Людей, побывавших в открытом космосе, пока немного. Но недалеко время, когда космонавтам придется все чаще покидать корабль и, находясь в безопорном пространстве, производить монтажные работы, переходить от одного космического объекта к другому. Каковы же психо-физиологические реакции людей и животных в этом необычном положении?
Слово «опора» говорит само за себя. Выполняя любое действие, человек всегда имеет точку опоры. Правда, при малейшем движении, перемене позы положение центра тяжести тела относительно плоскости опоры меняется, а значит — условия устойчивости нарушаются. Однако нарушение равновесия восстанавливается посредством компенсирующего движения (сгибания корпуса, выставления в сторону руки и т. д.).
При ходьбе, например, человек активно перемещает свой центр тяжести за площадь опоры и как бы «подхватывает» его выставленной вперед ногой. Для поддержания равновесия он, следовательно, выбирает оптимальный режим движения. Это характерно и для других видов деятельности, связанных с необходимостью принимать рабочую позу и сохранять устойчивость.
Даже в тех случаях, когда человек стоит на месте не двигаясь, равновесие обеспечивается непрерывной работой мышц, и чем меньше площадь опоры, тем бoльшую работу приходится им совершать. Обычно эта деятельность человеком не осознается. До сознания соответствующие сигналы доходят в обобщенном виде, если требуется срочная реакция организма при потере равновесия. Достаточно, например, поскользнуться и начинать падать, как в тот же момент все тело рефлекторно отклонится в противоположную сторону, центр тяжести переместится и равновесие восстановится. При этом «команда» выровнять тело дается тем или иным группам мышц раньше, чем человек поймет случившееся.
Способностью сохранять определенное положение по отношению к площади опоры поражают кошки, которые, падая с высоты полуметра вверх животом, успевают перевернуться и приземлиться на лапы.
Физиологический механизм регуляции позы был раскрыт известным голландским ученым Магнусом. Он экспериментально доказал, что способность животных и человека быстро и правильно уравновешивать свое тело в пространстве обусловлена сложной совместной работой ядер стволовой части мозга, мозжечка и анализаторов коры полушарий, которые непрерывно перерабатывают информацию, поступающую от органов зрения, вестибулярного аппарата, рецепторов мышц и других органов. Магнус установил, что именно рефлексы отолитового прибора определяют положение головы кошки во время ее падения. Это целая цепь рефлексов, которую схематично можно представить так. Сигналы с отолитового прибора рефлекторно вызывают поворот головы кошки «теменем вверх», то есть ориентируя ее определенным образом по отношению к силе тяжести Земли. Сигналы с нервных окончаний шеи вслед за ориентацией головы приводят к изменению положения туловища и конечностей. Этот «цепной» рефлекс в условиях силы тяжести действует достаточно быстро и точно.
В приводившихся выше примерах речь шла о реакциях человека и животных при потере равновесия, то есть площади опоры, в пределах долей секунды. Многие люди, испытавшие спуск на скоростном лифте, говорят о появлении неприятного «внутреннего» ощущения в первый момент, когда пол (опора) начинает ускользать, проваливаться под ногами.
Естественно, что ученых заинтересовало, как рефлекторные реакции восстановления позы относительно площади опоры будут проходить в условиях невесомости.
При запуске ракет на большие высоты для экспериментов были использованы мыши и крысы, которых помещали в специальных отсеках, позволяющих вести киносъемку. С наступлением невесомости мыши и крысы начинали беспорядочно вращаться в отсеке, безуспешно пытаясь остановиться; причем движение лап и хвоста, как правило, усиливало вращение или же приводило к тому, что животные начинали кувыркаться. Выяснилась также разница в том, как различные виды животных приспосабливаются к безопорному пространству. У белых мышей скорость вращательных движений в течение всего периода невесомости оставалась практически неизменной. Крысы же постепенно привыкали к новому состоянию: они широко расставляли лапы и пытались опереться хвостом о стенку контейнера.
