Биологи, знакомые с физикой, обратили внимание на то обстоятельство, что при сильном ускорении, какое необходимо при космическом полете, вес тела летящего человека увеличивается во много раз. Трехступенчатая ракета, применяемая ныне для достижения такого ускорения, приводит к увеличению веса тела почти в восемь раз. Именно вопрос, перенесет ли человек такое сильное ускорение и увеличение своего веса, которое при сгорании последней ступени ракеты сменяется состоянием невесомости, именно этот вопрос уже давно заставил исследователей воспользоваться камерой пониженного давления, некогда построенной Бером, и усовершенствовать ее, чтобы ставить такие опыты, которые позволили бы изучать вопросы огромных скоростей, физиологии человека на вершинах высочайших гор и в летательном аппарате. Здесь, в камере пониженного давления, как уже было сказано, соприкасаются одна с другой обе области: высокогорный альпинизм и высотная авиация.
Начало этим исследованиям было положено в Советском Союзе выдающимся физиологом Орбели, который предпринял в 1933 и 1938 годах два опыта на себе, имевших большое значение. Первый был проведен в его лаборатории. Из пневматической камеры был выкачан воздух. Оставшееся в камере количество воздуха соответствовало примерно его плотности на высоте 12 километров. Орбели, который сидел в камере, вскоре начал задыхаться, его губы посинели, и, наконец, он потерял сознание. Тотчас же ему начали делать искусственное дыхание, однако прошло четыре часа, прежде чем он пришел в себя. Второй опыт также преследовал цель изучения физиологии процесса дыхания. Он проводился на Черном море, неподалеку от побережья Крыма. Орбели заперся в кабине подводной лодки, лишенной подачи кислорода, и пробыл в ней продолжительное время. Он оставался в кабине, когда наступило удушье. Лишь после того, как он потерял сознание, его вытащили наверх — таково было предварительное указание Орбели. Через два часа к ученому вернулось сознание. Однако на протяжении шести последующих дней он чувствовал себя больным.
Леон Орбели умер в 1958 году. В последние годы своей жизни он был директором института имени Павлова и Ленинграде и как военный врач имел чин генерал-полковника. Он был одним из учеников Павлова.
С началом второй мировой войны (правильнее, с началом подготовки к ней), разумеется, и медицинская сторона высотного полета стала предметом тщательных исследований. Во всех государствах, в значительной степени заинтересованных в развитии авиации, были построены камеры пониженного давления по принципу Бера, предназначенные для лабораторного изучения физиологии высотного полета, и всюду врачи и студенты-медики изъявляли желание поставить на себе опыты, так как хотели внести свой вклад в разрешение этих вопросов. Тогда же, незадолго до второй мировой войны, была, например, построена камера пониженного давления в исследовательском институте авиационной медицины Германского министерства авиации, камера, которая, естественно, имела совсем другой вид, чем у Бера, и была предназначена для опытов уже не только на животных, но и на людях. Это было большое, герметически закрытое помещение, в котором можно уменьшить давление воздуха на любую величину, а также воссоздать и другие условия высотного полета — холод, изменение влажности, излучение и так далее. Теперь молодые врачи могли садиться в такую камеру и позволять проделывать над собой все, что сопряжено с высотным полетом.
Все эти исследования и опыты в камере пониженного давления проводились систематически. Изменения крови, возникающие на больших высотах, были в общих чертах уже известны на основании исследований при высокогорном туризме. При быстром подъеме в высоту, происходящем при полете, вследствие разрежения воздуха наблюдаются, как показали и опыты в камере, значительные воздействия различного рода. Оказалось что сердце и кровообращение выдерживают недостаток кислорода дольше, чем центральная нервная система, мозг, который на критических высотах затемнением сознания и намечающимися судорогами показывает, что состояние испытуемого лица может стать опасным.
Дальше, когда разрежение воздуха еще не особенно значительно, частота пульса внезапно уменьшается. Этот кризис пульса объяснили раздражением блуждающего нерва, действие которого, как известно, противоположно действию симпатического нерва, выражающемуся в учащении пульса. Падение частоты пульса и приводит к затемнению сознания и коллапсу, непосредственной причиной которого является недостаток кислорода. Вследствие этого и погибли когда-то спутники Тиссандье.
Все эти явления можно было наблюдать в камере пониженного давления. Причем, разумеется, границ допустимого не переходили; в момент опасности давление снова повышали и подводили кислород. Интересно, что в камере ранний коллапс (уже при 4500 или 5000 метров) наблюдался почти исключительно у молодых людей, а лица старшего возраста переносили и более высокие «полеты». Если воздух в камере влажный или слишком теплый, коллапс наступает скорее, что соответствует и обычным наблюдениям. Точно так же можно было заметить, что стояние повышает предрасположение к обмороку, в то время как сидячее и особенно лежачее положение способствуют ослаблению такого предрасположения.
