Более надежным является скафандр, но он требует такого огромного количества газообразного кислорода, какое невозможно запасти для полета. Вполне возможно применение скафандра с химическим выделением кислорода и поглощением продуктов жизнедеятельности организма. Однако в этом скафандре можно пробыть в разреженной атмосфере лишь недолго.
Длительный полет ракетного корабля возможен только в герметически закрытой кабине с замкнутой системой вентиляции. Кабина будет заполнена обычным воздухом, захваченным с поверхности Земли. Для пополнения его убыли экипаж корабля возьмёт с собой баллоны с жидким кислородом. Предполагается также возмещение убыли кислорода с помощью растений, поглощающих углекислоту и выделяющих кислород.
Исследования показали, что наука безусловно справится с задачей создания условий нормального существования экипажа в герметически закрытой кабине ракетного корабля. Возможно выполнение всех основных гигиенических требований: воздух будет автоматически очищаться, увлажняться, подогреваться или охлаждаться:
В условиях невесомости
Во время межпланетного полета необходимы надежные средства защиты человека и от таких внешних воздействий, как низкая температура, ультрафиолетовое, космическое излучение и метеориты.
Совсем еще недавно думали, что по мере удаления от поверхности Земли температура воздуха постепенно понижается, приближаясь где-то в межпланетном пространстве к абсолютному нулю —273 градусам. Исследования показали, что это не так.
В средних широтах, до высоты в 11 километров, температура действительно равномерно понижается на 6,5 градуса через каждый километр. Однако в дальнейшем падение температуры прекращается и она становится постоянной, равной до высоты 25 километров примерно минус 56,5 градуса. С высоты 25–30 километров начинается подъем температуры, которая на уровне 40–50 километров повышается, доходя до 0 градусов. На этих высотах относительно много газа озона. Поглощая невидимые глазом ультрафиолетовые лучи и задерживая проникшее с Земли тепло, слой озона, таким образом, резко повышает температуру воздуха. До высоты 80 километров вновь понижается температура, достигая минус 70–80 градусов. С подъемом в ионосферу начинается новое повышение температуры воздуха, причем на высоте 200 километров она превышает плюс 200 градусов, а на высоте 300 километров достигает 1500 градусов выше нуля.
Такое повышение температуры является результатом непрерывной ионизации воздуха, распада и восстановления молекул кислорода и азота.
Как же защитить экипаж ракетного корабля от такой высокой температуры?
Оказывается, что человек в этих условиях не только не сгорит, но даже не почувствует тепла, а термометр не нагреется.
Дело в том, что тепло определяется движением молекул газовой среды. В крайне разреженных верхних слоях атмосферы частицы воздуха движутся с огромной скоростью и регистрируются только специальными приборами. Общее количество этих частиц так мало, что находящееся там тело не нагревается. Поэтому не следует опасаться нагрева ракетного корабля во время полета в ионосферу.
Не подвергаясь тепловому влиянию окружающей среды, ракетный корабль неизбежно окажется под действием чрезвычайно интенсивного здесь солнечного излучения, поглощая своей поверхностью прямые лучи Солнца. В известной мере действие солнечных лучей можно предотвратить, если окрасить одну часть кабины в белый цвет, чтобы отражать лучи, а другую часть — в черный цвет, чтобы использовать, если понадобится, солнечную энергию для нагревания кабины.
Значительно более сложной, но вполне разрешимой является задача предохранения ракетного корабля от действия ультрафиолетовых лучей.
Почти 90 процентов этих лучей, падающих на Землю, задерживается слоем озона. В атмосфере его очень мало. Если собрать озон на поверхности Земли, то толщина слоя не достигла бы и 3 миллиметров. Но если бы в атмосфере исчез озон, то Земля через несколько минут после этого превратилась бы в выжженную Сахару. Слой озона, как броня, защищает растения, животных и человека от губительных ультрафиолетовых лучей. В полете над стратосферой человек будет лишен этой озонной защиты, но ее заменят броня ракетного корабля и окна со специальными стеклами.
Еще большую угрозу для астронавтов таят в себе космические лучи. Отличаясь небольшой интенсивностью, они имеют в своем составе тяжелые частицы ядер атомов тяжелых химических элементов — кальция, железа и др. Проникая в кожную и мышечную ткань тела, эти лучи не приносят существенного вреда, но могут стать серьезной угрозой, если затронут нервные центры.
Биологическое действие космических лучей проверялось в опытах на животных, которых поднимали в шарах-зондах. Воздействие космических лучей не вызвало у них каких-либо изменений в деятельности организма и лишь обесцветило волосяной покрав. Однако следует сказать, что положено только начало изучению этих лучей и поискам способов защиты от их воздействия на организм.
Во время полета над стратосферой возможно попадание в ракетный корабль метеоритов. Подсчитано, что в атмосферу Земли ежегодно влетает не менее ста миллиардов мельчайших метеоритных частиц. Удар метеорита весом 20–30 граммов, летящего со скоростью 30–90 километров в секунду, мгновенно пробьет броню кабины и вызовет катастрофу. Но такие сравнительно крупные метеориты очень редки. Если расположить в мировом пространстве мишень размером 100х100 метров, то попадание в нее метеорита возможно лишь один раз за 2000 лет.
Все же, чтобы избежать случайностей и надежно защитить человека от метеоритов, предусматривается оборудование ракетного корабля специальными протектора ми; стенки же его будут состоять из отсеков, как у морского судна.
На астронавтов окажет влияние не только окружающая среда, но и движение самого ракетного корабля. Человек будет ощущать такое необычайное состояние, как увеличение или уменьшение веса своего тела.
Раньше думали, что скорость 500 километров в час — предел для организма человека. Но не следует забывать, что каждый человек ежесекундно совершает полеты со скоростью свыше ста тысяч километров в час. Такова примерно скорость движения нашей планеты по орбите. Однако эта скорость не оказывает никакого вредного влияния на организм человека.
В чем же тут дело?
Дело в том, что на организм человека влияет не сама скорость, а те силы, которые возникают при ускорении. В период старта ракетного корабля человек будет испытывать влияние силы инерции в направлении, противоположном скорости ракеты. Это вызывает у него ощущение значительной перегрузки тела — увеличения его веса в несколько раз. Сила инерции прижмет человека к сиденью, он с трудом будет двигать руками и ногами, сами движения станут неточными, у него возможно нарушение дыхания, затруднится деятельность сердца и других органов.
При такой перегрузке организма может произойти смещение внутренних органов и нарушение их нормальной деятельности.
Это в свою очередь может дезорганизовать психические процессы — понизить сообразительность, внимание и т. д. Вместе с тем под действием перегрузки, направленной вдоль оси тела, затруднится приток крови в мозг от сердца и облегчится ее отток.
Вследствие нарушения мозгового кровообращения и недостаточного снабжения кровью сетчатой оболочки глаза у человека возникает перед глазами черная пелена.
При значительной и продолжительной перегрузке человек может потерять сознание.
Тренировка на центрифуге
Как же предотвратить эти неблагоприятные явления?
Для уменьшения перегрузки организма во время старта астронавты будут располагаться в полулежачем положении в кресле с откидной спинкой. Такая поза поможет с успехом переносить 10—12-кратные перегрузки организма.
Перед полетом астронавтам необходимо тренироваться на центрифуге, подкидной сетке и других аппаратах. Особенно важны упражнения, развивающие мускулатуру и прежде всего мышцы брюшного пресса. Напряжение мышц будет противодействовать во время старта смещению внутренних органов; оно уменьшит приток крови в нижнюю половину тела и тем самым поможет лучше переносить перегрузку организма.