Как космонавтов готовят к невесомости
Продуманный рацион и физические нагрузки. Как поддерживают себя в форме космонавты МКС
Лень тренироваться, сидя дома? А в паре сотен километров над землей в эту самую минуту, какой-нибудь астронавт бежит на тренажере в космосе.
Питание
Рацион первых космонавтов продумывали с точки зрения научных наблюдений, удовлетворение голода и разнообразие меню уходили на второй план. Одно из заданий Юрию Гагарину было попробовать есть в процессе полета — он выбрал щавелевое пюре с мясом, мясной паштет, шоколадный соус и черносмородиновый сок с мякотью.
В невесомости особенно сильно вымывается кальций из костей: важно, чтобы рацион космонавта был сбалансирован по жирам, белкам, углеводам и микроэлементам.
Космическую еду готовят по специальным технологиям: мясо и рыбу консервируют, другие продукты сублимируют или обезвоживают. Раньше еду помещали в тюбики, после 80-х годов начали использовать специальные пакеты. В емкость помещают высушенную еду, при желании космонавт добавляет горячую воду и получает суп или пюре. Для любителей сладкого даже готовят тортики в тюбиках.
Следующая популярная космическая упаковка — консервная банка с мясной или рыбной продукцией. Космонавт может разогреть консервы в электронагревателе и съесть прямо из банки.
Любая еда должна быть плотно и тщательно упакована: мелкие капли жидкости или крошки опасны для здоровья космонавта. Парящие частицы еды могут с током воздуха попасть в дыхательные пути. В лучшем случае это вызовет кашель, в худшем — воспалительный процесс легких.
По расчетам советских ученых, в день космонавту требуется 2800-3500 калорий, суточный рацион должен содержать около 100 граммов белка, 118 граммов жиров и 308 граммов углеводов. Рацион рекомендуется разбивать на четыре приема пищи.
Современное меню включает около 300 наименований: свинина рубленая с яйцом; мясо цыплят с рисом; каша рисовая; творог с орехами; форель в желе; суп-пюре овощной; мясо в белом соусе; салат из свеклы; макароны с грибами, икра баклажанная, грибной суп, тушеные овощи с рисом, греческий салат, консервы из мяса птицы, омлет с куриной печенью, куриное мясо с мускатным орехом и другие продукты.
Подготовка на земле
Не нужно быть «сухим качком», чтобы стать космонавтом, но существуют базовые нормативы, под которые подходит потенциальный астронавт: вес 50-90 кг; рост 150-190 см, сидя — 80-99 см; отсутствие тяжелых хронических заболеваний; высокая морально-психологическая подготовка…
Будущий космонавт должен отличаться многими способностями: скоростью, ловкостью, выносливостью, хорошей координацией. Физические нормативы приравниваются к нормам ГТО для 18-29 лет: подтягиваться от 15 раз, пробегать километр за 3 минуты 35 секунд, разворачиваться на 360 градусов во время прыжка на батуте, нырять на глубину 25 метров, а еще заниматься прыжками в длину, бегать на лыжах, заниматься гимнастикой и парашютным спортом.
На земле и под водой: как готовят космонавтов
В 2016 году человечество отмечает 55-летнюю годовщину выхода в космос. Корабль «Восток», который пилотировал Юрий Гагарин, 12 апреля 1961 года совершил первый в истории орбитальный полет вокруг Земли. К юбилею «МИР 24» подготовил спецпроект «Космос-55», посвященный самым знаковым вехам в освоении Вселенной.
Звездный городок – одно из важнейших мест для отечественной и мировой космонавтики наравне с Центром управления полетами и РКК «Энергия», расположенными в подмосковном Королеве. Здесь находится Научно-исследовательский испытательный центр подготовки космонавтов им. Ю.А. Гагарина, или попросту – ЦПК. Мы побывали в легендарном Звездном городке и узнали, как проходят тренировки будущих покорителей Вселенной, что такое космическая болезнь движения и какие дозы радиации получают космонавты.
