Науковий консультант музею "Експеріментаніум"і фізіолог Антон Захароврозповідає, що відбувається з тілом людини, поки він летить в космос і поки він там находітся.Сетевое видання M24.ru призводить повну текстову версію лекції.

Про те, що відбувається з людиною на космічній станції, ми поговоримо трохи пізніше, а поки нам потрібно розібратися з тими труднощами, які чекають людину при зльоті в космос. Перша трудність, з якою він стикається, - це що? Я думаю, ви здогадаєтеся?

- Невагомість.

Ні, невагомість трохи пізніше.

- Перевантаження.

Перевантаження, абсолютно правильно. Тут невелика табличка, табличка відчуттів, які виникають у людини, коли він відчуває перевантаження. Взагалі, що таке перевантаження, звідки вона береться? Як ви думаєте, є ідеї? Будь ласка.

- Літак або космічна станція починає підніматися, при цьому людина починає в іншу сторону відхилятися, виникає перевантаження.

А чому вона називається перевантаження?

- Напевно, тому що людина відчуває себе некомфортно.

Насправді, ми з вами просто дуже сильно звикли жити з навантаженням. Коли ми з вами знаходимося, як зараз - ви сидите, я стою, - на нашій планеті Земля, ми притягуються до Землі, і наша кров притягується до Землі сильніше, ніж всі інші частини нашого тіла, тому що вона рідка. Вона як би збирається до Землі. А решта частини нашого тіла більш тверді, тому вони трохи менше притягуються до Землі, але форма у них більш постійна. І ми до цього навантаження дуже добре пристосовані, і коли ми це навантаження втратимо, відбудеться не дуже приємне відчуття, про який я поговорю пізніше.

Але перед тим як потрапити в невагомість, де цього навантаження немає, людина відчуває перевантаження, тобто надлишкове дію сили тяжіння. При дворазової перевантаження - перевантаження в 2 g - тіло людини наливається важкістю, особа трошки обвисає, важко встати, ясна річ, потрібно підіймати не 50-60-70 кг, які ви зазвичай важите, а в два рази більше. При триразової перевантаження людині вже неможливо стояти, і у людини спочатку відключається цифрове зір, тому що клітини, які відповідають за цифрове зір, вони дуже багато енергії споживають. При 4,5 g зовсім відключається зір, крові не вистачає вже нашої з вами сітківці, далі неможливо підняти руку або ногу. І при 12 g більшість людей втрачає свідомість. Все, що я говорю зараз, стосується перевантажень не миттєво, а які тривають якийсь час, хоча б 10-20-30 секунд, миттєві перевантаження бувають сильнішими. Як ви думаєте, такі перевантаження в звичайному житті можна зустріти, не піднімаючись в космос?

Перевантаження в 4,5 g можна випробувати, чи не злітаючи в космос? Насправді, звичайно десь 1,5, але, якщо ви катаєтеся на атракціонах, як раз 3-4 g цілком можна випробувати. А так, зрозуміло, що людина, що стоїть нерухомо, 1 g відчуває; в літаку - десь 1,5; парашутист, який приземляється, - десь 2 g; в момент розкриття парашута дуже недовго він відчуває 10 g, тобто практично на межі втрати свідомості. При цьому космонавти, які зараз літають, відчувають менше - 3-4 g, у них ось цих 8-12 - дуже сильних перевантажень - ні, їх випробовували тільки космонавти, коли тільки будували космічні кораблі, тоді було 7-8 g, це була проблема. Зараз все зроблено так, щоб злітати було легше.

Насправді, найбільш інтенсивні перевантаження часто відчувають військові льотчики. У момент виконання якихось фігур вищого пілотажу цілком собі буває 12 g, але досить швидко, тому вони свідомість не втрачають - це раз, а два - вони дуже підготовлені, тому їм легше справлятися. Максимальні перевантаження, допустимі для здоров'я, навіть короткочасні - це приблизно 25 g. Якщо перевантаження буде більше, навіть короткочасна, то ймовірність, що людина зламає собі хребет, починає наближатися до 90%, а це вже, звичайно, не дуже добре.

Ми поговорили про звичайні перевантаження, так звані позитивні перевантаження. Ми з'ясували, що антигравітації не існує. А як ви думаєте, негативні перевантаження можуть бути? (Але перевантаження і гравітація - поняття трошки різні) І, дійсно, негативні перевантаження бувають, якщо ви просто встанете на голову, то відчуєте негативну перевантаження -1 g, тому що кров, яка зазвичай збігається йому до ніг, і частини тіла, які зазвичай тиснуть один на одного в одному напрямку, почнуть тиснути один на одного в іншому напрямку, і кров почне доливати до голови. Це цілком собі негативна перевантаження і, природно, великі негативні перевантаження теж шкідливі для здоров'я, і ​​їх теж можна випробувати, чи не літаючи в жодній космос. Їх, наприклад, відчувають стрибуни з тарзанки - то, що по-англійськи називається банджі- джампінг.

Насправді, цей банджі-джампінг ... По-перше, мені навіть на фотографії дивитися страшно, а по-друге, це дуже цікавий ритуал. Хто-небудь знає, звідки він взявся? Справа в тому, що індіанці племені Вануату в Південній Америці таким чином присвячували хлопчиків в чоловіки. Вони забиралися на високе дерево, Брали якусь міцну ліану, прив'язували її до ніг, і підліток повинен був стрибнути з цієї ліаною віз, що не долітаючи до землі метра-двох. І якщо він спокійно витримував, він ставав чоловіком. Коли про це в 70-х роках ХХ століття дізналися студенти Оксфорда, вони прийшли в дикий захват і вирішили, що таку традицію треба повторити. Але вони вирішили, що перший стрибок повинен бути сповнений урочистості, і вбралися у фраки. Зараз банджі-джампери - неформальні люди, а перші стрибуни стрибали в костюмах, це було досить красиво.

Ми свами розмовляли про перевантаження, це не єдина проблема, яку відчувають космонавти. Космонавти злетіли, з перевантаженнями впоралися, піднімаються в космос, і тут же їх чекають перші радості і перші проблеми.

Ну, радості, звичайно, коли людина піднімається в космос, повні штани, - це зрозуміло. І у космонавтів, як у маленьких дітей це буває, - і це підтверджується біохімічними дослідженнями - вище "гормон щастя" в крові, ніж у звичайних людей. І їх можна, в принципі, зрозуміти, багато там крутого відбувається. Давайте одне відео подивимося з МКС. В принципі, люди розважаються, як можуть, звичайно. Не обов'язково речі носити руками, можна їх і ногами поносити. Рухи повинні бути дуже точно розраховані, повинні бути дуже акуратними. Ось так насправді космонавти не миють руки, це було спеціально для відео знято, заради цих 10 красивих секунд дуже багато сил витратять потім космонавти, збираючи ці крапельки по одній. Це тільки здається - вау, як круто вони розлетілися, а вони дійсно розлетілися, їх тепер все зібрати потрібно, проблема досить серйозна.

Отже, ми приблизно бачили, як живуть космонавти в космосі, тепер давайте думати, які проблеми їх там чекають. Перша проблема пов'язана з тим, що людина не відчуває там земного тяжіння. Земного тяжіння не відчувають в тому числі і його органи рівноваги. Де у нас знаходяться органи рівноваги, хто-небудь знає?

- В голові, мозочок?

У вусі. Ні, мозочок - це мозковий центр, який забезпечує координацію рівноваги, але це не чутлива частина, а чутлива частина у нас знаходиться в вусі. Красиві камінчики, які тут зображені, - це кристали отоліти, це камінці, які знаходяться у нас в вестибулярний апарат, його мішечку, і, коли ми крутимо головою з боку в бік, вони перекочуються усередині нашого вестибулярного апарату, таким чином, ми розуміємо, що голова наша повернута щодо решти тіла. Ось в цих мішечках знаходяться ці кристали. Що відбувається в космосі, в космосі відбувається одна проста річ, ці камінчики починають, як і всі сталеве, плавати всередині вестибулярного апарату - у людини відбувається збій. З одного боку, очі йому кажуть, що він як і раніше вертикально стоїть, все нормально, а з іншого боку, органи рівноваги кажуть: я не розумію, що сталося, мене на всі боки ковбасить, я не знаю, що робити. Є прояв, схоже на космічну хворобу, - це морська хвороба. Тоді відбувається те ж саме, вестибулярний апарат гойдається в різні боки, а очі гойдаються не так сильно, і у організму відбувається збій, і організм починає що робити?

