Мэри Роуч - Обратная сторона космонавтики
Сегодня он должен получить удар по боковой оси. Чтобы понять, как это все произойдет, представьте себе маленькую деревянную фигурку из настольного футбола, через все тело которой проходит металлический опорный стержень. Можно сказать, это и есть та самая центральная ось человеческого тела. Допустим, этот «футболист» едет за рулем и на перекрестке в бок его машины под прямым углом врезается другая. Все его тело и внутренние органы устремятся направо (или налево) по линии опорного стержня. Если же машины столкнутся бамперами или одна из них врежется в зад другой, тела водителей двинутся по поперечной оси – вперед или назад. Третий из возможных вариантов – это продольная ось – движение вдоль позвоночника. Эта ситуация может возникнуть, если наш футболист будет лететь, скажем, на вертолете, а тот неожиданно заглохнет и начнет резко вертикально падать. Сердце футболиста тоже потянется на аорте вниз, как человек на эластичном тросе при прыжке с моста. (Видимо, спортом заниматься все-таки надо.)
Поскольку во время приземления астронавты лежат на спине, сила столкновения космической капсулы со спокойной поверхностью океана получит самое безопасное направление поперечной оси – спереди назад. (Лежа на спине, когда есть опора для всего тела и подвижность ограничена, астронавты могут выдержать силу тяжести в 3–4 g, а в течение десятой доли секунды – до 45 g, больше, чем в сидячем или стоячем положении, когда сила направлена по продольной оси.)[32]
Но зачастую сила действует сразу в нескольких направлениях. (Моделирование, правда, происходит только по некоему одному возможному.) Стоит только учесть параметры открытого моря, как уравнение сразу же станет сложнее и придется вычислять направления сил, действующих под разными углами. Одной из самых удачных моделей столкновения, когда-либо разработанных при участии НАСА, является многоосная и вероятностная модель столкновения гоночных автомобилей. На той же неделе, когда я приехала в Огайо, участник автогонок Карл Эдвардс врезался на скорости почти в 320 км/ч в автомобиль, при этом его собственный высоко перевернулся в воздухе, словно мячик перед тем, как удариться о стену. Каким-то непонятным образом Эдвардс оказался снаружи и даже смог убежать с места аварии. Как такое могло произойти? Как ответила на это газета «Стэп Кар Краш Джорнал», все оказалось возможным благодаря «очень надежной и идеально подогнанной упаковке спортсмена в кресле». Обратите внимание на выбранное слово «упаковка». Я думаю, спасение человеческой жизни при сложном столкновении все же отличается от упаковки вазы перед ее посылкой. Вы стараетесь тщательно обернуть ее со всех сторон, потому что не знаете, как и куда ее могут уронить работники службы доставки.
Гонщики же садятся на плотно подогнанное сиденье, к которому их прикрепляют различные ремни: один проходит по линии талии, два – через плечо, и один – V-образный – помогает спортсмену не сползти вниз во время гонки. Специальное устройство для поддержки головы и шеи предохраняет голову от резких рывков вперед, а расположенные вдоль сидения валики не позволяют голове и позвоночнику дергаться в стороны.
Дастин Гоумерт, член группы экспертов НАСА по выживанию, провел много времени, общаясь с людьми, занимающимися созданием систем безопасности для гоночных машин. Он и двое других его коллег прибыли из Центра космических исследований им. Джонсона, чтобы понаблюдать за экспериментами, которые будут проводиться на этой неделе. Гоумерт согласился ответить на некоторые вопросы, пока Канг и другие студенты занимались подготовкой мистера F. У Гоумерта голубые глаза, темные волосы и настоящее техасское чувство юмора, которое он, однако, старается сдерживать в официальных речах. Все время, пока я брала у него интервью, он сидел прямо и почти не двигаясь, словно сами разговоры о ремнях безопасности лишали его возможности сделать то или иное движение.
НАСА почти сразу отказалась от идеи использования для «Ориона» сидений, подобных тем, что устанавливают в гоночных машинах. Во-первых, спортсмены сидят прямо, не облокачиваясь на сиденье, что не очень хорошо для астронавтов, которые уже и так провели достаточно времени в космосе. Лежать на полу не только безопаснее (если вам, конечно, не нужно править рулем), но это к тому же не дает упасть в обморок. Дело в том, что, когда мы стоим, вены ног сжимаются и не позволяют большому количеству крови опуститься. Но после недель жизни в невесомости работа этого рефлекса может быть нарушена. Хуже того, сенсоры, отвечающие за регулирование объема крови в организме, расположены в верхней части тела, где при отсутствии тяжести как раз и скапливается большая ее часть; сенсоры же определяют это как переизбыток крови в организме и дают команду снизить уровень кровообращения. В космосе объем циркулирующей крови астронавта на 10–15 % меньше ее объема на Земле. Сочетание же пониженного объема крови и слабо работающих вен ног приводит к тому, что, возвращаясь на Землю, астронавты страдают от недостатка крови в мозге и испытывают головокружение. Это состояние носит название ортостатической гипотонии. Были даже случаи, когда астронавты падали в обморок уже после приземления, прямо во время пресс-конференции.
