Мы так привыкли к нашему весу, что обычно его вовсе и не замечаем, разве только врачи иногда советуют нам поправиться или похудеть. Поэтому вопрос о том, нужен ли нам наш вес, на первый взгляд может показаться странным.

Действительно, всякий человек на Земле имеет вес, причем вес, в общем, весьма постоянный, устойчивый. Увы, иначе обстоит дело в астронавтике. Находясь в межпланетном полете, вы можете сначала прибавить в весе к своим 50 или 60 килограммам еще трижды столько же и побить таким образом все существующие «рекорды», а потом мгновенно потерять не только благоприобретенные, но и свои собственные килограммы, став легче пушинки. Такие стремительные манипуляции с весом заставляют нас повнимательнее задуматься над тем, какую роль, в конце концов, играет вес в нашей жизни. Не приведут ли эти изменения веса к нарушению жизненно важных функций человеческого организма?

Наш вес — это сила, с которой нас притягивает Земля. Когда мы стоим, эта сила прижимает ступни наших ног к Земле, все тело давит на ноги, внутренние органы — один на другой, голова — на шею и т. д. Все эти силы давления и создают физиологическое ощущение веса.
 

Инерционные перегрузки, действующие  на летчика в полете.

Значительное увеличение веса связано с процессами разгона корабля — при взлете, и торможения — при посадке. Инерционные перегрузки, возникающие при этом, могут сильно увеличить вес. Из-за вредного физиологического действия увеличенного веса инерционные перегрузки не должны быть больше четырех, то-есть вес при наличии этих перегрузок не должен превышать учетверенного нормального веса. Но почему именно учетверенного? Так как увеличение инерционных перегрузок могло бы привести к существенной экономии топлива, то выбор величины допустимых перегрузок должен быть обоснованным. В чем проявляется вредное действие увеличенного веса? Представьте себе, что веки ваших глаз стали во много раз тяжелее, «налились свинцом», как говорят в тех случаях, когда сильно хочется спать. Сила глазных мышц может в этом случае уже оказаться недостаточной, чтобы удержать веки открытыми, и они будут непроизвольно закрываться. Вы ослепнете, не сможете ничего видеть. Это и случается с летчиками самолетов. выполняющих фигуры высшего пилотажа, — на мгновение, например при выходе из крутого пикирования, у них полностью или почти полностью теряется зрение, что иной раз может оказаться роковым. Это только один из примеров проявления увеличенного веса.

Большое значение имеет продолжительность действия перегрузки. В течение коротких промежутков времени человек может выдержать очень большие перегрузки. Имеющимся в этом отношении опытом мы обязаны главным образом авиации. Так, можно считать, что перегрузке, не превышающей двух, то-есть когда вес человека увеличивается вдвое, человек может подвергаться без заметного ущерба для своего здоровья в течение весьма продолжительного времени. Принятая в качестве допустимой при взлете межпланетного корабля перегрузка, равная четырем, может переноситься человеком (вес его увеличится в этом случае до 200—250 килограммов) в течение нескольких минут, вероятно, без серьезных нарушений функций организма*. В течение долей секунды могут быть перенесены перегрузки до 15 и даже 20, в этом случае человек может «весить» более тонны! Такие перегрузки возникают, например, при прыжках в воду в самый момент погружения в нее.
 

Для исследования влияния больших инерционных перегрузок на человеческий организм, как и для тренировки летчиков, еще Циолковским были предложены и теперь используются специальные установки. Применяется, например, длинная рельсовая дорожка, по которой с помощью ракетного двигателя разгоняется тележка с сидящим на ней человеком; эта тележка потом резко тормозится для создания перегрузки. При некоторых испытаниях на такой установке человек выдерживал 35-кратную перегрузку в течение 1/5 секунды. Для этой же цели служит своеобразная карусель-центрифуга, представляющая собой длинный, в 15—20 метров длиной, рычаг с укрепленным на его конце сиденьем для человека или испытательной кабиной. Центрифуга вращается вокруг своей оси с помощью электродвигателя. Такая установка позволяет создавать практически любые перегрузки в течение неограниченного времени; перегрузка создается при вращении центробежной силой. При испытании с различными животными перегрузка достигала многих десятков. Несомненно, что подобные установки будут исполь-зованы в будущем и для тренировки астронавтов.

Карусель-центрифуга для испытания  и тренировки летчиков:  вверху - перед испытанием;  внизу - во время испытания.

Вероятно, пассажиры межпланетного корабля будут сидеть в аналогичных креслах или же им с самого начала придется лечь на спину. Кресла для пассажиров должны быть достаточно упругими, чтобы принимать форму лежащего на них человека — это облегчит пассажирам перенесение нагрузки.

Циолковский рассматривал возможность помещения пассажиров при взлете межпланетного корабля в гидроамортизатор — сосуд, заполненный жидкостью со специально подобранным удельным весом, равным удельному весу человеческого тела. Поскольку любое тело, погруженное в жидкость, теряет в весе столько же, сколько весит вытесненная им жидкость, то пассажир, сидящий в ванне, предложенной Циолковским, не будет весить ничего, и в этом случае никакая перегрузка ему страшна уже не будет**.
 

Весьма вероятно использование в астронавтике специальных противоперегрузочных костюмов, которые уже применяются в авиации. Между двумя слоями ткани такого костюма вдувается под давлением воздух, вследствие чего внутренний слой плотно облегает тело летчика.
Положение с перегрузкой могло бы оказаться критическим, если бы оно заставило совершать весьма длительный, постепенный взлет и такую же посадку. Однако, как было показано выше, при перегрузке, равной четырем, взлет будет продолжаться не более 6—7 минут, в течение которых эта перегрузка будет, вероятно, перенесена пассажирами корабля без чрезмерных неприятностей. Даже уменьшение перегрузки до трех увеличит продолжительность взлета только до 8 минут. Таким образом, опасения, связанные с действием перегрузки при взлете, которые так часто высказывались в прошлом, по всей вероятности являются преувеличенными***.
 

