Из-за урагана "Айк", обрушившегося в сентябре на штат Техас, NASA было вынуждено прервать свой эксперимент по моделированию невесомости и изучению ее последствий. Добровольцы, которые провели в постели практически без движения 1,5 месяца, вынуждены были встать и эвакуироваться вместе со всеми экспериментаторами. Теперь ученым придется начать эксперимент сначала, зато добровольцам будет легче вернуться к нормальному образу жизни. Пролежать в постели в течение нескольких месяцев (получая 10 долларов за час) – не единственное, на что готовы пойти энтузиастам ради развития науки.
Космические агентства проводят подобные испытания, для того чтобы понять, как именно человеческое тело будет реагировать на непривычные для него условия космических полетов: отсутствие гравитации, синтетический воздух, перегрузки, специфическая еда. Кроме того, добровольцы необходимы ученым для разработки новых космических кораблей и систем жизнеобеспечения. А ведь в начале эпохи освоения космоса такого "изобретения" как добровольцы не было. Все тесты проходили "в рабочем режиме" – во время плановых полетов.
Производственная необходимость
В Советском союзе первые полноценные испытания начались уже после полетов Быковского и Терешковой, во время которых космонавты чувствовали себя не очень хорошо. В то время ученые еще не умели создавать на Земле условия, имитирующие невесомость в течение долгого времени, поэтому основными "подопытными кроликами" по-прежнему оставались сами космонавты.
После аварийной посадки экипажа "Восхода-2" стало ясно, что помимо изучения реакций организма на сам полет, необходимо выяснить, как (и сколько) человек сможет просуществовать в экстремальных условиях на Земле. Из-за нескольких последовательных аварий спускаемую капсулу с Алексеем Леоновым и Павлом Беляевым пришлось сажать вручную и она приземлилась не в заданной точке, а в тайге к северо-западу от Перми. В ожидании спасательных групп космонавты находились едва ли не в более сложных условиях, чем во время самого полета: им пришлось набить скафандры обивкой с корабля и разводить костры.
Безусловно, неудачи были не только у Советского союза, просто СССР стал первым, кто столкнулся с необходимостью адаптации человека с "жизни и работе" в космосе.
Лежа в невесомости
Полеты в космос прежде всего ассоциируются с невесомостью. Именно невесомость является одной из основных трудностей, которую космонавтам приходится преодолевать каждый день. В невесомости у тела нет собственного веса, и это, как было выяснено опытным путем, негативно сказывается на работе организма. Во-первых, из-за отсутствия привычного притяжения нарушается работа вестибулярного аппарата, что может сопровождаться дезориентацией и тошнотой. Усиление притока крови к голове вызывает ощущение тяжести. Правда, эти расстройства у физически хорошо подготовленных космонавтов обычно быстро проходят. Но невесомость провоцирует другие, более серьезные нарушения.
После длительного пребывания на орбите у космонавтов атрофируются мышцы, нарушается водно-солевой обмен, в костях уменьшается содержание кальция и других минеральных веществ, изменяется гемодинамика (режим циркуляции крови), ухудшается деятельность иммунной системы. Большинство этих изменений обратимо, однако реабилитация космонавтов занимает длительное время и, в любом случае, такие "скачки" не проходят бесследно для организма.
Поэтому специалисты космических агентств активно занимаются изучением влияния невесомости на живые системы и разработкой необходимых упражнений и процедур. Для этого необходимо участие добровольцев – ведь космонавты не могут тратить свое время на бесконечные тренировки и опыты. Добровольцев никто в космос не посылает. Условия невесомости моделируются на Земле.
Схема эксперимента по моделированию невесомости в самолете с сайта epizodsspace.testpilot.ru
Lenta.ru
Существует несколько способов "превратить" привычные земные условия в космические. Самый простой способ избавиться от противного g (ускорения свободного падения) – заставить тело падать с равным ему ускорением. Такое падение можно осуществить, например, в самолете, который поднимается на значительную высоту, а потом "ныряет" вниз. В определенный момент такого параболического движения вес находящихся в самолете становится почти равным нулю (именно таким способом побывал в невесомости известный британский ученый Стивен Хокинг). Полученная этим методом невесомость длится несколько десятков секунд. Этого достаточно для отработки космонавтами навыков работы на орбите, но совершенно не хватает для изучения влияния невесомости на человека.