- Нудити.

Нудити починає, і в космосі його починає точно також нудити, але, оскільки в космосі ця перебудова відбувається набагато різкіше, космічна хвороба буває майже у всіх космонавтів. Не всіх, правда, нудить, але тих, кого нудить, - це небезпечна штука. Тому що люди зазвичай відчувають напади космічної хвороби в той момент, коли вони вже пристикувався до космічної станції і ще в скафандрах. Вони починають робити перші рухи, виходячи на космічну станцію, тобто знаходяться в замкнутих скафандрах і, сміх-сміхом, але це одна з серйозних причин загибелі космонавтів, просто тому що скафандр замкнутий, а летіти без скафандра не можна. Чому, про це розповім трохи пізніше.

Йдемо далі, ще одна проблема, яка в космосі чекає людей, - це зменшення кількості кров'яних клітин. Різні причини у цього є, одна з причин така: в космосі відбувається зменшення кісткової тканини, а всередині кісткової тканини як раз кров'яні клітини утворюються. Тому, якщо кісточок стає менше, то і клітин стає менше. Загалом, досить неприємна штука, особливо неприємна, коли космонавт повертається на Землю, і йому потрібно пройти період адаптації назад до умов на Землі. Він в тому числі відчуває потужний недолік кисню якраз тому, що у нього не вистачає ось цих кров'яних клітин, які кисень переносять. Власне, докладніше про кістки. Чому кістки руйнуються в космосі, ви знаєте? Є ідеї?

- Навантаження немає.

Навантаження немає, абсолютно вірно, щоб наші кістки нормально працювали, вони повинні постійно отримувати якусь навантаження, ми з вами повинні постійно працювати. Але ми згадуємо, що в космосі працювати непросто: немає необхідності, немає можливості. Оскільки там нічого не важить, щоб ви не робили, ви витрачаєте набагато менше сил. І, незважаючи на те що космонавти весь час тренуються, вони все одно не можуть відчувати той же рівень фізичного навантаження, що і на Землі. Тому через 3-4 польоту починаються проблеми з кістками, які, зокрема, призводять до остеопорозу, коли кісткова тканина руйнується.

Ще одна проблема - знову з кров'ю. Я говорив, що ми дуже добре пристосовані до навантаження на Землі. Як ми пристосовані? Крові у нас надлишок, у кожного з дорослих приблизно 5 літрів крові. Це більше, ніж нам потрібно. Навіщо нам цей надлишок? Тому що ми прямоходящие, і велика частина крові у нас залишається в ногах, внизу нашого тіла, а до голови дотягує не всі, тому нам потрібно деякий надлишок зберігати, щоб вистачило крові і голові. Але в космосі відразу пропадає сила тяжіння, і тому ось ця зайва кров, яка була в ногах, починає терміново переміщатися куди-небудь за всіма організму. Зокрема, потрапляє людині в голову і до мозку, в результаті чого бувають інсульти, мікроінсульт, тому що занадто багато крові потрапляє, і судини просто лопаються. В результаті цього космонавти в перший тиждень особливо часто бігають в туалет, як раз втрачають зайву рідину, вони втрачають близько 20% зайвої рідини за перший тиждень перебування на орбіті.

М'язи теж не відчувають навантаження. Незалежно від розміру вантажу, незалежно від того, скільки він важить на Землі, в космосі його перекидати труднощі ніякої не буде. Тому космонавти, я вже говорив, обов'язково тренуються в космосі. Про це наступне відео. Природно, тяжкості піднімати в космосі ніякого сенсу немає, можна спробувати побігати. Дійсно, людина бігає, тільки, зверніть увагу, він прив'язаний до біговій доріжці, тому що, якби він не був прив'язаний до біговій доріжці, він би просто полетів. Знову ж, тяжкості піднімати не можна, але можна розгинати пружини, і космонавти мінімум 4 години на день проводять в фізичних вправах. Космонавти, як ви знаєте, - це найбільш підготовлені люди, самі фізично міцні і стійкі. І все одно, коли вони повертаються з космосу, вони, по-перше, ніколи в житті більше не досягають тієї форми, яка була до першого польоту, а по-друге, навіть приблизне відновлення після цих навантажень займає приблизно стільки ж часу, скільки космонавт перебував на орбіті. Тобто, якщо він був там півроку, він півроку буде відновлюватися, перші кілька тижнів вони ходити навіть не можуть. Тобто у них м'язи ніг практично атрофувалися, вони півроку ними не користувалися.

Йдемо далі, ще одна проблема, пов'язана з тим, що космонавт повинен дихати в космосі. Проблема двостороння: в першу чергу, потрібно підняти на орбіту повітря або кисень. Як ви думаєте, що краще піднімати - повітря або кисень, чим ми дихаємо з вами?

- Кисень.

Кисень, ось американці теж думали, що краще піднімати на орбіту чистий кисень, нехай трохи розріджене. Хоча, насправді, чистий кисень - це досить страшна штука. По-перше, він небезпечний для організму, це отрута - в великих кількостях, а по-друге, він дуже добре вибухає. Перші кілька років нормально злітали ракети, заповнені чистим киснем, а потім в якийсь момент одна іскорка побігла, і від космічного корабляне залишилося каменя на камені. Після цього вирішили робити так само, як робив радянський Союз, - просто балони з рідким повітрям. Це важкий варіант, це дорого, але безпечно.

Є друга проблема: коли ми дихаємо, ми виділяємо вуглекислий газ. Якщо вуглекислого газу занадто багато, спочатку починає боліти голова, з'являється сонливість, а в якийсь момент людина може втратити свідомість і померти від надлишку вуглекислого газу. Ми на Землі виділяємо вуглекислий газ, і його поглинають рослини; в космосі, навіть якщо взяти з собою одно-два рослини, вони не впораються з цією роботою, а багато рослин з собою не візьмеш, бо вони важкі і займають багато місця. Як же позбавлятися від вуглекислого газу? Є одне спеціальне хімічна речовина, Яке може поглинати надмірний вуглекислий газ, називається гідроксид літію, його возять в космос, воно як раз поглинає надмірний вуглекислий газ. З цією речовиною пов'язана одна дуже цікава, така героїчна історія, історія корабля "Апполон-13", я думаю, дорослі пам'ятають цю історію.

Діти коли-небудь чули про корабель "Аполлон-13"? Чули, навіть фільм такий зняли, що сталося з цим кораблем? У нього був дуже невдалий політ, там багато різних речей було, нас цікавить, що відбувалося з гідроксидом літію. Історія така: "Апполон-13" вже не в перший, ні в другий раз летів до Місяця, досліджувати Місяць. Туди летіли три людини, у них був власний космічний корабель і спеціальна капсула, яка повинна була прілуняться, і двоє людей, які повинні були вийти на Місяці, щось там зробити, а потім повернутися на капсулі назад і полетіти на Землю. Але десь на 3 добу польоту раптом стався вибух, і частина основного корабля розвернуло, в тому числі пошкодило систему життєзабезпечення. В принципі, не така вже й страшна проблема, тому що шлюпка, на якій потрібно було підлітати до Місяця, була ціла, і на ній цілком можна було повернутися на Землю. Але була проблема зовсім ідіотська: каністри з гідроксидом літію, які зберігалися на шлюпці, і каністри з гідроксидом літію, які зберігалися на кораблі, були різними, в них були просто різні вхідні отвори. І все інженери Америки, які були пов'язані з проектом, і багато інженерів світу приблизно добу займалися тим, чим зазвичай займаються люди в передачі "Очманілі ручки". Вони придумували, як за допомогою клею, обривків газет, скріпок і того, що знайдеться на кораблі, переробити один вихід в інший, щоб люди могли полетіти назад до Землі. У них це, слава Богу, вийшло, і цей корабель (поки він приземлявся, теж багато було різних проблем), слава Богу, приземлився нормально.

