ЦЕНТРИФУГА: ТРЕНИРОВКИ НА ПЕРЕГРУЗКУ

Для моделирования перегрузок используется специальная быстро вращающаяся центрифуга, внешне напоминающая огромную гантель, на одном конце которой закреплена кабина с испытуемым, а на другом - противовес. Для космонавтов первого отряда при испытаниях максимальная перегрузка составляла 12 единиц, при обычных тренировках - не выше 10 с площадкой (время воздействия перегрузки) 40 с. Для женской группы предел был снижен до 10 единиц. К началу нового столетия космические корабли стали совершеннее и требования чуть-чуть ослабли. В XXI в. космонавты крутятся на центрифуге по такой схеме: 4 единицы с площадкой 120 с, 6 единиц с площадкой 60 с и 8 единиц с площадкой 40 с. В программу ежегодного медицинского осмотра включено обследование на устойчивость к длительным продольным перегрузкам в направлении голова - таз величиной 3 и 5 единиц с площадками по 30 с. Этот вид тренировок очень важен: на спуске космонавт подвергается воздействию перегрузок, особо ощутимых после длительного пребывания в невесомости. В нештатных и аварийных ситуациях перегрузки могут быть гораздо больше. Так, при аварийном спуске корабля "Союз-18-1" (с космонавтами В. Г. Лазаревым и О. Г. Макаровым) они достигали 22 единиц.

Подготовка к пребыванию в невесомости называется вестибулярной тренировкой. Это очень неприятный вид тренировок. Они призваны облегчить период адаптации к невесомости в первые несколько суток полёта и сделать его как можно короче. Самые известные приспособления, предназначенные для этой цели, - "кресло Барани" и "качели Хилова". Испытание проходит по следующей схеме: минута вращения - минута отдыха. Во время вращения космонавт должен медленно опускать и поднимать голову, в результате сложения этих движений возникает кориолисово ускорение, которое неблагоприятно воздействует на вестибулярный аппарат - орган, информирующий мозг о положении тела в пространстве. Может появиться тошнота, начаться рвота, обильное потоотделение. Нужно выдержать 15 вращений, а неприятности нередко возникают уже на пятом. Невзирая на это, врачу отвечают, что чувствуют себя хорошо - иначе признают непригодным. Качели, предложенные видным советским оториноларингологом К. Л. Хиловым, в отличие от обычных, которые "летают" по дуге, перемещаются параллельно полу. Это создаёт линейные ускорения и раздражает вестибулярный аппарат. Чтобы легче переносить приливы крови к голове, вызываемые невесомостью, проводят тренировки в антиортоположении. Космонавт располагается на специальном поворотном столе, угол наклона которого меняется, и испытуемого то опускают вниз головой, то возвращают в исходное положение.

Во время полёта на космическом корабле создаётся искусственная атмосфера, параметры которой могут заметно меняться в случае каких-либо нештатных или аварийных ситуаций (например, снизится содержание кислорода или произойдёт резкий перепад давления). Учитывая это, космонавтов подвергают испытанию в барокамере. Их "поднимают на высоту" 5000 м без кислородной маски, чтобы определить, как они переносят кислородное голодание. В таких ситуациях очень хорошо выявляются и скрытые патологии, и резервные возможности организма.