По-разному вели себя и другие животные. Кролики, впервые испытав невесомость, делали ряд движений, напоминающих прыжки, а потом начинали барабанить передними лапами. Привыкнув же к невесомости, они принимали занятную позу: спина выпрямлена, голова откинута назад, передние лапы вытянуты. В конце концов и эта поза исчезала: кролик спокойно «лежал» в воздухе, поджав лапы.
Реакции кошек по сравнению с остальными животными наиболее индивидуальны. Одни, широко раскрыв глаза, громко мяукали, махали лапами; другие старались ухватиться за окружающие предметы.
Спокойней всего относились к происходящему собаки. С широко раскрытыми, как будто от страха, глазами они размахивали лапами, вращали поднятым хвостом. После нескольких повторений опыта они успокаивались и располагались в воздухе довольно свободно.
Причина подобных реакций заключается в том, что мозг получал измененную информацию, поступающую от отолитового прибора. В этом убеждали следующие эксперименты.
У водяных черепах и белых мышей оперативным путем разрушали отолитовый прибор. В первые дни после операции у них нарушалась ориентировка в пространстве, они не в состоянии были совершать координированные движения. Однако через несколько дней эта способность восстанавливалась, а зрение помогало им хорошо ориентироваться. Когда эти животные вместе со своими собратьями, не подвергшимися хирургическому вмешательству, оказывались в условиях невесомости, они гораздо легче ориентировались в пространстве и лучше координировали свои движения, чем те, кто не испытал операции. У последних, неожиданно «потерявших» информацию от отолитового прибора, появлялась резкая дезориентация с хаотическими двигательными реакциями.
Люди, впервые очутившиеся в безопорном состоянии в бассейне невесомости, теряют способность контролировать свои движения. В момент возникновения невесомости многие из них инстинктивно начинают производить плавательные движения руками и ногами. Кажется, будто они стремятся удержаться в воздухе, подобно тому как барахтаются не умеющие плавать люди, неожиданно потерявшие дно под ногами.
В последующих полетах эти беспорядочные движения сменяются координированными, плавными. Если вначале из-за сильных толчков космонавты «улетали» от одной стенки бассейна к другой, то в процессе тренировок они научились сохранять устойчивость тела (или, как говорят, «парить») и спокойно перемещаться в пространстве.
Во время полета Николаев и Попович освобождались от привязной системы. При этом они отметили, что тело непроизвольно перемещается к «потолку». Такой эффект, по всей вероятности, можно объяснить вращением корабля вокруг центра масс. Хотя это вращение и очень медленно, все же его достаточно, чтобы возникала незначительная центробежная сила.
Следует подчеркнуть, что хотя космонавты и находились в безопорном состоянии, все же окружавшее их пространство было ограничено помещением самолета-лаборатории или кабиной космического корабля. Они могли «подплывать» к опоре или отталкиваться от нее. Иначе никто не смог бы передвигаться в нужном направлении.
Принципиально новую и гораздо более трудную задачу предстояло выполнить Алексею Леонову при выходе из космического корабля. Речь шла ведь не только об ориентации, но и о координации движений в почти «чистом» безопорном пространстве, не ограниченном никакими рамками.
Мы уже говорили, что будущим космическим монтажникам придется работать в открытом космосе. А любая рабочая операция, будь то заворачивание гайки или бросание какого-либо предмета, создает момент взаимодействия сил, и космонавт может быть отброшен в противоположную сторону.
Поэтому перед запуском Леонов тщательно отрабатывал движения в безопорном пространстве. Тренировка происходила в самолете-лаборатории, где был расположен макет космического корабля «Восход-2» со шлюзовой камерой в натуральную величину. Выполнение основной части полетного задания — выход из корабля и возвращение в него — разбивалось на ряд последовательных операций. Космонавт должен был сначала надеть ранец автономной системы жизнеобеспечения и подключиться к нему. Затем он проверял оборудование, обеспечивающее выход из корабля, и выравнивал давление в шлюзовой камере и кабине. Далее космонавт перемещался в шлюзовую камеру, где должен был проверить герметичность