Ми з'ясували, що у людей в космосі бувають проблеми, коли вони не сплять: з кров'ю погано, з м'язами погано, з кістками погано, і так далі, і так далі. Спати в космосі теж погано. Причини дві: перша причина - на космічній станції ніхто не вимикає світло, вона повинна працювати весь час, там весь час проводяться якісь експерименти. Робота дуже напружена, тому сплять космонавти по вахта: спочатку одні, потім інші. Це важко, якщо так день поспати, два поспати, три, то нічого страшного, але якщо так поспати дві-три тижні або місяць, то починаються перебудови в організмі, і це шкідливо. Це шкідливо і для нас теж, тому що зараз багато людей в великих містах живе в неправильному світловому режимі, через це ми страждаємо і навіть цього не помічаємо. Ще одна проблема пов'язана з тим, що, оскільки немає тяжіння, і людина не може ні на що спертися, а це дуже важливе почуття, як психологи з'ясували. Для того щоб заснути, людині потрібно до чогось притулитися і відчувати себе впевнено. Тому космонавти надягають спеціальні пов'язки під коліна і надягають спеціальні пов'язки на очі, щоб створити хоча б якусь імітацію того, що їх кудись тягне. Виходить не дуже добре, але виходить. Є третя проблема, пов'язана вже з вуглекислим газом: поки ми з вами спимо, ми дихаємо і виділяємо вуглекислий газ, ми з вами не рухаємося, і вуглекислий газ накопичується на поверхні нашого особи. На Землі це не страшно, чому?

- Він весь час рухається.

Він дійсно весь час рухається, а чому? Тому що є невеликий вітерець, але справа навіть не в цьому. Ми, коли видихаємо вуглекислий газ, видихаємо його теплим, а теплий газ буде підніматися нагору, тому що він легше, ніж холодний. У космосі ні теплий, ні холодний газ ваги не мають, тому що видихається газ буде накопичуватися над людиною, і він просто в цій хмарі буде спати, якщо з цим нічого не робити. Але з цим дійсно щось роблять - і в космосі дуже потужні системи вентиляції, які розганяють вуглекислий газ, щоб ми могли спокійно спати. І ці ж системи вентиляції фільтрують повітря від різних інфекцій і хвороботворних організмів. Зараз з цим навчилися справлятися більш-менш, а перший час космонавти дуже багато хворіли, бо карантин був недостатньо суворим, а заразитися в космосі чимось набагато легше. Тому що, коли ми чхаємо на Землі, то, що ми чхнули, падає на землю і залишається в пилу який-небудь, ми це прямо не вдихаємо. А якщо космонавт чхає, то все, що він чхнув, залишається в повітрі, тому ймовірність підхопити цю інфекцію набагато вище, тому там все фільтрують. Там дійсно дуже багато пилу у космонавтів, як і раніше багато чхають, але вже хворіють менше, тому що карантин більш строгий.

Ще одна проблема, яка чекає космонавтів, - це космічна радіація. Ми на Землі від космічної радіації захищені атмосферою, яка не пропускає радіацію, зокрема, озоновим шаром непогано від неї захищені. А в космосі озонового шару немає, і космонавти відчувають підвищену радіацію. Це небезпечно, і цього дуже довго боялися, поки не перевірили, скільки радіації людина там відчуває. У неї виникає приблизно стільки ж, скільки відчувають жителі тих місць, які розташовані в гранітних скелях, наприклад. Гранітні скелі теж трошки радіації випромінюють, приблизно стільки ж отримує космонавт. Тобто жителі, припустимо, Корнуолла (це в Англії), вважайте, космонавти в цьому відношенні, навіть трошки більше радіації отримують. А дуже багато радіації отримують пілоти і стюардеси надзвукових літаків ( "Конкорд", наприклад), які літають на великих висотах.

Але ми сподіваємося, що колись людина не тільки буде літати на космічні станції, А й до Марса долетить, до інших планет. І в цих випадках нас чекає загроза, тому що зазвичай космічні станції літають навколо Землі - там, де радіаційне полі не дуже сильне. Але навколо Землі є два "бублика" потужних радіаційних полів, через які потрібно пролетіти, щоб дістатися до Місяця, Марса, інших планет. І там радіація дуже сильна, і одна з проблем відправки на Марс зараз - це вплив радіації на протязі декількох місяців. Люди, може, і долетять туди, але долетять дуже хворими - цього, природно, ніхто не хоче. Тому зараз придумують, як зробити одночасно легкий скафандр і легку обшивку космічного корабля, яка до того ж захищала б від радіації. Тому що в принципі від радіації захиститись не важко, можна свинцем корабель обкласти і окей - від радіації ми захищені, але свинець дуже важкий.

Ми з вами говорили про мінуси, мінуси, мінуси. Але не тільки мінуси є при польоті в космос. Коли ми летимо в космос, (це не те щоб великий плюс, це просто дуже приємно) ми стаємо трошки вище. Під дією сили тяжіння, поки ми весь день кудись ходимо, наші хребці тиснуть один на одного, а головне - тиснуть на міжхребцеві диски. Вони протягом дня трошки "сплющуються", тому людина з ранку на кілька сантиметрів вище, ніж увечері. Можете, якщо не пробували, будинки перевірити. Чому радять завжди зростання міряти в один і той же час, тому що протягом дня він змінюється. Так ось, в космосі сила тяжіння не діє, тому космонавти трохи виростають, іноді навіть занадто. Один космонавт виріс на цілих 7 сантиметрів, він був дуже радий, йому багато років в цей момент вже було, одна проблема - скафандр при цьому не виріс, було досить тісно. Зараз все скафандри роблять - сантиметрів 10 залишають на випадок, якщо космонавт виросте.

Цікава штука: в космосі, виявляється, швидше йдуть процеси регенерації, ранки гояться швидше і навіть цілі частини тіла можуть відновлюватися. Зараз буде відео з равликом. Тут, звичайно, прискорена зйомка, насправді, це два тижні приблизно росло. На землі равлики теж регенерують, але гірше. Чому це відбувається, незрозуміло. До чого я все це говорю? Я сказав уже на початку: на наших очах в найближчому майбутньому кількість людей, які будуть літати в космос, буде рости, і рости, і рости. Можливо, скоро це буде не тема для науково-популярної лекції, а стандартний урок в школі: потрібно буде знати, що відбувається з людиною, коли він просто вирішив полетіти на екскурсію в космос. Я дуже вірю, що скоро це станеться, і сподіваюся, що ви теж вірите. Якщо є питання, будь ласка, задавайте.

- Скажіть, а якщо перевантаження були, відключення свідомості, як потім швидко людина відновлюється, приходить до тями?

Коли відключається свідомість, система така ж, як коли людина непритомніє. Хтось відразу встає, хтось не відразу, на кого-то сильно діє, на кого-то менше. Взагалі це, звичайно, шкідливо. Людина втрачає свідомість, тому що у нього недостатньо кисню надходить в кров, а значить, недостатньо кисню надходить в мозок. В результаті якісь клітини мозку можуть почати вмирати, у кого-то більш активно, у кого-то менш активно.

Тамбовське обласне державне загальноосвітній заклад

Загальноосвітня школа - інтернат з початкової льотної підготовкою

імені М. М. Раскової

реферат

«Перевантаження в авіації»

Виконав: вихованець 103 взводу

Зотов Вадим

Керівник: Пеліван В.С.

Тамбов 2006 р

1. Вступ.

