Author: Газенко О.Г. Кальвина М.
Tags: профессиональные заболевания гигиена труда медицина биология космонавтика
Year: 1975
Text
Академия наук СССР
Национальное управление по аэронавтике
и исследованию космического пространства США
Academy of Sciences of the USSR
National Aeronautics and Space Administration USA
FOUNDATIONS
OF SPACE
BIOLOGY
AND MEDICINE
Joint USA/USSR Publication
in Three Volumes
Co-chairmen
MELVIN CALVIN (USA) and OLEG G. GAZENKO (USSR)
Volume III
SPACE MEDICINE
AND BIOTECHNOLOGY
Scientific and Technical Information Office
NATIONAL AERONAUTICS AND SPACE ADMINISTRATION
Washington, D. C, 1975
основы
КОСМИЧЕСКОЙ
БИОЛОГИИ
И МЕДИЦИНЫ
Совместное советско-американское издание
в трех томах
Под общей редакцией
О. Г. ГАЗЕНКО (СССР) и М. КАЛЬВИНА (США)
Том III
КОСМИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА
И БИОТЕХНОЛОГИЯ
ИЗДАТЕЛЬСТВО «НАУКА»
МОСКВА, 1975
УДК 613.693 + 629.7.048
Редколлегия
Бурназян А. И., Васильев П. В., Газенко О. Г.,
Гении А. М., Имшенецкий А. А., Петров Г. И.,
Черниговский В. Н. (СССР)
Кальвин М., Краусс Р. В., Марбаргер Дж. П.,
Рейнольде О. Ё., Тальбот Дж. М. (США)
Ответственные секретари
Панченкова Э. Ф. (СССР),
Джонс У, Л. (США)
Редакторы III тома
ГенинА. М. (СССР),
Тальбот Дж. М. (США)
Editorial Board
Burnazyan A. I., Vasilyev P. V., Gazenko 0. G.,
Genin A. M., Imshenetskiy A. A., Petrov G. I.,
Chernigovskiy V. N. (USSR)
Calvin M., Krauss R. W., Marbarger J. -P.,
Reynolds 0. E., Talbot J. M. (USA)
Executive Secretaries
Panchenkova E. F. (USSR),
Jones W. L. (USA)
Volume III Editors
GeninA. M. (USSR),
Talbot J. M. (USA)
75i8SI
0 055(02)-75 п°Дписное
52300-165 „ Э/V
Том III
КОСМИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА
И БИОТЕХНОЛОГИЯ
икл\
ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ 9
Часть I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
КОСМОНАВТОВ
Глава 1. Исходные данные для проектирования систем
жизнеобеспечения 13
келловей д. х.
Глава 2. Питание и водообеспечение 35
попов и. г.
Глава 3. Регенерация и кондиционирование воздуха 70
ГРИШАЕНКОВБ.Г.
Глава 4. Одежда космонавтов и личная гигиена 122
ФИНОГЕНОВ А. М., АЖАЕВ А. Н., КАЛИБЕРДИН Г. В.
Глава 5. Изоляция и удаление отбросов 141
борщенко в. в.
Глава 6. Физиолого-гигиенические и психологические аспекты
организации жизни в кабине космического корабля .... 165
ПЕТРОВ Ю.А.
Глава 7. Индивидуальные системы обеспечения
жизнедеятельности человека вне кабины космического корабля.
Скафандры и капсулы 199
джонс у. л.
Часть II. КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ
ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Глава 8. Системы обеспечения жизнедеятельности экипажей при
кратковременных полетах и полетах средней
продолжительности 231
АДАМОВИЧ Б. А.
Глава 9. Системы жизнеобеспечения для межпланетных
космических кораблей и космических станций с длительным
временем существования 250
джонс у. л.
Глава 10. Биологические системы жизнеобеспечения . . 277
ШЕПЕЛЕВ Е. Я.
8 ОГЛАВЛЕНИЕ
Часть III. ЗАЩИТА ЧЕЛОВЕКА ОТ; НЕБЛАГОПРИЯТНОГО
ДЕЙСТВИЯ ФАКТОРОВ ПОЛЕТА
Глава 11. Противорадиационная защита (биологическая, фарма-
ко-химическая, физическая) 317
саксонов п. п.
Глава 12. Медицинское обеспечение экипажей космических кораблей
(оказание медицинской помощи, оборудование,
профилактика) 348
берри ч. а.
Глава 13. Обеспечение жизни экипажей при приземлении
(приводнении) в безлюдной местности 376
БЕРРИ Ч. А.
Глава 14. Обеспечение жизни и здоровья экипажей космических
кораблей и станций в аварийных ситуациях 395
черняков и. н.
Часть IV. ОТБОР И ПОДГОТОВКА КОСМОНАВТОВ
Глава 15. Отбор космонавтов 419
ЛИНКМ.М., ГУРОВСКИЙН.Н., БРЯНОВИ. И.
Глава 16. Подготовка космонавтов 439
линк м. м., гуровский н. н.
Часть V. ПЕРСПЕКТИВЫ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ
ИССЛЕДОВАНИЙ
Глава 17. Медицинские проблемы космических полетов
ближайшего будущего 455
виноград ш. п.
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ 487
ОГЛАВЛЕНИЕ К I, И, III ТОМАМ 548
ПРЕДИСЛОВИЕ
Третий том — «Космическая медицина и
биотехнология» — является логическим
завершением трехтомного издания «Основ
космической биологии и медицины». Он
посвящен наиболее практическим аспектам
обеспечения жизни и здоровья экипажей
пилотируемых космических кораблей и опирается
на сведения, содержащиеся в I и II томах
о космическом пространстве, динамике
космического полета и о влиянии факторов
космического полета на организм человека.
Несмотря на то что в настоящее время
еще высказываются сомнения в
целесообразности и практической осуществимости
полетов человека к далеким планетам и создания
обитаемых планетных станций, мы сочли
необходимым рассмотреть прикладные
аспекты осуществления миссий такого рода.
Мы надеемся, что наш оптимистический
подход к перспективам развития
пилотируемой космической техники заразит
энтузиазмом читателей этого труда, что поможет
ускорить практическое использование
содержащихся в нем сведений.
Третий том состоит из 5 частей и 17 глав.
Первая часть самая большая. Она
включает семь глав и посвящена частным
проблемам обеспечения жизни космонавтов на
борту космического корабля. Первая глава
раскрывает потребности человека в пищевых
веществах, кислороде и воде, взаимосвязь
этих потребностей с уровнем энерготрат и
конечными продуктами метаболизма. На
основании этих данных читатель должен
получить сведения о том, чем и в каком
количестве необходимо обеспечить космонавтов,
какие конечные продукты метаболизма и в
каком количестве следует изолировать и,
наконец, какие материалы можно использовать
для последующего восстановления воды,
кислорода и пищи.
Затем следуют главы, содержащие
информацию о возможных способах
удовлетворения потребностей человека в пище, воде и
кислороде, о методах изоляции и
консервации шлаковых продуктов, об одежде
космонавтов и личной гигиене, о проблемах
обитаемости кабин космических кораблей и,
наконец, о скафандрах, предназначенных для
защиты человека от вакуума и других
факторов космического пространства. В каждой
из перечисленных глав анализируется опыт
советских и американских космических
проектов, а также описываются возможные пути
жизнеобеспечения космонавтов, которые
могут быть использованы в будущем при
планировании более сложных и длительных
операций в космосе.
Повседневное решение частных вопросов
жизнеобеспечения еще не является
процессом создания системы, особенйо такой, в
которой отдельные узлы связаны между собой,
а конечные продукты одних узлов могут
служить исходным материалом для
работы других. Поэтому необходимо комплексное
рассмотрение систем жизнеобеспечения для
полетов различной продолжительности, чему
и посвящена вторая часть тома. В ней
описываются системы жизнеобеспечения,
эффективные для кратковременных полетов,
полетов средней продолжительности и полетов,
длительность которых может быть
неограниченно велика. В соответствии с этим вторая
часть состоит из трех глав.
В первой главе рассматриваются системы
жизнеобеспечения, построенные на запасах
расходуемых материалов. Эти системы
эффективны лишь для полетов
продолжительностью до 20—30 дней. Дальнейшее
увеличение продолжительности полета требует
введения циклов круговорота расходуемых
материалов. Наиболее эффективным является
введение регенерации питьевой воды из
конденсата атмосферной влаги и мочи.
Регенерация воды дает большой выигрыш в весе
расходуемого материала и в то же время не
требует больших затрат энергии, технология
регенерации воды сравнительно проста и
может быть обеспечена легкими и
портативными установками. Существенный выигрыш
для полетов средней продолжительности дает
применение регенерируемых сорбентов
углекислого газа, а при многомесячных
экспедициях становится целесообразной
регенерация кислорода из углекислого газа и
метаболической воды. Системы жизнеобеспечения,
10
ПРЕДИСЛОВИЕ
основанные на регенерации расходуемых
материалов, описаны во второй главе. Третья
глава посвящена вопросу использования
биосинтеза для регенерации кислорода и пищи
в кабинах космических кораблей.
Естественно, что целесообразность (с точки зрения
экономии энергии и веса) практического
использования биосинтеза возникнет лишь тогда,
когда продолжительность космических
путешествий превысит 1,5—3 года. Однако
время, необходимое для полетов к планетам
солнечной системы, вполне соизмеримо с
этим сроком. Кроме того, следует ожидать
весьма благотворного влияния на психическое
состояние космонавтов наличия на борту
корабля привычных сельскохозяйственных
растений, свежих и натуральных продуктов
питания. Поэтому не исключена возможность
частичного использования биосинтеза и для
менее продолжительных путешествий. При
этом многое будет зависеть от
технологических и технических успехов в разработке
данной проблемы. Эти соображения убедили нас
в полезности рассмотрения современного
состояния и перспектив разработки
биологических систем жизнеобеспечения. Таким
образом, вторая часть содержит детальный
анализ всестороннего взаимодействия человека
с окружающей средой. Такой анализ
свидетельствует об осуществимости полного
кругооборота веществ в ограниченных объемах
кабины космического корабля.
Третья часть тома посвящена некоторым
практическим вопросам обеспечения
безопасности космических полетов. В первой главе
описываются методы и средства защиты
экипажа от повреждающего действия
проникающей радиации. Вторая посвящена
средствам и методам оказания медицинской
помощи космонавтам в полете, а также
профилактическим предполетным и послеполетным
мероприятиям. В третьей и четвертой главах
излагается материал о методах защиты
экипажей космических кораблей в аварийной
ситуации — приземлении (приводнении) в
нерасчетном районе, при разгерметизации
кабины, пожаре и др.
Четвертая часть посвящена медицинским
и психофизиологическим проблемам отбора и
подготовки космонавтов. В двух главах этой
части последовательно излагаются принципы
и конкретные методы, которые были
положены в основу отбора и подготовки
космонавтов применительно к советской и
американской программам пилотируемых
космических полетов. Авторы анализируют
эффективность проведенных мероприятий, что дает
возможность правильно строить их в
будущем.
В последней, пятой части раскрываются
перспективы пилотируемых космических
полетов на ближайшие годы. На основании
анализа некоторых характеристик предстоя-
ших полетов автор формулирует задачи,
стоящие перед космической медициной.
Таким образом, эта часть является
фактически заключительной к третьему тому и
изданию в целом.
В создании третьего тома приняли участие
высококвалифицированные специалисты из
СССР и США. Большинство авторов имели
личный опыт обеспечения космических
полетов и, естественно, свои точки зрения на
рассматриваемые вопросы. Мы пытались,
насколько это возможно, сохранить тексты
глав в том виде, в каком они были переданы
нам, даже в тех случаях, когда наши
взгляды не совпадали с взглядами авторов или
когда авторы глав высказывали
противоположные взгляды на один и тот же вопрос.
Исправления, которые мы по согласованию
с авторами себе позволили, касались главным
образом уточнения терминологии (особенно
при переводе с одного языка на другой) и
сокращения материала, выходящего за рамки
названия и плана главы.
Сложнее всего было увязать главы между
собой, исключить повторения и избежать
упущений. Мы отдаем себе отчет в том, что
эту задачу мы выполнили лишь частично.
Трудности согласования подобных
изменений с авторами и стремление издать труд
раньше, чем его материал может устареть,
являются нашим слабым оправданием.