ЗВЕЗДНЫЙ ГОРОДОК
Романтичное название Звездный городок с советских времен ассоциируется с чем-то недоступным и таинственным. Действительно, до распада СССР поселок городского типа, расположенный в 25 км к северо-востоку от Москвы, был засекречен: он даже отсутствовал на картах, дорожных указателях и маршрутах автобусов. Кстати, до 1968 года городок назывался не Звездным, а Зеленым. До его основания в 1961 году космонавты первого отряда и многие специалисты жили в военном поселке Чкаловский.
Как и территория РКК «Энергия», разрабатывающей знаменитые «Союзы», Звездный городок напоминает застывший во времени кусочек Советского Союза. Он разделен на две части: служебную (собственно, ЦПК) и жилую – с детским садом, школой, поликлиникой, магазинами, кафе и всем необходимым. Здесь очень чисто, спокойно, много зелени, вокруг – преимущественно невысокая кирпичная застройка, широкие улицы, скверы и памятники. Около домов даже можно увидеть фантастические для Москвы подснежники. Количество наружной рекламы в городке сведено к минимуму, и это сразу бросается в глаза.
«В советские годы в Звездный городок приезжали люди со всех городов и из-за рубежа не только чтобы узнать побольше о передовых космических технологиях и подготовке космонавтов к полету на орбиту, но и для того, чтобы отовариться в местных магазинах, где в то время царило изобилие различных продуктов и товаров. В Звездном городке чисто и спокойно, не было и нет навязчивой уличной рекламы, громких рынков и автомобильных пробок. Специалисты и космонавты, проживающие тут – лучшие в своей области, именно им принадлежат многочисленные космические победы. Кроме того, именно при активной поддержке горожан были обустроены Аллея космонавтов, Дом космонавтов, школа, детский сад, три озера, заповедник с разными животными, и другие части окруженного зеленью городка», – вот так описывается поселок на официальном сайте Звездного городка.
На фото – памятник Гагарину, те самые подснежники и учебно-тренировочный истребитель МиГ-15УТИ, на котором летал Юрий Гагарин
Туристов в первую очередь притягивает, конечно же, Центр подготовки космонавтов. Основа системы подготовки закладывалась еще в 60-е годы прошлого века, и в наибольшей строгости ее пришлось испытать на себе первому отряду космонавтов, среди которых был Юрий Гагарин, Герман Титов, Павел Беляев, Алексей Леонов и еще восемь человек. С тех пор в ЦПК к полетам готовились абсолютно все советские и российские космонавты, а также иностранцы, отправляющиеся в космос на российских «Союзах». Напомним, сегодня это единственный в мире способ полета на МКС.
ЦЕНТР ПОДГОТОВКИ КОСМОНАВТОВ
Когда ЦПК начинает набор космонавтов, на официальном сайте вывешивается объявление о сроках набора и список необходимых документов. Испытать судьбу может любой гражданин РФ до 33 лет, имеющий техническое образование и отработавший не менее трех лет по специальности. Кроме того, он должен быть не выше 190 см и не тяжелее 90 кг. Если все сходится, соискатель проходит врачей, сдает характеристику с места работы и биографию. В составе комиссии присутствуют специалисты ЦПК, РКК «Энергия» и различных медицинских учреждений. Если человек проходит на второй этап, дальше следуют собеседование и физическая подготовка. Если и с этим все хорошо, то дальше следует зачисление в кандидаты, курс подготовки кандидатов, экзамены и зачисление в космонавты. Лет через 5-10 у космонавта может появиться возможность побывать в космосе.
Все эти годы человек официально работает космонавтом – так звучит запись в его трудовой книжке – постоянно занимается в ЦПК и ежегодно проходит медицинское освидетельствование. Центр подготовки космонавтов был создан 11 января 1960 года, а имя Гагарина ему присвоили в 1968-м. В распоряжении центра имеются различные тренажеры, две центрифуги – ЦФ-7 и гигантская ЦФ-18, самолет-лаборатория для отработки невесомости Ил-76, гидролаборатория и макеты космических кораблей.