2. Вага тіла.

3. Перевантаження.

4. Перевантаження при виконанні фігур вищого пілотажу.

5. Обмеження по перевантаженню. Невагомість.

6. Висновок.

ПЕРЕГРУЗКИ В АВІАЦІЇ

1. Вступ.

Сили тяжіння є, очевидно, першими, з якими ми знайомимося ще з дитячих років. У фізиці їх часто називають гравітаційними (від латинського - тяжкість).

Значення сил тяжіння в природі величезне. Вони відіграють провідну роль в утворенні планет, в розподілі речовини в глибинах небесних тіл, визначають рух зірок, планетних систем і планет, утримують близько планет атмосферу. Без сил тяжіння неможливою була б життя і саме існування всесвіту, а значить, і нашої Землі.

Споруджуючи будівлі і канали, проникаючи в глиб Землі або в космічний простір, конструюючи корабель або крокуючий екскаватор, домагаючись результатів майже в будь-якому виді спорту, людина всюди має справу з силою тяжіння.

Великі і таємничі сили тяжіння були предметом роздуми видатних умів людства: від Платона і Аристотеля в стародавньому світідо вчених епохи Відродження - Леонардо да Вінчі, Коперника, Галілея, Кеплера, від Гука і Ньютона до нашого сучасника Ейнштейна.

При розгляді гравітаційних сил використовуються різні поняття, в числі яких сила тяжіння, сила тяжіння, вага.

2. Вага тіла.

Вага - є сила, з якою внаслідок земного тяжіння тіло тисне на опору або натягує підвіс.

У аеродинаміці під вагою тіла розуміють дещо іншу величину.

На літак під час польоту діють аеродинамічні сили (підйомна сила і лобове опір), сила тяги рухової установки і сила земного тяжіння, яку називають вагою і позначають G.

де m - маса літального апарату, G - прискорення вільного падіння.

Вага - одна з найскладніших сил в природі. Ви знаєте, що вага - величина непостійна, він змінюється в залежності від характеру руху тіла.

Якщо тіло рухається без прискорення, то вага тіла дорівнює силі тяжіння і визначається за формулою P = mg.

Якщо тіло рухається з прискоренням вгору, т. Е. З прискоренням протилежно спрямованим прискоренню вільного падіння (а ↓ g), то вага тіла збільшується, визначається за формулою P = m (g + a) і виникає перевантаження.

Якщо тіло рухається з прискоренням вниз, т. Е. З прискоренням сонаправленнимі з прискоренням вільного падіння (а ↓↓ g), то вага тіла визначається за формулою P = m (g-a), і в цьому випадку можливі кілька варіантів:

якщо | a |<|g|, то вес тела уменьшается (становится меньше силы тяжести), и возникает состояние частичной невесомости;

якщо | a | = | g |, то вага тіла дорівнює 0, виникає стан повної невагомості (т. е. тіло вільно падає);

якщо | a |> | g |, то вага тіла стає негативним і виникає негативна перевантаження.

3. Перевантаження.

Перевантаженням називається відношення суми всіх сил, крім сили ваги, що діють на літак, до ваги літака, і визначається за формулою:

де P - тяга двигуна, R - сумарна аеродинамічна сила.

Стрілки над символами у формулі вказують, що враховується напрямок дії сил, тому сили не можна складати алгебраїчно.

Наприклад, якщо аеродинамічна сила R і тяга двигуна P лежать в площині симетрії, то їх сума R + P, визначається, як показано на малюнку 4.14.

У більшості випадків користуються не сумарною перевантаженням n, а її проекціями на осі швидкісний системи координат - n x, n y, n z як показано на малюнку 4.15.

Існують три види перевантаження: нормальна, поздовжня і бічна.

Нормальна перевантаження n y визначається в першу чергу підйомної силою і визначається за формулою:

де Y - підйомна сила.

На заданій швидкості і висоті польоту змінити нормальну перевантаження можна шляхом зміни кута атаки. Як показано на малюнку зі зменшенням швидкості польоту граничні нормальні перевантаження зростають, а зі збільшенням висоти - зменшуються. При негативному куті атаки виникають негативні перевантаження.

Поздовжня перевантаження n x визначається відношенням різниці сил тяги двигуна (Р) і лобового опору (Q) до ваги літака:

n x = (P-Q) / G.

Поздовжня перевантаження позитивна, якщо тяга більше лобового опору, і негативна, якщо тяга менше лобового опору або якщо тяги взагалі немає.

Таким чином, знак поздовжньої перевантаження залежить від співвідношення величин тяги двигуна і лобового опору літака.

Зі збільшенням висоти польоту позитивні поздовжні перевантаження n х зменшуються, т. К. Зменшується надмірність тіла. Залежність поздовжньої перевантаження від висоти і швидкості польоту зображена на малюнку.

Бічна перевантаження n z виникає при несиметричному обтіканні літака повітряним потоком. Це спостерігається при наявності ковзання, або при відхиленні керма напряму.

4. Перевантаження при виконанні фігур вищого пілотажу.

Розглянемо, які перевантаження виникають при виконанні фігур вищого пілотажу.

На літаках в різних пілотажних фігурах перевантаження діє по-різному.

Наприклад, на літаку Л-39 при виконанні напівпетлі необхідно витримувати оптимальні зміни перевантаження.

Напівпетля - фігура пілотажу, при виконанні якої літак описує висхідну частину петлі Нестерова з подальшим поворотом щодо поздовжньої осі на 180 0 і висновком в горизонтальний

політ в напрямку, протилежному введення.

При виконанні даної фігури можна відзначити кілька відлікових точок:

1. Введення в полупетлю.

2. Кут кабрірування 50 0 - 60 0. Перевантаження в даній

точці 4,5 - 5 од.

3. Кут кабрірування 90 0. Перевантаження 3,5 - 4 од.

4. Початок введення в напівбочку. перевантаження

приблизно дорівнює 1 од.

5. Висновок з напівбочки.

При перевантаженні більше оптимальної різко збільшується лобове опір і швидко падає швидкість, можливий вихід літака на режим тряски і звалювання. При перевантаженні менше оптимальної збільшується час виконання фігури і швидкість у верхній точці також стає менш заданої.

Розглянемо ще одну фігуру вищого пілотажу - переворот.

Переворот - це фігура пілотажу, при виконанні якої літак повертається щодо поздовжньої площини осі на 180 0 з подальшим рухом по низхідній траєкторії у вертикальній площині і висновком в горизонтальний політ в напрямку, протилежному введення.

При виконанні перевороту на Л-39, в першій половині траєкторії складова сили ваги (Gcosθ) сприяє викривленню траєкторії, тому на цій ділянці досить невелике значення нормального перевантаження 2 - 3 од. У другій половині ця ж сила перешкоджає викривленню траєкторії, тому для виведення літака з пікірування необхідна велика перевантаження 3,5 - 4,5 од. При перевороті відбувається зависання літака, виникнення негативних перевантажень в положенні «догори колесами» льотчик усуває, взявши РУС на себе, збільшує перевантаження до допустимої і створює необхідне кутове обертання.

На Як-52, наприклад, при виконанні пікірування, при введенні в пікірування з'являється негативна перевантаження. При виведенні з пікірування втрата висоти визначається швидкістю, кутом пікірування і перевантаженням, створюваної льотчиком.

При виведенні з віражу «Горки», з метою уникнення можливих великих негативних перевантажень, висновок льотчик виробляє плавним рухом ручки управління від себе.

«Пікірування» «Гірка»

Ще однією захоплюючою фігурою вищого пілотажу є петля Нестерова.

Петля Нестерова - фігура пілотажу, при виконанні якої літак описує траєкторію у вертикальній площині, розташовану вище точки введення.

При виконанні петлі Нестерова на Як-52 льотчик повинен стежити за наростанням перевантаження за створенням кутової швидкості. Необхідно створити кутову швидкість обертання з таким розрахунком, щоб при вугіллі кабрірування 40 0 ​​- 50 0 перевантаження дорівнювала 4 - 4,5 од. При виведенні літака з петлі льотчик повинен стежити за темпом наростання перевантаження.