^<ftz%t
А. М. ГЕНИИ
Институт медико-биологических
проблем МЗ СССР
Москва, СССР
Джон М. ТАЛЬБОТ
Бригадный генерал (в отставке)
медицинского корпуса ВВС США
Вашингтон О. К., США
Часть I
МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ
ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
КОСМОНАВТОВ
Глава 1
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
СИСТЕМ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ
ДОРИС X. КЕЛЛОВЕЙ
Факультет питания Калифорнийского университета,
Беркли, Калифорния, США
Пригодная для дыхания атмосфера,
подходящая температура и обеспечение
достаточным количеством пищевых веществ и
воды — вот минимальные условия, без
которых немыслимы жизнь и работа человека в
космическом полете. Системы
жизнеобеспечения кораблей, отвечающие этим
требованиям, должны снабжать кислородом, водой и
питательными веществами, удалять
углекислоту и другие шлаковые продукты и
выделения человека в жидком, твердом и
газообразном виде, а также поддерживать
температуру в среде обитания с регулированием
нагрева и охлаждения. Параметры систем
изменяются в соответствии с уровнем
активности, антропометрическими данными и
полом космонавтов. Они тесно связаны друг с
другом, поскольку уровень потребления
кислорода и воды зависит от энергетических
запросов организма и формы, в которой эти
потребности удовлетворяются. Объем и
характер конечных продуктов обмена веществ у
человека также меняются в зависимости от
вида пищевых продуктов. Выбор технических
решений, отвечающих требованиям
обеспечения жизнедеятельности космонавтов,
находится в связи с уровнем потребления ими
различных веществ. Так, например, количество
воды, используемой для охлаждения тела
при испарении с поверхности тела и при
дыхании, изменяется в зависимости от
температуры окружающего воздуха и скорости его
движения.
Само собой разумеется, что идеальная
система должна обеспечивать параметры
жизнедеятельности с большим запасом
надежности, включающим, конечно, и
дублирующие системы. При этом система
жизнеобеспечения не должна быть громоздкой и
сложной в управлений, чтобы не мешать решению
основных научных и технических задач
космического полета.
В связи с этим имеется постоянная
тенденция «подогнать» биологические возможности
человека, повысить пределы его
выносливости, с тем чтобы выбрать оптимальный
(экономически и технически) вариант
доставки или регенерации необходимых для жизни
веществ [15].
Системы обеспечения жизнедеятельности
для первых космических полетов по
необходимости проектировались, исходя из баланса
пищевых веществ и энергопотребления
здорового человека, живущего в земных
условиях. Космические полеты дали ряд
необходимых данных по динамике обменных
процессов у человека и его адаптации к
условиям космического полета в корабле, при
работе в открытом космическом пространстве
и на поверхности Луны. В настоящее время
расчет системы обеспечения
жизнедеятельности может быть выполнен на основе
накопленных данных и экспериментальных
наблюдений с гораздо большей точностью и
надежностью. Однако исследования в полетах
отстают от действительной потребности в
информации такого рода, и многие важные
проблемы остаются нерешенными. Каждый
новый полет выдвигает новые проблемы.
Ясно, что технические расчеты еще далеки
от совершенства.
В этой главе дается краткий обзор
нормальных и предельных значений параметров
метаболизма человека в условиях земной
экосферы и реальных космических полетов.
Более подробные данные исследований
пищевого статуса космонавтов приводятся
в главе 2. Это сделано с намерением дать
справочный материал для лиц, которые
участвуют в разработке космических систем,
но не имеют подготовки по основным
дисциплинам — физиологии и гигиены питания.
Глава написана на основании обзоров,
составленных первоначально И. Г. Поповым
(СССР) и сотрудниками факультета питания
при Калифорнийском университете М. Клей-
бером, Н. Пейсом, С. Мардженом и Д. Кел-
ловей. Все представленные материалы при
составлении главы были использованы
полностью [22].
14
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЕ
Хотя человек нуждается приблизительно
в 40 специфических веществах органической
и минеральной природы, совокупный вес этих
веществ незначителен — от 50 до 100 г на
человека в сутки. Основной вес и объем
пищевых продуктов определяется главным
образом неспецифическими источниками
энергии.
Энергия высвобождается в процессе
обмена благодаря химическому окислению
веществ, получаемых с пищей, или при
окислении собственных органических веществ
организма в случае, если суточный рацион не
покрывает потребностей энергопотребления.
Молекулярный кислород является конечным
акцептором электронов для окислительных
процессов в организме и расходуется наряду
с органическими веществами при
образовании тепловой и других видов энергии с
выделением углекислоты и воды в качестве
конечных продуктов обмена веществ. Таким
образом, энергопотребление определяет расход
кислорода, так же как необходимость в
охлаждении тела является важным фактором
в уровне потребления воды.
Расход энергии не является постоянным и
зависит от индивидуальных особенностей
организма. Для данного индивидуума этот
показатель может изменяться в зависимости
от того, чем человек занят, в каких условиях
он находится. Целесообразно отдельно
рассмотреть факторы, влияющие на величину
энерготрат в покое (основной обмен), для
поддержания температуры тела и при
физической работе.
ОСНОВНОЙ ОБМЕН
Уровень основного обмена (УОО)
определяется как количество теплопродукции
человека натощак после сна, в состоянии покоя,
лежа, в условиях теплового комфорта и
обычно выражается в килокалориях на 1
квадратный метр поверхности тела в час (1 ккал
равна 4,184 килоджоулей). Поверхность тела
вычисляется по формуле Дюбуа и Дюбуа:
Площадь поверхности тела, м2 = 0,007184 X
X (вес тела, кг)°«425Х (рост, см)0'725.
Основные факторы, определяющие
различие людей в уровне обменных энерготрат в
покое,—это анатомические параметры тела,
конституция, а также пол. Энергообмен в
состоянии покоя является преимущественно
функцией непрерывной работы внутренних
органов (печени, почек и др.) и нервной
системы. К этой величине прибавляются
энерготраты и других тканей в расчете на
единицу веса. Таким образом, уровень основного
обмена возрастает с увеличением массы тела,
но в различной степени зависит от типа
тканей тела. При одинаковом весе тело
женщины по сравнению с телом мужчины имеет
меньший вес свободных от жира тканей
(тощей массы). Люди пожилого возраста имеют
меньше тощей массы ткани, чем люди
молодого возраста. Основной обмен
соответственно ниже у женщин по сравнению с
мужчинами, а также у лиц пожилого возраста
обоего пола по сравнению с молодыми [20].
Уровень основного обмена здорового
мужчины обычно снижается с 40 ккал/м2*час в
возрасте 20 лет до 36 ккал/м2«час в возрасте
50 лет. Для мужчин весом около 70 кг с
поверхностью тела 1,8 м2 основной
обмен составляет 1728 (для 20-летнего
возраста) и 1555 ккал/сутки (для 50-летнего
возраста).
Прием пищи приводит к повышению
теплопродукции, которая обусловлена процессом
пищеварения и ассимиляции питательных
веществ. При обычной диете этот
«специфический динамический эффект» может привести
к повышению общего энергообмена на 8—
10%. Энерготраты в покое, измеренные
после приема пищи в обычных условиях,
примерно на 10% выше уровня основного
обмена. В фазе глубокого сна уровень
энергообменных процессов обычно понижается
примерно на 10% по сравнению с уровнем
основного обмена.
Лишь очень небольшая часть связана с
действием фактора гравитации; поэтому
можно предположить, что прямое влияние
изменений гравитационного поля на основной
обмен окажется незначительным. Однако
вторичные эффекты от продолжительного
воздействия невесомости могут вызвать снижение
уровня основного обмена. Эти эффекты
невесомости из-за гиподинамии могут привести
к мышечной атрофии, обезвоживанию тканей
и нарушению эндокринного равновесия.
Продолжительная гиподинамия вследствие
пребывания на постельном режиме до некоторой
степени может воспроизвести влияние
невесомости. Результаты таких исследований [26,
35] указывают на снижение уровня
основного обмена на 10% после 3-недельного
непрерывного постельного режима. Это может быть
обусловлено потерей мышечной массы, что
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ
15
подтверждается наблюдаемым при этом
отрицательным балансом азота и снижением
мышечной силы.
ПОДДЕРЖАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕЛА
Человек способен поддерживать
температуру тела на уровне 38° С, несмотря на
значительные колебания теплопродукции и
изменения тепловых параметров окружающей
среды. Тепловой баланс организма человека
определяется по формуле
M=E±R±C±K±W±S,
где М — уровень теплопродукции, Е —
тепловые потери с испарением, R — тепловое
излучение (+ теплоотдача), С — теплоотдача за
счет проведения тепла, К — теплоотдача за
счет конвекции, W — выполненная полезная
работа с преодолением внешнего физического
сопротивления, S — тепло, аккумулированное
организмом (тепло, накапливающееся в
организме), причем все показатели выражаются
в ваттах на 1 м2 поверхности тела. Если S
равно нулю, то тепловой баланс находится
в состоянии равновесия и температура тела
сохраняется постоянной.
Теплопродукция, необходимая для
поддержания постоянной температуры тела, может
быть обозначена как необходимое для термо-
статирования тепло [29]. Согласно закону
теплового потока Фурье, это необходимое для
термостатирования тепло может быть
выражено в виде
4s-
А* ~
R
где AQ/At — скорость теплового потока, Тв —
температура «сердцевины» тела, ТЕ —
эффективная температура внешней среды и
R — сопротивление тепловому потоку. Если
сопротивление тепловому потоку — величина
R — принимается независимым от изменений
окружающей температуры, то тепло,
необходимое для термостатирования тела,
пропорционально разности между эффективной
температурой окружающей среды и
температурой «сердцевины» тела.
При повышении температуры окружающей
среды (при низком исходном уровне)
энерготраты животных и человека, недостаточно
защищенного одеждой, понижаются, так как-
в этом случае величина метаболизма
определяется теплом, необходимым для
термостатирования тела. Когда внешняя температура
поднимается выше нижнего критического
уровня, величина метаболизма
стабилизируется, достигнув минимальной величины, и при
дальнейшем повышении температуры
окружающей среды остается неизменной. Для
человека, находящегося в покое и натощак,
эта величина метаболизма определяет уровень
основного обмена. Когда температура среды
достигает верхнего критического уровня, т. е.
уровня, при котором компенсаторные
механизмы увеличения теплоотдачи становятся
недостаточными, температура тела начинает
повышаться. Одновременно по закону Вант-
Гофа [29] повышается уровень метаболизма.
Если этот процесс продолжается достаточно
долго, может наступить гибель от теплового
удара. Диапазон между нижним и верхним
критическими уровнями температуры
окружающей среды называется метаболически
индифферентной температурной зоной.
Человек приспосабливается к
окружающим условиям с помощью соответствующей
одежды и, если возможно, путем
регулирования температуры, влажности, скорости
движения воздуха, благодаря чему температура
кожи поддерживается около 33° С без
участия теплорегулирующих механизмов. Если
при этом микроклимат (пододежного
пространства) находится в диапазоне
метаболически индифферентной зоны, уровень
метаболизма можно считать не зависящим от
тепла, необходимого для термостатирования
тела. Выход за пределы этой зоны либо в
сторону охлаждения, либо нагревания будет
приводить к возрастанию энерготрат. При
повышении температуры окружающей среды или
при увеличении теплопродукции организма
за счет выполнения тяжелой физической
работы требуется дополнительная энергия на
потовыделение, стимуляцию деятельности
сердечно-сосудистой системы; кроме того,
выделяется дополнительное тепло за счет
повышения температуры тела. Воздействие
холода ведет к появлению дрожи и озноба, а
продолжительное воздействие холода — к
дополнительному теплообразованию за счет
процессов химической терморегуляции.
ФИЗИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ
Различные виды физической нагрузки
требуют от человека дополнительных энерготрат.
Сюда относятся энерготраты на поддержание
вертикальной позы в гравитационном поле.
В вертикальном положении работа
специальной тонической мускулатуры и
осуществление циркуляции крови против вектора
гидростатического давления приводят к повы-
16
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
шенному потреблению кислорода и
увеличению теплопродукции. Так, например, если
в положении лежа энерготраты составляют
70 ккал/час, то в положении сидя они могут
возрасти до 100 ккал/час, а в положении
стоя —до 110 ккал/час. При перемещении
тела наблюдается еще большее повышение
энерготрат, пропорциональное выполняемой
работе.
Например, мужчина весом 70 кг при ходьбе
в течение 1 часа со скоростью 4,8 км/час в
условиях гравитационного поля Земли
затрачивает 250 ккал; если же он пробегает это
расстояние со скоростью 8 км/час, расход
энергии возрастает до 570 ккал. Физическая
нагрузка является наиболее важным
фактором, определяющим общие энергетические
потребности человека по сравнению с такими
факторами, как пол, возраст и вес [14].