Один из обязательных пунктов программы подготовки – велоэргометр, позволяющий проводить электрокардиографическое исследование при возрастающей ступенчатой физической нагрузке. Отличие велоэргометра от обычного велотренажера состоит в том, что аппарат контролируется компьютером и способен точно дозировать нагрузку. Космонавт или кандидат принимает практически горизонтальное положение, что позволяет достичь параметров, приближенных к состоянию невесомости, и крутит педали в заданном темпе. Каждые три минуты нагрузка увеличивается. В начале на торс прикрепляются вакуумные электроды, и во время тренировки приборы снимают ЭКГ, измеряют пульс и артериальное давление. Предусмотрены три степени нагрузки, если у космонавта начинает зашкаливать давление или слишком учащается пульс, тренировка прекращается досрочно. Расписание таких тренировок составляет терапевт.
«Считается, что у космонавтов нет профзаболеваний, – тем временем рассказывает нам начальник лаборатории функционально-диагностических исследований ЦПК Лариса Шуватова. – Хотя мы сейчас добиваемся приказа насчет радиационного облучения. Космонавты до сих пор даже не включены в перечень профессий, которые подвержены облучению, в отличие, например, от специалистов Росатома. А у космонавтов нормы мгновенной радиации в два раза больше, чем у всех сотрудников Росатома. Представляете, космонавт летает пять раз, четыре. Наибольшую дозу радиации он получает на выходе из космоса. Скафандры защищены, но не могут гарантировать защиту на 100 процентов».
Следующий тренажер предназначен для вестибулярной подготовки. Это – кресло ускорений, или вестибулярное кресло. Методика тренировки проста: человек садится в кресло, закрывает глаза и во время вращения совершает либо наклоны головы влево-вправо, либо корпуса – вперед-назад. Тренировки проходят в двух позициях: прерывное ускорение и непрерывное ускорение, длится «экзекуция» примерно 10 минут.
«Стенд вестибулярной подготовки космонавтов и астронавтов нужен для того, чтобы они себя комфортно чувствовали в состоянии невесомости, чтобы у них не развилась космическая болезнь движения. Если есть предрасположенность к этой болезни, то мы их тренируем – в принципе, каждого человека можно натренировать, и он прекрасно проведет полгода на орбите в состоянии невесомости», – рассказывает заведующая кабинетом электрофизиологических исследований Ирина Коновалова.
Космическая болезнь движения, или синдром космической адаптации – состояние, возникающее у многих космонавтов в первое время нахождения в космосе. Это состояние сравнивают с морской болезнью, симптомы – слабость, головная боль, головокружение, тошнота, рвота. В зависимости от организма это состояние проходит от нескольких часов до нескольких суток. Чтобы подготовиться, в течение примерно 10 дней до старта ракеты космонавты тренируются в вестибулярном кресле ежедневно.
. В огромном вытянутом зале стоят макеты космических кораблей, мы подходим к комплексному тренажеру ТПК «Союз». Корабль передали в ЦПК после летно-конструкторских испытаний в РКК «Энергия». Для каких целей он строился, неизвестно, но теперь космонавты отрабатывают на нем все технические задачи, которые им предстоит выполнить в космосе.
«На нем отрабатываются все этапы автономного полета, начиная с предстартовой подготовки, заканчивая посадкой на Землю, – объясняет ведущий инженер Сергей Васенин. – Это предстартовая подготовка, орбитальные маневры, сближение, стыковка, расстыковка со станцией и спуск. Особенность тренажера в том, что он максимально приближен к реальному кораблю. Здесь по сути не имитируются только невесомость и перегрузки. Все остальное отрабатывается здесь, в том числе большой перечень внештатных ситуаций, начиная от разгерметизации, пожара, заканчивая банальной поломкой вентилятора. В случае отказа автоматики, есть дублирующая автоматика, если даже дублирующая сломалась, то пилот может в ручном режиме состыковаться со станцией и спуститься с орбиты».
