ПОДГОТОВКА

Особые воздействия

На небольшой площадке, огороженной низеньким забором, расположено сооружение странной формы. Оно напоминает устремленную вверх и укрепленную на специальной станине часть железнодорожного пути: как будто взяли участок полотна (вместе с рельсами и шпалами) и подняли его почти вертикально вверх. До середины этого сооружения можно подняться по лестницам и задержаться здесь на специальной площадке. Внизу располагается самолетное кресло, которое может скользить по рельсам вверх.

Позади спинки кресла смонтирован так называемый стреляющий механизм: два вставленных один в другой ствола. Внутренний связан с креслом, наружный - со станиной. Если во внутренний ствол вставить пиропатрон и разбить капсюль, то произойдет выстрел. Пороховые газы толкают поршень, а он - кресло, которое взлетает вверх, поднимаясь по рельсовому пути. В зависимости от величины строго дозированного заряда пиропатрона кресло получает больший или меньший импульс и поднимается на определенную высоту. Для того, чтобы оно не выскочило из рельс, наверху укреплен специальный стопор.

Имеются и горизонтальные рельсовые пути, длина их может быть значительно больше.

Все это так называемые катапультные устройства.

Когда самолет летит со скоростью более 600 км/час, его, в случае аварийной ситуации, невозможно покинуть обычным способом. Мышечной силы человека недостаточно, чтобы преодолеть силу давления встречного воздушного потока. В настоящее время основным методом вынужденного оставления скоростных самолетов является выбрасывание (катапультирование) летчика вместе с креслом. Начальный импульс движения кресла создается в результате взрыва пиропатрона, и кресло вместе с летчиком с большой скоростью, выбрасывается из самолета.

При взрыве возникают кратковременные ускорения, вызывающие очень большие перегрузки. Величина таких перегрузок зависит от силы взрыва пороховых газов. Благодаря своей кратковременности подобные перегрузки аналогичны удару. Поэтому их и называют 'ударными'.

В газете 'Правда' 4 сентября 1960 г. были опубликованы основные данные об устройстве второго космического корабля и приведены этапы полета. В частности, там сказано, что на участке спуска, на высоте 7000- 8000 м, по команде от барометрических реле была сброшена крышка катапультного люка и произведено катапультирование из кабины корабля контейнера с животными (собаками Стрелкой и Белкой и другими живыми существами).

Четкое лаконичное сообщение, но какая колоссальная работа была проведена для того, чтобы эти простые строки могли появиться на страницах газеты - мы имеем в виду работу не только конструкторов, но и биологов и медиков, которые должны были в порядке подготовки этого биологического эксперимента решить ряд вопросов. Первыми и главными из них были: какую максимальную ударную перегрузку переносят собаки? Каково должно быть направление действия этих перегрузок? Как нужно фиксировать животных? От ответа на эти вопросы зависел выбор необходимой величины заряда пиропатрона, скорость полета кабины, высота и т. д. Словом, необходимо было решить многие практически важные задачи.

Вот перед нами катапультная установка, которая приспособлена для опытов с животными. На ней уже находится собака, одетая в фиксирующую одежду, прикрепленная вместе с лотком к креслу.

Раздается выстрел, и тележка с колоссальной скоростью перемещается по рельсам установки. Момент, и она оказывается в конце рельсового пути.

Быстро отвязывают испуганное, только что перенесшее сильную ударную перегрузку животное. Но уже через какую-то минуту поведение и внешний вид собаки становятся обычными.

Врачи тщательно осматривают ее кожу, склеру глаз, уши - нет ли где кровоизлияний. Ощупывают мышцы, делают серию рентгеновских снимков: важно выяснить, не получило ли животное каких-либо костных повреждений. Осмотр показывает, что кровоизлияния есть, но они невелики. Собака спокойно стоит, когда ее ощупывают, значит, ей не больно. Утешительные данные выявляются и на рентгеновских снимках: костных повреждений нет. Так устанавливались максимальные величины перегрузок, которые переносят собаки без серьезных повреждений.

Подобные опыты с последующим медицинским обследованием животных были многократно повторены на разных собаках. Все собаки относительно хорошо перенесли в реальном полете ударные перегрузки.

Выявилось также, что при повторных катапультированиях физиологические показатели (частота дыхания и пульса, величина артериального давления) остаются такими же, как и при первом воздействии. Следовательно, адаптации собак к таким сильным воздействиям, вероятно, не наступает.

Спуск собак с восьмикилометровой высоты при их приземлении на парашюте также требует решения вопроса возможности дыхания в условиях сильно разреженной атмосферы. Как повлияет на собак пребывание на такой высоте, какие возникнут изменения в их организме? Как скоро, справившись с ними, организм придет в норму?

Для того чтобы выяснить все это, в нашем распоряжении есть так называемая барокамера. В ней при помощи специальных насосов можно быстро откачивать воздух, создавая разрежение, соответствующее заданной высоте.

Собаку приводят в барокамеру, привязывают ее так, чтобы она была хорошо видна через специальный большой иллюминатор. Закрывают дверь и плотно завинчивают запоры. Затем включают насосы и, регулируя скорость отсоса воздуха (скорость 'подъема') создают в камере нужное разрежение воздуха - 'высоту'.

Собака стоит как ни в чем ни бывало - смотрит на дверь, на окно иллюминатора. Изредка она переступает лапами, помахивает хвостом. Словом, ее поведение не отличается от обычного.