Уменьшение содержания кислорода в воздухе влияет и на мышечную силу. Мышцам для работы нужен кислород. С помощью динамометра соответствующие опыты нетрудно было провести в камере пониженного давления. Динамометр — простой инструмент с пружиной, которая при нажатии сжимается. До 4 тысяч метров мышечная сила почти не меняется. Но на 5 тысячах метров кривая измерения силы заметно падает. Некоторое время она остается стабильной, но на высоте 6 тысяч метров падает вновь, так что вскоре наступает полное бессилие и одновременно значительное затемнение сознания. Эти экспериментальные результаты совпадают с недомоганиями, на которые жалуются летчики и альпинисты, взбирающиеся на высокие горы, например участники гималайских восхождений.
То обстоятельство, что центральная нервная система — головной мозг так быстро реагирует на недостаток кислорода затемнением сознания и другими явлениями, не должно вызывать удивления. Ведь это самый чувствительный орган, и всякая задержка поступления кислорода или крови (по своему действию это одно и то же) сказывается мгновенно. Врачи в опытах на себе могли достигать всех степеней таких влияний и регистрировать их. Уже при разрежении воздуха, соответствовавшем высоте в 4 тысячи метров, медики, находившиеся в камере пониженного давления, говорили, что все начинало им казаться более темным, а затем после дачи кислорода свидетельствовали, что все стало лучезарно ярким, словно раскрыли занавеси на окнах. На этой же высоте появлялась неспособность различать цвета, что не менее характерно.
На высоте от 4 до 5 тысяч метров отмечается понижение функции и со стороны других органов чувств. Это относится к слуху, обонянию, вкусовым ощущениям, а также к восприятию движений членов тела. В камере пониженного давления, разумеется, исследовались и мыслительные способности, внимание и способность сосредоточиться. Ведь это важная проблема для безопасности полета. При медленном подъеме нарушения начинаются уже на высоте в 3 тысячи метров, при быстром — на высоте 5 тысяч метров, а на высоте 6 тысяч метров, как выразился специалист, математика становится книгой за семью печатями даже для математика. Все это очень важно для практики, для действительных полетов на более значительных высотах.
Важным является и время реакции. Опыты, проведенные в камере пониженного давления над молодыми врачами, показали, что на высоте в 5 тысяч метров простые реакции едва ли нарушаются. Если летчик (или испытуемое лицо) знает: при зеленом цвете надо совершить одно действие, а при красном другое, и это у него отработано настолько, что происходит, так сказать, автоматически, то даже на высоте 5 тысяч метров никакого изменения не будет обнаружено. Положение иное, если испытуемый на этой высоте должен принимать решения. Тогда видно, что его воля угнетена. Чем выше подъем, тем более ясной и полной становится утрата импульса. Насколько эти данные важны для безопасности полета, понятно без особых рассуждений. Одновременно возникает рассеянность, пропадает заинтересованность. Это может привести к тому, что даже поставленная задача не будет выполнена и пропадет весь смысл высотного полета, так как в решительный момент активная воля сведена к нулю. Примеры этого содержатся в отчетах врачей, участвовавших в полетах или обследовавших такие случаи.
Образцы записей, сделанных в камере пониженного давления на разных «высотах», ясно свидетельствуют о влиянии уменьшенного давления и недостатка кислорода. Хороший, четкий почерк очень быстро превращается в трудночитаемый, и, наконец, его уже совершенно невозможно разобрать. Нарушения начинаются на высоте 7 тысяч метров, а на высоте 8 тысяч метров почерк уже почти нельзя разобрать.
В камере пониженного давления у испытуемых лиц исследовались также и рефлексы. Как известно, в норме голень быстро принимает горизонтальное положение при ударе ребром ладони или молоточком по сухожилию коленной чашечки. В камере пониженного давления при подъеме до 2 или даже до 3 тысяч метров этот рефлекс не изменяется. Но затем он становится более слабым, а на высоте 5 тысяч метров ослабление внезапно сменяется повышением чувствительности, которое в дальнейшем усиливается и, наконец, превращается в судорогу. Мышечные судороги вообще один из болезненных процессов на высотах.
У животных и у человека эти явления тщательно изучались только в их начальных стадиях. Во всяком случае, у медиков, находившихся в камере пониженного давления, возникали высотные судороги большей частью в кистях рук, которые вначале становились малоподвижными, а затем принимали типичное судорожное положение. Подергивания лица и судорожное сжатие губ могут также указывать на то, что перейден порог предрасположения к судорогам и нужно быстро дать кислород.
