Загадка падающей кошки и фундаментальная физика

В ходе экспериментов кошек переворачивали и удерживали, а затем отпускали после периодов невесомости различной длительности: через 1, 5, 10, 15, 20 и 25 с. При этом кинокамеры фиксировали реакцию животных на нулевую силу тяжести. Для экспериментов у исследователей имелись учебные реактивные самолеты T-33 и F-94, в результате чего на свет появились сюрреалистические снимки, на которых кошки плавали в воздухе перед лицом пилота, облаченного в кислородную маску, и добавляли новый элемент опасности к профессии летчика-истребителя.

Исследования показывали, что кошки прекрасно переворачиваются в правильное положение, если провели перед этим в невесомости не более пяти секунд. При более долгом пребывании в невесомости доля успешных переворачиваний падала, и после 15–20 с невесомости кошки терпели неудачу так же часто, как и выполняли переворот правильно. С завязанными глазами кошки ошибались чаще и раньше по отношению к началу состояния невесомости. Эти результаты вроде бы согласуются с результатами исследования «памяти» рефлекса переворачивания у кроликов, которым Бриндли предстояло заниматься в 1960-е гг.

Одним из ключевых выводов, к которым пришли Гератеволь и Столлингс в своей работе, было признание того, что на отолиты — элементы вестибулярного аппарата, распознающие линейные изменения в движении, — изменения в ускорении действуют сильнее, чем само ускорение. То есть постоянное ускорение действует на отолиты не так сильно, как появление или исчезновение ускорения. Были проведены кое-какие дополнительные эксперименты, призванные показать, как кошка отреагирует на отрицательную силу тяжести — силу, которая будет притягивать ее не к полу, а к потолку кокпита. Обе взрослые кошки развернулись в направлении кажущейся силы тяжести, а одна из них даже встала на потолочную обшивку кокпита.

Аналогичное исследование на кошках и невесомости провел несколькими годами позже, в 1961 г., Гровер Шок на авиабазе ВВС Холломан в штате Нью-Мексико^{15}. Это исследование, в котором участвовали как здоровые кошки, так и животные с поврежденным лабиринтом, подтвердило более ранние данные о том, что животные с поврежденным вестибулярным аппаратом, имевшие возможность заранее адаптироваться к своему состоянию, в обстановке невесомости, судя по всему, чувствуют себя лучше и лучше справляются со своими задачами.

Но работу Гератеволя и Столлингса 1957 г. можно рассматривать как последнее крупное исследование действия невесомости на животных. В том же году произошло два значимых события, которым суждено было изменить природу подобных испытаний. Первым стало приспособление грузового самолета C-131B для симуляции невесомости^{16}. Этот самолет получил официальное название «Невесомое чудо», но те, кто на нем летал, очень скоро окрестили его «Рвотной кометой». Он мог взять на борт сразу несколько незакрепленных пассажиров и обеспечивать прогоны с невесомостью длительностью до 15 с. Таким образом, у людей появилась возможность испытывать и изучать состояние невесомости самостоятельно, а не судить о его действии опосредованно, при помощи животных.

Использование самолета C-131B помогло снять бóльшую часть тревог и сомнений, связанных с реакцией на невесомость. Как описал это Э. Л. Браун, «почти любой человек испытывает чувство эйфории при нулевой силе тяжести. Это очень приятное состояние и очень расслабляющее. У летунов-новичков эти приятные ощущения иногда прерываются сильной тошнотой, но из-за перегрузки в 2,5 g, непосредственно предшествующей и непосредственно следующей за периодом нулевого g, невозможно сказать наверняка, что нулевое g вызовет тошноту»^{17}.

Вторым событием, повлиявшим на исследование невесомости, стал запуск Советским Союзом первого спутника 1 октября 1957 г. Это событие стало для западного мира настоящим шоком, и американские военные удвоили усилия в космической гонке, особенно в отношении пилотируемых миссий. С любыми отрицательными эффектами невесомости, если бы они обнаружились, пришлось бы разбираться в процессе работы: американцы собирались отправиться в космос, и как можно быстрее. 29 июля 1958 г. президент Эйзенхауэр подписал закон об организации Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA). 7 октября 1958 г. был принят проект «Меркурий», цель которого — доставка человека на околоземную орбиту и возвращение живым и здоровым на землю, в идеале раньше, чем это сделает Советский Союз. Последнее не удалось — 12 апреля 1961 г. один виток по орбите вокруг Земли совершил Юрий Гагарин, но США отстали совсем ненамного. 5 мая 1961 г. астронавт Алан Шепард совершил первый американский суборбитальный полет, а 20 февраля 1962 г. Джон Гленн сделал три оборота по околоземной орбите. Космическая гонка была в полном разгаре.