Ознакомительная версия.
Кость – это живая ткань, которая обновляется на протяжении всей человеческой жизни. Чем больше нагрузка, тем толще кость, и наоборот. При уменьшении давления – после выхода из гравитационного поля Земли – кость становится более тонкой и хрупкой. Именно поэтому разрушению в долгосрочных космических полетах подвергаются прежде всего кости, выдерживающие весовую нагрузку. По мере истощения из кости вымывается кальций, что тоже добавляет проблем, поскольку повышение уровня кальция в моче грозит образованием камней в почках. Деминерализация приводит к ломкости костей (остеопорозу) и по возвращении на Землю увеличивает риск переломов. В долгом полете потеря костной массы может быть весьма значительной – около 1 % в месяц. За десять месяцев при микрогравитации минеральная плотность костей уменьшается примерно в таких же объемах, как в возрасте с 30 до 75 лет на Земле.
Жизнь при микрогравитации
Большинство людей при мысли о невесомости приходят в восторг – ведь это же полная свобода! Можно проплыть под столом, полежать на потолке (хотя сами понятия «пол» и «потолок» теряют смысл), повисеть посреди этого перевернутого пространства или грациозно порхнуть от одной стены к другой. Сальто или вращение может проделать любой, даже не будучи гимнастом или акробатом, а тесная капсула кажется просторной, поскольку теперь доступно и третье измерение.
Однако передвижение в условиях микрогравитации требует особых навыков. Чтобы переместиться вперед, нужно оттолкнуться от стены, как отталкивается от стенки бассейна пловец при развороте, но если не рассчитать силу, можно отлететь слишком стремительно и врезаться в противоположную стену. Астронавты-новички набивают себе немало синяков, прежде чем научаются отталкиваться одними кончиками пальцев.
Освободившись от земного тяготения, брошенные предметы летят по прямой, а не по дуге, как на Земле. Хелен Шарман в своей автобиографии описывала, как сделала свой первый глоток в космосе – не через специальный загубник, а поймав ртом дрожащий водяной пузырь, выпущенный из баллона смеющимся товарищем: «Я сомкнула губы, и во рту у меня разлился фонтан восхитительной освежающей прохлады».
Микрогравитация наглядно демонстрирует разницу между весом и массой. Масса – это сопротивление тела движению, тогда как вес – это воздействие гравитации на массу. В космосе вес исчезает, а масса остается. Именно поэтому и человека, и мышь можно с одинаковым успехом удерживать на кончике мизинца, но если вы захотите толкнуть их к противоположной стене, мышь покажется легче.
Третий закон движения, выведенный сэром Исааком Ньютоном, гласит, что «на каждое действие имеется такое же, но противоположное по направлению противодействие». На Земле это не всегда заметно – поднимая предмет или толкая его от себя, сами мы не двигаемся с места, поскольку упираемся в поверхность массивной планеты, гасящей противоположный импульс. В космосе все не так. Толкая предмет примерно одного размера с собой, астронавт тоже движется – в противоположную сторону. Если он начнет откручивать гайку ключом, гайка не шелохнется, а астронавт станет вращается вокруг. Поэтому ему необходимо упереться ногами в какую-то неподвижную поверхность. Для этого используются специальные стремена, которые необходимы также и для наружных работ, чтобы астронавта не унесло в открытый космос.
Некоторые действия при микрогравитации становятся особенно затруднительными. Например, мытье, поскольку вода по– висает в воздухе дрожащими пузырями, которые будут до бесконечности плавать по салону. Просачиваясь сквозь пальцы, они рассыпаются на мириады еще более мелких пузырьков, и избавиться от них невозможно. Поэтому астронавтам приходится обтираться губкой.
Если с водой играть довольно забавно, то устранение других жидкостей доставляет меньше удовольствия. Одна из самых больших трудностей, которые пришлось преодолевать космическим инженерам, – конструирование туалета для использования в космическом корабле. В самых первых полетах пользовались встроенными в скафандр устройствами для сбора отходов жизнедеятельности, на смену которым затем пришли космические туалеты, которые функционируют почти так же, как и на Земле, с той разницей, что капли мочи сразу засасываются внутрь. Затем они выбрасываются в космос, где моментально замерзают облаком из микроскопических мерцающих кристаллов. Один из астронавтов «Аполлона» на вопрос, что в космосе показалось ему самым красивым, ответил: «Облако мочи на закате».