Иначе обстоит дело с влиянием на человека полной потери веса, которая следует сразу же за исчезновением перегрузки при взлете. Как только двигатель корабля перестает работать и корабль оказывается в свободном полете, тяжесть на корабле исчезает и пассажиры перестают весить. Конечно, несколько обидно «похудеть» сразу на четверть тонны, но это совершенно неизбежно. «Невесомыми» пассажиры корабля будут во время почти всего полета — значит, в течение нескольких суток при полете на Луну или многих месяцев — при более дальних полетах. Как они будут себя при этом чувствовать? Это одна из важнейших проблем астронавтики.
 

Допустимые инерционные перегрузки  зависят от положения человека  и продолжительности действия перегрузки.

Обычно в многочисленных фантастических романах и рассказах отсутствие веса у пассажиров межпланетного корабля преподносится как ощущение необыкновенной легкости, как чувство необычайно приятное и возбуждающее. Однако вряд ли это будет так на самом деле. Вероятно, первое впечатление от исчезновения веса будет связано с мгновенным ощущением потери опоры. Опора как бы внезапно уйдет из-под ног, и это вызовет инстинктивную попытку схватиться за что-нибудь, чтобы удержаться. Затем установится ощущение падения в бездонный колодец — надо думать, ощущение не для слабых душ. В течение всего времени невесомости вместо приятного ощущения легкости пассажиры межпланетного корабля будут находиться в состоянии постоянного напряжения. Однако можно надеяться, что человек в конце концов, в результате длительной и упорной тренировки, сможет приспособиться к этому состоянию.

Вместе   с   тем   отсутствие   веса   вызовет   все   же,   как   можно предполагать, ряд расстройств в человеческом организме. Опыт, накопленный в этом отношении наукой, еще чрезвычайно мал, и поэтому пока приходится ограничиваться, к сожалению, лишь предположениями,    основанными   на    наших    знаниях функций   отдельных     частей   человеческого организма.

В человеческом организме имеется сложная система так называемых механорецепторов, которые дают мозгу, центральной нервной системе, детальную информацию о всех видах механических возбуждений, испытываемых человеком. Среди таких ме-ханорецепторов различаются: вестибулярный аппарат внутреннего уха, который реагирует на перемещение человеческого тела; чувствительные клетки кожи, реагирующие на давление; мускульные веретёнца, заключенные во всех тех мускулах, которые передвигают и фиксируют части организма, и другие.

Механорецепторы играют большую роль в важной психофизиологической функции — ориентировке человека. При обычных условиях ориентировка человека в пространстве достигается тем, что механорецеп-торы фиксируют направление силы тяжести по отношению к положению человека, а зрение устанавливает положение человека по отношению к окружающим предметам. Оба ощущения при этом вполне согласовываются, сливаясь в одно чувство ориентировки.
 

Но как только вес исчезает, механорецепторы отказывают в выполнении своих функций ориентировки. Если человек неподвижен, то они вообще будут «молчать», и ориентироваться можно будет только с помощью зрения. При движении человека механорецепторы будут возбуждаться, но только под действием сил инерции, которые будут сообщать вес, переменный по величине и направлению, отчего будут меняться и сигналы рецепторов. В этом случае картины, регистрируемые механорецепторами и глазами, будут расходиться. Опыт слепых полетов на самолетах показывает, что человек может подавить неправильную информацию механорецепторов и основываться только на наблюдении приборов. Это очень важное свойство вырабатывается летчиками только путем длительной тренировки. Однако некоторые исследования показывают, что такая дисгармония ощущений и чувств, вполне согласованных в обычных условиях весомости, может вызвать некоторые определенные формы морской болезни. Возможно, что отсутствие веса сделает океан мирового пространства очень «бурным» для астронавтов, поскольку они могут оказаться подвергнутыми жесточайшим приступам «межпланетной болезни». В частности, можно полагать, что при отсутствии веса появятся серьезные нарушения в действии так называемого вестибулярного аппарата внутреннего уха, являющегося органом чувств, воспринимающим изменение положения и направления движения человеческого тела и играющим важнейшую роль в обеспечении равновесия тела в покое и движении.

Проект ракеты  для изучения влияния  невесомости на человека.

Схема полета ракеты  для изучения невесомости.

Для создания условий невесомости в течение большего времени с целью исследований необходимы специальные установки. Первые из таких установок были предложены еще Циолковским. В настоящее время ведутся подобные опыты с использованием глубоких шахт угольных бассейнов, элеваторов и т. п. В этих опытах подвергающийся исследованию человек закрепляется в особой свободно падающей тележке, и во время падения у него измеряется давление крови, изучается работа сердца и т. д. Предлагается создание и специаль-ных высотных ракет для исследования влияния невесомости на человека. По одному из таких проектов, ракета, построенная на базе описанной в главе 6 дальней ракеты, должна весить 21 тонну, из которых 17 тонн топлива. Сверху на ракете будет пассажирская кабина с человеком (общий вес полезной нагрузки примерно 1300 килограммов). За 2 1/2 минуты работы двигателя ракета уносится на высоту около 70 километров, а затем еще летит с остановленным двигателем около 230 километров, достигая более чем за 6 минут общей высоты подъема 300 километров. После остановки двигателя специальное устройство отделяет кабину, которая в течение 5—6 минут летит в свободном полете, а затем опускается на парашюте.