Тренировки на этом тренажере начинаются после того, как в течение двух лет кандидаты проходят общую подготовку, по итогам которой попадают в отряд. Одновременно отрабатывать навыки могут от одного до четырех человек. Тренажер полностью российский, продолжает Васенин, надписи на русском, поэтому иностранцам, которым предстоит лететь на «Союзе», приходится учить язык. Тренировки бывают по два и четыре часа, а вот экзамены длятся целых восемь. Особенно интенсивными занятия становятся во время подготовки к полету.
Один из самых интересных объектов ЦПК – знаменитые огромные центрифуги, которые используются для подготовки к перегрузкам. Космонавт в практически горизонтальном положении ложится в кабину, центрифуга начинает вращаться, а кабина в этот момент ложится на бок. С увеличением скорости нарастает и перегрузка. За состоянием испытуемого постоянно следят с помощью нескольких камер, специальных датчиков и так называемой тангенты – сигнального прибора, который космонавт зажимает в руке. Если человек начинает терять сознание, мышцы расслабляются, что и фиксирует тангента – тренировка сразу же прекращается.
Центрифуга – один из самых сложных тренажеров для летчиков и космонавтов. Им приходится не только терпеть сильнейшие перегрузки, но также в этот момент выполнять команды и задачи, которые отображаются на мониторе. Например, запомнить, в какой последовательности на мониторе загораются кольца.
Для примера – вот так выглядит большая центрифуга ЦФ-18, расположенная в отдельном цилиндрическом здании:
Фото: Лысцева Марина,ТАСС
Фото: Лысцева Марина,ТАСС
Фото: Метелица Сергей,ТАСС
КОСМОНАВТ О СОВЕТСКОЙ СИСТЕМЕ ПОДГОТОВКИ
«В СССР была разработана идеальная система подготовки космонавтов. Единственное что – многовато было теоретических экзаменов, можно было бы поменьше сделать. Мы сдавали выживание в пустыне, на море, в тайге, у нас были подводные погружения в «Орланах», парашютные прыжки, полеты в невесомости, тренировки на центрифугах и так далее. Но самое страшное – это экзамены. Тот, кто сдаст эту сотню экзаменов перед полетом, он уже в космосе ничего не боится. Мы знали все системы на том же уровне, что и специалисты, которые их создавали. И не дай бог на экзамене получить четверку. Валентин Петрович Глушко не разрешал четверки получать», – рассказывает замдиректора Музея космонавтики, Герой СССР, летчик-космонавт Александр Лавейкин.
По словам космонавта, сегодня с набором в космонавты в стране проблемы:
«Когда я пришел в научно-производственное объединение «Энергия» (сейчас РКК «Энергия»), я знал, что там существует отряд гражданских космонавтов-инженеров, сотрудников этого предприятия, и стремился закончить МГТУ им. Баумана, чтобы попасть именно туда. Когда я туда пришел, все молодые сотрудники, а их были сотни, если не тысячи, подавали заявление в отряд космонавтов. Был очень серьезный отсев, и в отряд в итоге проходили единицы. При этом количество желающих не уменьшалось. Прошли годы, и сейчас дошло то того, что желающих пойти в космонавты почти нет. Роскосмос даже был вынужден объявить набор через интернет. Даже в МГТУ им. Баумана нет особо желающих пойти по этой дороге, попасть в отряд космонавтов или просто стать специалистом по космической промышленности. Вот в какое время мы сейчас живем».
«Чего больше всего боится космонавт? Он больше всего на свете боится, что отменят старт. Сидишь в корабле и считаешь эти последние секунды, и как только дана команда зажигания, и ты чувствуешь, что «поехали», как сказал Гагарин, вот тут заканчивается самый страшный страх и начинаются самые счастливые минуты. Свершилось, ты наконец-то полетел и что через девять секунд ты увидишь впервые нашу красавицу Землю из космоса. Кстати говоря, посмотреть на Землю – являлось у многих космонавтов одним из первых желаний, почему они хотели полететь в космос».
Эйфория невесомости: как космонавты готовятся к полёту
Все люди по-разному переносят состояние невесомости, но в той или иной степени у всех оно вызывает дурноту. Сначала испытываешь эйфорию от невесомости, но затем начинают проявляться симптомы «космической болезни». Степень её воздействия во многом зависит от особенностей вестибулярного аппарата человека, но поначалу ей подвержены все — будь она реальной или искусственно созданной.