ТЕРМОКАМЕРА

При подготовке первых пилотируемых полётов опасались значительного повышения температуры в спускаемом аппарате, ведь он летит в потоке плазмы с температурой в несколько тысяч градусов. Кроме того, может неожиданно отказать система терморегулирования космического корабля или орбитальной станции. Проверка устойчивости кандидата в космонавты к воздействию высоких температур проводится в термокамере. Сначала испытание проходило при температуре 70 °С и влажности 10 %. Врач имел возможность наблюдать за состоянием испытуемого по приборам и визуально. При повышении пульса до 120- 130 ударов в минуту и температуры тела на 2-2,5 °С или же заявлении испытуемого о плохом самочувствии сеанс прекращался. Вслед за испытанием в термокамере проводились тренировки - пять "отсидок" при тех же температурных условиях, но с возрастающей продолжительностью (от 30 до 70 мин). В заключение определялось максимальное время пребывания. После первых полётов отпали страхи, что при спуске с орбиты температура в корабле может быть очень высокой. Но роль тренировок в термокамере не уменьшилась, а, наоборот, возросла: во время пребывания на орбите космонавтам регулярно приходится работать в открытом космосе. Данная работа требует большого физического напряжения, организм человека выделяет много тепла. Конечно, скафандр снабжён системой терморегулирования, но иногда, чтобы завершить запланированное, космонавтам приходится работать на пределе возможностей системы жизнеобеспечения, и они в конце концов могут отказать. Поэтому при подготовке к полёту очень важно, во-первых, знать индивидуальную тепловую устойчивость каждого космонавта, а во-вторых, подготовить его организм к неблагоприятным воздействиям. Испытания проводятся при температуре 60° С и влажности 50 % в течение одного часа.

Перед первым полётом особенно опасались за психическую устойчивость человека в условиях космоса. Было неясно, как скажется отсутствие привычной "пищи" на органах чувств, главным образом слухе и зрении. На языке медицины это называется сенсорной депривацией. Предполагалось, что в корабле будет царить полное безмолвие, а чёрный космос за иллюминаторами - казаться лишённым пространственной глубины. Не исключалось существование ещё каких-либо неблагоприятных, даже опасных, непредсказуемых факторов. Это достаточно сильное воздействие, которое само по себе может привести к психическим расстройствам даже в земных условиях. В космическом полете её негативный эффект усиливается из-за невесомости. Пребывание в замкнутом помещении при осознании полной оторванности от Земли тоже серьёзная психическая нагрузка. Устойчивость психики человека к подобным воздействиям проверяется в сурдокамере (от лат. surdus - "глухой") - специальном звукоизолированном помещении. Пока методика только отрабатывалась, характер испытаний с каждым разом менялся. Космонавты должны были находиться в сурдокамере с пониженным давлением и атмосферой из чистого кислорода.  То разрешалось брать с собой книги, то запрещалось, варьировались сроки "отсидки". Пребывание в сурдокамере связано с проведением серьёзного комплексного исследования, были случаи, когда некоторые его не выдерживали.

Программы подготовки лётчиков и космонавтов во многом близки, однако есть и существенные различия. Лётчик после окончания теоретического курса и занятий на наземных тренажёрах выполняет тренировочные полёты с инструктором, затем контрольные, и лишь после этого ему полностью доверяют самолёт. Первый самостоятельный полёт - большое событие в профессиональной биографии лётчика. Построить обучение космонавта аналогичным образом невозможно, и уже первый его полёт является самостоятельным. Только технические средства подготовки космонавтов, т. е. различные стенды и тренажёры, предоставляют возможность приобрести необходимые навыки. Сейчас науки, изучающие проблемы деятельности человека в составе человеко-машинных систем, широко оперируют понятием "образ полёта". На его основе строится процесс обучения. Это понятие включает в себя знание реальной обстановки, спектра возможных действий, свойств объекта и задач управления им, последствий правильных и ошибочных действий и многого другого, причём в условиях, меняющихся в широком диапазоне. На тренажёрах формируется "образ полёта", максимально приближенный к реальной обстановке, которая требует ответных действий космонавта. Интерьер кабины практически идентичен настоящему, имитируются даже вид в иллюминаторе, шумы работающих устройств и агрегатов, ряд динамических процессов. Наиболее сложно воспроизвести в наземных условиях некоторые физические особенности космического полёта, в частности невесомость, а также спровоцировать стрессовые ситуации. Применяющиеся в процессе подготовки технические средства можно разделить на две группы. Первую группу составляют стенды и устройства, на которых моделируются всевозможные факторы космического полёта (перегрузки, невесомость, пониженное давление и т. д.). Они носят общее название - "экзогенные тренажёры". Это и самолёты-лаборатории, и гидролаборатории, сурдокамеры, барокамеры, а также различные гимнастические снаряды: батут, лопинг и т. п. Другую группу составляют тренажёры и стенды для отработки навыков управления оборудованием корабля на всех этапах космического полёта: выведение на орбиту и управление кораблём с помощью ориентации по Солнцу, Земле, звёздам, планетам и данным наземных служб, поиск, сближение, стыковка и расстыковка, спуск с орбиты, выполнение специальных задач.