22 березня 1995 року космонавт Валерій Поляков повернувся з космосу після 438 діб польоту. Цей рекорд тривалості не побитий досі. Він став можливий в результаті постійно проводяться на орбіті досліджень впливу космічних факторів на людський організм.

1. Перевантаження при старті і посадці

Мабуть, саме Поляков як ніхто інший був підготовлений до того, щоб пробути на орбіті півтора року. І не тому, що у нього нібито феноменальне здоров'я. І передпольотної підготовкою він займався не більше інших. Просто Поляков, будучи професійним лікарем - кандидатом медичних наук, які працювали в Інституті медико-біологічних проблем РАН, як ніхто інший в загоні космонавтів знав «пристрій людини», реакції організму на дестабілізуючі чинники і методи їх компенсації. Які ж вони?

При старті космічного корабля перевантаження лежать в діапазоні від 1g до 7g. Це вкрай небезпечно, якщо перевантаження діє по вертикальній осі, тобто від голови до ніг. У такому положенні у людини навіть при перевантаженні в 3g, що діє три секунди, виникають серйозні порушення периферичного зору. При перевищенні цих значень зміни можуть стати незворотними, а людина гарантовано втрачає свідомість.

Тому крісло в кораблі розміщується так, що прискорення діє в горизонтальній площині. Також космонавт використовує спеціальний компенсаційний костюм. Це дає можливість підтримувати нормальне мозковий кровообіг при тривалих перевантаженнях в 10g, а короткочасних - до 25g. Вкрай важливою також виявляється швидкість наростання прискорення. Якщо вона перевищує певну межу, то згубними для космонавта можуть стати навіть незначні перевантаження.

Після тривалого перебування на орбіті растренірованний організм переносить перевантаження, що виникають при посадці, куди важче, ніж при старті. Тому космонавт за кілька днів до посадки готується за спеціальною методикою, яка передбачає фізичні вправи і медикаментозні засоби. При посадці має величезне значення така орієнтація корабля в щільних шарах атмосфери, щоб вісь перевантаження розташовувалася горизонтально. Під час перших космічних польотів досягти належної стабілізації корабля не вдавалося, в зв'язку з чим космонавти при посадці часом непритомніли.

2. Невагомість

Невагомість є куди більш складним випробуванням для організму, ніж перевантаження. Тому що діє тривало і безперервно, викликаючи зміни ряду життєвих функцій в організмі людини. Так, невагомість ставить центральну нервову системуі рецептори багатьох аналізаторів (вестибулярного апарату, м'язово-суглобового апарату, кровоносних судин) в незвичайні умови функціонування. В результаті сповільнюється кровотік, кров скупчується у верхній частині тулуба.

«Підлість» невагомості полягає в тому, що пристосувальні процеси в фізіологічних системах, ступінь їх прояву практично не залежить від індивідуальних особливостей організму, а тільки лише від тривалості перебування в невагомості. Тобто, як би людина не готувався до неї на землі, яким би могутнім не був його організм, на процес адаптації це мало впливає.

Правда, до невагомості людина досить швидко звикає: припиняються запаморочення та інші негативні явища. Плоди невагомості космонавт «з'їв», повернувшись на землю.

Якщо на орбіті не використовувати ніяких методів протистояння руйнівній дії невагомості, то в перші кілька діб у приземлився космонавта спостерігаються такі зміни:

1. Порушення процесів обміну речовин, особливо водно-сольового обміну, що супроводжується відносним обезводненням тканин, зниженням об'єму циркулюючої крові, зменшенням вмісту в тканинах ряду елементів, зокрема калію і кальцію;

2. Порушення кисневого режиму організму при фізичних навантаженнях;

3. Порушення здатності підтримувати вертикальну позу в статиці і динаміці; відчуття тяжкості частин тіла (навколишні предмети сприймаються як незвично важкі; спостерігається растренированность в дозуванні м'язових зусиль);

4. Порушення гемодинаміки при роботі середньої і високої інтенсивності; можливі переднепритомні і запаморочення після переходу з горизонтального положення у вертикальне;

5. Зниження імунітету.

На орбіті використовується цілий комплекс заходів боротьби з руйнівним організм дією невагомості. Підвищене споживання калію і кальцію. Негативний тиск, прикладена до нижньої половині тіла для відтоку крові. Барокомпенсаціонное білизна. Електростимуляція м'язів. Дозований прийом медикаментів. Тренування на біговій доріжці та інших тренажерах.

3. Гіподинамія

Бігова доріжка і різні тренажери мускулатури використовуються і для боротьби з гіподинамією. На орбіті вона неминуча, оскільки руху в умовах невагомості вимагають значно менших зусиль, ніж на землі. І повернувшись на землю навіть після щоденних виснажливих тренувань, у космонавтів спостерігається зниження м'язової маси. Крім цього фізичне навантаження благотворно діє на серце, яке, як відомо, також є м'язом.

4. Радіація

Дія цього фактора на людський організм прекрасно вивчено. Всесвітня організаціяохорони здоров'я виробила нормативи доз радіації, перевищення яких шкідливо для здоров'я. На космонавтів ці нормативи не поширюються.

Вважається, що людина може проходити флюорографію не більше одного разу на рік. При цьому він отримує дозу в 0,8 мЗв (мілізіверт). Космонавт щодня отримує дозу до 3,5 мЗв. Однак за мірками космічної медицини такий радіаційний фон вважається допустимим. Оскільки в певній мірі він нейтралізується медикаментозно. Щоденна доза опромінення не є константою. У кожного космонавта є індивідуальний дозиметр, який веде підрахунок накопичуються в організмі мілізівертів. За рік перебування в космосі можна отримати від 100 до 300 мЗв.

«Звичайно, це не подарунок, - стверджує завідувач лабораторією методів і засобів космічної дозиметрії Інституту медико-біологічних проблем РАН В'ячеслав Шуршаков, - але така специфіка професії космонавтів».

При цьому щорічна порогова доза - 500 мЗв. Що в 25 перевищує поріг для співробітників атомних електростанцій, який становить 20 мЗв.

Ну, а сумарна доза, після якої космонавта не допускають до польотів, - 1000 мЗв. У ті ж часи, коли літав Гагарін, ця цифра дорівнювала 4000 мЗв. Найближче підійшов до порога Сергій Авдєєв, в цілому налітав 747 діб. Отримана їм доза становить 380 мЗв.

Фото ІТАР-ТАСС / Альберт Пушкарьов

Літака. Перевантаження - безрозмірна величина, однак часто одиниця перевантаження позначається так само, як прискорення вільного падіння, g. Перевантаження в 1 одиницю (або 1g) означає прямолінійний політ, 0 - вільне падіння або невагомість. Якщо літак виконує віраж на постійній висоті з креном 60 градусів, його конструкція відчуває перевантаження в 2 одиниці.

Допустиме значення перевантажень для цивільних літаків складає 2,5. Звичайна людина може витримувати будь-які навантаження до 15G близько 3-5 сек без відключення, але великі перевантаження від 20-30G і більше осіб може витримувати без відключення не більше 1-2 сек і залежно від розміру перевантаження, наприклад 50G = 0.2 сек. Треновані пілоти в антіперегрузочних костюмах можуть переносити перевантаження від -3 ... -2 до +12. Опірність до негативних, спрямованим вгору перевантажень, значно нижче. Зазвичай при 7-8 G в очах «червоніє» і людина втрачає свідомість через припливу крові до голови.