Твердые отходы тоже собираются с помощью вакуума, а затем хранятся до возвращения на Землю, где и удаляются. При бритье, даже электробритвой, в воздухе разлетаются мелкие волоски, поэтому без крема (не дающего им разлететься) или пылесоса к бритью лучше не приступать. Можно спокойно выпустить фотоаппарат из рук, не боясь, что он разобьется, однако любой незакрепленный предмет норовит улететь даже от легкого прикосновения, поэтому все приходится крепить липучками или резиновыми шнурами.
Уборка в космосе – это сущее наказание, потому что пыль не падает, а повисает в воздухе. Несмотря на то что воздух на космической станции вентилируется и проходит фильтрацию, он все равно заполняется мельчайшими частицами пыли из чешуек кожи, волосков и микроскопических крошек пищи. В день человек теряет около 10 млрд чешуек кожи. На Земле они скапливаются белой пылью на поверхностях ванной комнаты, а в космосе заполняют воздух, которым человек дышит. Поэтому космонавты очень много чихают – до 30 раз в час. Кроме того, загрязненный воздух нередко вызывает раздражение слизистой глаз.
Куда более экзотичной выглядит мелкая черная пыль, похожая на сажу, покрывающая поверхность Луны. Астронавтам «Аполлона» она задала нелегкую задачу, поскольку на подошвах обуви они неизбежно приносили ее в спускаемый модуль. На Луне, где сила тяжести в шесть раз меньше земной, она незаметно ложилась обратно на поверхность, но в космосе проникала всюду и липла к скафандрам, окрашивая их в черный цвет. Пахла она почему-то порохом. При этом проблемы она создавала не только эстетического свойства: она забивалась в молнии скафандров, в выключатели, нарушала работу электронных приборов и проникала в легкие, выстилая их внутреннюю поверхность. Кроме того, в ней могли содержаться микробы, которые не должны были попасть на Землю.
К серьезным последствиям продолжительного пребывания в условиях микрогравитации относится также истощение мышц, выдерживающих весовую нагрузку, – из-за их невостребованности. Они уменьшаются в размерах и теряют силу, становясь более уязвимыми в случае нагрузки. Кроме того, истощаются соединительные ткани, прежде всего в ногах – мышцы рук подвержены истощению меньше, поскольку вся работа в космосе делается почти исключительно руками. Атрофия ножных мышц крайне опасна, поскольку может, помимо всего прочего, затруднить эвакуацию экипажа из корабля без посторонней помощи в случае вынужденного приземления. Нагрузка на сердце в условиях микрогравитации также снижается – из-за уменьшения объемов крови и из-за того, что отпадает необходимость преодолевать земное тяготение при перекачке. Соответственно сокращается объем сердечной мышцы – после долгих полетов сердце заметно уменьшается в размерах.
Для того чтобы избежать значительных потерь мышечной и костной массы, астронавты должны как минимум три-четыре часа в день заниматься спортом. Однако занятия на тренажерах при микрогравитации сопряжены с непривычными сложностями. Например, на беговой дорожке астронавту приходится пристегиваться к тренажеру, чтобы не улететь назад спиной – обычно используется специальная эластичная сбруя. В космосе также успешно применяются вело– и гребные тренажеры уникальных модификаций – например, на гребном тренажере нет сиденья, поскольку не требуется поддерживать вес астронавта. Кроме того, используются изометрические упражнения, обеспечивающие мышцам нагрузку без движения, – например, упражнения с грудным эспандером, применяющимся и на Земле. Упражнения с гантелями и штангой в космосе, разумеется, лишены смысла. Еще космонавты по нескольку часов в день носят «костюм пингвина» – прорезиненный костюм, дающий нагрузку на мышцы и тем самым частично компенсирующий отсутствие гравитации.
К сожалению, упражнениями пока еще не удается поддерживать ту же физическую форму, что и на Земле, и полностью избежать потери костной массы. Тем не менее в любом долгосрочном космическом полете (например, на Марс) астронавтам необходимо выдерживать регулярную программу тренировок, поскольку упражнения отлично помогают избежать атрофии мышц.
Долговременное воздействие космических полетов на организм можно частично имитировать, укладываясь так, чтобы голова находилась ниже уровня тела. Добровольцы, пролежавшие так в течение года, тоже испытали потерю костной и мышечной массы, а также ухудшение работы сердца. Кроме того, кости имеют обыкновение истончаться с возрастом – возможно, потому что мы уже не носимся так, как в молодости, и меньше занимаемся спортом. Сидя за компьютером и печатая эти строки, я меньше стимулирую свои кости, чем играя, например, в теннис (или копая огород).
Ознакомительная версия.