Когда человек выполняет физическую
работу, для использования энергосодержащих
веществ требуется дополнительное
количество кислорода, поэтому величина легочной
вентиляции возрастает по сравнению с тем же
показателем в покое (табл. 1). Очень легкая
работа, такая, как, например, движение
туловища в положении сидя (50 кгм/мин),
приводит к удвоению уровня легочной
вентиляции, тогда как тяжелая работа (700 кгм/мин)
приводит к 6-кратному повышению легочной
вентиляции. Максимальная для данного
индивидуума работа зависит от состояния
мускулатуры, степени физической подготовки и
сопровождается максимальным увеличением
легочной вентиляции, а также потребления
кислорода.
Физическая нагрузка свыше 1250 кгм/мин,
которая является предельной, не может быть
компенсирована, так как даже при
наибольшем объеме легочной вентиляции
количество кислорода, поступающего в организм
человека, будет недостаточно для
удовлетворения энергетических запросов. При такой
работе в организме накапливается
кислородная задолженность, которая должна быть
возмещена непрерывным поступлением
кислорода после прекращения работы. Предельная
нагрузка, выдерживаемая человеком в
течение длительного времени — работа в
устойчивом состоянии,— составляет приблизительно
половину максимального усилия, которое он
может развить одномоментно. Если нагрузка
требует энергии на 50% больше, чем работа
в устойчивом состоянии, то ее следует
чередовать с отдыхом: например, 10-минутный
цикл работы — 5-минутный отдых.
Общая величина необходимых энерготрат
Таблица 1. Энерготраты и связанное с ними
потребление кислорода (мужчина весом 60—70 кг,
ростом 110—180 см) [2]
Категория физической
активности
Уровень
интенсивности
работы,
кгм/мин
Легочная
вентиляция,
л/мин
Основной обмен
В покое
Очень легкая работа
Легкая работа
Работа средней тяжести
Тяжелая работа
Очень тяжелая работа
Чрезмерно тяжелая
работа
Работа до полного
физического истощения
—
Менее чем 50
50-300
300—550
550-900
900-1150
1150-1250
Свыше 1250
5
5-10
10-15
15-20
20-35
35-50
50-65
65—85
Свыше 85
Категория физической
активности
Потребление
кислорода,
л/мин
Энерготраты,
ккал/мин
Основной обмен
В покое
Очень легкая работа
Легкая работа
Работа средней тяжести,
Тяжелая работа
Очень тяжелая работа
Чрезмерно тяжелая
работа
Работа до полного
физического истощения
0,2-0,25
0,25-0,3
0,3—0,5
0,5-1,0
1,0-1,5
1,5-2,0
2,0-2,5
2,5-3,0
Свыше 3,0
1,0-1,25
1,25-1,5
1,5-2,5
2,5-5,0
5,0-7,5
7,5-10,0
10,0—12,5
12,5-15,0
Свыше 15,0
может быть вычислена на основе измерения
энергетической «стоимости» различных
видов физической нагрузки и количества
времени, затраченного на данную работу.
Данные исследований при 120-суточном
пребывании нескольких человек в макете
космического корабля иллюстрируют это положение
(табл. 2). Запланированные
исследовательские задачи выполнялись испытуемыми в
течение 7,5—8 час. ежедневно, энергетическая
«стоимость» составляла 1,6 ккал/мин, или
753 ккал/сутки. Энерготраты в период
10-часового сна и отдыха составили 767 ккал;
таким образом, общий уровень энерготрат
человека весом в 70 кг составил 3144 ккал/сутки.
За исключением случаев работы в
открытом космическом пространстве, деятельность
космонавта по уровню энерготрат может быть
отнесена к сидячей работе, требующей нейро-
мышечной координации, но с очень незначи-
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ
17
Таблица 2. Энерготраты при различных видах деятельности космонавта в 120-суточном эксперименте
в макете космического корабля [2]
Вид деятельности
Длительность
работы, часы
Энерготраты, ккал
в минуту
диапазон
колебаний
среднее
значение
за весь период
диапазон
колебаний
среднее
значение
Все виды научно-исследовательской работы, ре- 7.30—8.00 1,21—2,14
монт и установка аппаратуры, анализ
информации, кино-, фотосъемки, чтение научной
литературы в условиях ограниченной подвижности
Приготовление пищи, сервировка и уборка стола, 4.30 2,2—5,21
мытье и высушивание посуды
Легкая уборка помещения, подметание пола 0.15 2,5—7,49
щеткой
Основательная уборка помещения (мытье полов, 0.30 3,5—7,9
влажная уборка отсека)
Комплекс гимнастических упражнений в течение 0.15—0.45 5,0—11,7
суток
Интенсивная работа на велоэргометре с измере- 0.30 5,4—10,24
нием энерготрат при уровне нагрузки в
500 кгм/мин
Сон в ночное время суток. Отдых в положении 10.00* —
лежа в дневное время суток
Итого
♦ Энерготраты в период сна рассчитывались из 7о ккал/час для человека весом 70 кг.
1,62
3,43
4,5
5,5
8,2
7,34
—
545—1027
594—1407
38-112
105—237
81—527
162—307
660—896
753
926
67
165
246
220
767
3144
тельным физическим напряжением.
Энерготраты космонавтов-мужчин в полете на
космических кораблях серии «Восток» составили
2040—2340 ккал/сутки, а энерготраты
космонавта-женщины — 2010 ккал/сутки [3].
Средний уровень энерготрат для космонавтов
двухместного космического корабля «Джеми-
ни» в 4-м, 5-м и 7-м полетах составил 2410,
2010 и 2200 ккал/сутки соответственно [20].
Энергетическую «стоимость» работы,
выполняемой космонавтом за пределами
космического корабля в открытом космосе,
рассчитать гораздо труднее в связи с неясной
ролью изменений гравитационного поля (см.
главы 4, 8, кн. 1, том II). Невесомость,
снимая весовую нагрузку, снижает энерготраты
и значительно уменьшает трение.
Следовательно, для выполнения ряда задач должна
быть использована реактивная сила за счет
напряжения мышц. Это может привести к
отчетливому повышению энерготрат при
выполнении некоторых видов физических
усилий, таких, как толкание или закручивание.
При работе в открытом космосе у
американских космонавтов пульс по данным
телеметрии поддерживался на уровне около
140 ударов в 1 мин., что по
экспериментальным расчетам эквивалентно уровню
энерготрат 8 ккал/мин, или 480 ккал/час [27]. Дея-
2 Заказ № 1174, т. III
тельность на поверхности Луны по уровню
энерготрат несколько ниже, порядка 300 ккал/
/час [19]. По-видимому, лунная гравитация
оказывает благоприятное влияние на
локомоторный аппарат, что с избытком
компенсирует дополнительные усилия, необходимые
для преодоления силы тяготения, равной */«
земного.
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭНЕРГООБМЕНА
КОСМОНАВТОВ В ПОЛЕТЕ
В настоящее время по расчетным данным
величина энерготрат в космических полетах
внутри кабины космического корабля в
положении сидя составляет для мужчины
весом 70 кг менее 2500 ккал/сутки (около
36 ккал на 1 кг веса в сутки, или 105 ккал/
/час) [4]. В обычных условиях космического
полета количество требующихся космонавту
пищевых веществ повышается в соответствии
со специальными задачами полета. В этом
случае пищевые вещества должны покрывать
энерготраты, соответствующие физической
нагрузке космонавтов1. По-видимому, лишь
1 Усваиваемая организмом энергия определяется
разностью между общей калорийностью пищи и
энергосодержанием мочи и кала.
18
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
в очень редких случаях уровень энерготрат
может оказаться выше 5000 ккал/сутки [12].
При планировании реальных космических
полетов стало традицией превышать
расчетный уровень пищевого рациона на 10—15%.
Для полетов, в которых предусмотрен ряд
специальных задач или умеренная работа в
открытом космическом пространстве, общий
уровень энергетической стоимости суточного
рациона для космонавта-мужчины должен
составлять примерно 2700 ккал/сутки
усвояемой энергии. Этот уровень энергетической
стоимости суточного рациона рекомендован в
США для людей распространенных
профессий [37]. Но он ниже рекомендованной
величины в 3000 ккал/сутки для лиц мужского
пола профессиональных групп с самым
низким уровнем физической нагрузки в СССР
[13]. Из-за меньших антропометрических
показателей и более низкого уровня основного
обмена у женщин энергетическая стоимость
суточного рациона для них должна быть
ниже. Рекомендуемые в США и СССР нормы
для женщин составляют 2000 ккал/сутки п
2700 ккал/сутки соответственно.
При необходимости работать в среде с
повышенной температурой, в условиях, когда
температура воздуха, окружающего тело,
выше 30° С, энергетическую стоимость
пищевого рациона следует повысить на 0,5% на
каждый градус подъема температуры в
диапазоне от 30° С до 40° С [37]. Точно так же,
если экипаж недостаточно защищен от
холода, энергетическая стоимость суточного
рациона должна повышаться на 0,5% на
каждый градус снижения температуры
микроклимата ниже 20° С.
ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ГАЗООБМЕН
На основе реакции преобразования
глюкозы
СбШгОб + 6О2 -* 6СО2 + 6Н2О
можно рассчитывать, что окисление 1,0 г
углеводов сопровождается выделением 4,1
ккал тепла при потреблении 0,75 л кислорода
и образовании 0,75 л углекислоты (при
STPD*) и 0,60 мл воды (табл. 3).
Соответственно для типичного жира, трио-
леина, на основе реакции окисления
С57И104О6 + 80О2 -* 57СО2 + 52Н2О
можно определить, что окисление 1,0 г жира
Таблица 3. Энергетические характеристики обычных
жиров у белков и углеводов (по данным [22])
Показатель
Энергетическая ценность
в обмене веществ, ккал/г
Плотность, г/мл
Энергетическая
плотность, ккал/мл
Вес на 1000 ккал, г
участвующих в
метаболизме
содержащихся в
суточном рационе
(примерно)
Образование воды, г
на 1 г
на 1000 ккал
Газообмен на 1 г
потребленного
кислорода, г
выделенной
углекислоты, г
Газообмен на 1000 ккал
потребленного
кислорода, г
выделенной
углекислоты, г
Жиры
9,3
0,9
8,4
107
112
1,07
115
2,88
2,80
- 310
- 301
Дыхательный
коэффициент (СО2/О2)
объемный
весовой
0,71
0,97
Энергия, высвобождаю- 4,6
щаяся на 1 л
потребленного кислорода, ккал
Белки
4,1*
1,3
5,3
244
256
0,41
100
1,38
1,53
336
373
0,81
1,11
4,5
Углеводы
4,1
1,5
6,2
244
245
0,60
146
1,18
1,63
289
398
1,00
1,38
5,2
1 STPD — стандартные температура, давление и
влажность.
1 Часть потенциальной энергии теряется с мочой,
главным образом в виде мочевины; таким образом,
приведенное значение ниже энергии, образующейся при
полном окислении,—5,6 ккал.
приводит к высвобождению 9,3 ккал тепла
при потреблении 2,02 л кислорода,
образовании 1,44 л углекислоты при STPD и 1,06 мл
воды.
Рассматривая аналогичным путем реакцию
окисления типичного элемента дипептида
аланил-аланила
2C3H5ON + 6О2-> 5СО2 + 3H2O + (NH2)2CO,
можно вычислить, что частичное окисление
1,0 г белка в организме ведет к
высвобождению 4,1 ккал тепла при потреблении 0,95 л
кислорода и образовании 0,79 л углекислоты,
а также в нормальных условиях к выделению
0,38 мл воды и 0,42 г мочевины.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ
19
Дыхательный коэффициент (RQ)
определяется как соотношение объема полученной
при окислении в единицу времени
углекислоты к объему потребленного за тот же
промежуток времени кислорода. В норме
величина RQ равна 0,83. В этих условиях реакция
высвобождения 1 ккал тепла требует
потребления 0,206 л кислорода и приводит к
образованию 0,171 л углекислоты.
Дыхательным коэффициентом до некоторой
степени можно управлять, меняя пропорцию
жиров и углеводов в суточном рационе и
оставляя постоянным его белковый
компонент. Дыхательный коэффициент при полном
окислении жира равен приблизительно 0,7
(эта величина выше того же показателя для
жирных кислот с укороченной углеродной
цепочкой). Величина дыхательного
коэффициента, близкая к этому значению,
определена натощак при содержании человека на
суточном рационе, чрезмерно насыщенном жй-
рами. Дыхательный коэффициент равен 1,0,
если полностью окисляются сахара; значения
его превышают 1,0 в случае, если энергосо-
держащие вещества откладываются в виде
запасов жира, например, когда
пальмитиновая кислота образуется из глюкозы:
4CeHi2O6 + О2 -> С1вНз2О2 + 8СО2 + 8ШО.