Одним из основных средств обучения и тренировки экипажей является комплексный тренажёр. На нём космонавтов обучают работе с бортовыми системами, методам обнаружения и устранения неисправностей, взаимодействию с наземными пунктами управления, отрабатывают приёмы ручного управления кораблём. Управляющий компьютер позволяет моделировать много вариантов нештатных ситуаций. Например, при подготовке астронавтов по программе "Аполлон" тренажёр имитировал около 600 отказов различных систем. Отработка действий в нештатных и аварийных ситуациях очень важна и занимает значительную часть времени. Командир экипажа должен выполнить большее число тренировок по сравнению с остальными, поскольку он несёт личную ответственность за безопасность на корабле и выполнение программы полёта. Существует тренажёр, имитирующий орбитальную станцию. Однако отработать на нём весь полёт сутки за сутками невозможно, поэтому подготовка проводится по типовым суткам. В такие сутки включают выполнение наиболее сложных и ответственных полётных операций и дают им условные наименования, например: "Расконсервация", "Медицинские эксперименты", "Совместная деятельность". В итоге весь экипаж сдаёт государственный экзамен, по результатам которого решается вопрос о допуске к полёту. Принимает экзамен Государственная комиссия, состоящая из ведущих специалистов Центра подготовки и предприятий, производящих космическую технику. Процесс сдачи экзамена Госкомиссии ничем не отличается от тренировок по сложности и условиям проведения.

Подготовка космонавтов к работе в открытом космосе, вероятно, самая сложная. Ведь на Земле практически невозможно создать длительную - более нескольких десятков секунд - невесомость. Способов её имитации довольно много. Все они несовершенны, но их применяют для отработки отдельных операций, связанных с выходом в открытый космос. Самая "чистая" невесомость возникает в самолёте при полёте по параболической траектории. Вначале тренировки проводились на истребителе "МиГ-15" - за один полёт самолёт делал три-четыре горки, во время каждой из которых состояние невесомости длилось около 40 с. Задания были нетрудные: на одной горке так называемая проба пера - написать имя, фамилию, дату и поставить подпись. Потом этот образец сравнивался с предполётным, чтобы выявить возможные нарушения тонкой координации движений. На другой горке предлагалось попробовать космическую пищу из тубы, на третьей - передать по рации заданную фразу. Позже создали летающую лабораторию на базе Ту-104, в его салоне можно свободно "плавать" и отрабатывать элементы полётного задания, но невесомость на каждой горке длилась всего 20 с. При "обезвешивании" с помощью лёгких газов к объекту крепятся баллоны с гелием или другим газом, что позволяет космонавту без труда перемещать его вручную или с помощью манипулятора.

Платформа на воздушной или магнитной подушке помогает отработать действия, обычно связанные с выполнением операций на внешней поверхности станции. Наиболее эффективный способ моделирования невесомости - создание гидроневесомости. В состоянии нейтральной плавучести сила притяжения Земли уравновешивается выталкивающей силой гидросреды. Эта сила действует только на поверхность тела, и внутренние органы по-прежнему остаются в условиях гравитации. Поэтому нарушения функций вестибулярного аппарата не происходит, и ощущения невесомости у человека не возникает. Ещё одним недостатком "гидроневесомости" является сопротивление жидкости при движении в ней. Хотя невесомость в гидросреде сильно отличается от её прототипа на орбите, испытатель может находиться в ней практически неограниченное время и свободно перемещаться в любом направлении. Все операции отрабатываются в реальном масштабе времени. В 1965 г. в Центре подготовки космонавтов построили гидробассейн и создали гидролабораторию - сложное сооружение с целым комплексом технологического оборудования, специальных систем, аппаратуры и механизмов. Сам бассейн представляет собой цилиндр диаметром 23 м и высотой 12 м с вмонтированными в него иллюминаторами. Система наземных и подводных телевизионных камер позволяет наблюдать на информационном табло и записывать на видеокамеру весь процесс тренировки. Скафандры, используемые для тренировок, почти не отличаются от штатных. Ранец системы жизнеобеспечения имитируется макетом, размеры которого соответствуют реальным. Воздух для дыхания и вода для системы терморегулирования подаются по шлангам. Работы под водой обычно связаны с определённой опасностью, поэтому космонавтов и испытателей страхуют аквалангисты. В бассейн помещается макет космического комплекса или его фрагмента в натуральную величину с полной имитацией элементов интерьера, внутренних переходов, наружного выхода. В целях безопасности на макетах предусматриваются аварийные выходы. Общее время тренировок составляет 30-50 ч. По эмоциональному напряжению и энергозатратам тренировки в гидросреде близки к реальным условиям космического полёта. Когда выполняются работы в открытом космосе, в гидробассейне работает экипаж поддержки, который выполняет те же операции, что и на орбите, чтобы максимально быть в курсе происходящего и немедленно помочь в случае необходимости.

Важную роль в становлении космонавта как профессионала играет лётная и парашютная подготовка. В программу первой входят полёты на современных истребителях и тяжёлых транспортных самолётах. При этом овладение техникой пилотирования является не целью, а средством формирования соответствующих качеств. Полёты на самолётах развивают пространственную ориентировку и умение принимать решения в условиях дефицита времени; укрепляют навыки в работе с органами управления и приборами; тренируют внимание, переключаемость и устойчивость при выполнении монотонной работы, вырабатывают способность одновременно решать несколько задач, связанных с управлением, и т. д. В 1960-1963 гг. парашютная подготовка имела совершенно конкретную цель - безопасное приземление после полёта (спускаемый аппарат "Восток" и космонавт приземлялись каждый на своём парашюте). По программе следовало выполнить 50-70 прыжков в год, в том числе на море, в скафандре и с аварийным запасом. Руководил процессом заслуженный мастер спорта, неоднократный рекордсмен Н. К. Никитин, сумевший увлечь космонавтов. Они занимались с неподдельным энтузиазмом и удовольствием вопреки тому, что обычно лётчики (а практически все первые космонавты были ими) прыгать с парашютом ну очень не любят. С появлением космических кораблей серий "Восход" и "Союз" и переходом на штатное приземление в спускаемом аппарате объём парашютной подготовки к началу 70-х гг. XX в. сводился к одному-двум прыжкам в год лишь для получения допуска к полётам на самолётах. Однако только парашютная подготовка позволяет моделировать реальную стрессовую обстановку, развивать морально-волевые качества. Поэтому с 80-х гг. в программу уже включают 25-30 прыжков с задержкой раскрытия парашюта до 30-50 с. Космонавту даются разнообразные задания, которые он должен выполнить в условиях дефицита времени при свободном падении и после раскрытия парашюта. Кроме того, нужно вести репортаж, он записывается на магнитофон и затем анализируется, чтобы определить эмоциональное напряжение парашютиста. Наиболее психологически сложным является задание, в котором необходимо по выложенным на земле знакам определить или рассчитать (выполнив некие арифметические действия) время раскрытия парашюта, поскольку это связано с реальным риском. Разумеется, если парашютист не откроет парашют вовремя, это сделает за него автомат. Выполняющий упражнения оказывается в состоянии, максимально приближенном к тому стрессовому, которое возникает в аварийной обстановке на космическом корабле при дефиците времени для выхода из неё.