР БЕЗ ТЯЖЕСТИ


Вы уронили инструмент, и он, никуда не падая, висит рядом с вами. Из перевернутого вверх дном сосуда не выливается вода; ее надо вытряхивать оттуда, затем она сожмется в шар правильной формы и также повиснет в воздухе.
Слегка оттолкнувшись от одной стены, вы без особых усилий в парении достигаете противоположной стены, на каком бы удалении она ни находилась. Нагретый воздух не перемешивается с холодным, так и оставаясь там, где его нагрели. Кристаллики соли растворяются в десять раз медленнее, чем обычно. Спичка, вспыхнув, быстро гаснет. Все это — казусы невесомости.
Говорят: космос — мир невесомости. Это не совсем так. Космос, космическое пространство — это, наоборот, мир «весомости». Ибо самостоятельное существование небесных тел, их упорядоченное движение в пространстве обусловлено как раз их взаимным притяжением, а это не что иное, как вес.
Почему же тогда полеты в космическом пространстве неизменно связывают с невесомостью?
Дело в том, что при движении по кривой траектории тело всегда испытывает центробежное ускорение. Например, при повороте поезда центробежные силы отбрасывают пассажира в противоположную повороту сторону. Так же и в космосе. Своеобразными рельсами, заставляющими спутник искривлять свою траекторию, то есть обращаться вокруг Земли, является притяжение спутника Землей — его вес. Возникающие при таком обращении центробежные силы стараются удержать спутник на орбите. И вот как раз равновесие этих двух противоборствующих сил есть невесомость. Таким образом,

Вот она, невесомость!