«Самое трудное, наверное, не обращать внимания на те реакции организма, которые в любом случае возникают. Конечно, кто-то на это реагирует легче, у кого-то это проявляется в более тяжёлой форме, но в любом случае организм пытается сопротивляться этому необычному для себя состоянию», — рассказал RT космонавт-испытатель Пётр Дубров.
Съёмочной группе RT посчастливилось испытать невесомость на Земле в уникальном самолёте-лаборатории «Роскосмоса» Ил-76МДК.
На его борту в ходе полёта где-то раз в минуту примерно на 25 секунд возникает невесомость. С помощью таких тренировок космонавтов готовят к будущей работе в подобных условиях.
Тренировки в невесомости проходят в Центре подготовки космонавтов им Ю.А. Гагарина. Это единственное место в России, где подобные тренировки возможны.
«Для меня самое сложное — остановиться. Режим короткий, 25—30 секунд, бывает, что увлечёшься выполнением задания и хочется продолжать», — признаётся космонавт-испытатель Сергей Корсаков.
Герой России полковник Юрий Маленченко отлично знает, как человек чувствует себя в космосе. Он занял должность замначальника ЦПК только в сентябре прошлого года: из своего последнего — шестого — полёта в космос он вернулся 18 июня 2016 года. В общей сложности Маленченко провёл на орбите 827 суток — по этому показателю он уступает только Геннадию Падалке (у того 878 суток). RT расспросил космонавта об Ил-76МДК и поинтересовался, каково это — быть невесомым.
— Чем уникален самолёт-лаборатория Ил-76МДК?
— На Земле очень трудно придумать способ воссоздания эффекта невесомости, потому что постоянно действует гравитация. И когда эту задачу решали, было принято решение создать самолёты-лаборатории. В конструкцию самолёта были внесены изменения специально для того, чтобы он смог воспроизводить состояние невесомости. В процессе полёта выбирается специальная траектория и достаточно продолжительное время создаётся околонулевая перегрузка. В течение этого времени можно приблизиться к ощущению невесомости и выполнять разные задачи: проводить тренировку некоторых действий, которые космонавту предстоит выполнять в космосе, проверять работу и испытывать оборудование. Это достаточно уникальные и очень эффективные комплексы, поэтому мы их активно используем.
— На ваш взгляд, возможно ли полностью подготовиться к воздействию невесомости, тренируясь в самолёте Ил-76МДК?
— Полностью — нет. У нас есть и другие средства, которые готовят космонавтов для того, чтобы, попав в невесомость в космосе, они могли не только чувствовать себя комфортно, но и выполнять поставленные перед ними задачи. Конечно, невесомость в космосе — это нечто такое, что на Земле сложно воспроизвести. Состояние постоянной, полной невесомости, 24 часа в сутки. Как бы человек ни тренировался здесь, попав туда, он получает новые ощущения.
— А как вы опишете чувство невесомости?
— Это многоплановое ощущение. Первые минуты и часы обращает на себя внимание та лёгкость, которую ты ощущаешь. Ты невесомый, ты паришь в воздухе и можешь перемещаться в трёхмерном пространстве. Совершенно спокойно, оттолкнувшись от одной стены, ты летишь в другом направлении. Можешь зависнуть и просто висеть, не прикасаясь ни к чему. Конечно, есть другие факторы невесомости — она очень серьёзно воздействует на организм. И помимо этой лёгкости есть очень много сложностей, которые она создаёт для человека. Поэтому существует много методик, которые активно используются для профилактики этих вредных воздействий.
— Технологии не стоят на месте. Как ЦПК реализует новинки техники в системе подготовки к полёту?
— Мы постоянно используем все технологии, которые предоставляет нам время. Модернизируется тренажная база. Все выполняемые задачи непосредственно связаны с технологиями и компьютерными технологиями. Всё это уже давно применяется — и в моделировании, и в обеспечении визуализации, и в сопровождении выполняемых работ, и при выполнении экспериментов — везде активно используется. Очень мало можно придумать таких задач, где бы не использовались самые современные высокие технологии.