Суточные рационы, богатые углеводами или
веществами с высоким энергетическим
потенциалом, могут дать дыхательный
коэффициент, приближающийся к 1,0. Однако
точные расчеты не могут быть произведены из-за
того, что белок всегда в той или иной степени
участвует в обменных процессах, а
дыхательный коэффициент при окислении белка
составляет величину около 0.8,
ПОТРЕБНОСТИ КОСМОНАВТОВ
В ПИЩЕВЫХ ВЕЩЕСТВАХ
Диапазон, в котором может меняться
дыхательный коэффициент в космических
полетах, будет определяться физиологическими
пределами переносимости каждого из трех
главных пищевых веществ: жиров, углеводов
и белков. Существует предельный
минимальный уровень потребности в этих веществах,
ниже которого их содержание в суточном
рационе недопустимо, так как это может
привести к нарушению состояния здоровья.
Существует также и предельный максимальный
уровень переносимости каждого из этих
веществ. Переносимость не является
одинаковой у всех. Поэтому целесообразно
исследовать способность каждого члена экипажа
«подстраиваться» под измененные суточные
рационы. Период предполетной подготовки и
привыкания к суточному рациону может
непременно понадобиться, если будут
использоваться рационы со значительно измененным
распределением пищевых компонентов.
ЖИРЫ
Жиры являются наиболее
концентрированной формой энергообменного потенциала как
по весу, так и по объему (см. табл. 3), хотя
для переработки жиров требуется больше
кислорода, чем для углеводов или белков.
Общий вес, необходимый для получения
1000 ккал, для жира составляет 422 г, для
углеводов — 534 г, для белков — 592 г.
Пищевые жиры почти целиком представлены в
виде триглицеридов с четным числом атомов
углерода в составе жирных кислот.
Минимальная потребность. В суточном
рационе питания должно быть предусмотрено
наличие zjwc-формы ряда полиненасыщенных
жирных кислот, что является, насколько
известно, единственным требованием к
суточному рациону в отношении жиров. Линоле-
новая кислота (9,12-октадекадиэноевая
кислота) может покрыть все основные
потребности в этом веществе; арахидоновая кислота
может быть также использована в качестве
продукта питания, однако в большинстве
суточных рационов она содержится в
незначительном количестве. Минимальная
потребность, вероятно, может быть удовлетворена
с помощью суточного рациона, в котором 1%
общей энергетической стоимости
обеспечивается линоленовой кислотой (3—6 г в сутки)
[2], для большей надежности дозу линоле-
но^ой кислоты следует увеличить еще на 2%
(по,калорийности) [37]. Даже если суточный
рацион оказался бы совершенно без жиров,
клинические признаки недостаточности
незаменимых жирных кислот, вероятно,
проявились бы не раньше нескольких месяцев или
недель, поскольку ткани людей с хорошей
упитанностьр содержат большие запасы
жирных кислот.
Максимальная переносимость. Люди,
которые привыкли к суточному рациону с
большим содержанием углеводов, обычно
отмечают преходящие явления дискомфорта (тош-
20
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
ноту, головные боли, понос), когда без
предварительной подготовки переходят на диету,
содержащую свыше 150 г жира в суточном
рационе [22]. Начальный период
перестройки характеризуется наличием в моче не
полностью окисленных конечных продуктов,
главным образом жирового обмена. Эти
нормальные промежуточные соединения
образуются в избыточном количестве по сравнению
с тем, в каком они могут быть переработаны
без соответствующей добавки углеводов.
Продукты эти являются кислыми, и их
появление ведет к потере воды и щелочных резервов
организма. Частично окисленные продукты —
ацетоуксусная кислота, р-гидроксибутировая
кислота и ацетон — все вместе называются
кетоновыми телами, а вызываемое их
избытком состояние — кетозом или кетоацидозом.
Обменный ацидоз может быть предупрежден
или купирован за счет одномоментного
введения дополнительных оснований (как
NaHCOs), хотя основания не влияют на
продукцию кетоновых тел.
Кетоны продолжают выводиться с мочой
даже через несколько недель после приема
продуктов, богатых жирами. Однако при
длительном употреблении жирной пищи
количество кетонов в моче уменьшается. Кетонурия
очень незначительна у лиц, страдающих
ожирением, и отсутствует у эскимосов, полностью
адаптированных к жировым продуктам.
Экскреция кетонов с мочой и частично из легких
сопровождается известными потерями
потенциальной энергии, примерно 40 ккал/сутки,
при высоком уровне их образования.
Пищевую композицию суточного рациона,
позволяющего полностью предупредить
образование кетоновых тел в моче здоровых лиц,
можно приблизительно рассчитать, исходя
из предположения, что все жирные кислоты
(90% веса триглицеридов) и около половины
белков преобразуются в кетоны (К), а
глицерин (10% веса триглицеридов), крахмал,
сахар и половина белков являются
антикетоновыми (АК) веществами. Для большинства
людей порог образования кетоновых тел
совпадает с величиной весового коэффициента
К/АК в диапазоне от 1,0 до 1,5.
Содержание жира в экскрементах
повышается сверх нормального (до 5 г/сутки) в
случае, если в суточном рационе
преобладают жиры, но процент абсорбируемых
жиров остается без изменений. В ряде
исследований уровень абсорбции жиров при диете
с нормальным содержанием жировых
компонентов колебался в диапазоне от 91 до 98%.
Наличие большого количества насыщенных
жирных кислот с длинными углеродными
цепочками, например стеариновой,
пальмитиновой, привело бы к снижению усвояемости
жиров, а наличие жирных кислот с более
короткими углеродными цепочками (ниже С12)
привело бы к повышению всасываемости до
полного усвоения поступивших в организм
жировых веществ суточного рациона.
Как показывают последние исследования,
у людей, употреблявших пищу с чрезмерно
высоким содержанием жиров, усиливался
распад красных кровяных клеток, но при этом
не наблюдалось повышения уровня конечных
продуктов обмена гемоглобина. Скорость
всасывания и длина углеродной цепочки
жирных кислот, несомненно, являются важными
переменными, определяющими уровень и
форму транспортировки липидов в системе
кровообращения, но эти факторы пока
остаются неизученными.
Чтобы определить оптимальную
пропорцию ненасыщенных жиров, которые
рекомендуется включать в состав суточного рациона
с высоким содержанием жировых
компонентов, необходимо учитывать то
обстоятельство, что диета, богатая жирами, способствует
заболеваниям сердечно-сосудистой системы
[13, 36]. Хотя причинная связь между
степенью насыщенности жирных кислот и
здоровьем человека достоверно не доказана,
было бы разумно в рационе повысить долю
полиненасыщенных жирных кислот.
Представляется приемлемым следующее весовое
соотношение: 1,5 для полиненасыщенных на
1,0 для насыщенных жирных кислот.
Доказательств, что отступление от указанного
соотношения может привести к нарушению
обменных процессов, пока нет; однако при этом
отмечается повышенная потребность
организма в тканевых антиоксидантах (см. ниже).
Допустимая норма жиров в пищевом
рационе космонавтов. Для того чтобы 75—80%
энерготрат человека покрывалось за счет
жира, потребление этого пищевого вещества
должно составлять до 250 г в сутки. Анализ
фактора полноценности жировых
компонентов свидетельствует о том, что в этих
условиях средняя длина углеродной цепочки
жирных кислот должна состоять из 16 атомов,
при этом на каждый 1,0 г насыщенной
жирной кислоты должно приходиться 1,2 г
полиненасыщенной кислоты. В этом случае может
возникнуть проблема вкусовых качеств пищи
(съедобности); кроме того, опорожнение
желудка будет проходить более медленно, чем
при обычном суточном рационе. Нижний
предел потребления жиров — 7 г линоленовой
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ
21
кислоты, которые обычно содержатся в 15 г
кУкУРУзного масла.
Рекомендуемое количество потребляемых
жиров составляет 70—90 г в сутки [1, 15].
Рекомендации, разработанные в СССР,
подчеркивают, что 60% поступающих жировых
веществ должны обеспечиваться за счет
продуктов животного происхождения [1]. Это
совпадает с преобладающим в США мнением
лишь в том случае, если источником жира
являются нежирные продукты (рыба или
домашняя птица), а не говядина или баранина,
где концентрация жира может быть очень
большой.
УГЛЕВОДЫ
В большинстве распространенных пищевых
рационов основным источником энергии
являются углеводы. Усвояемые углеводы
состоят главным образом из гексоз или их
производных — молекул с большей длиной
углеродной цепочки. Сахарные спирты,
глицерины и частично окисленные вещества
(например, молочная, пировиноградная и
лимонная кислоты) могут также использоваться в
качестве углеводных продуктов. Эти спирты
и кислоты в большинстве рационов не
содержатся в достаточном для возмещения
энерготрат организма количестве, но могут
производиться синтетическим путем на борту
космических кораблей в замкнутых системах
жизнеобеспечения (см. гл. 2, том III).
Минимальная потребность в углеводах.
Глюкоза является основным питательным
субстратом для нервных клеток
(дыхательный коэффициент мозговой ткани RQ=1,O)
и эритроцитов. Однако принято считать, что
углеводы в суточном рационе не являются
незаменимым пищевым продуктом, поскольку
они могут быть получены из жиров и путем
глюконеогенеза из протеинов. Потребление
углеводов на тканевом уровне оценивается
величиной в 140 г за сутки, из которых 100 г
идет на питание клеток центральной нервной
системы и 40 г на питание эритроцитов.
Однако, если углеводы полностью исключаются
из суточного рациона или животные
голодают, через некоторое время мозг может
адаптироваться к кетоновым телам и потребность
тканей в углеводах становится ниже
указанной величины.
Суточный рацион, который обеспечивает
энерготраты организма, но из которого.исклю-
чены углеводы, мог бы иметь такой состав —
250 г жиров (80% калорийности) и 140 г
белков. Этот рацион содержал бы 25 г
глицерина и около 70 г глюкогенных аминокислот
или около 95 г веществ, которые могут
участвовать в цикле углеводного обмена. В этом
случае величина кетоно-антикетонного
коэффициента К/АК была бы примерно равной 3
и испытуемый начал бы выделять с мочой
кетоновые тела. Суточные рационы такого
состава еще никогда не исследовались для
человека. Наибольшим приближением к такому
рациону является исключительно мясная
диета, которая отличается более повышенным
содержанием протеина по сравнению с
приведенным примером и содержит небольшое
количество глюкозы и гликогена. Такая
диета была испытана Стеффансоном и
Андерсеном без проявления каких-либо побочных
эффектов [33].
Динамика обменных процессов в условиях
голодания является достоверной моделью
безуглеводного рациона, поскольку вся
энергия при этом образуется из жировой ткани и
скелетной мускулатуры. При голодании
наблюдается потеря внеклеточной жидкости и
натрия с уменьшением .объема крови и разт
меров сердца, а также повышением уровня
мочевой кислоты в крови. Эти сдвиги удаетс^
предотвратить при приеме углеводов в дозе
50—100 г в сутки. Поэтому представляется
желательным включать в суточный рацион
небольшое количество углеводов.
Необходимость использования неусвояемых
углеводов (клетчатка или грубая пища) в
рационе питания не доказана. Кишечные
бактерии утилизируют большую часть углеводов
пищи, не усваиваемых человеком, образуя
газ и некоторое количество органических
веществ, которые улучшают двигательную
деятельность кишечника, тем не менее
эксперименты показали, что при рационе питания,
не содержащем клетчатки, нормальная
функция кишечника сохраняется [24]. Существует
гипотеза, устанавливающая связь между
некоторыми хроническими заболеваниями (нет
инфекционные заболевания толстого
кишечника, некоторые сосудистые заболевания и
др.) и пониженным потреблением клетчатки
[21], однако причинно-следственная связь
между ними не доказана. Некоторые
советские специалисты [2] рекомендуют включать
небольшое количество неусвояемых
углеводов в рацион космонавтов. Добавки 2—3 г
клетчатки в виде грубых растительных
веществ не повредят и могут оказаться
полезными.
Максимальная переносимость углеводов.
Максимально допустимое количество
углеводов в составе пищевого рациона не установт
лено. Теоретически способность глюкозы вса-:
22
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
сываться гораздо выше суточной потребности
в ней для возмещения общих энерготрат
(около 200—300 г в 1 час, или 15 000 ккал за
16 час). Однако, если в желудочно-кишечный
тракт вводятся гипертонические
концентрации этого вещества в больших количествах,
опорожнение желудка замедляется и из
тканей организма в желудочно-кишечный тракт
поступает вода для растворения глюкозы. Это
может привести к таким неприятным
явлениям, как тошнота, понос и даже обморок.