Другой вариант получения невесомости – использование солевых растворов, которые обеспечивают нулевую плавучесть помещенного в них тела. Модификация метода предполагает изменение веса космонавта (когда сила тяжести станет равна силе Архимеда, тело перестанет выталкиваться из воды). Именно в бассейнах космонавты тренируются выполнять различные сложные операции, необходимые, например, для ремонта космической станции.
"Жидкая невесомость" часто используется для экспериментов с добровольцами. В отличие от своих профессиональных коллег, они не погружаются в скафандрах в воду, а лежат на специальной пленке, которой накрывают поверхность жидкости (чтобы понять, почему добровольцам не дают соприкасаться с водой, достаточно полежать несколько часов в обычной ванной). Эксперименты, участники которых находятся в "жидкой невесомости", обычно длятся от нескольких недель до нескольких месяцев.
В самом простом варианте опыта добровольцы просто лежат, во время "усложненных" экспериментов они могут, например, тестировать космическую одежду. В 2002 году в Институте медико-биологических проблем участники опыта испытали космические ботинки, которые массируют стопу и создают "эффект присутствия" на твердой поверхности.
Космический полет можно сымитировать и с помощью обычной кровати. Для этого необходимо наклонить ее на шесть градусов по отношению к полу так, чтобы ноги оказались выше головы. Из-за своей простоты этот способ пользуется большой популярностью. За годы экспериментов специалисты разработали массу приспособлений, которые позволяют добровольцам совершать все необходимые гигиенические процедуры, есть, смотреть телевизор, лазить в интернете, не вставая с кровати и притом с относительным комфортом (не считая того, что у испытателей регулярно берут кровь и другие биологические жидкости, а также проводят биопсию костей и различных органов). Однако последствия такого комфортного времяпрепровождения ничем не отличаются от последствий пребывания на орбите.
Уже через несколько недель добровольцы, которые не выполняли специальных упражнений, с трудом могут встать с постели. Собственно, все тесты можно разделить на два типа. Эксперименты первого типа предназначены для изучения пагубного воздействия невесомости на организм человека и отработки процедур реабилитации. В опытах второго типа волонтеры выполняют специальные упражнения, цель которых – предотвратить нарушения метаболизма.
Добровольцы, согласившиеся провести несколько недель (месяцев) без движения, получают хорошую компенсацию. Так, за последний тест, прерванный из-за урагана "Айк", все участники должны были получить 17 тысяч долларов.
И еще много всего
Помимо предотвращения вредного воздействия невесомости при организации космических полетов необходимо решать еще множество различных задач, не все из которых очевидны. В долгосрочных космических путешествиях на первое место выходит человеческий фактор. С помощью добровольцев специалисты изучают, как члены экипажа будут общаться друг с другом во время длительной изоляции от других людей. Эксперимент "Марс-500", разработанный Институтом медико-биологических проблем, в частности, должен продемонстрировать, что произойдет с экипажем за 520 дней полета на Марс. Пятеро добровольцев должны провести почти полтора года в замкнутом пространстве, тестируя новые системы жизнеобеспечения и испытывая системы связи с "Землей". За "полет" каждый "космонавт" получит 55 тысяч евро.
Кроме психологических аспектов космических полетов ученые изучают и физиологические. Например, при строительстве кораблей "Орион" (Orion), которые должны в будущем доставлять американских астронавтов на МКС и на Луну, конструкторы столкнулись с необходимостью решить проблему засорения канализационной системы. В моче человека содержатся вещества, которые выпадают в осадок. Они забивают канализационные трубы, а в космосе прочистить их совсем не так просто, как на Земле. Поэтому специалисты Джонсоновского космического центра в Хьюстоне при NASA попросили всех желающих помочь им, предоставив образцы мочи. Инженерам необходимо около 30 литров ежедневно.
Существуют и другие способы помочь ученым в исследованиях космоса. В NASA разработаны специальные программы по привлечению добровольцев. Все желающие могут предоставить NASA свои компьютеры для обсчета данных наблюдений (так называемые распределенные вычисления). Добровольцы могут сами изучать сделанные телескопами фотографии (именно так была открыта "зеленая клякса"). NASA предоставляет желающим возможность рассказывать детям о том, как движутся небесные тела, зачем нужны космические полеты и что астронавты делают на орбите. Желающие могут оформлять выставочные стенды агентства, делать модели ракет и зданий, отвечать на входящие звонки. Правда неясно, оплачивается ли эта деятельность так же хорошо, как лежание в постели.
Что касается изучения выживаемости человека в экстремальных условиях, то этим тоже занимались добровольцы. Только профессиональные.