— Сейчас на МКС Андрей Борисенко для корпорации «Роскосмос» и для канала RT снимает панорамное видео в формате 360. Вы как человек, много раз бывавший на МКС и на «Мире», как считаете: насколько соответствуют действительности такого формата ролики? Человек, который никогда не был в космосе, получит реальное представление о том, что наверху?
— Безусловно, угол зрения 360 даёт специфический эффект. Конечно, сложно полностью воспроизвести то, что человек видит глазами. Однако я смотрел ролики, и на мой взгляд, в таком формате не только увеличивается обзор, но и создаётся впечатление космического полёта, как будто ты находишься там, в этом пространстве. У зрителя, мне кажется, даже появляется эффект невесомости.
«Космос 360»
Ранее в рамках проекта «Космос 360» RT побывал на другой тренировке космонавтов по отработке поведения в условиях невесомости. Также можно было посмотреть, как проходит утро на МКС, как выглядят модули космической станции и какой видят Землю космонавты, находясь на орбите.
Спецпроект RT «Космос 360» доступен онлайн на шести языках (русский, английский, испанский, французский, немецкий и арабский), а также в специальном мобильном приложении RT360 (Google Play, App Store, Oculus Store).
Средства и методы профессиональной подготовки космонавтов
Видя взмывающую в небеса ракету с космонавтами на борту, начинаешь думать о том, как люди становятся космонавтами? Где они готовятся? Как проходят лётные испытания? По каким дисциплинам сдают экзамены? Ну и самый главный вопрос: кого же всё-таки берут в космонавты?
С этими и другими вопросами, связанными с подготовкой первого, а также и последующих космонавтов к полёту, мы с вами попробуем разобраться в этой небольшой статье. Кому уже интересно — прошу под кат.
Отбор первых космонавтов
Широкая публика впервые узнала об идее космических полётов как о реальной возможности в 1920-х годах из газетных сообщений американца Роберта Годдарда и румына Германа Оберта. Когда люди только начали осознавать реальность идеи полёта в космос, К.Э.Циолоковский уже корпел в своём кабинете над проектом ракеты, которая должна доставить человека в космос.
От первых сообщений 20 века в газетах Америки до совещания, которое состоялось в начале 1959 году в СССР, прошло около 30 лет. На совете присутствовали учёные, представители министерств и ведомств. Обсуждался единый стратегический вопрос – подготовка первого полёта человека в космос.
Когда было принято решение о полёте человека в космос, то сразу встал вопрос: представителей каких профессий следует предпочесть? Высказывались разные мнения. Например, врачей, поскольку основной задачей космонавта в первых полётах было исследовать состояние и реакции собственного организма. Или инженеров, принимавших участие в создании космического аппарата: кто лучше знает корабль, чем разработчики!
Сергей Павлович Королёв считал так:
Для такого дела лучше всего подготовлены лётчики, и в первую очередь лётчики реактивной истребительной авиации. Лётчик-истребитель — это и есть требуемый универсал. Он — и пилот, и штурман, и связист, и бортинженер. Немаловажно и то, что он — кадровый военный, а значит, обладает ещё и такими необходимыми для будущего космонавта качествами, как собранность, дисциплинированность, непреклонное стремление к поставленной цели.
И добавлял в шутку: «Он и швец, и жнец, и на дуде игрец». Практика подтвердила правильность этого выбора. Королёв так сформулировал требования к кандидатам в космонавты: не старше 30 лет, безупречное состояние здоровья, высокая психическая устойчивость и общая выносливость организма, отличная лётная успеваемость, волевой характер, трудолюбие и любознательность. Космическая техника того времени определяла антропометрические характеристики: рост не выше 175 см, вес 70-72 кг.
В то время слишком мало знали о воздействии условий полёта на организм человека, поэтому медицинские требования при отборе были особенно жёсткими. Первый начальник Центра подготовки космонавтов Е. А. Карпов называл это сверхотбором.
