Загадка падающей кошки и фундаментальная физика

Невесомость была не единственным поводом для беспокойства исследователей. В любом предполагаемом ракетном полете в космос астронавт обязательно должен был подвергнуться действию экстремальных сил, и эти силы, по идее, могут быть опасны и даже убить. Вследствие этого испытуемых на лежанке в истребителе также подвергали экстремальным ускорениям, измеряемым в единицах нормального земного ускорения свободного падения, так называемых g, и просили описать свои ощущения. Однако эксперименты с высокими перегрузками намного проще проводить на твердой земле с использованием ракетных саней, способных разгоняться до громадных скоростей и резко тормозить. Такие испытания начались в 1947 г. и продолжались до середины 1950-х. Самым знаменитым участником этих испытаний был полковник ВВС Джон Стэпп, который 10 декабря 1954 г. разогнался на ракетных санях до максимальной скорости более 1000 км/ч и резко затормозил, подвергнув себя невероятной перегрузке в 46,2 g. Этот эксперимент одновременно сделал Стэппа рекордсменом по величине перегрузки, которой человек намеренно себя подверг, и по величине достигнутой на суше скорости. Джон Стэпп по заслугам получил титул «самого быстрого человека на Земле». Благодаря его работе конструкторам удалось серьезно усовершенствовать систему пристяжных ремней и пилотские кресла истребителей. Примечательно, что, несмотря на чрезвычайные жесткие и даже жестокие нагрузки, которым он подвергал свое тело, Стэпп дожил до 89 лет и мирно умер в собственном доме в 1999 г.

Эксперименты с высокими перегрузками в 1950-е гг. проводились массово, вследствие чего величайшим неизвестным фактором и основанием для тревоги в плане будущих космических путешествий оставалось действие субгравитации, то есть силы тяготения меньше земной. К экспериментам, связанным с действием этого фактора, традиционно привлекались животные. При этом использовались ракеты как определенный компромисс между двумя идеальными условиями — продолжительностью и безопасностью. Если на самолетах невесомость для пассажиров была ограничена короткими интервалами длительностью около 20 с, то ракета могла взлететь намного выше и двигаться по параболической траектории намного дольше, что позволяло получить несколько минут невесомости. Ракетные полеты были новинкой, причем невероятно рискованной, об экспериментах с участием человека не могло идти и речи.

Для этих экспериментов использовалось два типа ракет. ВВС по-прежнему пользовались надежными германскими ракетами Вернера фон Брауна Фау-2, но они были дороги в строительстве. Вооруженные силы в конце 1940-х гг. заключили с корпорацией Aerojet Corporation контракт на создание менее дорогой альтернативы для исследовательских полетов под названием Aerobee. В первой серии экспериментов, пуски которой проводились с полигона Уайт-Сэндс в штате Нью-Мексико с 1948 по 1952 г., было запущено пять Фау-2 и три Aerobee. Испытуемыми во всех полетах служили обезьяны и мыши. Обезьяны, которым обеспечивали обезболивание, подключались к мониторам, способным передавать показатели их жизнедеятельности по радио на протяжении всего полета; в некоторых полетах мыши тоже подключались к мониторам, тогда как в других полетах мышей, плавающих в невесомости, снимали на пленку, чтобы посмотреть, как они себя ведут в таких условиях^{11}.

Как оказалось, тревоги о безопасности полетов были более чем оправданны. У всех пяти Фау-2, как и у первой Aerobee, парашюты не вышли или не раскрылись. Вторая Aerobee приземлилась в целости, но задержка с доставкой животных на базу после поиска ракеты привела к тому, что примат умер в пути от перегрева. Только в третьем полете ракеты Aerobee все животные были найдены и привезены на базу живыми. Но все ракеты во время полета передавали по радио на землю показатели жизнедеятельности животных, и в каждой из них была прочная кассета для отснятой пленки, так что даже разбившиеся ракеты приносили ученым важную информацию.