Перевантаження - векторна величина, спрямована в бік зміни швидкості. Для живого організму це принципово. При перевантаженні органи людини прагнуть залишатися в колишньому стані (рівномірного прямолінійного рухуабо спокою). При позитивній перевантаження (голова-ноги) кров іде від голови до ніг. Шлунок йде вниз. При негативній-кров підступає в голову. Шлунок може вивернутися разом з вмістом. Коли в нерухому машину врізається інше авто - сидить випробує перевантаження спина-груди. Таке перевантаження переноситься без особливих труднощів. Космонавти під час зльоту переносять перевантаження лежачи. У цьому положенні вектор направлений груди-спина, що дозволяє витримати кілька хвилин. Противоперегрузочного коштів космонавти не застосовують. Вони являють собою корсет з надувати шлангами, що надуваються від повітряної системиі утримують зовнішню поверхню тіла людини, трохи перешкоджаючи відтоку крові.

Примітки

Wikimedia Foundation. 2010 року.

Дивитися що таке "Перевантаження (авіація)" в інших словниках:

Перевантаження: Перевантаження (авіація) відношення підйомної сили до ваги Перевантаження (техніка) в прискорюються об'єктах Перевантаження (шахи) шахова ситуація, коли фігури (фігура) не в змозі впоратися з поставленими завданнями. Перевантаження ... ... Вікіпедія

1) П. в центрі мас відношення n результуючої сили R (сума тяги і аеродинамічної сили, см. Аеродинамічні сили й моменти) до добутку маси літального апарату m на прискорення вільного падіння g: n = R / mg (при визначенні П. для ... ... Енциклопедія техніки

Найбільше nеymax і найменше nеymin допустимі по міцності конструкції значення нормального перевантаження ny. Значення Е. п. Визначається на підставі Норм міцності для різних розрахункових випадків, наприклад для маневру, польоту при бовтанки. За ... ... Енциклопедія техніки

Космонавт, одягнений у важкий і незручний скафандр, на хвилинку зупинився біля люка, що веде всередину космічного корабля, озирнувся на варту внизу натовп проводжаючих, підняв руку в прощальному вітанні і зник в темному отворі свого відсіку. Він зручно вмостився в кріслі з пористого, м'якого, пластичного матеріалу, закріпив ремені, під'єднав контакти скафандра до загальної мережі сигнальної проводки корабля і натиснув одну з кнопок на щиті управління, даючи сигнал готовності до радиоприему. Через хвилину він почув голос командувача польотом:

Все в порядку, залишилося ще кілька хвилин! - Космонавт включив загальну мережу радіомовлення та почув голос радіокоментатора, який повідомляв подробиці підготовки до старту і барвисто описував передпускові емоції і настрої. Космонавт ще раз згадав сцени прощання з рідними і друзями, з вченими-керівниками космічних досліджень.

Оголошую готовність номер один! - раптово пролунав в гермошлемофоне голос командувача. Після цього почався такий знайомий усім космонавтам хвилюючий відлік, кожна цифра якого несла з собою все збільшується напруженість очікування.

Увага, увага, увага! Десять ... дев'ять ... вісім ... сім ... шість ... п'ять ... чотири ... три ... два ... один ... Пуск!

Кабіну космонавта пронизала спочатку вібрація, що приходить хвилями звідкись знизу; потім пролунав приглушений грім, який швидко перетворився в протяжний безперервний гуркіт. З-під дна ракети здалася довга струмінь вогненних блискавок, і її величезний корпус, серед диму і гуркоту, повільно відокремився від землі, поступово збільшуючи швидкість руху.

У той час як всі проводжають на космодромі, намагаючись простежити за польотом корабля, все вище піднімали голови, в кабіні почалися відповідальні для космонавта хвилини.

Перевантаження наростає! - доносив він по радіо. - Все в порядку, прилади діють справно! - Це були останні слова, Які космонавту вдалося вимовити без особливих зусиль, бо раптом якась потужна сила притиснула його тіло до крісла. Величезна тягар навалився на груди так, що космонавт не міг зробити жодного ковтка повітря. Здавалося, ще трохи, і він буде розчавлений. Ноги і руки обважніли, стали ніби свинцевими, м'язи обличчя скривилися і подалися назад, очі, немов два кульки, глибоко втиснулися в черепну коробку.

Космонавт намагався ще сказати щось в мікрофон, але - безуспішно. З його губ зривалося лише незрозуміле бурмотіння. Відмовившись від спроб розмови, космонавт зосередився на своїх переживаннях, намагався чинити опір потужної силі, ковтнути устами повітря.

Раптово він відчув різке полегшення.

Кінець роботи двигуна першого ступеня ракети, - промайнуло в його голові.

Але це був тільки миттєвий перерву в роботі двигунів. Як тільки відокремилася перша ступінь ракети, включилися двигуни другого ступеня.

Швидкість знову стала наростати, а з нею збільшилося навантаження, тіло космонавта знову вдаючись в подушки крісла. Через кілька хвилин зникло пальне в двигунах другого ступеня ракети, настав короткий перерву, після чого заробили двигуни третього ступеня. І хоча тіло ще з великими труднощами долало навантаження, в голові космонавта з'явилася думка про швидкий кінець випробування. Він знав, що двигуни третього ступеня повинні працювати дуже короткий час, і через кілька хвилин - кінець перевантажень!

Так і сталося. Через дев'яносто секунд двигуни припинили роботу, і настала раптова тиша.

Перехід був настільки різким і швидким, що ні тіло, ні думка космонавта не встигли до нього підготуватися. Серце калатало в грудях, грудна клітка швидко здіймалася і опускалася, космонавт хапав повітря відкритим ротом і часто, неглибоко дихав. Але раптом все пройшло.

* * *

ОФФ! - глибоко і з почуттям полегшення зітхнув космонавт. Перша частина польоту - закінчена. Він включив мікрофон і, чітко виділяючи склади, сказав:

Вийшов на орбіту. Все обладнання та прилади працюють безперебійно. Самопочуття хороше.

Ми спробували описати звичайний, рядовий старт космонавта в космос, коли завдання обмежується тільки лише орбітальним польотом навколо Землі. Такий старт все ж представляє для людського організму важке випробування через дії сили прискорення.

Що ж це за сила?

Як її виміряти?

Уявімо собі на хвилину, що ми піднялися вгору на повітряній кулі, і, вибравши зручний момент, викинули гирю. У момент викиду швидкість гирі дорівнюватиме нулю, але вже в кінці першої секунди польоту вона складе 9,8 метрів в секунду, в кінці другої секунди - в два рази більше, тобто 19,6 м / сек, в кінці третьої секунди - в три рази більше, тобто 29,4 м / сек і так далі. Швидкість польоту гирі збільшується з кожною секундою на 9,8 м / сек.

Саме ця величина і є одиницею прискорення. У науці її прийнято позначати латинською літерою «g». Якщо будь-яка фізичне тілопіднімається або падає вертикально, сила прискорення залежить від тяжкості або, що те ж саме, від сили земного тяжіння. Однак існують і інші види прискорення, наприклад при обертанні, коли з'являється відцентрова сила, або в літаку, коли пілот, виходячи з пікіруючого польоту, переходить до так званої «гірці».

Всі ці види прискорення вважаються позитивними.

Під час різкого гальмування швидко мчить поїзда або автомобіля виникає сила прискорення з протилежним знаком - негативне прискорення. В цьому випадку, сила інерції, викликана гальмуванням, тобто втратою швидкості, або якщо завгодно - негативним прискоренням, кидає пасажира вперед. Під час автомобільних аварій люди найчастіше гинуть від дії негативного прискорення.

Був час, коли питання прискорення розглядалися тільки теоретично. Після появи літаків з великою швидкістю польоту, питання прискорення стали вивчатися практично. Років тридцять тому, в колах авіаторів наробив багато шуму випадок, коли пілот при виході з пікіруючого польоту не впорався з керуванням і розбився. Виявилося, що під впливом сили прискорення, що виникла при різкій зміні напрямку руху під час великій швидкості польоту, пілот втратив свідомість і випустив з рук важелі управління.

Яка ж причина втрати свідомості? Адже це був досвідчений, сильний, який відрізнявся залізним здоров'ям пілот!