Чтобы выяснить степень переносимости нагрузок, проводились так называемые функциональные нагрузочные пробы — испытания в предельных для человека условиях в барокамере, на центрифуге и др. Это позволяло выявить скрытые заболевания и отклонения, о которых человек мог даже и не подозревать. Кроме того, на основании полученных данных определялись резервные возможности человека, его запас прочности.
Вот что рассказывал Юрий Гагарин о комиссии, которая «выбирала» его в космонавты:
Комиссия была придирчивой. Первым врачом был врач окулист. Глаза проверяли очень тщательно. Искали и скрытое косоглазие, проверяли ночное зрение. К окулисту нужно было явиться 7 раз, и каждый раз все начиналось сначала. Проводилась проверка способности работать в усложненных условиях. Предлагалось производить арифметические действия с цифрами, которые нужно было найти в специальной таблице. Учитывалась и скорость работы и правильность ответов. На первый взгляд, решение задачи было простым, но неожиданно включался репродуктор, голос которого подсказывал решение, но вместо помощи «голос» мешал сосредоточиться. Было трудно. Врачей было много. Крутили нас на специальных приборах, проверяя вестибулярный аппарат, очень тщательно проверяли сердце. Кроме всего, проводились психологические обследования. Барокамеры, центрифуги проводились не один раз. Выявляли, какая у нас память, сообразительность. Интересовались нашим кругозором.
Такой «сверхотбор» был оправдан на начальном этапе, поскольку космос таил в себе много неизвестного, вероятно ужасного, и было не ясно, возможно ли пребывание там человека, не повредится ли он рассудком. После полёта Юрия Алексеевича Гагарина эти страхи исчезли, технические руководители программы стали выражать сомнение в необходимости столь жёстких требований, и их снижение произошло удивительно быстро. С. П. Королёв считал, что «медицина» тормозит развитие программы, и даже допускал выражения типа: «Пора поменьше мучить людей по программе для кроликов».
При разработке первого советского космического корабля „Восток“ принимались чрезвычайные меры по обеспечению безопасности полёта. Корабль был автоматическим, ручное управление не предусматривалось. Поэтому высокий уровень пилотирования от кандидатов в космонавты не требовался — больше внимания обращали на желание учиться, умение приспосабливаться в сложных условиях.
По мере того как накапливались знания о самочувствии человека в космосе, создавались новые, всё более совершенные пилотируемые аппараты, изменялась система и отбора, и подготовки. Требования к личностным качествам и здоровью не стали, конечно, менее строгими, но от некоторых экстравагантных тестов и чрезмерных нагрузок отказались.
Современная подготовка
Современная система подготовки отличается от существовавшей в начале так же, как первый корабль „Восток“ от МКС.
Весь процесс подготовки делится на этапы: общекосмический, в составе групп и непосредственный.
Общекосмическая подготовка продолжается два года. За это время закладываются основы профессии космонавта. Кандидаты в космонавты изучают науки, составляющие фундамент профессии. Вначале их набиралось немного: ракетная и космическая техника, основы космической медицины, астрономия, геофизика, астронавигация. Кроме того, изучались устройство и принципы эксплуатации корабля „Восток“. Проводились занятия по приобретению навыков фотографирования и киносъёмки.
По мере усложнения космической техники и осуществляемых на орбите работ, исследований и экспериментов расширялся и объём подготовки. В неё включили такие разделы, как информационно-вычислительные системы, основы испытаний, ведь каждый космический полёт является испытательным. Космонавты, сдавая 101-й экзамен, ворчали: „Безобразие, отбирали по здоровью, а спрашивают по уму!“.
Закончив обучение, кандидаты в космонавты сдают государственный экзамен, и выдержавшим его присваивается квалификация „космонавт-испытатель“ или „космонавт-исследователь“.
В первые годы пилотируемой космонавтики основной упор делался на медико-биологическую подготовку. На неё отводилось почти две трети времени.
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.
К началу нового столетия космические корабли стали совершеннее и требования чуть-чуть ослабли. 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.