Необходимость особой защиты от холода при высотном полете уже давно доказана практикой. Но температура может возрастать и даже становиться нестерпимой прежде всего при повышении влажности в кабине, что оказывает неблагоприятное действие. В камере был проведен следующий опыт над медиком: температуру быстро повысили с 16 до 40 градусов по Цельсию, и это вызвало особенно сильную нагрузку на сердце, хотя потребление кислорода не увеличилось.
Как уже было сказано, описанные опыты проводили в конце тридцатых годов, то есть когда о космических полетах еще не думали, а ставили перед собой прежде всего военные цели. Все же физиологи изучали и состояние живого организма на исключительно больших высотах, естественно, сначала на животных, в частности на мышах. Поскольку эти опыты дополняют те, что медики производили на себе, мы упомянем о них вкратце, ибо они позволили сделать несколько выводов, которые — хотя и с ограничением — можно было перенести на человека. Так, оказалось, что совсем молодые мыши, в возрасте около одного месяца, очень хорошо переносили высоты более 16 тысяч метров, а если у них и появлялись некоторые изменения деятельности сердца и функций центральной нервной системы, то это было несущественно, так как они быстро проходили при спуске. Их центры, видимо, еще недостаточно развиты. У более старых мышей наблюдалась пониженная выносливость к высоте. То же самое, как уже говорилось, было обнаружено у очень молодых медиков. Впоследствии выносливость мышей улучшалась, но в возрасте двух лет они снова обнаруживали сниженную выносливость к полету.
Применяя камеру пониженного давления, ученые пытались ответить еще на один вопрос. Ведь может случиться, говорили они себе, что кислородный аппарат испортится или вдыхание кислорода по какой-либо иной причине прекратится. Что же произойдет тогда и как скоро скажутся последствия этого прекращения подачи кислорода?
Два врача, которые тогда занимались вопросами авиационной медицины, Руфф и Штругхольд, сообщили об опытах в камере. Вдыхая кислород, они поднимались на известную высоту. Затем, оставаясь на этой высоте, они снимали дыхательную маску. Теперь можно было изучать влияние высоты, как при обычном подъеме. Как уже говорилось, представление о снабжении тканей кислородом проще всего получить, исследовав коленный рефлекс. Оказалось, что качественной разницы между обоими опытами, то есть между обычным подъемом и подъемом в кислородной маске, нет. Но как велик промежуток времени между удалением кислородного прибора и началом расстройств? Как велик этот запас времени у пилота, находящегося в затруднительном положении?
Опыт с записями, проведенный над очень стойким к высотам молодым медиком, который на высоте 9 тысяч метров выключил у себя подачу кислорода, показал весьма ясно, что расстройство наступало через две минуты. Уже через две минуты почерк свидетельствовал, что могут появиться судороги в кистях рук, то есть об опасности положения. Но и здесь наблюдаются весьма значительные индивидуальные колебания. Так, у лица с меньшей выносливостью резерв времени был истрачен на высоте 5–6 тысяч метров, и уже на этой сравнительно небольшой высоте расстройство стало заметным. Если одновременно выполнялась какая-нибудь работа, то картина снова изменялась, становилась более выраженной. Работа сокращает резерв времени.
Для практики эти данные очень важны. Если на высоте от 8 до 9 тысяч метров вдыхание кислорода прервется, нельзя медлить ни минуты. Здесь дело уже в секундах, и пилот должен немедленно спуститься, чтобы достигнуть атмосферного давления, которое человек еще может переносить. Или же пилот должен выпрыгнуть с парашютом. Следует знать, что при нераскрытом парашюте падение происходит очень быстро: для тысячи метров необходимо 18 секунд. Это очень мало. Итак, раскрывать парашют следует скоро или он должен раскрываться автоматически; тогда спуск сильно замедляется: на тысячу метров требуется уже 3 минуты и 20 секунд. Если принять (на основании опытов) резерв времени на высоте 9 тысяч метров равным одной минуте, то ясно, как велика опасность для человека, прыгающего с такой высоты. Поэтому задача врачей изучить, как быстрее использовать имеющееся время, чтобы повысить или укрепить резервы организма и дать летчикам возможность спускаться на землю невредимыми.
Реакция организма на полет в условиях большой высоты отличается от его реакции в период восхождения на гору. Если в первом случае организм должен приспосабливаться к изменениям высоты в течение нескольких минут, то во втором — это происходит в течение дней и даже недель. В условиях полета приспособляемость — это замечательное свойство человеческого организма — должна осуществляться мгновенно.
Патологические изменения в организме, наступающие на большой высоте, возникают быстро, однако столь же быстро и исчезают. Очень скоро после окончания эксперимента, проделанного студентами в камере пониженного давления, чтобы изучить поведение организма на большой высоте, их физиологическое состояние приходило в норму. В крови, дыхании и нервной системе не наблюдалось каких-либо остаточных явлений, наступивших на определенной высоте. Иначе обстоит дело у альпинистов, в частности покорителей гималайских вершин. Подъем на вершины длится неделями, организм медленно приспосабливается к высокогорным условиям, столь же медленно наступают болезненные ощущения, о которых говорилось выше. После спуска с вершины и даже достижения высоты уровня моря явления горной болезни исчезают не сразу — нужны недели, чтобы организм избавился от них.