У момент виходу з пікіруючого польоту з'явилася відцентрова сила, яка викликала негативне прискорення близько двох до трьох. У міру зростання відцентрової сили збільшувався вага тіла пілота і його крові. Коли прискорення дійшло до величини 4 g, значна частина крові, під впливом цієї сили, відійшов від мозку і перемістилася в більш низькі частини тіла, внаслідок чого пілот став втрачати зір. Кілька миттєвостей пізніше, коли прискорення зменшилася, пілот нічого не бачив, ніби з чорною пов'язкою на очах.

Однак прискорення продовжувало наростати, тому що пілот вів літак по кривій, в кінці якої літак опинився б в положенні вертикального польоту вгору. Все більше крові притікає з мозку до серця пілота. З'явилися грізні симптоми. Пілотові здавалося, що серце різко падає вниз, що воно перемістилося в нижню частину живота, а печінку виявилася ще нижче, десь близько колін. Пілот уже зовсім нічого не бачив, і йому доводилося напружувати всі сили, щоб не втратити свідомості. До сих пір йому ще не доводилося переживати такого стану, але пілот не хотів відмовитися від боротьби, не хотів підкоритися слабкості свого власного організму. Він вважав, що всі неприємні відчуття минуть, як тільки припиниться дія відцентрової сили.

Але на цей раз він прорахувався. Він не взяв до уваги великий початкової швидкості в момент виходу з пікіруючого польоту і, тим самим, значної величини відцентрової сили, яка з'явилася в цей час.

Невдалий політ тривав. Мозок пілота, позбавлений крові, припинив роботу. Коли сила прискорення дійшла до 10 g, тіло пілота важило вже не 85 кг, як зазвичай, а 850 кг. Кожен кубічний сантиметр крові важив Не 1 грам, а 10, таким чином кров стала важче заліза і важила майже стільки ж, скільки важить ртуть.

Роблячи останнє зусилля, пілот зважився витримати ще одну секунду, перед тим як взяти важіль управління «від себе», щоб полегшити жахливий тиск відцентрової сили. Однак в ту ж мить він втратив свідомість. Перетягнув струну, не витримав і ... програв.

Літак втратив управління, сильна і важка машина стала безладно падати і, врешті-решт, врізалася в землю. Такий був трагічний кінець цього польоту.

Випадок цей тривалий час обговорювалося в колах авіаторів, особливо ж серед фізіологів, що займаються проблемами авіаційної медицини. почалися всебічні наукові дослідження.

Встановлено, що при прискоренні близько 5 g, навіть добре натреновані і стійкі пілоти втрачають зір, здатність дихати, у вухах у них з'являються сильні болі. Якщо такий стан триває не більше 30-40 секунд, організм швидко його долає, якщо ж триває довше - можуть статися серйозні розлади і навіть травми.

Після того, як в авіації почалася ера реактивних польотів, і швидкості літаків стали перевищувати 1000 км / год, вчені стали отримувати багато відомостей про стійкість організму на перевантаження при спостереженнях за поведінкою пілотів під час виконання фігур вищого пілотажу на великих швидкостях. Будувалися на землі і катапульти, за допомогою яких викидалися в повітря з великою початковою швидкістю манекени, забезпечені численними дослідними приладами. Відзначалися і явища, що відбуваються в організмі парашутиста в момент переходу від вільного падіння до польоту з відкритим парашутом.

Але такі дослідження були неповними. Необхідно було створити більш багатосторонні, зручні і точні прилади і установки для вивчення явищ, що відбуваються в організмі людини під впливом перевантажень.

«КАРУСЕЛЬ»

Скоро така установка була побудована. Це центрифуга, яку льотчики і космонавти деяких країн охрестили назвою «карусель». Вона стала основною установкою по дослідженню стійкості організму до перевантажень. Як же виглядає ця «карусель»?

У великому круглому залі, на висоті близько метра над рівнем підлоги, видніється ґратчаста консоль із сталевих труб, що трохи нагадує будівельний кран. З одного кінця консоль посаджена на вертикальну вісь з електроприводом, потужністю 6000 л. с. Довжина консолі каруселі становить 17 метрів; на іншому кінці решітки встановлена ​​кабіна з місцем для сидіння людини; в кабіні зосереджена різноманітна і складна дослідницька апаратура.

Кабіна закривається герметично, що дає можливість встановлювати всередині неї температуру і тиск в досить широких межах, тобто можна в ній створити умови, вельми близькі до тих, які можуть панувати в кабіні космонавта під час польоту в космосі.

спеціальний механізмпідвіски кабіни автоматично встановлює її під час випробувань в таке становище, щоб відцентрова сила діяла на людину, що знаходиться всередині кабіни по прямій лінії, подібно до того, як ця сила діє під час космічного польоту. Це полегшує розрахунки спостерігає за досвідом лікарям.

З усіх численних апаратів, що знаходяться в кабіні, варто звернути увагу на об'єктив камери телебачення, що знаходиться безпосередньо над головою пасажира кабіни. Як тільки пілот займе в кабіні своє місце, вчені прикріплюють до його тіла безліч датчиків, з'єднаних з електронної контрольної апаратурою. Завдяки цьому, всі явища, що відбуваються в організмі пілота під час центрифугування, точно фіксуються на стрічках самописних приладів.

Як тільки консоль «каруселі» почне обертатися, в кабіні виникає відцентрова сила, яка впливає на тіло пілота подібно силі прискорення в кабіні космічного корабля або літака. У міру зростання кількості оборотів ця сила теж зростає і може досягти величини 40 g, при якій вага тіла пілота збільшується до 3200 кг. Таке перевантаження для людини може закінчитися смертю, тому її створюють лише у виняткових випадках при дослідах з тваринами.

Слід, однак, відзначити, що на американській авіаційній базі в Джонсвілль (центрифугу, встановлену там, як раз ми описуємо), свого часу здобув популярність рекорд, встановлений одним з пілотів. Незважаючи на те, що прискорення перевищило небезпечний межа 5 g, пілот не давав сигналу до припинення досвіду, і на передане по телефону пропозицію зупинити центрифугу, відповів відмовою. Більш того, він зажадав збільшення оборотів. Пілот витримав прискорення 8 g, потім 10 і 12 g. І тільки тоді, коли сила прискорення дійшла до 14 g і трималася на цьому рівні дві хвилини, пілот нарешті дав зрозуміти, що більше вже витримати не може.

Здатність людського організму переносити перевантаження не однакова у різних осіб і в значній мірі залежить від індивідуальних якостей, ступеня натренованості, стану здоров'я, віку людини та інше. В основному, нормальна людина при перевантаженнях 5 g, відчуває себе погано, але натреновані, що користуються винятковим здоров'ям пілоти можуть витримати перевантаження близько 10 g протягом 3-5 хвилин.

Які ж перевантаження доводилося переносити досі космонавтам?

За радянськими даними, перший в світі людина, яка вчинила політ в космічний простір, Юрій Гагарін, під час старту витримав перевантаження близько 4 g. Американські дослідники повідомляють, що космонавт Гленн витримав зростаючу перевантаження до 6,7 g з моменту старту до моменту відділення першого ступеня ракети, тобто на протязі 2 хвилин і 10 секунд. Після відділення першого ступеня прискорення зростала з 1,4 до 7,7 g протягом 2 хвилин і 52 секунд.

Так як в цих умовах прискорення, а з ним і перевантаження наростають поступово і не тривають довго, сильний натренований організм космонавтів переносить їх без будь-якої шкоди.

РЕАКТИВНІ САНІ

Є ще один тип установки для дослідження реакції людського організму на перевантаження. Це реактивні сани, що представляють собою кабіну, що рухається по рейковому шляху значної протяжності (до 30 кілометрів). Швидкість кабіни на санчатах доходить до 3500 км / год. На цьому стенді зручніше досліджувати реакції організму на перевантаження, так як на них можна створювати не тільки позитивні, але і негативні прискорення. Після того, як потужний реактивний двигун повідомить санчатах через кілька секунд після старту швидкість близько 900 м / сек (тобто швидкість рушничного кулі), прискорення може досягти величини 100 g. При різкому гальмуванні, також за допомогою реактивних двигунів, негативне прискорення може дійти навіть до 150 g.

