Перегрузка может действовать на человека в направлениях: грудь-спина, спина-грудь, голова-таз, таз-голова, слева или справа. Опыты показали, что лучше всего человек переносит перегрузку, если она действует на него в направлении грудь-спина, тело наклонено вперед на 10–15 градусов, а ноги согнуты в коленях, как бы в сидячем положении.
Именно такое положение занимают космонавты на космических кораблях при старте. Ракета стоит вертикально, а космонавт, по отношению к земле, лежит на спине под некоторым углом, в специальном кресле.
Кресло космонавта изготавливается по специальной технологии и повторяет все выступы и неровности тела космонавта. Это, как показывает опыт, в значительной мере помогает космонавтам выдерживать даже очень большие перегрузки без травм и повреждений.
Наиболее плохо человек переносит перегрузку в направлении голова-таз, и особенно в направлении таз-голова. При действии этих перегрузок уже в 2,5 единиц человек практически не может встать. Если перегрузка возрастет до 3,5 единиц, то у человека перед глазами как бы появляется серая пелена, трудно держать голову, щеки начинают отвисать, затруднено дыхание. Перегрузка в 5 единиц в течение нескольких секунд может привести к внезапной потере сознания.
Любопытно, что действие перегрузки в направлении таз-голова может быть равно нулю в тот момент, когда она уравновешивает силу земного тяготения, то есть теоретически, как бы наступает невесомость. И каждый в принципе может испытать на себе такую перегрузку с элементами воздействия невесомости — повышение кровяного давления в сосудах головного мозга. Для этого достаточно повисеть на гимнастической перекладине головой вниз или сделать стойку на голове. Чем длительнее висение или стояние, тем полнее ощущение влияния невесомости и… перегрузки в одну единицу.
Кстати. Перед стартом космонавты тренируются на наклонной доске головой вниз. Угол наклона доски регулируется постепенно, усиливая воздействие.
Элементарную центрифугу может построить каждый человек. Для этого достаточно взять веревку, привязать на один ее конец тяжелый предмет, взяться руками за другой конец веревки и вращать ее над собой. Можно с уверенностью сказать, что большинство мальчишек в детстве были конструкторами разнообразных вариантов центрифуг.
В Центре подготовки космонавтов для тренировок есть две центрифуги соответственно с плечом вращения 7 и 18 метров. При одной и той же скорости вращения центрифуга с большим плечом будет создавать и большую перегрузку.
Опыты показывают, что регулярные вращения на центрифуге значительно повышают способность человеческого организма к сопротивлению неблагоприятным воздействиям даже очень больших перегрузок. Опыт двух аварийных стартов подтвердил этот вывод.
Старт космического корабля можно сравнить с взлетом самолета и риск аварии при этом всегда присутствует. И только тщательная подготовка техники и космонавтов к полету уменьшает опасность, хотя и не исключает ее.
Чтобы лучше понять, что же такое стыковка двух космических аппаратов на орбите, заглянем немного в историю и более внимательно посмотрим на некоторые аналоги этой операции.
Примерами элементарной стыковки в движении могут быть и спокойная встреча двух знакомых, здоровающихся за руку, людей. Это может быть и, требующая определенной точности действий, передача эстафетной палочки между двумя спортсменами. При этом не являются исключением случаи, когда, не рассчитав своих скоростей, спортсмены сталкиваются и даже падают в момент соприкосновения друг с другом.
У велосипедистов скорости побольше, но и они могут спокойно ехать по дороге либо рядом, либо друг за другом, автоматически рассчитывая, вернее поддерживая необходимую взаимную скорость. Однако стоит одному из них отвлечься, вильнуть колесом, и вот уже оба лежат на земле. Травмы при этом опаснее. Ситуация сложнее. А ведь так все было спокойно, тихо. И скорости вроде были мизерные.
Потом появился автомобиль. Рядом по дороге уже специально не ездят — разговаривать в такой ситуации опасно и страшновато. Понимают люди, чем это чревато для них. И дело тут не только в особенностях психологии автолюбителей и в новых конструкторских решениях по созданию средств передвижения. Причина в больших абсолютных скоростях передвижения и трудностях выдерживания одинаковой взаимной скорости при совместной езде. Столкновение в данном случае уже вполне допускает смертельный исход для человека. Каждая аварийная ситуация на дороге конкретный пример неудачной стыковки двух технических средств.