У лиц с повышенной чувствительностью
указанный синдром может возникнуть после
приема даже 100 г глюкозы. При одинаковой
энергетической стоимости растворы
глицерина, глюкозы и сахарозы вызвали бы
неодинаковое снижение осмотического индекса из-за
различий в молекулярном весе. Если
используются сахара, то необходимо предусмотреть
и достаточное количество воды для их
растворения. Было бы предпочтительным в состав
суточного рациона включать значительное
количество крахмала.
Глюкоза выводится с мочой, если ее
уровень в крови превышает максимальную реаб-
сорбирующую способность почек. Поэтому в
суточном рационе питания, построенном на
максимальном включении углеводов, должны
быть предусмотрены частые приемы пищи.
Почечный порог для глицерина ниже, чем
для глюкозы, и выведение его с мочой,
вероятно, ограничивает его применение как
пищевого продукта.
Некоторые люди на замещение жиров в
пищевом рационе углеводами реагируют
отчетливым повышением уровня триглицеридов в
сыворотке крови. У здоровых лиц
обнаруживается подъем уровня липидов крови только
в том случае, если углеводы обеспечивают
возмещение около 85% общих энерготрат
организма [31]. Эта побочная реакция
протекает тяжелее при питании сахарозой, нежели
крахмалом.
Допустимый уровень углеводов в пищевом
рационе для космических полетов. Суточные
рационы космонавтов могли бы быть
составлены с расчетом на включение в них 85—
90% (по калорийности) обычных углеводов
при условии, что при этом не будет
допущено гипертонических концентраций углеводов,
а также будет изучена переносимость такого
рациона в отношении гиперлипидемии,
вызванной питанием углеводами. Углеводы
оказались бы выгодными в случае, если бы
имелась опасность гипоксии, поскольку они
требуют наименьшее количество кислорода для
своего усвоения [28]. Бесспорно
установленного минимального уровня потребности в
углеводах не существует, но из осторожности
минимальным количеством их следует
считать 100 г в сутки. Рекомендованный уровень
потребления углеводов в суточном рационе
составляет 400—500 г в сутки [1, 15] с
преобладающей долей углеводов в виде
крахмала.
БЕЛКИ
Белки состоят примерно из 20 различных
аминокислот, девять из них являются
незаменимыми в суточном рационе человека.
Большая часть белков содержит около 16%
азота, главным образом в виде
альфа-аминогрупп. Так как организм человека не
способен окислять азот, потенциальная
энергетическая ценность белков полностью никогда не
реализуется. Основной конечный продукт
белкового обмена — мочевина — обладает
потенциальной энергией в 2,5 ккал на 1 г веса.
Минимальная потребность в белках. Белки
суточного рациона должны обеспечивать
поступление минимальных количеств девяти
незаменимых аминокислот и достаточное
количество аминного азота для синтеза тех
аминокислот, которые содержатся в тканях, но
не являются незаменимыми. Эта вторая
неспецифическая потребность может быть
удовлетворена за счет поступления большего
количества незаменимых аминокислот, других
аминокислот, мочевины или лимоннокислого
аммония.
Установлена минимальная потребность в
аминокислотах, необходимых для
поддержания азотистого баланса у здоровых молодых
мужчин. Безопасная величина этого
показателя представляет собой удвоенное;
количество наибольшего потребления указанных
веществ, зафиксированное в проведенных
исследованиях [2, 13, 34, 37]. Данные,
характеризующие этот показатель для женщин,
существенно не отличаются от тех, что
установлены для мужчин. Эти показатели
суточной потребности (в г/сутки) таковы:
триптофан — 0,5, лейцин — 2,2, изолейцин — 1,4,
валин — 1,6, треонин — 1,0, лизин — 1,6, ме-
тионин (+цистин) — 2,2, фенилаланин (+ти-
розин) — 2,2. При применении новых методик
в исследованиях девятая аминокислота — ги-
стидин — не была признана незаменимой.
Однако в ней нуждаются дети и почечные
больные при продолжительном соблюдении
лечебных диет. Механизмы синтеза этой
аминокислоты в организме человека неизвестны,
и для длительных сроков диеты гистидин мо-
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ
23
жет быть отнесен к незаменимым
аминокислотам. Потребность в нем оценивается
величиной 2,0 г/сутки [2]. Десятая
аминокислота — аргинин — может быть синтезирована в
организме, но скорость синтеза в ряде
случаев могла бы оказаться ограниченной, что,
однако, для взрослого мужчины не доказано.
Потребность в этой аминокислоте
оценивается величиной 6,0 г/сутки [2].
Минимальная потребность в белках
больше, чем сумма минимальных потребностей в
каждой из девяти незаменимых аминокислот.
Общепризнано, что максимальная величина
потребления белка в среднем — 0,5 г на 1 кг
веса в сутки [34] или около 6 г аминного
азота для взрослого мужчины среднего веса.
Этот показатель считается обоснованным при
условии, что потребность в возмещении
энерготрат, а также потребность в других
необходимых питательных веществах также
удовлетворены и белок не потребляется для
синтеза углеводов.
Пока нет единого мнения о том, полезно
или вредно включение в суточный рацион
белковых веществ выше уровня абсолютно
минимальной потребности в них,
сохраняющего азотистое равновесие. У животных
введение более полноценных белков оказывает
защитное действие в отношении таких
потенциально опасных факторов, как инфекция и
действие ряда токсических веществ.
Увеличение содержания белков в суточном
рационе человека не предупреждает потери
белков мышц вследствие гиподинамии и условий
пониженной гравитации. Вероятно, разумно
предусмотреть в космическом пищевом
рационе по крайней мере 50 г белков как
минимально безопасный уровень удовлетворения
в них суточной потребности организма
человека.
Максимальная переносимость белковых
веществ. До последнего времени не
исследовался вопрос о переносимости человеком
питания белковыми веществами. Обычно
пищевые рационы с высоким содержанием белка
не превышали 200—250 г в сутки. Эта
величина только вдвое выше уровня нормального
потребления белковых продуктов, принятого
в СССР и США, и удовлетворяет на одну
треть потребности в возмещении энерготрат
суточным пищевым рационом. Лица,
содержавшиеся на рационе с высокой
концентрацией белка, не обнаруживали каких-либо
явных патологических отклонений. Однако
уровень мочевины в крови у них повышался,
а объем мочи и осмотический молекулярный
индекс были выше обычных значений из-за
повышенного выведения мочевины. Моча
содержала больше серы и фосфора.
Наблюдалось снижение рН и повышение экскреции
мочевой кислоты.
Все эти сдвиги были особенно выражены
у лиц, находившихся в течение месяца на
суточном рационе, покрывавшем 85% расхода
энергии организма за счет белков [25, 32].
Процент усвояемости белков не выходил за
пределы нормы, и содержание азота в
экскрементах пропорционально возрастало до
величины около 9 г в сутки. Объем мочи
составлял 4—5 л в сутки, и содержание в ней
мочевой кислоты и кальция было в 3 раза
выше по сравнению с контрольными
показателями. В течение всего периода наблюдения
в моче определялось наличие кетоновых тел.
Таким образом, суточный рацион с высоким
содержанием белка вызывал увеличение
потерь кальция, повышение энергетических
потерь с калом и мочой, увеличенное
потребление воды и создавал угрозу образования
почечных камней из уратов.
Допустимое содержание белков в суточном
рационе для космических полетов. Если
обеспечение питьевой водой достаточное и в
диете содержится значительное количество
катионов, то в суточный рацион можно
включить до 300 г белка. Объем мочи должен был
бы быть большим (2,5—3 л), чтобы
обеспечить клиренс мочевины и растворимость
мочевой кислоты. Вследствие повышения
фильтрационной функции почек и выведения мочи
возросла бы и экскреция множества других
водорастворимых веществ (витаминов,
минеральных веществ). Минимально допустимым
количеством суточного потребления белковых
продуктов считается 50 г
высококачественного белка. Однако при суточном рационе,
богатом жирами, концентрация белковых
компонентов может быть повышена для
предотвращения кетоза и сохранения баланса
азота.
Оптимальные суточные рационы
обеспечивают покрытие 11—-15% общих энерготрат
организма за счет белков. Рекомендуемый
уровень приемлемого содержания белков в
пищевом рационе в США составляет 0,8 г
[37] на килограмм веса, что меньше того же
показателя, принятого в СССР,— 12—14% от
общих энерготрат [2, 13]. Приемлемый
уровень содержания белков в суточном рационе
в СССР определен как удвоенное значение
минимально допустимого потребления белковых
веществ, позволяющего компенсировать
влияние неблагоприятных факторов внешней сре-
Ды [13].
24
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
Американские нормы потребления белка
определяют более низкую, но достаточно
безопасную норму потребления белков здоровым
человеком [37]. В нормах СССР
подчеркивается, что, по крайней мере, половина
белковых продуктов суточного рациона должна
быть животного происхождения. Эта
величина повышается до 60% для работников
умственного труда [13]. Нормы потребления в
диапазоне от 55 до 120 г в сутки являются
достаточными и для мужчин, и для женщин.
Для членов экипажей современных
космических кораблей более высокие уровни
содержания белка в суточном рационе будут,
вероятно, более приемлемыми для обеспечения
вкусовых качеств и традиционного режима
питания.
ПОТРЕБНОСТИ
В ВИТАМИНАХ И МИНЕРАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВАХ
Минеральные вещества пищи принимают
участие в регуляции всех жизненных
процессов в организме, а некоторые из них
являются также структурными компонентами
тканей. Костный скелет состоит из большого
количества кальция и фосфора, а хорошо
упитанный человек имеет некоторые запасы
микроэлементов и жирорастворимых витаминов,
хотя большинство этих веществ не запасается
в тканях. Симптомы недостаточности
микроэлементов появляются через несколько дней,
недель или месяцев питания неполноценной
пищей в зависимости от характера
недостающего компонента. Первые явные признаки
недостаточности пищевого рациона — это
чаще всего биохимические сдвиги в обменных
процессах. Клинические же симптомы
появляются значительно позже. Наименьшее
количество пищевых элементов, которое
предотвращает явные нарушения метаболизма,
обычно определяется как минимальная
потребность организма в этих веществах.
Для некоторых веществ, например таких,
как кальций, минимальная потребность не
может быть определена указанным способом,
так как кальций может вымываться из
костных структур скелета для поддержания
наиболее важных функций мягких тканей.
Биохимических сдвигов при этом не
обнаруживается, но скелет может измениться так, что
его структуры станут чрезмерно мягкими и
хрупкими для нагрузки, создаваемой
тяжестью тела. Для пищевых веществ этого
класса минимально необходимым количеством
является то, при котором сохраняется баланс
между количествами веществ, поступающих
с пищей и выводящихся из организма. Этот
критерий надежен только в том случае, если
исходное содержание данного компонента в
организме человека было нормальным и при
этом не наблюдалось неблагоприятного
перераспределения компонента между
различными тканями.
Всасывание и использование многих
пищевых веществ изменяются в зависимости от
количества их поступления в организм и
наличия в нем соответствующих запасов.
Например, железо лучше усваивается теми
лицами, у которых его запасы очень малы,
а всасывание кальция изменяется в
зависимости от содержания его в пище.
Некоторые витамины продуцируются
кишечными бактериями, одни из которых
полезны, а другие нет, так что количество
витаминов, определяемое при анализе
экскрементов, может оказаться выше количества
поступающего в организм в составе пищи,
независимо от ее полноценности или тканевых
запасов данного питательного вещества
(таких, как пантотеновая кислота). По этим
и другим соображениям, обычные суточные
рационы для здоровых людей считаются
наиболее оптимальными для удовлетворения
потребностей организма человека в витаминах.
Индивидуальные потребности в пищевых
веществах внутри однородной группы
населения неодинаковы, и изменения условий
окружающей среды вносят дополнительные
вариации в уровень этих потребностей.
Таким образом, рекомендуемое количество
пищевых веществ в суточном рационе всегда
должно быть выше минимально допустимого,
теоретически рассчитанного уровня. В
зависимости от точности, с которой определяются
минимально допустимые количества
изменчивости этого показателя внутри группы
населения, а также физиологической
значимости данного вещества рекомендуемые
нормы его потребления должны иметь надежный
запас безопасности [12, 13, 37].
ВОДОРАСТВОРИМЫЕ ВИТАМИНЫ
Весовые показатели потребления
витаминов чрезвычайно малы, поэтому системы
обеспечения жизнедеятельности могут иметь в ре-
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ
25
зерве достаточные количества нетоксических
водорастворимых витаминов. Нормы,
рекомендуемые для здоровых взрослых людей в
США и СССР, приведены в табл. 4.
Они должны в достаточной мере обеспечить
и потребности космонавтов, питающихся
нормальной пищей.
