На грани возможного: Наука выживания

Вопрос о том, насколько значительные перегрузки способен выдержать человеческий организм, очень интересует ВВС всего мира, поскольку пока мощь и маневренность военных летательных аппаратов ограничена физическими возможностями летчиков. Обычно, чтобы выяснить воздействие увеличенной силы притяжения, человека раскручивают на центрифуге. Принцип действия у нее такой же, как у отжима в стиральной машине, когда центробежная сила отбрасывает мокрые вещи к стенкам крутящегося барабана, выжимая из них воду. В центрифуге человека пристегивают ремнями, чтобы он не улетел, однако на жидкости организма центробежная сила действует по-прежнему и они так же реагируют на перегрузки. Испытуемый садится в подвижную кабину, закрепленную на шарнире, которая при раскручивании отклоняется под углом, и голова испытуемого оказывается обращенной к оси аппарата. При этом возникает положительная перегрузка, от которой кровь приливает к ногам. На таких центрифугах проходят проверку на устойчивость к перегрузкам будущие астронавты и пилоты истребителей.

По мере возрастания величины перегрузки человек все больше теряет работоспособность. При +2g тело наливается тяжестью, обвисают ткани лица, тяжело становится подняться из сидячего положения. При +3g невозможно стоять, затем начинает отключаться цветовое зрение, и перед глазами с двух сторон смыкается серая пелена. При +4,5g зрение выключается совсем, хотя слух и мыслительные способности еще функционируют. При +8g человек уже не может поднять ни руку, ни голову. Примерно при +12g большинство теряет сознание, оседая в кресле мешком, и голова безвольно болтается на плечах. На этом этапе или при замедлении могут возникнуть конвульсии (на жаргоне это называется «изображать бешеного цыпленка»). В настоящее время, чтобы стать пилотом истребителя, новобранец американских ВВС должен выдерживать перегрузки в +7,5g в течение 16 секунд. Однако даже не теряя сознания, пилот при такой перегрузке не сможет выбраться из истребителя самостоятельно, поэтому их кресла оборудованы катапультирующими устройствами.

Наше тело хорошо приспособлено к земному тяготению. Большей частью мы его не замечаем, хотя с возрастом оно неизбежно дает о себе знать обвисанием кожи и развитием варикоза. Но перегрузки – это совсем другое дело. При положительной перегрузке кровь может так сильно устремляться к ногам, что сердце не справляется с перекачкой, кровоснабжение мозга падает и наступает потеря сознания. Дышать тоже становится труднее, поскольку диафрагма опускается, затрудняя выдох. Уменьшается вентиляция нижних сегментов легких. При этом из-за вызванных перегрузкой изменений в кровообращении верхняя часть легких хуже снабжается кровью. Таким образом, перегрузка существенно уменьшает газообмен в верхушках и основаниях легких.

Чтобы справиться с этим, военных летчиков учат упражнениям на дыхание и напряжение мышц. Напрягая мышцы ног, они сдавливают вены и тем самым перенаправляют кровь обратно к сердцу и мозгу. Однако управляя истребителем типа «Торнадо» или F16, выполнять такие упражнения, конечно, затруднительно, поэтому летчики облачаются в специальные антигравитационные штаны. При больших перегрузках они раздуваются, сдавливая ногу и помогая направить кровь к сердцу. Как показали испытания на центрифуге, самые сильные перегрузки выдерживают люди невысокого роста (что логично). Высокорослые в этом смысле находятся в проигрыше – поскольку сердце и мозг расположены дальше друг от друга.

Отрицательные перегрузки человек испытывает реже, однако они так же малоприятны. При них кровь приливает к голове, капилляры набухают и лопаются, создавая так называемую «красную пелену», о которой не понаслышке знают некоторые любители прыгать с «тарзанкой».

Ключ на старт!

Перегрузки, которые испытывает космонавт, меняются на взлете, поскольку управляются ньютоновским законом движения, согласно которому сила равна массе, помноженной на ускорение. Отрыв от земли происходит сравнительно мягко, поскольку тяговое усилие реактивного двигателя лишь немного превышает вес космического корабля. Самые сильные перегрузки возникают, когда корабль выходит на орбиту, поскольку к тому времени он уже значительно теряет в весе (сжигая большую часть топлива), а реактивные двигатели по-прежнему работают на полную мощь.