невесомость — это атрибут космического полета, но никак не космического пространства.
Может возникнуть вопрос. Поскольку наша Земля тоже находится в состоянии невесомости (с одной стороны, она притягивается к Солнцу, с другой—удерживается центробежными силами при движении по гелиоцентрической орбите), то почему же мы, земляне, не можем парить над ней, словно аквариумные рыбки? Разница между Землей и космическим кораблем заключается в том, что обитель наша имеет огромную массу, а следовательно, обладает гравитацией — способностью притягивать к себе другие тела. Космический же корабль очень незначителен по массе. Он, безусловно, обладает собственным гравитационным полем, но его эффективный радиус действия замыкается где-то внутри корабля в точке центра масс, и оно настолько мизерно, что говорить о нем всерьез не приходится. Вот когда будут созданы орбитальные поселения весом во многие миллиарды тонн, тогда, конечно, и на орбите появятся «свои» источники притяжения.
Имеет ли повседневная практика аналог невесомости? Да, имеет. Первые секунды затяжного прыжка с парашютом, самолетная горка и т. п., то есть любое свободное падение тела сопровождается этим явлением. Да и сам полет спутника можно рассматривать как бесконечное падение на Землю. Ведь если бы Земля была плоской, то спутник неминуемо упал бы на нее. Но так как Земля круглая, то это непрерывное падение спутника приводит лишь к вращению его вокруг Земли.
Невесомость... Мир без верха и низа. Доставленные в космос мальки рыб плавают не по прямой, а по все более уменьшающемуся кругу — спирали. И только через несколько суток прекращают свой необычный танец. По возвращении на Землю они ведут себя не менее странно: плавают так, как если бы к их хвостам привязали по гирьке. Однако мальки, родившиеся в космосе, сразу плавают по прямой, как будто ничего и не было а попав в земные условия, чувствуют себя нормально.
Доставленные в космос на американской станции «Скай- лэб» пауки Анита и Арабелла, казалось, утратили тысячелетние навыки плести паутину. Они плели ее беспорядочно, видимо, сами немало удивлялись своей беспомощности. А через несколько дней уже выводили такие орнаменты, какие мы иногда находим в потаенных уголках нашей квартиры на Земле.
Ориентацию в космосе теряют не только живые организмы, но и растения. При отсутствии сил тяжести проростки семян дают беспорядочные всходы, корни путаются, выходят из питательной среды наружу, растения гибнут. И только ориентированная посадка (а не посев) и фиксированное освещение как-то спасают положение.
Влияет ли невесомость на человека? Надо сказать, что именно она больше всего страшила ученых при подготовке первых полетов в космос. Как поведет себя человек на орбите? Не окажется ли невесомость губительной для его организма, не потеряет ли он власть над собой? Правда, перед этим в космосе побывали мыши, крысы, собаки, обезьяны. Но ведь это животные! На всякий случай в систему управления кораблем ввели специальное устройство, так называемый логический ключ, который не допускал космонавта к управлению полетом, если он окажется не в состоянии логически мыслить.
Первый одновитковый полет Ю. А. Гагарина показал, что специально тренированный человек, человек с устойчивой психикой не только не теряет присутствия духа, но и остается работоспособным. Следующий полет (Г. С. Титова) продолжался уже более суток. Достигнутая на сегодняшний день продолжительность пребывания в состоянии невесомости составляет суток (советские космонавты А. Березовой и В. Лебедев), о-разному переносят люди невесомость. Для одних — это чувство необычайной легкости, беспричинной радости, Для других (что, естественно, хуже) — непрерывного падения, практически одинаковы для всех последствия пребывания
в невесомости. Сердце работает в облегченном режиме, перекачивая «невесомую» кровь. Становится беспомощным вестибулярный аппарат — этот сигнализатор нашего положения в пространстве на Земле. Не испытывая земного притяжения, кровь приливает к голове, создавая ощущение перевернутого состояния. Для удержания тела, так же как и для поднятия или перемещения тяжестей, не требуется никаких усилий. Кости человека не испытывают постоянной нагрузки — веса тела. Ноги не «работают». Организм начинает перестраиваться на новый лад: Рассасываются и расслабляются мышцы, уменьшаются размеры и прочность костей, обезвоживается ткань. Космонавт привыкает к невесомости. И чем глубже он «войдет» в невесомость, тем хуже — как бы долго ни продолжался полет, предстоит возвращение на Землю, в мир тяжести.
Так называемый период реадаптации (обратного привыкания к Земле) может проходить очень болезненно. Земная тяжесть наваливается на ослабленный организм с огромной силой, космонавту хочется обратно на орбиту.
Как далеко может зайти процесс перестройки организма в невесомости? Этот вопрос является вопросом номер один для современной космической медицины. Поэтому так осторожны медики в своих выводах. Поэтому так скрупулезно и всесторонне обследуют врачи членов экипажей на всех этапах полета, а каждый космический корабль или орбитальная станция оснащаются различными средствами, помогающими космонавту сохранить «земную» форму.
Люди научились бороться с невесомостью. Продуманы не только средства защиты (всякого рода нагрузочные костюмы, вакуумные емкости, эспандеры, бегущая дорожка, велоэргометр), но и детали быта, факторы, влияющие на психику человека.
Чтобы в кабине корабля не появились опасные для дыхан^gt; крошки пищи, космический хлеб изготовляется маленькими дольками, а вся пища и жидкие напитки упаковываются в туоы. чтобы не тратить время на частые поиски пропавших вещей, предусматриваются многочисленные крепления — магниты, резинки, защелки. Разработан с учетом невесомости комплект космического инструмента. Существует в космосе даже душевая установка. Чтобы создать привычное для человека ощ/^ение верха—низа, условные стены и потолок на станина лашиваются в более светлые тона, нежели «пол». Выработаны рекомендации по поведению космонавта в начальный (более острый) период привыкания к невесомости, а также в первые дни привыкания к Земле.
А может быть, лучше избавиться от невесомости вращением космического аппарата вокруг одной из его осей — как это предлагал еще К. Э. Циолковский? Такие проекты существуют. Но они связаны с целым рядом пока непреодолимых трудностей технического и медицинского характера. Несомненно, что в будущем проблема борьбы с влиянием этого коварного для