Таблица 4. Рекомендуемые нормы
потребления витаминов и минеральных веществ
в суточном рационе мужчины весом 70 кг
Пищевые вещества
Водорастворимые витамины
аскорбиновая кислота, мг
биотин, мкг
холин, г
фолацин, мг
ниацин, мг
пантотеновая кислота, мг
рибофлавин, мг
тиамин, мг
Be, мг
Bl2, МКГ
Жирорастворимые витамины
А, М.Е.
Д, М.Е.
Е, М.Е.
Ki, мг
Макроэлементы
кальций, г
фосфор, г
магний, мг
натрий, г
хлориды, г
калий, г
Микроэлементы
медь, мг
хром, мг
фтор, мг
йод, мкг
железо, мг
марганец, мг
молибден, мг
селен, мкг
цинк, мг
СССР [13] *
75—105
150-300
1,0-1,5*2
1—2*а
20—25
10—12*2
2,4-3,4
1,8-2,5
2,1-2,9
1*2
5000
0
3—9*з
до 2*2
0,8
1,2
400—600
4—б*3
5—7*3
2,5—3*3
2*з
2—2,5*з
0,5-1,0
100—200
15
5-10*з
0,5*з
500*8
10—15*з
США [37]
45
150—300
0,5-1,0
0;-4
18
10-15
1,6
1,4
2,0
3
5000
0
15
2
0,8
0,8
350
3**
4*4
3-5 *4
2
0,5**
1,0-1,5*
130
10
5
0,25
10
15
• Низкие значения соответствуют профессиям с легким
физическим трудом в обычных условиях, высокие —
профессиям с наибольшей физической нагрузкой.
•* По данным [2].
•» В расчете на суточный рацион в 3000 ккал, по данным
А. А. Покровского (1964), см. [2].
*• См. текст.
•» Минимальная потребность, по данным Марджина,
см. [22].
Потребность в некоторых витаминах
изменяется в зависимости от энерготрат, поэтому
большие количества будут требоваться для
космических полетов с повышенными
энергетическими затратами. Потребности в
водорастворимых витаминах в мг на 1000 ккал
таковы: тиамина 0,5, рибофлавина 0,55 и ниаци-
на 6,6. Потребность в витамине В6 возрастает
с увеличением поступления в организм
человека белка и составляет 2 мг на 100 г
последнего. Норму потребления холина можно было
бы снизить, но только в том случае, если бы
увеличилось потребление незаменимой
аминокислоты — метионина, являющегося
источником метильных групп. Все эти
водорастворимые витамины могут даваться здоровым
индивидуумам в дозах, во много раз
превышающих потребности, без каких-либо
последствий; излишки будут просто выводиться с
мочой.
Что касается незаменимости ряда
водорастворимых витаминов в обычном суточном
рационе человека, то мнения ученых
неодинаковы. В СССР рекомендуются определенные
количества пангамовой кислоты (2,5 мг в
сутки), рутина и родственных биофлавоноидов
(50 мг в сутки), инозитола (1,0 г в сутки)
[2]. В США эти же вещества не считаются
незаменимыми компонентами в суточных
рационах для взрослых лиц.
Однако некоторые флавоноиды (особенно
Р-нафтофлавон и кверцетин-пентаметил эфир)
являются потенциальными возбудителями
микросомальных энзимов, которые
устраняют токсичность химических
канцерогенов [39], и эти флавоноиды можно
рассматривать как фармакологические агенты,
применяемые в зараженной атмосфере. Ни один
из указанных компонентов не является
вредным при рекомендуемых уровнях
потребления или поступления их с обычными
пищевыми продуктами.
ЖИРОРАСТВОРИМЫЕ ВИТАМИНЫ
Так как жирорастворимые витамины
откладываются в тканях, можно думать, что
суточная потребность в них при повседневных
рационах питания имеет меньшее значение,
чем потребность в других витаминах.
Тканевых резервов витамина А хватило бы на
несколько недель при недостаточном
поступлении этого вещества в организм хорошо
упитанного человека. Точно так же нет острой
нужды включать в суточный рацион взрослых
людей витамин D только потому, что они
недостаточно облучаются солнечным светом.
26
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
Витамин К синтезируется в организме
кишечными бактериями, поэтому симптомы
недостаточности его будут отсутствовать до
момента, пока не нарушатся процессы
всасывания в тонком кишечнике или в организм
не будут введены антибиотики. Запасы
витамина Е, вероятно, могут расходоваться
быстрее других, особенно если в искусственной
атмосфере кабины будет повышенное
парциальное давление кислорода или суточный
пищевой рацион будет чрезмерно богат
полиненасыщенными жирными кислотами. Такие
ситуации предъявляют к пищевым веществам
дополнительное требование — служить
неспецифическими антиоксидантами. Поэтому
потребность в витамине Е зависит от
количества других биологически активных жиров-ан-
тиоксидантов, содержащихся в пищевых
продуктах (например, БОТ — бутилоксйтолуол,
пропилгаллат).
Несмотря на перечисленные
обстоятельства, для большей безопасности следует
включить жирорастворимые витамины в суточные
рационы космонавтов по нормам.
В противоположность водорастворимым
витаминам, чрезмерные дозы некоторых
жирорастворимых витаминов из-за
потенциальной токсичности недопустимы [37].
Нормальное потребление витамина А не должно
превышать 10 000 М.Е. в сутки, хотя кароти-
ноидные препараты практически безвредны.
При чрезмерном поступлении р-каротина
развивается пигментация кожных покровов.
Описан даже один случай повреждения
печени. Только в самой невероятной
обстановке, когда космонавты будут полностью
лишены ультрафиолетового облучения в течение
долгого времени, понадобятся пищевые
добавки витамина D; но в таком случае не
следует давать более 400 М.Е. в сутки.
Получаемая растительная форма витамина К — фил-
локвинон — токсических свойств не имеет, но
синтетическая форма этого вещества —
менадион — токсична для недоношенных
детей.
Хотя данных о токсичности менадиона для
взрослых лиц не имеется, было бы разумнее
использовать лишь естественную форму
витамина К.
Витамин Е не обнаруживает токсического
действия в дозах, в 1000 раз превышающих
рекомендуемый уровень потребления; однако
от приема повышенных доз витамина Е нет
никакой пользы. Вследствие того, что
парциальное давление кислорода в атмосфере
кабины космического корабля может быть выше,
чем в земной атмосфере, и поскольку
витамин Е безвреден, все же было бы
желательно удвоить рекомендуемый уровень его
потребления в питании космонавтов.
МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА
Рекомендуемые уровни суточного
потребления минеральных веществ представлены в
табл. 4, но в вопросе о применимости этих
норм в питании космонавтов существует
много неясного.
Значительная масса кальция в костях
непрерывно обновляется, подвергаясь
выведению и вновь поступая в костные структуры.
У здоровых лиц скорости процессов
кальциевого обмена сбалансированы. Любое
воздействие, ускоряющее распад костной ткани или
замедляющее ее образование, в конечном
итоге приведет к деминерализации костного
скелета. Материалы исследований гиподинамии
с применением постельного режима
свидетельствуют о том, что для сохранения
прочности длинных костей кальциевый обмен
должен быть точно сбалансирован [35].
Стрессовые воздействия также приводят к
повышенным потерям этого минерала. У
американских космонавтов наблюдалось
понижение плотности костной ткани, однако
уровень кальция в крови не изменялся. Если
этот процесс не купировать, то возникнет
опасность образования камней в почках из-за
повышенного выведения кальция с мочой
и повышается хрупкость костной ткани.
Нет оснований думать, что повышенное
введение кальция в суточный рацион
позволило бы предотвратить деминерализацию, так
как этот процесс обусловлен
физиологическими механизмами и дополнительное введение
кальция может привести лишь к ухудшению
состояния человека. Важно, чтобы
удовлетворялись рекомендованные нормы потребления
этого минерала и чтобы космонавты
принимали его во время полета в количестве,
которое заведомо будет всасываться и
использоваться организмом при обычном режиме
питания. Поступление в организм кальция,
фосфора и магния должно быть
сбалансированным, с коэффициентом Са/Р, равным 1,
и с коэффициентом Ca/Mg, равным
приблизительно 2.
Нормирование электролитов также
является сложной проблемой, поскольку влияние
факторов космического полета на
электролитный баланс и водно-солевой обмен полностью
не изучено. Повышение диуреза
систематически наблюдается у космонавтов и при
исследованиях с применением постельного ре-
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ
27
жима [35]. В случае гиподинамии
развивается сопутствующее осложнение —
отрицательный баланс натрия, который не может быть
купирован за счет повышенного его
поступления в организм. При уменьшении запасов
натрия в организме выброс гормонов коры
надпочечников (особенно альдостерона)
приводит к выраженной задержке натрия в
организме и увеличению потерь кальция.
Результатом этого является обезвоживание
организма и уменьшение объема циркулирующей
крови, снижение запасов натрия и калия при
нормальном или повышенном значении
осмотического индекса в тканевых жидкостях.
Хлориды, по-видимому, претерпевают сдвиги,
аналогичные нарушению натриевого обмена.
Эти сдвиги могут оказаться потенциально
опасными для сердечно-сосудистой системы.
Чтобы не нарушить регуляторные
механизмы, потребление натрия должно составлять
не менее 3 г в сутки; по крайней мере, такое
же потребление должно быть и для калия.
При недостаточном охлаждении тела во
время выполнения тяжелой физической
работы или работы в условиях повышенной
температуры окружающего воздуха
возникают дополнительные потери натрия и
хлоридов с потовыделением. Для того чтобы
компенсировать эти потери, на каждый литр
потребляемой свыше номинальных 2,5 л воды
вводится дополнительно 1 г натрия.
МИКРОЭЛЕМЕНТЫ
Известные микроэлементы, которые
должны поступать в организм человека,
представлены в табл. 4 в виде ориентировочных норм
потребления их в суточном рационе.
Суточное потребление с достаточной точностью
определено для немногих микроэлементов; к
ним относятся железо, йод и цинк.
Рекомендованные нормы других микроэлементов
рассчитаны в соответствии с вероятным
содержанием их в обычном полноценном
суточном рационе и экспериментальными
данными, полученными на животных. Другими
микроэлементами, необходимыми для
жизнедеятельности разных видов животных
(потребность в них человека еще не доказана),
являются алюминий, ваннадий, олово, никель
и кремний. Чем дольше человек будет
пользоваться в космическом полете полноценным
суточным рационом, тем меньше вероятность
непредвиденных осложнений вследствие
действия еще не изученных факторов
питания.
Однако создание полноценного суточного
рациона питания является сложной задачей
для регенеративных систем обеспечения
жизнедеятельности. Существует опасность
как недостатка, так и избытка указанных
элементов в этих условиях.
ПОТРЕБЛЕНИЕ КИСЛОРОДА И ВЫДЕЛЕНИЕ УГЛЕКИСЛОТЫ
Общее количество потребляемого в сутки
кислорода и выделяемой за это время
углекислоты зависит в основном от уровня
энерготрат и в меньшей мере от состава
суточного рациона. Основное потребление кислорода
увеличивается по нелинейному закону с
увеличением веса тела [4], но главной
переменной, определяющей уровень энерготрат,
является мышечная деятельность, которая
оказывает наибольшее влияние на потребление
кислорода [7]. По приблизительным
подсчетам известно, что на каждый литр (STPD)
потребленного кислорода высвобождается
5 ккал энергии. Суточное потребление
кислорода человеком небольшого роста варьирует
от 300 л (1500 ккал) в покое до 1000 л
(5000 ккал) при тяжелой физической
работе [18].
Вследствие различного уровня физической
активности в пределах умеренной
работы.весовое потребление кислорода для человека
весом в 70 кг может изменяться в пределах от
0,5 до 1,0 кг в сутки [2]. В стандартных
условиях газовой среды в кабине космического
корабля потребление кислорода
космонавтами составляет 7,3—7,5 л на 1 кг веса [4].
Однако, учитывая серьезные последствия даже
кратковременного воздействия гипоксии,
основные расчеты систем обеспечения
жизнедеятельности целесообразно проводить
исходя из стандартного потребления кислорода
1 кг на человека в сутки [4].
Исходя из нормального значения
дыхательного коэффициента RQ можно вычислить
количество углекислоты, выделяемой при
поглощении кислорода. Так, если величина
потребленного кислорода составляет 1000 л в сутки
при дыхательном коэффициенте i?(?=0,83, то
выделится 830 л углекислоты. Более точные
расчеты могут быть сделаны, если учесть
состав пищевых веществ, переработанных
организмом (см. табл. 3). Например, восполнение
энерготрат в 3000 ккал с использованием
суточного рациона, содержащего 110 г белка,
28
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
90 г жиров и 418 г углеводов, потребовало бы
633 л кислорода (882 г) и привело бы к
образованию 566 л (1122 г) углекислоты;
значение дыхательного коэффициента при этом
было бы 0,89 [15]. Дополнительные расчеты
для более строгих суточных рационов будут
приведены ниже, в разделе о конечных
продуктах метаболизма человека.
