Похожие приключения переживали и другие советские космонавты, располагавшие обширными кабинами на своих космических кораблях. Они плавали в воздухе, выполняли различные упражнения, не только для того, чтобы насладиться необыкновенными впечатлениями, но и для ежедневной физической зарядки, рекомендованной врачами и физиологами. В общем, впечатления их были приятными, и невесомость не вызывала каких-либо болезненных явлений в организме. Из всех советских космонавтов только Титов несколько раз жаловался на нарушение равновесия; несмотря на это, весь космический полет Титов перенес удовлетворительно как с физической, так и психической стороны. Однако, на этом основании еще нельзя утверждать, что невесомость во время космических полетов перестала быть важной проблемой, что она полностью решена.
НАРУШЕНИЕ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОРГАНИЗМА
Для человеческого организма состояние невесомости является как бы резким нарушением основных законов природы. Мускулы человека приспособлены носить вес тела, поднимать руки, ноги, двигать головой. Многие движения подчинены приказам центральной нервной системы, но многие происходят совершенно автоматически. Человеческие органы — сердце, желудок, вестибулярный аппарат, словом все части тела привыкли работать в условиях тяготения, то есть при наличии силы тяжести.
Поэтому явление невесомости вызывает хаос в слаженной работе множества органов и приводит к разрегулированию многих существенных функций организма. К счастью, человеческий организм может быстро приспособляться к изменившимся условиям существования, мобилизует свои защитные силы, и после начальных нарушений старается по возможности быстро вернуться к нормальной работе.
У космонавтов, находившихся некоторое время в состоянии невесомости, наблюдался ряд функциональных нарушений: падали пульс и давление крови, уменьшалась деятельность органов желудочной секреции, увеличивалось мочеиспускание, росло потребление кислорода и количество удаляемой углекислоты. Наблюдались также изменения в составе крови: увеличивалось содержание кальция, фосфора и серы при одновременном уменьшении количества этих элементов в костях.
Отмечались и психические явления, вызванные в основном тем, что мозг стал получать меньшее количество информации, либо совершенно новую, неизвестную ему ранее информацию. Дело в том, что в нормальных условиях мозг человека привык получать впечатления с учетом повсеместного действия силы тяжести. И вот, внезапно, эти впечатления исчезают, а на их место приходят совершенно другие. Неудивительно, что нарушается нормальный процесс анализа впечатлений, появляется чувство неуверенности, страха, раздражения, угнетения. Начинается головокружение, головная боль, тошнота.
Явления, сопряженные с состоянием невесомости, еще недостаточно изучены, они представляют новый раздел в науке о приспособляемости человеческого организма, появившейся в последнее время, когда человечество подошло вплотную к проблеме завоевания космоса, хотя, следует отметить, что еще до того, как первый человек очутился на борту космического корабля в полете вокруг земного шара, проблема невесомости изучалась в земных условиях.
СИЛА ПРИТЯЖЕНИЯ НА ЛУНЕ В ШЕСТЬ РАЗ МЕНЬШЕ, ЧЕМ НА ЗЕМЛЕ
Напомним сначала, что представляет собой сила тяготения. Согласно преданию, яблоко, упавшее с дерева, позволило Ньютону открыть закон всемирного тяготения (гравитации), что значительно ускорило развитие физики и астрономии. Теперь известно, что сила тяготения существует во всем космосе. Именно эта сила управляет движением всех небесных тел, связывает миллионы планет и звезд, определяет их вращение и движение по орбитам. Одна и та же сила, под влиянием которой яблоко падает по направлению к центру земли, заставляет нашу планету вращаться вокруг Солнца, а Луну вокруг Земли.
Чем больше планета или звезда, тем сильнее притягивает она другие небесные тела. Масса Луны гораздо меньше массы Земли, и притяжение на Луне составляет всего лишь одну шестую часть земного; это означает, что человек на Луне весит в шесть раз меньше, чем на Земле.
На Марсе человек весит в три раза меньше, на Венере разница будет небольшая, так как масса этой планеты весьма близка к массе Земли (81 процент массы Земли). На самой маленькой планете солнечной системы — Меркурии, человеку было бы весьма неудобно передвигаться — его вес был бы в 27 раз меньше, чем на Земле, и любой его шаг превращался бы в огромный прыжок.
Наоборот, если кому-либо из космонавтов удалось бы опуститься на поверхность крупнейшей планеты солнечной системы — Юпитера, он встретился бы с трудностями совершенно обратного порядка: его вес увеличился бы против земного во много раз, и он практически был бы лишен способности передвигаться собственными силами.
Сила притяжения зависит также от расстояния. Железная гиря, весящая на поверхности Земли 1 кг, на высоте 400 км весит только 900 гр, а на высоте 25 000 км — всего лишь 5 гр. Если говорить точно — сила земного притяжения уменьшается пропорционально квадрату расстояния от центра земного шара.
Возникает законный вопрос, почему искусственные спутники Земли при вращении вокруг нее по орбите на высоте 200 или 300 километров не падают?
Чтобы легче уяснить себе характер сил, возникающих во время полета космического корабля по круговой орбите, проделаем следующий опыт.
Привяжем к спиральной пружине с одного ее конца какой-нибудь тяжелый предмет и, придерживая пружину за другой конец, станем ее вращать. Мы заметим, что пружина вытянется под влиянием груза. Если уменьшить обороты, пружина сократится, если, наоборот, увеличить скорость вращения, пружина удлинится. Можно предположить, что при очень быстром вращении пружина лопнет, и груз полетит в пространство.
Здесь играют роль две силы, действующие в противоположных направлениях. Одна из них, сила натяжения пружины, стремится притянуть груз к руке и в нашем опыте представляет собой силу земного притяжения, вторая, центробежная сила, являющаяся следствием вращения груза, аналогична центробежной силе, вызванной вращением спутника вокруг Земли. Это значит, что центробежная сила уменьшает силу притяжения. Если подобрать эти силы так, чтобы они взаимно уравновешивали друг друга, груз потеряет свой вес, очутится — как это принято считать — в состоянии невесомости.
Подобным образом обстоит дело, когда последняя ступень ракеты, сообщит космическому кораблю соответствующую скорость движения.
НЕВЕСОМОСТЬ В ВАННЕ И НАД ОБЛАКАМИ
Начало космической эры поставило перед учеными задачу изучения проблемы невесомости, в частности влияния невесомости на человеческий организм, для чего необходимо было разработать соответствующую методику исследований и необходимое оборудование.
Однако, вопрос оказался значительно труднее, чем предполагалось первоначально. Чтобы получить длительное состояние невесомости, надо было лететь в космическое пространство, а это, как мы знаем, задача не из легких. Правда, можно получить состояние невесомости и на Земле, но в таких условиях, которые значительно разнятся от господствующих в космосе.
Можно, например, добиться невесомости человека в воде, растворив в ней определенные химические вещества, в частности соль, так, чтобы получить раствор такой же плотности, что и человеческое тело. Человек, погруженный в такую суспензию, как бы теряет вес, то есть будет себя чувствовать как и космонавт в условиях невесомости.
Интересный опыт подобного рода поставил американский физиолог др. Э. Гравелин. Он приготовил соответствующий раствор, погрузился в него и устроился там столь же удобно, как в собственной кровати, проведя там 7 суток. Впрочем, он не лежал без всякого движения. Наоборот, он пытался вставать, поворачиваться на бок, делать простые упражнения; он проверял работу зрения, слуха, осязания, быстроту реакции и тому подобное. Одновременно его помощники периодически проверяли состав крови, измеряли пульс, дыхание, проверяли работу сердца, мозга, органов пищеварения.