На борту орбитальной станции


человека явления будет успешно решена и мы сможем летать годами и побываем по крайней мере на ближайших к Земле планетах Солнечной системы.
Невесомость вездесуща и ее проявления многообразны. Возьмем, к примеру, ту же космическую технику. Иногда говорят, что-де «железкам» безразлично, находятся ли они в поле сил тяжести или нет. Это утверждение требует оговорки. Если речь идет о каком-то силовом поясе в конструкции корабля, то да. Если же рассматривать работу систем летательного аппарата, то отнюдь не всегда. Нет тяжести — отсутствует конвективный теплообмен на борту аппарата, и любой теплоизлучающий прибор (радиопередатчик, научная аппаратура) начинает «задыхаться» от жары, хотя рядом с ним температура вполне комфортная. Отсутствие конвекции вносит существенные поправки в организацию теплового режима аппаратов, предназначенных для полета в космическом пространстве.
пет тяжести — и пропадает граница раздела жидкой и га- -вон фаз в топливных баках корабля. Жидкость перестает м°нолитной, становится каким-то пространственным плением, содержащим в своем объеме газовые пузыри
2 3-105
различных размеров. И нетрудно догадаться, что произойдет, если газовые включения попадут в двигательную установку корабля.
Это всего лишь два примера доказательства того, что конструкторская мысль вынуждена учитывать отсутствие сил тяготения.
Невесомость интересна также тем, что она позволяет организовать вне Земли принципиально новые виды производств. Здесь можно смешивать вещества с разными свойствами и различной плотности, которые в земных условиях смешать невозможно. Благодаря этому в космосе можно получать новые материалы и лекарственные препараты, требующие для их изготовления очень тонкой технологии. Смешав, например, расплавленный металл с воздухом, получим пористый, очень легкий металл наподобие пенопласта, который почти не будет отличаться по прочности от обычного металла.
Особое место в программе орбитальных станций занимают такие технологические эксперименты, как изготовление сфер из легкоплавких металлов, использование капиллярных сил для перекачки жидкостей и формообразования кристаллов, выращивание редких кристаллов, плавка стекол с заданными свойствами, пайка в космосе и др.
Современная медицина не исключает того, что космическая невесомость может оказаться полезной при лечении некоторых (особенно сердечно-сосудистых) заболеваний. Кроме того, ученые установили факт влияния магнитного поля Земли на многие физиологические функции человека. При изменении напряженности магнитного поля изменяются температура тела, частота сердцебиения, состав крови, психологические реакции. Изучение всех этих проблем представляет несомненный интерес для медицины и биологии. Может быть, со временем мы будем лечиться на орбите, там, где есть невесомость и переменное магнитное поле?
Невесомость — главный фактор космического полета и вполне естественно, что значительная доля исследований на борту любого космического аппарата так или иначе связана с ней. Вот некоторые эксперименты, проведенные на советских орбитальных станциях «Салют».
Один из любопытных экспериментов проводился на рыбках Гуппи на «Салюте-5». Его цель — изучение приспособляемости живого организма к невесомости. Было установлено, что у рыбок в космосе помимо чисто вестибулярных расстройств отказывается работать и система погружения и фиксации тела на глубине (так называемый гидростатический аппарат, а проще — плавательный пузырь). Гуппи ничего не оставалось делать, как принять большой воздушный пузырь в аквариуме за естественную поверхность и плавать вокрУг него спиной к разделу воздушной и водной сред. ОтсюД* напрашивается вывод о том, что зрительный анализатор может