ПОТРЕБЛЕНИЕ ВОДЫ
РОЛЬ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА
Если температура тела преимущественно
постоянна, то тепло, продуцируемое в
организме в процессе метаболизма, должно
рассеиваться.
Радиация обычно является наиболее
важным каналом теплопотерь, и ее значение
повышается весьма значительно при низких
температурах внешней среды. Если же
температура окружающей среды повышается, роль
радиации уменьшается. При температуре
около 30° С и умеренной влажности радиация,
теплопроводность и конвекция, а также
испарение становятся равноценными каналами
теплопотерь. При более высоких
температурах внешней среды, приближающихся к
температуре тела, выведение из организма тепла
с испарением становится наиболее важным
средством теплопотерь. Если температура
окружающего воздуха и температура стен равна
или выше температуры тела, то испарение
является единственным каналом теплопотерь.
БАЛАНС ВОДЫ
Количество воды, которое организм должен
получить для поддержания константного
уровня водонасыщения, изменяется в
зависимости от параметров окружающей среды1,
общей величины обменной теплопродукции и
состава суточного рациона. В GGCP и США
в полосе с умеренным клим&тсШ^ Для лиц^
занимающихся легким физичейййм трудом,
обычные величины поступления и "выведения
жидкостей составляю^1 бколгсг 2,5 л в сутки
[6, 8, 9, 22]. При <Шыко^ Щтчлок
рационе питания около 1 й-вб^ь? ггойупае'т в
организм человека в составе ^йдевйх продуктов.
Около 350 мл воды обра|уётйя;лвпроцессе
окисления пищевых эне^Ши^ёсжй^ веществ.
Эта величина зависи|й¥'койп;Ш^рации
каждого из компонентов;! суiobstM районе (см.
табл. 3). При обычных пищевых хЪстгавах на
каждые 100 ккал энергии, выделяющейся в
процессе обмена веществ, образуется около
12 мл воды [9]. Остальная часть ее
поступает в организм с жидкими компонентами
суточного рациона.
В условиях комфортной температуры и при
выполнении легкой физической работы
количество воды, выводимой с мочой, составляет
около 1200 мл в сутки, что почти равно
количеству воды, испаряющейся через кожу
(700 мл) и легкие (400 мл). При более
тяжелой физической работе и повышении
теплопродукции в результате обменных процессов
количество воды, испаряющейся с потом,
возрастает. Теплота парообразования при
температуре тела составляет 0,58 ккал на 1 г
воды. Таким образом, час тяжелой
физической работы (10 ккал в 1 мин.) обычно
приводит к дополнительной потере 1 л воды
кожной поверхностью тела, что необходимо для
рассеивания генерируемого в процессе
жизнедеятельности тепла. В этих условиях моча
становится более концентрированной, пока
не увеличится потребление жидкости.
Максимальная концентрационная
способность почек у здоровых взрослых людей
составляет 1400 миллиосмолей на 1 л, значит
минимальный объем экскретируемой
организмом мочи, т. е. предельное значение этого
механизма сохранения воды, зависит от
минеральной нагрузки, включенной в суточный
рацион. Минеральная нагрузка связана в
основном с потреблением соли и образованием
мочевины в результате процессов белкового
катаболизма. Суточный рацион, состоящий
из 100 г белка, 10 г соли и нормальных
количеств других минеральных веществ,
вызывает минеральную нагрузку приблизительно в
800 миллиосмолей, что требует для процессов
почечной экскреции 600 мл воды.
Практически более целесообразно планировать
повышенное поступление в организм питьевой
воды да восполнение потерь ее с испарением
пота, нежели допускать форсирование
экскреторной функции почек до максимального
значения.
Тепло и, что более важно, комбинация
работы и тепла могут вызвать значительное
повышение потребления воды. Цифры,
приведенные в ряде исследований,
свидетельствуют, что величина потерь воды с поверхности
тела составляет 50 г в час при комфортной
температуре (табл. 5). Уровень потовыделе-
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ 29
Таблица 5. Влаеопотери у мужчин через легкие и кожные покровы в герметически замкнутом помещении [2]
Число
обследованных лиц
в возрасте
19—43 лет
Время
наблюдения,
сутки
Средняя
температура
окружающего
воздуха, °С
Максимальная
температура
окружающего
воздуха, °С
Относительная
влажность, %
Скорость
движения
воздуха, м/сек
Скорость
испарения воды,
г/час
3
11
6
6
6
15
30-120
30
15-30
60
6-15
20—23
20—28
25—30
26—28
—
—
—
32—40
32—32
56—70
45-75
55-80
29-65
35-65
0,05
0,05-1,0
0,05—1,0
0,05-1,0
0,06-1,0
56
45-64
89
104—180
85—108
ния начинает возрастать при повышении
температуры выше 25° С. Установлено, что в
покое у испытуемых величина потерь воды
повышается до 180 г в час за счет
потоотделения, когда средняя температура
окружающей среды составляет 25—30° С и когда в
некоторые периоды она может быть выше
[2]. В Средней Азии при работе в летний
период на открытом воздухе потребление
воды составляет 6—6,5 л в сутки. При высокой
температуре окружающего воздуха и
интенсивной солнечной радиации, например в
пустыне, в зависимости от тяжести рабочей
нагрузки, потребление воды может достигнуть
6—11 л в сутки [16].
Испарение воды повышается также при
пониженном барометрическом давлении.
Зафиксированные потери воды у людей в покое
при температуре 18—23° С при ношении
скафандра с наддувом и использовании
кислородной маски на уровне моря составляют 44 г
в 1 час, а на высоте 20 000—35 000 м над
уровнем моря —100 г в 1 час. Потери воды
возрастают до 211 г в 1 час, если температура
воздуха повышается до 37° С. Работа,
выполняемая на высоте, приводит к потере 183 г
воды в 1 час при более низкой температуре и
300 г в 1 час при более высокой
температуре [17].
ДЕФИЦИТ ВОДЫ
Тело физически развитого молодого
мужчины весом 70 кг содержит 7 кг жировых
отложений и 45 кг воды. При потере тканями
воды в размере от 4 до 7 л наступает истощение
от обезвоживания, которое может привести к
невозможности передвигаться, а смерть от
обезвоживания наступает, когда потеря воды
достигает 10—15 л. Ясно, что возмещение
суточных потерь воды играет чрезвычайно
важную роль в поддержании
жизнедеятельности организма.
В случае полного «водного голодания» в
условиях комфортной температуры и при
оптимальном составе суточного рациона (малое
содержание белка, малое количество соли,
достаточная калорийность) объем мочи
может понизиться до 300 мл в сутки, а
выведение воды с экскрементами почти полностью
прекращается. При этом испарение через
кожные покровы тела постепенно уменьшается.
Следовательно, минимальное количество
потребляемой человеком воды должно быть не
ниже примерно 1400 мл в сутки. Часть этой
потребности удовлетворяется за счет
непрерывного образования воды в ходе обменных
процессов. Однако для поддержания водного
баланса на уровне нормального
функционирования необходимо поступление не менее
1 л воды извне. При полном «водном
голодании» в условиях низкой температуры
окружающего воздуха человек может выжить
только 10 суток. В противоположность этому,
возможность жить без пищи, но при
достаточном количестве питьевой воды превышает
40 дней для молодого мужчины, имеющего
около 7 кг жировых отложений. Без
потребления воды в условиях высокой температуры
окружающего воздуха смерть может
наступить на первые или вторые сутки.
РЕКОМЕНДУЕМЫЕ НОРМЫ ВОДЫ
ДЛЯ КОСМИЧЕСКИХ ПОЛЕТОВ
В СССР для полетов в кабине космического
корабля рекомендуемый уровень потребления
воды составляет 2200—2500 мл в сутки [4,
15]. При полетах с выходом в открытое
космическое пространство в скафандре с
наддувом, при 7-часовом пребывании на лунной
поверхности уровень энерготрат
предположительно возрастет на 1400 ккал в сутки по
сравнению с энерготратами космонавта,
находящегося в кабине космического корабля.
При этом возрастет и потребление воды на ве-
30
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
дичину, определяемую скрытой теплотой
парообразования, уровнем влажности и
температуры воздуха, скоростью вентиляции, а
также барометрическим давлением. При
давлении в 1 атм и при температуре воздуха,
равной температуре тела, дополнительно
потребуется 2500 мл воды, а общее водопо-
требление составит в сутки 5 л, независимо
от того, будет ли вода приниматься в чистом
виде или в составе пищи и напитков. Важно
то, что потери воды должны надежно
восполняться, т. е. чтобы члены экипажа могли в
достаточной мере потреблять жидкости в
процессе деятельности и после работы, а также
в периоды тепловых воздействий.
Избыточное потребление воды большого
значения не имеет, за исключением случаев,
когда предстоит выполнение тяжелой
физической работы в условиях жары, потому что
гипофиз и почки регулируют осмотическое
давление крови с большой точностью.
Избыток воды, поступившей в организм,
выводится с мочой в течение 2 или 3 час. с момента
потребления.
КОНЕЧНЫЕ ПРОДУКТЫ МЕТАБОЛИЗМА
Продукты метаболизма выводятся с мочой,
фекалиями, выдыхаемым воздухом и потом.
Специфические вещества задерживаются
или удаляются из организма в той степени,
в какой это необходимо для поддержания
гомеостаза, при этом вместе со шлаковыми
продуктами распада выводятся потенциально
полезные вещества. Небольшие количества
этих веществ выводятся из организма в виде
кишечных газов, волос, ногтей, десквамиро-
ванного эпителия кожи, кожного сала, ушной
серы, слизи из полости носа и влагалища,
слюны, слез, семенной жидкости и
менструальных выделений. Уровни потерь этих
веществ опубликованы в работах [2, 5, 38].
МОЧА
Моча образуется на стадии
ультрафильтрации плазмы крови. Вода плазмы и молекулы
растворенных в ней веществ величиной не
более диаметра очень малых молекул
протеина «проталкиваются» через поры клубочко-
вых капилляров и поступают в каналец неф-
рона. При прохождении гломерулярного
фильтрата по канальцам нефрона ряд веществ
всасывается обратно в кровь (глюкоза,
аминокислоты, вода), тогда как другие (мочевая
кислота и аммиак) активно выделяются ка-
нальцевым аппаратом нефрона и поступают
в первичную мочу.
Основной смысл образования мочи
заключается в постоянном удалении из крови
мочевины и других азотистых продуктов
метаболического распада. Другая, не менее
важная функция включает регуляцию водно-
солевого баланса для поддержания
осмотического и кислотно-щелочного равновесия в
тканевых жидкостях организма. В моче
содержится также множество других
компонентов, таких, как гормоны и конечные продукты
гормонального обмена. Измерение суточного
уровня их экскреции позволяет получить
чрезвычайно ценную информацию о
физиологических механизмах регуляции организма
человека в космическом полете.
Хотя моча является очень сложным по
своему составу метаболитом, ее основные
компоненты, в смысле веса, составляют вода (от
400 мл до нескольких литров), мочевина
(30—50 г) и неорганические ионы (10—20 г).
При полноценном суточном рационе
энергетическая ценность мочи равна 8,6 ккал на
1 г азота.
ЭКСКРЕМЕНТЫ
Каловые массы состоят из переваренных
и непереваренных компонентов суточного
пищевого рациона, из веществ, выделяемых
в желудочно-кишечном тракте, остатков
пищеварительных соков, желчи и клеток
слизистой, живых и мертвых микроорганизмов
и продуктов их метаболизма. Вес сухого
остатка каловых масс в известной степени
определяется количеством потребленных
пищевых продуктов. Однако в большей мере вес
как твердых веществ, так и жидких
компонентов фекалий определяется составом пищи.
Вес жидких компонентов фекальных масс и
содержание в них летучих жирных кислот
бывают намного больше при обычном
суточном рационе с богатым содержанием
углеводов, чем при рационе, богатом жировыми или
белковыми пищевыми продуктами [11].
Однако это различие связано скорее с
наличием неусвояемых углеводов растительного
происхождения, чем с наличием углеводов
как таковых.