Еще одна проблема может возникнуть, если положить человека в скафандре в очень безопасное кресло. «Мы проводили такой эксперимент: клали кресло от гоночного автомобиля на спинку, помещали туда астронавта и просили его встать, – вспоминает Гоумерт. – Но он просто барахтался, как перевернутая на спину черепаха». Буквально через пару месяцев после этого я присутствовала на другом эксперименте, где проверялась возможность одного из способов выхода из капсулы, и слово «черепашиться» слышала там не один раз.
Если что-то идет не так (капсула, к примеру, начнет тонуть или загорится), главное – знать, как побыстрее выбраться наружу. Последний случай с аварией на борту произошел в сентябре 2008 года на капсуле «Союз», когда та возвращалась на Землю с членами 16-й и 17-й экспедиций МКС.
(Когда нет свободных шаттлов, НАСА арендует у Космического агентства Российской Федерации капсулы для возвращения астронавтов домой с МКС.) «Союз» неправильно вошел в атмосферу Земли (так же, как это было в 1969 году с капсулой Бориса Волынова), в результате чего произошел конфликт с аэродинамической подъемной силой, которая по идее должна способствовать выравниванию курса движения и смягчению приземления. В итоге во время спуска перегрузка на борту достигла восьмикратного значения (при норме 4 д) и продержалась на таком уровне целую минуту, а в момент соприкосновения с землей достигла 10 д. Капсула приземлилась далеко от намеченного места, прямо посреди казахской степи, трава которой просто загорелась от искр, вызванных ударом аппарата о землю.
Сиденья на капсуле «Союз», так же как и сиденья гоночных автомобилей, сделаны таким образом, чтобы сдерживать тело от лишних движений, что, безусловно, очень удобно, но только не в том случае, когда нужно быстро встать. «Я все продумала заранее, – рассказала мне в телефонном интервью командир 16 экспедиции Пегги Уитсон. – Думала: «сначала отстегну вот эту руку, затем опущу ногу.» Но, естественно, ничего не получилось. Я просто вывалилась из своего кресла и упала головой на соседнее, а ноги оказались вообще где-то возле люка». И от гравитации только хуже: «После шести месяцев в невесомости просто забываешь, сколько что весит. Даже ты сам», – говорит астронавт. Ну, и к тому же через шесть месяцев можно забыть, как вообще люди ходят, ведь «мышцы просто не помнят, что и как нужно делать». И ведь рядом нет никаких других астронавтов, чтобы прибежать тебе на помощь и извлечь из-под завалов[33]. К счастью, ветер дул в противоположную от капсулы сторону, и пожар вскоре прекратился.
Понимая, что валики для плеч могут сильно затруднить выход астронавта из капсулы, Гоумерт и его коллеги разработали специальное кресло с валиками только для головы и протестировали его с помощью макетов человеческих тел (или манекенов, как их называет Гоумерт). Мое живое воображение опять рисует картину, как они выбирали своих «ассистентов» в каком-нибудь местном магазинчике. Но идея оказалась не очень хорошей. Гоумер так описал мне видеозапись теста: «Голова оставалась на месте, а тело продолжало двигаться. Мы даже стали переживать за манекен». В результате валики для плеч все же были оставлены, но просто сделаны чуть поменьше.
Сиденья НАСКАР подстраиваются под каждого отдельного участника, но если бы НАСА стало делать это для каждого астронавта, это обошлось бы ему в копеечку. Конструкторы «Союза» нашли оптимальное решение: рельефные кресла с возможностью подгонки под тело космонавта. Но те же валики по-прежнему сильно сковывают космонавтов в движениях. «Русские делают намного меньше кресел разных размеров», – отмечает Гоумерт. В то время, когда мы обсуждали эту тему, НАСА требовало изготавливать кресла (и костюмы) для людей, чьи размеры подпадали под диапазон с 1-го процентиля женского до 99-го мужского. А это значит, что их нужно было делать для людей ростом от 145 до 198 см, но и это не самая большая проблема. Система безопасности кресла должна охватывать тело сидячего человека и учитывать длину середины бедра, грудной клетки, длину ног, ширину бедер и семнадцать других параметров[34] для все тех же процентилей.
