На космическом корабле

Явления, сопряженные с состоянием невесомости, еще недостаточно изучены, они представляют новый раздел в науке о приспособляемости человеческого организма, появившейся в последнее время, когда человечество подошло вплотную к проблеме завоевания космоса, хотя, следует отметить, что еще до того, как первый человек очутился на борту космического корабля в полете вокруг земного шара, проблема невесомости изучалась в земных условиях.

СИЛА ПРИТЯЖЕНИЯ НА ЛУНЕ В ШЕСТЬ РАЗ МЕНЬШЕ, ЧЕМ НА ЗЕМЛЕ

Напомним сначала, что представляет собой сила тяготения. Согласно преданию, яблоко, упавшее с дерева, позволило Ньютону открыть закон всемирного тяготения (гравитации), что значительно ускорило развитие физики и астрономии. Теперь известно, что сила тяготения существует во всем космосе. Именно эта сила управляет движением всех небесных тел, связывает миллионы планет и звезд, определяет их вращение и движение по орбитам. Одна и та же сила, под влиянием которой яблоко падает по направлению к центру земли, заставляет нашу планету вращаться вокруг Солнца, а Луну вокруг Земли.

Чем больше планета или звезда, тем сильнее притягивает она другие небесные тела. Масса Луны гораздо меньше массы Земли, и притяжение на Луне составляет всего лишь одну шестую часть земного; это означает, что человек на Луне весит в шесть раз меньше, чем на Земле.

На Марсе человек весит в три раза меньше, на Венере разница будет небольшая, так как масса этой планеты весьма близка к массе Земли (81 процент массы Земли). На самой маленькой планете солнечной системы — Меркурии, человеку было бы весьма неудобно передвигаться — его вес был бы в 27 раз меньше, чем на Земле, и любой его шаг превращался бы в огромный прыжок.

Наоборот, если кому-либо из космонавтов удалось бы опуститься на поверхность крупнейшей планеты солнечной системы — Юпитера, он встретился бы с трудностями совершенно обратного порядка: его вес увеличился бы против земного во много раз, и он практически был бы лишен способности передвигаться собственными силами.

Сила притяжения зависит также от расстояния. Железная гиря, весящая на поверхности Земли 1 кг, на высоте 400 км весит только 900 гр, а на высоте 25 000 км — всего лишь 5 гр. Если говорить точно — сила земного притяжения уменьшается пропорционально квадрату расстояния от центра земного шара.

Возникает законный вопрос, почему искусственные спутники Земли при вращении вокруг нее по орбите на высоте 200 или 300 километров не падают?

Чтобы легче уяснить себе характер сил, возникающих во время полета космического корабля по круговой орбите, проделаем следующий опыт.

Привяжем к спиральной пружине с одного ее конца какой-нибудь тяжелый предмет и, придерживая пружину за другой конец, станем ее вращать. Мы заметим, что пружина вытянется под влиянием груза. Если уменьшить обороты, пружина сократится, если, наоборот, увеличить скорость вращения, пружина удлинится. Можно предположить, что при очень быстром вращении пружина лопнет, и груз полетит в пространство.

Здесь играют роль две силы, действующие в противоположных направлениях. Одна из них, сила натяжения пружины, стремится притянуть груз к руке и в нашем опыте представляет собой силу земного притяжения, вторая, центробежная сила, являющаяся следствием вращения груза, аналогична центробежной силе, вызванной вращением спутника вокруг Земли. Это значит, что центробежная сила уменьшает силу притяжения. Если подобрать эти силы так, чтобы они взаимно уравновешивали друг друга, груз потеряет свой вес, очутится — как это принято считать — в состоянии невесомости.

Подобным образом обстоит дело, когда последняя ступень ракеты, сообщит космическому кораблю соответствующую скорость движения.

НЕВЕСОМОСТЬ В ВАННЕ И НАД ОБЛАКАМИ

Начало космической эры поставило перед учеными задачу изучения проблемы невесомости, в частности влияния невесомости на человеческий организм, для чего необходимо было разработать соответствующую методику исследований и необходимое оборудование.

Однако, вопрос оказался значительно труднее, чем предполагалось первоначально. Чтобы получить длительное состояние невесомости, надо было лететь в космическое пространство, а это, как мы знаем, задача не из легких. Правда, можно получить состояние невесомости и на Земле, но в таких условиях, которые значительно разнятся от господствующих в космосе.

Можно, например, добиться невесомости человека в воде, растворив в ней определенные химические вещества, в частности соль, так, чтобы получить раствор такой же плотности, что и человеческое тело. Человек, погруженный в такую суспензию, как бы теряет вес, то есть будет себя чувствовать как и космонавт в условиях невесомости.