Коротко о невесомости. Действие вибраций и шумов. Влияние снижения внешнего давления

Коротко о невесомости. При достижении космической скорости на круговой или эллиптической орбите в момент выключения двигателей наступает состояние невесомости — сила тяжести скомпенсирована инерциальными силами, или, более строго, и ракета, и космонавт падают на центр притяжения с одинаковым ускорением и по одинаковым траекториям; естественно, что при этом они между собой не взаимодействуют. Поэтому можно сказать, что состояние невесомости соответствует состоянию свободного падения.

Медико-биологические исследования на советских и американских спутниках показали, что человеческий организм удовлетворительно переносит состояние невесомости, а незначительные нарушения вестибулярного аппарата, наблюдавшиеся у Г. С. Титова после первого длительного пребывания в невесомости, устраняются специальной системой тренировок, которую проходят все космонавты.

Действие вибраций. При запуске двигателей космического корабля и при их работе во время полета возникают вибрации и шум, вызывающие ощущение дискомфорта, раздражение, тошноту и другие неприятные ощущения (об этом уже шла речь раньше). Иногда появляется чувство тревоги и страха, удушья, болей в области живота и позвоночника, общего утомления, головной боли, зуда и глухоты. Вредное действие вибрации на организм человека имеет механическую природу в диапазоне тех частот, которые возникают во время космического полета.

Человеческое тело и его отдельные органы имеют собственные частоты, лежащие в том же диапазоне, что и частоты ракето-носителей. Так, космический корабль «Аполлон» имеет основную резонансную частоту около 4,5 гц. После отделения двигателей первой ступени частота достигает 6 гц, а после отделения третьей ступени — около 9 гц. Собственная частота колебаний органов человеческого тела лежит в диапазоне от 3 до 12 гц.

Когда корабль вибрирует на какой-нибудь из этих частот, вибрация органов человека вследствие резонанса увеличивается, эти органы деформируются, смещаются или теряют фиксацию, т. е. может произойти их механическое повреждение. В космических кораблях имеются устройства, смягчающие вибрации, толчки, тряску.

Действие шумов. Шумы, возникающие во время работы ракетных двигателей, пагубно сказываются на самочувствии космонавтов. Шум в 160 дб может вызвать разрыв барабанной перепонки и смещение слуховых косточек в среднем ухе, что приводит к необратимой глухоте. При 140 дб человек ощущает сильную боль, а продолжительное действие шума в 90—120 дб приводит к поражению слухового нерва.

Конструкция космического корабля предусматривает изоляцию космонавта от вредных, но неизбежных шумовых эффектов.

Влияние снижения внешнего давления. Снижение внешнего атмосферного давления представляет серьезную опасность для космонавта. Уже при давлении ниже 267 тор (что соответствует высоте 8 км) развиваются «декомпрессионные расстройства», а при давлении в 40 тор нарушения становятся необратимыми. Борьба со снижением барометрического давления выиграна современной техникой с помощью систем герметизации кабин, специальных скафандров, гермошлемов и т. д.

Установлено, что нормальная жизнедеятельность космонавта обеспечивается и при снижении барометрического давления до 500 тор. Оптимальное парциальное давление кислорода в кабине не должно превышать 420 тор — большие концентрации оказываются вредными. Соотношение между общим давлением и парциальным давлением кислорода регулируется химическим путем — с помощью регенерации.

Влияние радиации и ее устранение. Важнейшим физическим агентом является радиация, которой подвергается летящее в космосе тело, не защищенное, в отличие от Земли, толстым защитным слоем атмосферы. Основным источником излучения в околоземном космосе является Солнце, радиация которого содержит, кроме видимого света, и более жесткие электромагнитные волны — ультрафиолетовое и рентгеновское излучения, а также корпускулярное излучение — поток заряженных частиц высоких энергий.

Наконец, ракета облучается космическими лучами, в основном протонами высоких энергий. Расчеты показывают, что суммарная мощность дозы излучения в космическом пространстве должна быть порядка 0,35 рентген за неделю, что значительно выше предельно допустимой дозы. Поэтому приходится, во-первых, обеспечивать кабину космонавта мощной радиационной защитой и, во-вторых, выбирать трассу полета таким образом, чтобы избежать встречи с радиационными поясами Земли — областями повышенной радиации.

Следует подчеркнуть, что значение физики для космической медицины не ограничивается изучением факторов, воздействующих на человека в космическом полете, и указанием путей обеспечения безопасности полета.

Исключительную роль играют физические методы в подготовке космонавта. Медико-биологические исследования связаны с широким использованием средств электрофизиологии; тренировка на перегрузку производится с помощью центрифуги; на координацию движений, ориентировку, равновесие — с помощью устройства, напоминающего карданов подвес, в котором можно производить одновременное вращение во всех трех плоскостях, и т. д.

Наконец, из нужд космической медицины появилась и быстро развивается целая область технической физики — биотелеметрия — комплекс физических устройств, дающих возможность вести наблюдения за состоянием организма космонавта на значительных расстояниях. Здесь на помощь врачу приходит радиоэлектроника.

Успешное преодоление всех трудностей, о которых речь шла выше, позволило врачам, биологам и физиологам разработать и осуществить медико-биологическое обеспечение космических полетов.