Только милиционеры и каскадеры в фильмах позволяют себе догнать другой автомобиль, сравняться с ним в скорости и перебраться из своего автомобиля в другой. И можно только представить что произойдет, если в момент перехода один из водителей изменит скорость движения или наедет даже на небольшое препятствие.
Но вот пришло время авиации и здесь уже даже милиция (разве что, догоняя Фантомаса) не решается на подобный маневр. А вот военных летчиков жизненная необходимость заставила пойти на подобную операцию, чтобы увеличить дальность полетов своих самолетов с помощью дозаправки в воздухе. При дозаправке два самолета подходят друг к другу в воздухе на определенное расстояние и удерживают необходимую дистанцию до тех пор, пока не закончится перекачка топлива из одного самолета в другой. Контакт (стыковка) осуществляется выдвижным шлангом. При этом малейшее изменение взаимной скорости двух самолетов, однозначно приводит в лучшем случае к разрыву шлангов.
Космонавты при стыковке на орбите выполняют подобные операции — сближение и жесткая физическая стыковка двух аппаратов.
Остается добавить, что скорость самолета при дозаправке не превышает 1000 километров в час. У космического корабля скорость при стыковке скорость составляет 28000 километров в час. Разница огромная, а, следовательно, и необходимая степень точности управления космическим кораблем на орбите должна быть неизмеримо выше.
При такой абсолютной скорости космических аппаратов их взаимная скорость сближения при стыковке, то есть разница между абсолютными скоростями, должна быть не более 0,2–0,5 метра в секунду.
И это не единственная трудность для космонавтов, выполняющих стыковку. За примерами вновь вернемся в авиацию.
Одним из важных элементов подготовки летчика является полет в зашторенной кабине, при отсутствии любых сигналов извне и возможностей визуальной ориентации по местности. Весь контроль полета осуществляется только по приборам. Трудное это дело. В первых полетах руки самопроизвольно тянутся открыть шторку, сориентироваться по местности — туда ли лечу? Вдруг ошибка. Потом летчик привыкает. К тому же, во второй кабине при таких полетах всегда сидит опытный летчик — инструктор, который все видит, и не допустит грубой ошибки проверяемого. В крайнем случае, возьмет управление на себя.
В космическом полете второго летчика нет. И при стыковке просто необходимо верить приборам. Даже помощь и подсказка с Земли и та определяется степенью точности работы приборов. А человек ведь все равно остается человеком. Нет, нет, да придет мысль: «А правильно ли лечу? А вдруг реальная скорость полета больше той, что показывают приборы, и корабль врежется в стыковочный узел пассивного корабля с такой силой, что потом и расстыковка не потребуется. Просто некому будет».
В космическом полете у человека в основном работают глаза и мозг. Глаза служат для того, чтобы читать показания приборов или расшифровывать картинку с экрана телевизора. Мозг анализирует множество факторов в совокупности.
Летчики специально отбираются, специально учатся, могут и умеют летать по приборам, хотя и не любят этого делать. Полет по приборам это уже само по себе усложнение обстановки, а в космонавтике сразу наступает такое положение.
Специалисты знают, что техника может работать неустойчиво, в значительной мере менять первоначально заложенные в нее параметры, а то просто отказывать в самые неподходящие моменты работы. И все же конструкторы считали, что техника, создаваемая ими, будет работать безотказно.
На первом этапе создания космических кораблей практически невозможно было представить весь комплекс многообразных, часто противоречивых, задач, которые необходимо было решить. Но об этом нам легче говорить сейчас, через десятки лет после полета Ю. Гагарина. А тогда главным было вывести человека в космическое пространство. Вывести при известной мощности ракеты, при наиболее выгодных конструктивных решениях по форме спускаемого аппарата, при наличии огромного аэродинамического нагрева при спуске, а, следовательно, и ограниченном количестве иллюминаторов, которые потенциально представляли собой самое уязвимое место, через которое огонь мог бы проникнуть в космический корабль.