Вестибулярные тренировки
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.
Барокамера
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.
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.
Сурдокамера
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. 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, усугубляющаяся постоянным ожиданием опасности.
Устойчивость психики человека к подобным воздействиям проверяется в сурдокамере (от лат. surdus — »глухой») — специальном звукоизолированном помещении, со слабым искусственным освещением и звуконепроницаемыми стенками для проведения наблюдений за космонавтом.
Подготовка на тренажёрах и стендах
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.
Учиться управлять кораблём «по частям»
Первый космический тренажёр предназначался для отработки действий по управлению кораблями серии «Восток», потом его переделали, чтобы готовить космонавтов к полётам на «Восходах». Следующим шагом стало создание комплексного тренажёра для экипажей «Союзов» и специализированного тренажёра для выполнения операции сближения. Это оказалось трудной задачей, так как корабль представлял собой качественно новый пилотируемый аппарат со значительно усовершенствованными бортовыми системами. Очень часто их модели превосходили по сложности свои реальные прототипы.
Расширение научной программы потребовало создания новых моделирующих стендов. Тогда объединили тренажёры и стенды в общий тренажно-моделирующий комплекс на базе коллективно используемых систем (вычислительных, информационных и т. д.). Такое построение технических средств обеспечило одновременную работу многих применявшихся устройств и значительно сократило время подготовки.
Тренировки начинаются с изучения интерьера кабины, размещения органов управления, средств информации. Отрабатывается логическая последовательность действий при решении разных задач. Затем на всевозможных стендах и тренажёрах космонавты приобретают навыки по выполнению отдельных операций.
Следующий этап — отработка на стендах и тренажёрах всех операций в целом в штатном режиме полёта. Только после того как навыки закрепятся, приступают к усложнению условий, в частности возникающих в нештатных и аварийных ситуациях.
Тренировки могут проводиться как в реальном масштабе времени, так и в замедленном, если требуется отработать навыки управления быстротекущими процессами, либо в ускоренном темпе — для сокращения времени.
Управлять всем комплексом
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. Отработка действий в нештатных и аварийных ситуациях очень важна и занимает значительную часть времени. Существует тренажёр, имитирующий орбитальную станцию.
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 к работам в открытом космосе
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, и теперь в его салоне можно свободно «плавать» и отрабатывать элементы полётного задания.
Наиболее эффективный способ моделирования невесомости — создание гидроневесомости. 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. 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. По эмоциональному напряжению и энергозатратам тренировки в гидросреде близки к реальным условиям космического полёта.
Лётная и парашютная подготовка
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.
И хотя летчики не очень любят прыгать с парашютом, только парашютная подготовка позволяет моделировать реальную стрессовую обстановку, развивать морально-волевые качества. 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.
Пробы на выживаемость
Содержание «проб на выживаемость» меняется, вносятся всевозможные элементы неожиданности, но суть остается неизменной – подготовка к преодолению любых трудностей и неожиданностей, психологическая и физическая закалка.
Такие тренировки проводятся в тайге, в пустыне, в горах, на море. Например, высаживают их с вертолета на раскаленный безжалостным солнцем песчаный бархан. Задача – с минимальным снаряжением, с очень небольшим припасом выжить, добраться до лагеря врачей и экзаменаторов. Тут особенно важно уметь правильно распределить силы, запас воды. Суметь уберечься от зноя и песчаной бури.
Заключение
Отбор в космонавты — это непрерывный процесс, происходящий на всех этапах подготовки, в течение всего времени пребывания в отряде. Даже пройдя жёсткий первоначальный отсев, очень трудно овладеть нужными навыками и развить соответствующие личностные качества.
Все виды подготовки, все используемые для этого технические средства, все усилия большого коллектива Центра подготовки космонавтов имени Юрия Гагарина, взаимно дополняя друг друга, направлены на то, чтобы совместно с организацией, создающей космические корабли и станции, всесторонне подготовить человека к выполнению очень сложного и очень ответственного задания – полёту в космос, работе на околоземной орбите.