Випробування на реактивних санях придатні в основному для авіації, а не космонавтики, і, крім того, установка ця обходиться значно дорожче центрифуги.

катапульти

За тим же принципом, що і реактивні сани, діють катапульти, що мають похилі напрямні, по яких рухається крісло з пілотом. Катапульти придатні особливо в авіації. На них відчувають реакції організму пілотів, яким можливо в майбутньому доведеться на підводному човні літака катапультуватися, щоб врятувати своє життя. В цьому випадку, кабіна разом з пілотом вистрілюється з потерпілого аварію реактивного літака і за допомогою парашута спускаємося на землю. Катапульти здатні повідомити прискорення не більше 15 g.

«ЗАЛІЗНА СИРЕНА»

У пошуках способу запобігти негативному впливу перевантажень на організм людини, вчені встановили, що велику користь приносить занурення людини в рідку середу, щільність якої приблизно відповідає середній щільності людського тіла.

Були побудовані басейни, наповнені рідким суспензією, відповідної щільності, з пристроєм для дихання; в басейни поміщали піддослідних тварин (мишей і щурів), після чого здійснювали центрифугування. Виявилося, що стійкість мишей і щурів до перевантажень зросла в десять разів.

В одному з американських наукових інститутів були побудовані басейни, що дозволяє помістити в них людини; (Льотчики згодом прозвали ці басейни «залізними сиренами»). Пілота садили в ванну, заповнену рідиною відповідної щільності, і виробляли центрифугування. Результати перевершили всі очікування - в одному випадку перевантаження були доведені до 32 g. Таку перевантаження людина витримав протягом п'яти секунд.

Правда, «залізна сирена» з технічної точки зору недосконала і, зокрема, є заперечення з точки зору зручностей для космонавта. Однак, не слід судити занадто поспішно. Можливо, в недалекому майбутньому, вчені знайдуть спосіб поліпшити умови випробувань на такій установці.

Слід додати, що стійкість до перевантажень багато в чому залежить від положення тіла космонавта під час польоту. На основі багатьох випробувань вчені встановили, що людина легше переносить перевантаження в напівлежачому положенні, так як такий стан зручніше для циркуляції крові.

ЯК ДОСЯГТИ ЗБІЛЬШЕННЯ СТІЙКОСТІ

Ми вже згадували, що в проведених космічних польотахперевантаження були порівняно невеликими і тривали всього кілька хвилин. Але ж це тільки початок космічної ери, коли польоти людей у ​​космос відбуваються по орбітах, порівняно близьким до Землі.

Тепер же ми стоїмо на порозі польотів на Місяць, а за життя найближчого покоління - на Марс і Венеру. Можливо доведеться тоді відчувати значно більші прискорення, і космонавти будуть піддаватися значно більшим навантаженням.

Існує ще проблема стійкості космонавтів до невеликих, але тривалих, постійним перевантаженням, які тривають протягом усього міжпланетної подорожі. Попередні дані говорять за те, що постійне прискорення порядку часткою, «g» переноситься людиною без жодних зусиль. Уже розроблені проекти таких ракет, двигуни яких будуть працювати з постійним прискоренням. Не дивлячись на те що під час самого досвіду людям доводилося переносити різні неприємні явища, досліди їм не принесли ніякої шкоди.

Можливо, що в майбутньому вдасться підвищити стійкість людського організму до перевантажень іншим шляхом. Цікаві досліди були поставлені вченими Кембриджського університету в США. Вони піддали постійному прискоренню близько 2 g вагітних мишей до тих пір, поки не з'явилися мишенята, яких тримали на центрифузі протягом усього їхнього подальшого життя до самої смерті. Миші, які народилися в таких умовах, прекрасно себе почували під впливом постійного перевантаження 2 g, і їх поведінка нічим не відрізнялося від поведінки їхніх побратимів, які живуть в нормальних умовах.

Ми далекі від думки поставити аналогічні досліди з людьми, але все ж вважаємо, що явище такий пристосовності організму до перевантажень може вирішити ряд завдань, що стоять перед біологами.

Не виключено також, що вчені знайдуть спосіб нейтралізації сил прискорення, і людина, оснащений відповідною апаратурою, легко перенесе все явища, супутні перевантажень. Ще більші надії пов'язані з методом заморожування, коли чутливість людини різко падає (про це ми пишемо нижче).

Прогрес в області підвищення стійкості людського організму до перевантажень дуже великий і продовжує розвиватися. Уже вдалося домогтися великого успіху в підвищенні стійкості шляхом додання корпусу людини правильного положення під час польоту, використання м'якого, встеленої губчастої пластмасою крісла і скафандрів спеціальної конструкції. Можливо найближчим часом принесе ще більший успіх в цій галузі.

КОЛИ ВСЕ НАВКОЛО вібрує

З багатьох небезпек, що підстерігають космонавта під час польоту, слід вказати ще одну, пов'язану з аеродинамічними особливостями польоту і роботою реактивних двигунів. Небезпека цю, хоча на щастя і не дуже велику, несе з собою вібрація.

Під час старту працюють потужні двигуни, і вся конструкція ракети піддається сильної вібрації. Вібрація передається тілу космонавта і може повести за собою вельми неприємні для нього наслідки.

Шкідливий вплив вібрації на організм людини відомо вже давно. Дійсно, робочі, які користуються більш-менш тривалий час пневматичним молотом або буром, хворіють так званої вібраційної хворобою, яка проявляється не тільки сильними болями м'язів і суглобів верхніх кінцівок, а й болями в області живота, серця, голови. З'являється задишка і утруднюється дихання. Чутливість організму в значній мірі залежить від того, який з внутрішніх органів схильний найбільше дії вібрації. По-різному реагують на вібрацію внутрішні органи травлення, легені, верхні і нижні кінцівки, Очі, мозок, горло, бронхи і т. Д.

Встановлено, що вібрація космічного корабля шкідливо діє на всі тканини і органи людського організму - причому найгірше переноситься вібрація великої частоти, тобто така, яку важко помітити без точних приладів. Під час дослідів з тваринами і людьми встановлено, що у них під впливом вібрації спочатку збільшується серцебиття, зростає тиск крові, потім з'являються зміни в складі крові: зменшується кількість червоних кров'яних тілець, збільшується кількість білих. Порушується загальний обмін речовин, знижується рівень вітамінів в тканинах, з'являються зміни в кістках. Цікаво, що температура тіла багато в чому залежить від частоти вібрації. При збільшенні частоти коливань зростає температура тіла, при зниженні частоти - температура знижується.

Тому нічого дивного немає в тому, що вібрація космічного корабля може стати причиною значних порушень в життєдіяльності організму і може негативно позначитися на розумовій роботі космонавта.

Звичайно, наслідки вібрації можуть стати грізними при тривалому її впливі на людський організм. Якби космонавтам довелося переносити вібрацію протягом декількох днів, це призвело б до повного і незворотного розладу життєдіяльності, з усіма наслідками, що випливають звідси наслідками.

На щастя, проблема ця не настільки велика, як це здається на перший погляд. Справа в тому, що тривалість вібрації під час старту ракети складає всього лише кілька хвилин, і хоча екіпаж космічного корабля відчуває при цьому деякі незручності, але тривають вони настільки короткий час, що не приносять ніякої шкоди. Кілька довше триває вібрація під час проходження корабля через атмосферу при посадці. Але і це не так уже й небезпечно. Крім того, спеціальна конструкція гнучкою і еластичною підвіски крісел, що ізолює космонавтів від корпусу ракети, а також м'яка, пластмасова оббивка сидінь і спинок крісел значно знижують вібрацію, що передається від корпусу ракети до тіла космонавта.