Стрелка приборов показывает разрежение, соответствующее пяти километрам высоты, шести и т.д. У животных меняется пульс, артериальное давление, дыхание становится частым и поверхностным. Однако поведение говорит о том, что все это не является угрожающим.

Испытывать влияние на животных больших разрежений не надо: ведь этого в полете не будет, так как собак предполагается катапультировать с высоты всего в восемь километров. Убедившись, что все идет хорошо, опыты в барокамере заканчивают.

Так было выяснено, что здоровые собаки могут хорошо переносить восьмикилометровую высоту, при повторении 'подъемов' их организм приспосабливается к условиям существования в разреженной атмосфере.

Весьма актуальными для техники являются вопросы создания в кабинах космических кораблей требуемой температуры. Нужно создать защиту от возможных высоких и низких температур как в полете, так и при возвращении корабля на Землю, когда ракета сильно нагревается вследствие трения корпуса корабля о воздух.

Для решения этой задачи важно было определить устойчивость собак к действию высоких и низких температур.

Необходимо помнить также о неожиданностях, возможных в таком грандиозном деле, как космический полет, и максимально подготовиться к ним. Даже мельчайшее отклонение корабля от заданного направления при возвращении на Землю значительно изменит ожидаемое место посадки. В результате этого собаки могут оказаться в самых различных климатических зонах, где температура будет или очень высокая, или низкая. Если к этому добавить, что время поиска контейнера в таком случае может значительно увеличиться, то станет понятно, что вопрос о пределах, в каких животные переносят изменения температур, имеет первостепенное значение.

Известно, что собаки не обладают большой устойчивостью к резким изменениям температуры воздуха, особенно к ее повышению. В большей степени это относится к тем из них, которые находятся обычно в комнатных условиях, имеют короткую, негустую шерсть. Кроме того, мы знаем, как важно, если замерзаешь - интенсивно двигаться, если жарко - снять с себя лишнюю одежду, напиться воды. Экспериментальные собаки лишены этих возможностей: малая кабина ограничивает их подвижность, они не могут и не должны избавляться от своей одежды, у них нет воды, которая одновременно не была бы пищей.

Устойчивость собак к понижению температуры изучается в таком специальном эксперименте. Кабину с животными помещают в большую камеру с холодильной установкой. Через два часа собаки попадают в условия зимы: -17њ, затем -20њ. Мороз постепенно крепчает: -25њ. Кажется, ничего особенного: сколько собак зимой живет в еле утепленных будках!

Однако подопытные животные - другое дело. Их дыхание становится более редким, но глубоким: так меньше теплоотдача. Хорошо бы сейчас вдоволь накормить Жучку и Ачку теплой пищей (корм, пополнив энергетические запасы организма собак, помог бы им легче перенести холод). Но, оказывается, они вообще не могут есть, так как пища в автомате замерзла.

Многочисленные опыты показали, что в кабине собаки удовлетворительно переносят сорокаградусный мороз, но дальше снижать температуру рискованно.

Если спросить у людей, что им кажется более страшным - сильный холод или жара, пожалуй, большинство ответит - холод, а вот собаки явно хуже переносят жару.

Дело в том, что при угрозе перегревания у человека вступают в действие компенсаторные механизмы, способствующие удалению избытка тепла из организма (расширение сосудов кожи, потоотделение, учащение дыхания и т.д.).

У собак этих приспособительных реакций меньше. Вспомните, как выглядит собака в жаркое летнее время. Она медленно двигается, много лежит, ее мускулатура расслаблена, язык высунут, дыхание частое и поверхностное. Все это при температуре 25-27њ. Дело в том, что у всех представителей семейства псовых (canis) потовых желез в кожных покровах почти нет. Потоотделение происходит у них с языка и, в небольших количествах, с подушечек лап. Поэтому выведение избытка тепла при высокой температуре воздуха происходит только за счет учащения дыхания. Густая шерсть также не способствует охлаждению животного.

Идет опыт: Медленно нарастает температура в камере. Денек и Пушок переносят ее увеличение вначале стойко. Иногда из кабины раздается приглушенный стенками лай Денька.

Постепенно дыхание собак становится все чаще: они начинают дышать 142, 154, 208 раз в минуту, частота пульса возрастает до 190 ударов в минуту. Животные чувствуют себя все хуже и хуже. Аппетит у них вначале сильно снижается, а затем пропадает совсем. Странно видеть, как прожорливый Пушок, лизнув один-два раза пищу из открывшейся перед ним коробочки, затем больше не притрагивается к ней.

Если повышение температуры воздуха продолжается, то терморегулирующие механизмы животного уже не могут оправиться со своей задачей. И тогда, если не прервать опыт, собака может погибнуть.

Способность собак переносить различные температуры определялась в самых различных экспериментальных условиях. Проверялись реакции животных при медленном и быстром нарастании температуры, при разных степенях фиксации собак, при обильных количествах воды, при ее ограниченной подаче и т.п. Для этих экспериментов были изготовлены специальные виды кормов (для холодовых - кусочкообразные, незамерзающие питательные смеси; для тепловых - смеси, содержащие большое количество воды).

В результате этих экспериментов были установлены границы переносимости собаками изменений окружающей температуры при 'обычных' позах животного в кабине, определено влияние различных питательных смесей на переносимость высоких и низких температур, изучено поведение собак в этих условиях.

Все это помогает разобраться в тех явлениях, которые имеют место в полете. Проведенные опыты дали также возможность ответить на ряд вопросов, интересующих конструкторов.

Далее: