Гагарин и наука

Прошло больше шестидесяти лет со дня триумфального полета Юрия Гагарина. Космонавтика больше не воспринимается как героический прорыв и доказательство цивилизационного превосходства. С рутинизацией космической деятельности забылось и то, какое научное значение имел первый внеземной полет человека. В современной популярной литературе можно даже встретить утверждения, будто бы рейс Гагарина ничем особенным не отличался от предшествующих «репетиционных» запусков подопытных собак. Однако на заре космической эры научный вклад его полета был очевиден даже людям, весьма далеким от ракетной техники.

12апреля 1961 года состоялся одновитковой орбитальный полет космического корабля-спутника «Восток» (3КА № 3). Он продолжался 108 минут (по новым данным — 106 минут ¹) от момента запуска до благополучного приземления космонавта, который на завершающем этапе в атмосфере катапультировался из спускаемого аппарата. На борту корабля находился старший лейтенант Юрий Алексеевич Гагарин, получивший в тот же день внеочередное звание майора.

Прежде всего полет был испытанием новейшего ракетно-космического комплекса с участием пилота, что стало значительным достижением само по себе: собаки, побывавшие на орбите ранее, ничего не могли рассказать о работе или сбоях техники, о специфике нахождения в кабине, о возможностях наблюдения за земной поверхностью и т. п. Инженеры рассчитывали получить от космонавта подробные сведения по эксплуатации «Востока» в условиях реального орбитального движения, чтобы внести необходимые изменения в конструкцию для осуществления более длительных рейсов. Нужно отметить, что тревожные предчувствия их не обманули, ведь полет Гагарина сопровождался аварийными ситуациями, что указывало на необходимость доработки систем комплекса: корабль был выведен на орбиту выше расчетной; при возвращении в атмосферу спускаемый аппарат долго не мог отделиться от приборного отсека, а весь корабль беспорядочно вращался; приземление произошло со значительным недолетом от запланированного места. Гагарин подробно рассказал о поведении «Востока», выступая 13 апреля перед членами Госкомиссии, и его доклад способствовал принятию конкретных технических решений.

Впрочем, специалистов, присутствовавших на историческом заседании, остро волновала еще одна проблема. Дело в том, что до полета Гагарина не существовало единой точки зрения по вопросу о том, как воздействует на человеческий организм состояние длительной невесомости. Основоположники теоретической космонавтики смотрели на проблему с оптимизмом. Например, Константин Эдуардович Циолковский писал в своей научно-фантастической повести «Вне Земли»: «Без тяжести хорошо, — не будут валиться стены, обрушиваться потолки, не будут падать в пропасти люди, не будут поскользаться и ломать ноги, не будет отягчать стояние, наливаться кровью повисшие руки и ноги; движение всяких грузов ничего не будет стоить» ². Он полагал, что в будущем люди, особенно богатые старики, станут всеми силами стремиться на орбитальные станции, чтобы обрести в мире, лишенном силы тяжести, здоровье и долгожительство.

Однако, по мере развития представлений о факторах внеземного полета, появились и опасения насчет негативного влияния невесомости на человека. В частности, советский теоретик космонавтики Ари Абрамович Штернфельд сообщал в 1938 году: «Мы знаем, что отсутствие перегрузки в течение нескольких секунд вполне безвредно. Однако, оценивая условия межпланетного путешествия, которое может длиться целые годы, мы можем лишь строить более или менее обоснованные гипотезы, касающиеся самочувствия пассажиров. Можно думать, что сердце будет действовать нормально, поскольку деятельность его сходна с механической работой насоса с замкнутым циклом <…>. Вопросы дыхания представляются более сложными. Например, при кратковременном падении обычно наблюдается задержка дыхания, если же падение будет длиться долго, то, несомненно, потребуется применение приборов для искусственного дыхания. <…> В обычных условиях физиологические процессы совершаются при любых положениях тела — стоячем, сидячем и лежачем, и изменение направления силы тяжести не оказывает на них существенного влияния. Известно, однако, что очень трудно долгое время держать голову опущенной ниже туловища. Это показывает, что при некоторых необычных положениях тела сила тяжести оказывает вредное влияние на организм, но, с другой стороны, нельзя утверждать, что для других положений тела наличие тяжести необходимо» ³.

Неопределенность суждений по этому вопросу была обусловлена тем, что невесомость, в отличие от перегрузок и вибрации, трудно сымитировать в земных условиях. В послевоенное время, когда началось массовое освоение реактивной авиации, появилась возможность изучать невесомость более предметно, ведь она возникает в самолете, движущемся по параболе, и чем выше парабола, тем дольше продолжается состояние невесомости. Но эксперименты давали неоднозначный результат. Физиологи Игорь Сергеевич Балаховский и Виктор Борисович Малкин писали в 1956 году по этому поводу: «Некоторые физиологи на основании теоретических представлений сомневались в возможности жизни человека в этих условиях. Так, немецкий кардиолог Лангер высказал мнение, что в условиях полного отсутствия силы тяжести жизнь может продолжаться только несколько минут, так как неизбежно возникнут глубокие расстройства кровообращения из-за нарушения его нервной регуляции; кровь потеряет вес и не будет оказывать давление на стенки сосудов, где расположены специальные нервные окончания, чувствительные к изменению кровяного давления (барорецепторы). При этом не будет также давления крови в полостях сердца во время его расслабления, что может привести к нарушению нормальной сердечной деятельности. Большинство исследователей всё же считает, что жизнь в условиях невесомости возможна и что организм сумеет приспособиться к новым условиям существования. Однако в процессе приспособления могут возникнуть нарушения деятельности центральной нервной системы, связанные с тем, что она не будет получать сигналов от нервных окончаний, расположенных в коже и мышцах, а также в специальном органе равновесия — лабиринте (находится во внутреннем ухе), которые в нормальных условиях “сообщают” о положении тела и его отдельных частей» ⁴.

Разброс мнений увеличивался, поэтому 1 июля 1960 года в Хоторне (штат Калифорния) прошел симпозиум, по итогам которого в начале следующего года был издан сборник «Невесомость — физические явления и биологические эффекты» ⁵. В нем подводился промежуточный итог исследованиям и рассматривались все виды невесомости, которые можно получить в земных условиях: «баллистическая», «параболическая», «водная» и «свободного падения». Анализ влияния длительного отсутствия силы тяжести на человека занимает в этой книге немного страниц, поскольку, как отмечал Рафаэль Левин из Lockheed Corporation, автор доклада «Симуляция невесомости» (Zero Gravity Simulation), продолжительность достоверных экспериментов по ее имитации с участием человека к тому времени не превышала 40 секунд. Если же линейно экстраполировать изменения в самочувствии, которые испытывали авиаторы при «параболической» невесомости, то получалось, что через 20 минут после начала ее действия у некоторых наступит «полное нарушение критически важных функций». Левин также перечислял возникающие проблемы: тошнота, дезориентация, нарушение биологических ритмов, перебои в работе сердечно-сосудистой системы и дыхания.

Получалось, что, несмотря на большое количество экспериментов (как утверждается в сборнике, за два предшествующих года американские пилоты совершили свыше двух тысяч полетов с целью изучения «параболической» невесомости), к началу 1961 года всё еще не хватало уверенности, что человек будет способен жить и работать на орбите дольше нескольких минут.

Со своей стороны советские ученые получили обширные данные по суточному полету «Второго космического корабля-спутника» (1К № 2) в августе 1960 года. На его борту находились подопытные собаки Белка и Стрелка, и наблюдения за ними дали повод для серьезных размышлений: после четвертого витка орбиты Белка забеспокоилась, часто лаяла, ее вырвало. Специалисты предположили, что негативное влияние невесомости начинает сказываться не сразу, а с некоторой задержкой, поэтому рекомендовали длительность первого космического рейса ограничить одним витком ⁶.

Таким образом, полет Юрия Гагарина не мог закрыть все вопросы, возникающие у теоретиков в связи с невесомостью, однако он должен был ответить на самый важный из них: способен ли человек сохранять работоспособность на орбите десятки минут? И этот эксперимент, как мы теперь знаем, завершился полным успехом.

Из восстановленного хронометража следует, что космонавт находился в состоянии невесомости не менее 79 минут. В своем докладе 13 апреля он рассказывал: «Произвел прием воды и пищи. Воду и пищу принял нормально, затруднений никаких я не наблюдал. Чувство невесомости немножко непривычное. В земных условиях мы привыкли к какому-то определенному положению. Если сидишь, то спиной прижимаешься, а здесь получается такое ощущение, как будто висишь в горизонтальном положении на ремнях, на лямках. Тут ясно, что плотно подогнана подвесная система, а она оказывает давление на грудную клетку, и поэтому, очевидно, создается такое впечатление, что висишь. Немножко необычно, но потом привыкаешь, приспосабливаешься, никаких плохих ощущений не было во всяком случае. <…> Координация движения полностью сохранилась. Я кушал, пил воду, писал, вел доклад, работал телеграфным ключом. Так что, по-моему, на координацию движения, на работоспособность та продолжительность невесомости, которую я испытал, не оказывает влияния, не затрудняет» ⁷.

Итак, Гагарин подтверждал: невесомость не оказывает сколько-нибудь значимого влияния на работоспособность подготовленного человека. Важность открытия сразу оценили современники. К примеру, академик Норайр Мартиросович Сисакян писал в газете «Правда»: «Изменение физиологического состояния организма человека в условиях невесомости представляет важный научный и практический интерес. Этот вопрос изучен еще недостаточно, так как состояние невесомости в земных условиях воссоздавать в течение продолжительного времени невозможно. Полет Гагарина дал очень много для решения этого вопроса» ⁸. Академик Василий Васильевич Парин развивал мысль: «Сложная задача подготовки космонавтов была облегчена замечательным, творческим трудом Юрия Гагарина, ставшего настоящим исследователем и соавтором общей работы многих научных сотрудников. <…> Одной из задач космического рейса Юрия Гагарина было изучение полученных данных о влиянии невесомости на состояние человека. Длительность этого полета (108 минут) позволила приоткрыть дверь в мир невесомости и установить, что в пределах этого времени человек хорошо справляется с таким совершенно непривычным для него состоянием» ⁹.

В похожей манере писали и другие специалисты, комментировавшие достижения первого космического полета. Они сходились на том, что именно с Гагарина следует вести отсчет истории новых научных дисциплин: космической медицины и космической психологии. Отношение начало меняться после суточного орбитального рейса Германа Степановича Титова на корабле «Восток-2» (3КА № 4), давшего богатый материал для обсуждения. И со временем, на фоне еще более эффектных достижений, приоритет Гагарина в изучении воздействия невесомости в ходе реального космического полета был забыт, что обернулось принижением его научной значимости в пользу политической пропаганды. Но прошлое нельзя изменить, и, конечно, открытие, сделанное первым космонавтом, который выступил в двоякой роли испытателя и испытуемого, сохранится в истории науки.

Антон Первушин

¹ Лисов И., Афанасьев И. 106 минут Гагарина в свете рассекреченных документов // Новости космонавтики. 2011. № 6.

² Циолковский К. Вне Земли. — Калуга: 4-я Советская Типография, 1920.

³ Штернфельд А. Межпланетные путешествия и физиология человека // Наука и жизнь. 1938. № 11–12.

⁴ Балаховский И., Малкин В. Биологические проблемы межпланетных полетов // Природа. 1956. №  8.

⁵ Weightlessness — Physical Phenomena and Biological Effects: Proceedings of the Symposium on Physical and Biological Phenomena Under Zero G Conditions Held July 1, 1960 at Hawthorne, California. Edited by Elliot T. Benedikt. Springer, Boston, MA, 1961.

⁶ Яздовский В. На тропах Вселенной. Вклад космической биологии и медицины в освоение космического пространства. — М.: Слово, 1996.

⁷ Доклад Ю. А. Гагарина на заседании Государственной комиссии о полете на космическом корабле «Восток» 12 апреля 1961 года // Человек. Корабль. Космос. Сборник документов к 50-летию полета в космос Ю. А. Гагарина. — М.: Новый хронограф, 2011.

⁸ Сисакян Н. Путь в космос // Правда, 19 апреля 1961 года.

⁹ Парин В. Физиология человека и космос // Природа. 1961. № 10.