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.
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 провели 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.
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.
Опасные лучи
Со времени высотных полетов стало ясно, что нельзя пройти мимо другой проблемы — проблемы облучения. Вначале это была проблема облучения солнечными лучами. Известно, что поток тепловых лучей солнца в состоянии растопить окружающий полюса Земли гигантский ледяной панцирь. Однако до Земли доходит, видимо, не более одной пятой тепловых лучей Солнца. Бóльшая их часть задерживается и отражается облаками. Это звучит как парадокс, однако является фактом: лишь после того как солнечные лучи нагреют земную поверхность, тепло распространяется в воздух, причем с увеличением высоты понижается температура. Дилетанту это может показаться странным, поскольку он полагает, что чем дальше от земли, тем выше должна быть температура. В действительности же на высоте в 11 километров, которая вполне доступна высотным самолетам, температура составляет примерно минус 55 градусов по Цельсию. Таким образом, здесь господствует ледяной холод и, поскольку воздух на этой высоте не содержит воды, здесь не существует и такого понятия, как «погода», к которому мы привыкли на земле.
Высотный полет и действие облучения — неразрывно связанные между собой явления. Всем известна сила ультрафиолетовых лучей, проявляющаяся прежде всего на вершинах высоких гор. Против этих лучей вынуждены искать защиту и летчики. Чем выше, однако, поднимается летчик, чем дальше он уходит из атмосферы, тем заметней становится облучение другого рода — космическое.
Оно представляет огромную опасность, аналогичную облучению лучами рентгена и радия, которое люди научились одновременно благословлять и проклинать и которое приобрело совершенно новое значение с той поры, когда развитие ядерной физики принесло человеку столь роковое знакомство с атомным облучением. Само собой разумеется, что в интересах авиации будущего врачи начали исследовать эту проблему. Облучение в условиях высотного полета и космическое облучение поставило перед ними множество вопросов.
В 1957 году американский врач, майор Давид Симонс, известный специалист в области авиационной и космической медицины, поднялся на воздушном шаре на тридцатикилометровую высоту и провел там несколько часов. В целом его полет продолжался полтора дня. Он сидел в гондоле воздушного шара в небольшой камере повышенного давления, окруженный со всех сторон пространством, почти лишенным воздуха. На этой высоте давление составляет всего лишь 0,01 атмосферы. Правда, он не достиг еще границы атмосферы и состояния невесомости и не был полностью отдан во власть космического облучения. Тем не менее восприятие этой гигантской высоты оказалось достаточно впечатляющим.
Даже днем все было погружено в темноту. Горизонт представлялся мерцающей кривой, которую никогда не видят люди. На этой высоте можно самому убедиться в том, что Земля круглая. Симонс видел одновременно Солнце, Луну и звезды. «Он испытал чувство грандиозной отрешенности от земли, и, когда за ночь шар опустился и на следующее утро Симонс оказался на такой высоте, где снова были день и ночь, он почувствовал себя наконец-то дома».
Достигнув при спуске атмосферы, Симонс вновь подвергся большой опасности: бушевала гроза. Правда, он мог вместе с драгоценной гондолой спуститься на парашюте, но не сделал этого и в конце концов благополучно приземлился на воздушном шаре.
После приземления доктор Симонс запротоколировал свои переживания и впечатления и поведал, таким образом, миру о том, что чувствует человек, сидя в гондоле воздушного шара на высоте 30 тысяч метров над Землей, когда вес его тела составляет всего лишь один килограмм и когда гондола реагирует на малейшее движение, как на порыв штормового ветра. Если ему необходимо было нагнуться слегка вперед к вмонтированному в стенку кабины телескопу, с помощью которого Симонс хотел преодолеть мрак, то гондола реагировала на это движение очень быстрым вращением в течение 10–15 минут, Симонс точно регистрировал все: пульс, дыхание, пищеварение. В своих записях он рассказал, какое захватывающее впечатление произвели на него заход солнца и гроза, разразившаяся глубоко внизу. На этой гигантской высоте весьма значительной была также и скука. А вот голода он почти совсем не ощущал. Были периоды, когда Симонс терял мужество, испытывал страх, даже панику. Каждый поймет его. И тем не менее какой замечательный герой этот врач!
В процессе своего высотного полета доктор Симонс не получил полной дозы космического облучения. Однако значительному облучению он все же подвергся.
Проблема космического облучения является необычайно важной для будущих космических полетов. Решению этой про