восполнить недостаток информации от вестибулярного и гидростатического аппаратов.
Семена различных растений (в частности, креписа) рассказывают биологам о нарушениях в клеточном делении вследствие их поражения частицами высоких энергий. Пророщенные в космосе и зафиксированные в специальном растворе семена доставляются для лабораторных исследований на Землю Результаты опытов дают возможность судить не только о характеристиках космических частиц, но и о влиянии факторов космического полета (в том числе невесомости) на наследственные признаки.
Завсегдатаями космических полетов стали плодовые мушки-дрозофилы. Они хороши тем, что достаточно подробно изучены в земных условиях и поэтому малейшие изменения в их развитии на орбите (цвет глаз, форма тела и крыльев) быстро обнаруживаются. Короткий период развития мушки (около одиннадцати суток) позволяет в течение одного полета получить несколько поколений мушек и таким образом проследить передачу начавшихся изменений в их развитии от одного поколения к другому.
Объектом исследований являются обычно и сами космонавты. С помощью новейших средств, имеющихся в поликлинике на орбите, можно снимать двенадцатиканальную электрокардиограмму человека. В полете исследуются кровенаполнение сосудов в невесомости и ударный объем сердца, выполняется автоматический анализ крови, контролируются органы дыхания и энергозатраты космонавта, фиксируются изменения пороговой чувствительности вестибулярного аппарата. Во всех космических полетах теперь измеряется вес космонавтов (это в невесомости!). Для этого разработана специальная пружинная колебательная система. Космонавты берут у себя пробы крови для последующего анализа на Земле, проводят различные тестовые проверки, оценивают эффективность профилактических средств.
Таким образом, эксперименты в невесомости имеют своей целью не только создание безопасных и комфортных условий длительной работы людей на орбите, но и максимальное использование этого уникального явления в самых различных сферах человеческой деятельности.
<< | >>
Источник: Новиков Н. Ф.. Готовность одна минута!. 1984

Еще по теме МИР БЕЗ ТЯЖЕСТИ:

  1. УМЫШЛЕННОЕ ПРИЧИНЕНИЕ СРЕДНЕЙ ТЯЖЕСТИ ВРЕДА ЗДОРОВЬЮ (ст. 112 УК РФ).
  2. ПРИЧИНЕНИЕ ТЯЖКОГО ИЛИ СРЕДНЕЙ ТЯЖЕСТИ ВРЕДА ЗДОРОВЬЮ В СОСТОЯНИИ АФФЕКТА (ст. 113 УК РФ).
  3. 2. МИР ДЖАФАР И МИР КАСИМ
  4. 4. Образование невозможно без серьезного интереса к истине, без уверенности в познаваемости мира
  5. ПРИЧИНЕНИЕ ТЯЖКОГО ИЛИ СРЕДНЕЙ ТЯЖЕСТИ ВРЕДА ЗДОРОВЬЮ ПРИ ПРЕВЫШЕНИИ ПРЕДЕЛОВ НЕОБХОДИМОЙ ОБОРОНЫ ЛИБО ПРИ ПРЕВЫШЕНИИ МЕР, НЕОБХОДИМЫХ ДЛЯ ЗАДЕРЖАНИЯ ЛИЦА, СОВЕРШИВШЕГО ПРЕСТУПЛЕНИЕ (ст. 114 УК РФ).
  6. Этнический жизненный мир и жизненный мир зтоцентрума
  7. Л.В. Чернец МИР ПРОИЗВЕДЕНИЯ
  8. ОРГАНИЧЕСКИЙ МИР
  9. Окружающий мир
  10. Какой именно мир?
  11. 1. МИР ДЕЯТЕЛЬНОСТЕЙ В СТАТИКЕ И ДИНАМИКЕ
  12. Греческий мир
  13. Мир и признание Бога
  14. Каков он – мир детства?
  15. § 29. Духовный мир личности
  16. § 3. ОРГАНИЧЕСКИЙ МИР МОРЯ
  17. ОРГАНИЧЕСКИЙ МИР
  18. ОРГАНИЧЕСКИЙ МИР
  19. Мир-системное ядро и его информационализация