На космическом корабле, стр. 2
Все эти виды ускорения считаются положительными.
Во время резкого торможения быстро несущегося поезда или автомобиля возникает сила ускорения с обратным знаком — отрицательное ускорение. В этом случае, сила инерции, вызванная торможением, то есть потерей скорости, или если угодно — отрицательным ускорением, бросает пассажира вперед. Во время автомобильных аварий люди чаще всего гибнут от действия отрицательного ускорения.
Было время, когда вопросы ускорения рассматривались только теоретически. После появления самолетов с большой скоростью полета, вопросы ускорения стали изучаться практически. Лет тридцать тому назад, в кругах авиаторов наделал много шума случай, когда пилот при выходе из пикирующего полета потерял управление и разбился. Оказалось, что под воздействием силы ускорения, возникшей при резкой перемене направления движения во время большой скорости полета, пилот потерял сознание и выпустил из рук рычаги управления.
Какова же причина потери сознания? Ведь это был опытный, сильный, отличавшийся железным здоровьем пилот!
В момент выхода из пикирующего полета появилась центробежная сила, которая вызвала отрицательное ускорение порядка двух до трех. По мере роста центробежной силы увеличивался вес тела пилота и его крови. Когда ускорение дошло до величины 4 g, значительная часть крови, под влиянием этой силы, отхлынула от мозга и переместилась в более низкие части тела, вследствие чего пилот стал терять зрение. Несколько мгновений позднее, когда ускорение уменьшилось, пилот ничего не видел, будто с черной повязкой на глазах.
Однако ускорение продолжало нарастать, потому что пилот вел самолет по кривой, в конце которой самолет оказался бы в положении вертикального полета вверх. Все больше крови притекало из мозга к сердцу пилота. Появились грозные симптомы. Пилоту казалось, что сердце резко падает вниз, что оно переместилось в нижнюю часть живота, а печень оказалась еще ниже, где-то около колен. Пилот уже совсем ничего не видел, и ему приходилось напрягать все силы, чтобы не потерять сознания. До сих пор ему еще не приходилось переживать такого состояния, но пилот не хотел отказаться от борьбы, не хотел подчиниться слабости своего собственного организма. Он полагал, что все неприятные ощущения минуют, как только прекратится действие центробежной силы.
Но на этот раз он просчитался. Он не принял во внимание большой начальной скорости в момент выхода из пикирующего полета и, тем самым, значительной величины центробежной силы, которая появилась в это время.
Неудачный полет продолжался. Мозг пилота, лишенный крови, прекратил работу. Когда сила ускорения дошла до 10 g, тело пилота весило уже не 85 кг, как обычно, а 850 кг. Каждый кубический сантиметр крови весил не 1 грамм, а 10, таким образом кровь стала тяжелее железа и весила почти столько же, сколько весит ртуть.
Делая последнее усилие, пилот решился выдержать еще одну секунду, перед тем как взять рычаг управления «от себя», чтобы облегчить чудовищное давление центробежной силы. Однако в то же мгновение он потерял сознание. Перетянул струну, не выдержал и… проиграл.
Самолет потерял управление, сильная и тяжелая машина стала беспорядочно падать и, в конце концов, врезалась в землю. Таков был трагический конец этого полета.
Случай этот длительное время обсуждался в кругах авиаторов, в особенности же среди физиологов, занимающихся проблемами авиационной медицины. Начались всесторонние научные исследования.
Установлено, что при ускорении порядка 5 g, даже хорошо натренированные и стойкие пилоты теряют зрение, способность дышать, в ушах у них появляются сильные боли. Если такое состояние длится не более 30–40 секунд, организм быстро его преодолевает, если же продолжается дольше — могут произойти серьезные расстройства и даже травмы.
После того, как в авиации началась эра реактивных полетов, и скорости самолетов стали превышать 1000 км/час, ученые стали получать много сведений о стойкости организма на перегрузки при наблюдениях за поведением пилотов во время выполнения фигур высшего пилотажа на больших скоростях. Строились на земле и катапульты, с помощью которых выбрасывались в воздух с большой начальной скоростью манекены, снабженные многочисленными исследовательскими приборами. Отмечались и явления, происходящие в организме парашютиста в момент перехода от свободного падения к полету с открытым парашютом.
Но такие исследования были неполными. Необходимо было создать более многосторонние, удобные и точные приборы и установки для изучения явлений, происходящих в организме человека под воздействием перегрузок.
«КАРУСЕЛЬ»
Скоро такая установка была построена. Это центрифуга, которую летчики и космонавты некоторых стран окрестили названием «карусель». Она стала основной установкой по исследованию стойкости организма к перегрузкам. Как же выглядит эта «карусель»?
В обширном круглом зале, на высоте около метра над уровнем пола, виднеется решетчатая консоль из стальных труб, несколько напоминающая строительный кран. С одного конца консоль посажена на вертикальную ось с электроприводом, мощностью 6000 л. с. Длина консоли карусели составляет 17 метров; на другом конце решетки установлена кабина с местом для сидения человека; в кабине сосредоточена разнообразная и сложная исследовательская аппаратура.
Кабина закрывается герметически, что дает возможность устанавливать внутри нее температуру и давление в весьма широких пределах, то есть можно в ней создать условия, весьма близкие к тем, которые могут господствовать в кабине космонавта во время полета в космосе.
Специальный механизм подвески кабины автоматически устанавливает ее во время испытаний в такое положение, чтобы центробежная сила действовала на человека, находящегося внутри кабины по прямой линии, подобно тому, как эта сила действует во время космического полета. Это облегчает расчеты наблюдающим за опытом врачам.
Из всех многочисленных аппаратов, находящихся в кабине, стоит обратить внимание на объектив камеры телевидения, находящийся непосредственно над головой пассажира кабины. Как только пилот займет в кабине свое место, ученые прикрепляют к его телу множество датчиков, соединенных с электронной контрольной аппаратурой. Благодаря этому, все явления, происходящие в организме пилота во время центрифугирования, точно фиксируются на лентах самопишущих приборов.
Как только консоль «карусели» начнет вращаться, в кабине возникает центробежная сила, которая воздействует на тело пилота подобно силе ускорения в кабине космического корабля или самолета. По мере роста количества оборотов эта сила тоже растет и может достичь величины 40 g, при которой вес тела пилота увеличивается до 3200 кг. Такая перегрузка для человека может окончиться смертью, поэтому ее создают только в исключительных случаях при опытах с животными.
Следует, однако, отметить, что на американской авиационной базе в Джонсвилле (центрифугу, установленную там, как раз мы описываем), в свое время получил известность рекорд, установленный одним из пилотов. Несмотря на то, что ускорение превысило опасный предел 5 g, пилот не давал сигнала к прекращению опыта, и на переданное по телефону предложение остановить центрифугу, ответил отказом. Более того, он потребовал увеличения оборотов. Пилот выдержал ускорение 8 g, потом 10 и 12 g. И только тогда, когда сила ускорения дошла до 14 g и держалась на этом уровне две минуты, пилот наконец дал понять, что больше уже выдержать не может.
Способность человеческого организма переносить перегрузки не одинакова у разных лиц и в значительной степени зависит от индивидуальных качеств, степени натренированности, состояния здоровья, возраста человека и прочее. В основном, нормальный человек при перегрузках 5 g, чувствует себя плохо, но натренированные, пользующиеся исключительным здоровьем пилоты могут выдержать перегрузку порядка 10 g в течение 3–5 минут.
Какие же перегрузки приходилось переносить до сих пор космонавтам?