Существенное изменение функционального состояния рабочих характеристик оператора в условиях невесомости ставит специалистов космической медицины и психологии перед необходимостью дальнейшего исследования этого вопроса, в том числе и с помощью различных методов моделирования.
Методы моделирования состояний частичной и полной невесомости в большой степени определяются теми задачами, которые решают исследователи. Эти методы можно свести к нескольким основным группам.
Изучение биомеханики двигательной активности человека в невесомости проводилось с использованием специальных стендов, на которых посредством системы грузов и блоков вывешивался общий центр тяжести человека и отдельных звеньев конечностей (Е. А. Иванов, 1965). Одной из разновидностей стендов данного типа является устройство, в котором сила тяжести, действующая на человека, раскладывается на две составляющие, поскольку опора осуществляется на наклоненную под определенным углом плоскость, а другая составляющая силы тяжести (перпендикулярная к оси тела) компенсируется системой подвеса (А. А. Волков, 1965). Несмотря на ряд присущих этим стендам недостатков, основным из которых является большая инерционность устройства, с их помощью при определенных условиях можно исследовать наиболее общие характеристики двигательных актов в условиях измененной гравитации.
Во многих случаях для имитации действия сниженной гравитации использовалась иммерсионная среда, в которую со специальной системой жизнеобеспечения погружался испытуемый. В этих условиях отрабатывались, например, действия американских космонавтов по выполнению некоторых рабочих операций внутри корабля, а также в период выхода в открытый космос (М. Р. Шарп, 1971). Специальные биомеханические исследования особенностей данного метода моделирования невесомости (И. Ф. Чекирда с соавт., 1969) показали, что при выполнении в воде медленных движений воспроизводится лишь внешняя картина движений, характерных для невесомости, и уменьшается скорость передвижения соответствующих локомоторных звеньев. В невесомости происходит упрощение характеристик ускорений и усилий, тогда как в водной среде они значительно усложняются. Поэтому данный метод моделирования пригоден для отработки содержательной стороны профессионально-трудовых операций и неприемлем для исследования особенностей биомеханики и физиологии рабочей активности в невесомости.
Оригинальное устройство для моделирования физиологического воздействия условий невесомости с использованием иммерсионной среды было разработано фирмой Локхид Эйркрафт (отделение Джорджия). Большой цилиндр (емкостью около 500 л), в который помещается испытуемый, вращается вокруг продольной оси с постоянной скоростью около 30 оборотов в минуту. В этих условиях, согласно расчетам, происходит функциональное выключение отолитового аппарата, аналогичное тому, которое имеет место в реальной невесомости (Е. Т. Benedict, 1961).
Для исследования некоторых биомеханических характеристик собственной двигательной активности человека в безопорном состоянии разработаны стенды на воздушных подушках с различными степенями свободы. Подобные способы моделирования безопорного состояния применялись в целях изучения способности человека прилагать силу при отсутствии трения (W. Е. Baker et al. 1963), проводить монтажные работы вне кабины корабля (R. Е. Geller, 1955), пользоваться силой мышц для производства вращательных движений тела относительно центра масс (W. S. Thaver, 1965). Понятно, что данный метод имеет целью моделирование лишь одного фактора, сопутствующего невесомости, — безопорного положения — и совсем не ставит задачей изменить субъективную оценку действия гравитационных сил или же снизить их реальное действие.
Наконец, последний из методов моделирования невесомости наиболее полно соответствует требованиям исследовательских задач. В данном случае используется состояние невесомости, возникающее у свободно падающего тела. Именно в этом состоянии на тело действуют только силы тяготения, но не возникают силы веса (С. Э. Хайкин, 1967). Первые исследования влияния невесомости на психофизиологические функции человека проводились в «падающих» лифтах, установленных в башнях различной высоты (Т. Lomonako et al., 1960; М. P. Lansberg, 1960; E. T. Benedict, 1961; и др.). Основным недостатком этого способа являлось то, что действие невесомости здесь очень кратковременно (около 2,5 сек.).