Вес жидких компонентов кала, по данным
одного исследования, при суточном рационе,
не содержащем клетчатки, составлял 86 ±
± 25 г в сутки при величине сухого остатка
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ
31
в 15 ± 2 г. При пищевом рационе с более
высоким содержанием неперевариваемых
веществ (большей частью высушенных и
переработанных пищевых продуктов)
аналогичные показатели составили 138 ± 17 г и 41 ±
± 5 г в сутки [24], т. е. соответствовали
уровню, характерному для человека, находящегося
на обычном суточном рационе [10].
Содержание азота и минеральных веществ в кале
космонавтов космического корабля «Джеми-
ни-7» при подобном суточном рационе
соответствовало тем же значениям, что и при
лабораторном исследовании в наземных
условиях. Это свидетельствует о том, что процессы
пищеварения и всасывания азотсодержащих
и минеральных веществ не претерпели
сдвигов под влиянием факторов космического
полета.
Если человек потребляет легкоусвояемые
пищевые вещества, то основным компонентом
фекальных масс становится вода (100 г) с
содержанием 1—1,5 г азота, 4—5 г липидов,
2—3 г солей и очень небольшого количества
витаминов и других органических веществ.
В обычных условиях энергетическая ценность
высушенных органических компонентов
фекалий удивительно одинакова, она
составляет в среднем 6,2 ккал на 1 г.
КИШЕЧНЫЕ ГАЗЫ
Другим продуктом метаболизма, который
необходимо учитывать, являются кишечные
газы. Они образуются из четырех источников:
из воздуха, «проглоченного» при приеме
пищи; газов, диффундирующих из крови в
просвет желудочно-кишечного тракта;
пищеварительных соков с большим содержанием
бикарбонатов и из газов, которые
продуцируются желудочно-кишечными
микроорганизмами (углекислота, метан и водород). Эти
газы проникают через слизистую оболочку
тонкого кишечника. Значительная часть их
уносится кровеносным руслом и выводится
через легкие с выдыхаемым воздухом.
Однако если кишечные бактерии чрезмерно
активны,* то большая часть газов выводится через
кишечник. В среднем от 7 до 10 л газа в сутки
поступает в тонкий кишечник или
образуется в нем, но обычно лишь около 0,5 л
удаляется через задний проход.
ВЫДЕЛЕНИЯ С ПОВЕРХНОСТИ ТЕЛА
Рост клеток кожных покровов организма
человека продолжается в течение всего
периода его жизнедеятельности довольно
равномерно, но у разных лиц с различной скоростью.
Эти ткани почти целиком состоят из белка,
но суммарная величина потерь белка этим
путем невелика [23]. Ряд азотсодержащих
и органических веществ, а также
микроэлементов теряется в процессе неощутимой
перспирации и еще больше при интенсивном
потовыделении. Отмечается значительное
потребление кислорода и образование
углекислоты в потовыделительных участках
кожных покровов. Некоторое количество
углекислоты выделяется с потом (в
противоположность диффузии из поверхностно
находящихся кровяных клеток), а кислород может
непосредственно поглощаться эпителиальным
покровом кожи. Эти газовые компоненты не
учитываются при измерении энерготрат
косвенными способами в процессе работы.
В замкнутой воздушной прослойке,
прилегающей к телу человека, определяются и
другие микропримеси, вероятно, выводимые из
легких, кожи или желудочно-кишечного
тракта. Некоторые из них являются
веществами бактериального происхождения,
другие — продуктами метаболизма организма
человека. Уровни экскреции этих веществ
(ацетон, бутанол, окись углорода, этиловый
спирт, сероводород и другие) составляют
величину менее 5 мг в сутки.
МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС
Как свидетельствуют результаты прямой
калориметрии с окислением в бомбе, моча и
фекалии содержат обычно около 9%
поглощенной энергии. Углерод и водород, за
исключением указанных выше небольших
количеств, участвуют в процессах метаболизма и
выводятся из организма в виде углекислого
газа и воды. Ориентировочный материальный
баланс для рационов различного состава
можно рассчитать на основе данных,
приведенных в табл. 6. Эти данные весьма
приблизительны, поскольку они основаны на питании
особыми формами пищевых продуктов, набор
продуктов и экскреции упрощены, а
минеральные вещества не учитываются.
Приведенные величины свидетельствуют, однако,
о том, что в зависимости от состава пищи
меняется экскретируемое вещество, в котором
сохраняется потенциальная энергия. Это
весьма важное соображение необходимо
учитывать при использовании системы регенерации
кислорода, в которой переработке
подвергается углекислый газ, а не твердые вещества
мочи и фекальных масс.
32
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
Таблица 6. Упрощенный и приблизительный баланс вегцеств при метаболизме по белкам,
жирам, углеводам
Составляющие
Казеин в рационе
Белок в фекалиях (10%)*
Вода* затраченная на гидролиз
Усвоение
Образовавшаяся моча
Образовавшийся сульфат
Образовавшийся фосфат
Образовавшаяся вода
Выход чистой воды
Образовавшаяся углекислота
Потребленный кислород
Энергетическая ценность белков (100 г)
Крахмал в рапионе
Углеводы в фекалиях (2%) *
Вода, затраченная на гидролиз
Усвоение
Образовавшаяся вода
Выход чистой воды
Образовавшаяся углекислота
Потребленный кислород
Энергетическая ценность углеводов (100 г)
Триолеин в рационе
Жиры в фекалиях (5%) *
Вода, затраченная на гидролиз
Усвоение
Образовавшаяся вода
Выделение чистой воды
Образовавшаяся углекислота
Образовавшийся кислород
Энергетическая ценность жиров (100 г)
Количество, г
Элементы, г
С
Н
Белки
100,00
10,00
11,70
101,70
40,48
1,95
1,97
50,94
39,24
154,09
137,71
53,50 7,13
5,35 0,71
1,31
48,15 7,73
6,10 2,03
5,70
4,39
42,05
Углеводы
100,00
2,00
10,88
108,88
64,98
54,10
159,58
115,69
44,44 6,17
0,89 0,12
1,22
43,55 7,27
7,27
6,05
43,55
Жиры
100,00
5,00
1,93
96,93
102,50
100,57
269,15
274,72
* Коэффициенты перевариваемости плюс неучтенные данные
в кишечнике.
77,32 11,84
3,87 0,59
0,22
73,45 11,47
11,47
11,25
73,45
О
22,14
2,21
10,39
30,32
8,13
1,30
1,33
45,23
34,85
112,04
137,71
49,38
0,99
9,66
58,05
57,71
48,05
116,03
115,69
10,84
0,54
1,71
12,01
91,03
89,32
195,70
274,72
15,80
1,58
14,22
14,22
потерь черзз кожу, при потоотделении
s
0,72
0,07
0,65
0,65
и при
р
0,71
0,07
0,64
0,64
Энергия,
ккал
565
56
77
432
420
8
412
945
47
898
газоотделении
При условии использования рационов с
низким содержанием белка лишь небольшие
количества кислорода будут изолироваться
в отходах. Однако на каждые 100 г белка в
рационе, как следует из данных табл. 6, в
моче и фекалиях будет задерживаться 8%
кислорода в отличие от менее чем 1% из
соответствующего количества углеводов или
жиров (рисунок). Во всех случаях примерно
70% кислорода будет находиться в
углекислом газе, но при потреблении углеводов или
жиров около 30% кислорода экскретируется
в виде легко восстанавливаемой
метаболической воды, а при потреблении белков —
только 22%. Кроме того, углеводы пищи могут
явиться полезным резервом кислорода,
поскольку они обеспечивают почти 30%
необходимого кислорода, тогда как белки дают
14%, а жиры менее 4%.
Маловероятно, что любая бортовая система
регенерации будет или сможет основываться
на совершенном балансе отходов, однако вое-
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ
33
20
40
60
100%
|С пищей
Из воздуха
'I
1 | С пищей |
Из воздуха
*Ш
С пищей
1ПИ
Из воздуха
Н,0
Приблизительный баланс кислорода, углерода и
водорода при обмене веществ у человека (углерод
и водород поступают только с пищей)
I — белки, II — углеводы, III — жиры;
1 — поступление кислорода,
2, 3, 4 — выделение кислорода, углерода и водорода
соответственно
становление мочи будет иметь большее
значение при замкнутом круговороте, чем
просто при восстановлении атмосферы. При
белковом питании около 11% углерода и 28%
водорода выводится в виде мочевины с мочой
и потом примерно по 10% углерода и
водорода—с фекалиями, со слущенным эпителием
кожи и волосами. Образование мочи является
также основным путем экскреции некоторых
минеральных веществ, например натрия и
хлора; многие другие минеральные вещества,
например кальций, фосфор, магний, калий,
цинк, выводятся как с мочой, так и с
фекалиями, а некоторые, например железо, —
почти целиком с фекалиями. Следовательно,
система питания должна подбираться в
строгом соответствии с системой переработки
отходов и регенерации.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ахлебинский К. С, Бычков В, П., Ильина А. #.,
Кондратьев Ю. И., Ушаков А. С, К вопросу
обеспечения членов экипажа космического корабля
продуктами животного происхождения. В кн.:
Проблемы космической биологии, 1. М., Изд-во
АН СССР, 1962, 145—151.
2. Бурназян А. И., Нефедов Ю. Г., Ларин В, В.,
Правецкий В. Н., Хазен И. И. (ред.). Краткий
справочник по космической биологии и
медицине. М., «Медицина», 1967.
3. Воронин Г. И., Тенин А. М., Фомин А, Г. Физио-
лого-гигиеническая оценка систем жизненного
обеспечения космических кораблей «Восток» и
«Восход». Труды 2-го Междун. симпозиума
«Человек в космосе». Париж, 1965. Нью-Йорк,
Шпрингер-ферлаг, 1967, 439—445.
4. Воронин Г. И., Поливода А. И,
Жизнеобеспечение экипажей космических кораблей. М.,
«Машиностроение», 1967.
5. Гефтер Ю. Моча. Большая мед. энциклопедия,
изд. 2-е, т. 19. М., 1961, 114-132.
6. Гюрджиан А. А. Некоторые вопросы обеспечения
условий жизнедеятельности при космическом
полете. Успехи соврем, биол., 1961, 51, № 1, 74—
83.
7. Жаров С. Г., Кустов В. В., Серяпин А. Д., Фомин
А. Г. Искусственная атмосфера кабин
космических кораблей. В кн.: Космическая биология и
медицина. М., «Наука», 1966, 285—296.
8 Журавлев И. Водный баланс. Большая мед.
энциклопедия, изд. 2-е, т. 5. М., 1958, 807—811.
9. Капланский С, Чаговец Р. Водный баланс.
Большая мед. энциклопедия, изд. 2-е, т. 5. М., 1958,
804—807.
10. Козыревская Г. И., Колоскова Ю. С, Ситникова
Н. X., Яздовский В. И. Влагосодержащие отходы
человека как продукт для получения основных
элементов питания автотрофов. В кн.:
Проблемы создания замкнутых экологических систем.
М., «Наука», 1967, 166—170.
11. Михайлова Н. Фекалии. Большая мед.
энциклопедия, изд. 2-е, т. 11. М., 1959, 1165—1190.
12. Молчанова О. П. Питание. Большая мед.
энциклопедия, изд. 2-е, т. 24. М., 1962, 496—516.
13. Покровский А. А. К вопросу о потребностях
различных групп населения в энергии и основных
пищевых веществах. Вестник АМН СССР, 1966,
№ 10.
14. Сборник важнейших официальных материалов
по санитарным и противоэпидемическим
вопросам. М., «Медицина», 1953.
15. Сисакян Н. М., Газенко О. Г., Тенин А. М.
Проблемы космической биологии. В кн.: Проблемы
космической биологии, 1. М., Изд-во АН СССР,
1962, 17—26.
16. Черкинский С. Н., Трахтман Н. М. Вода.
Большая мед. энциклопедия, изд. 2-е, т. 5. М., 1958,
757—774.
17. Черняков И. Н., Максимов И. В., Ажевский П. Я.
Испарение в условиях низкого барометрического
давления. Космическая биология и медицина,
1968, № 3, 81—86.
18. Шик Л. Л. Газообмен. Большая мед.
энциклопедия, изд. 2-е, т. 6. М., 1958, 215—229.
19. Berry С. A. Summary of medical experience in the
Apollo 7 through 11 manned spaceflights.
Aerospace Med., 1970, 41: 500—519.
20. Berry C. A., Curtis £. B. Space Radiation and
Other Medical Aspects of Space Travel. In:
Progress in Atomic Medicine. N. Y., Grune and Strat-
ton, 1968, p. 217—264.
21. Burkitt D. P. Some diseases characteristic of mo-
3 Заказ № 1174, т. Ill
34
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
dern western civilization. Brit. Med. J., 1973, 1:
274—278.
22. Calloway D. #., Pace N. (Eds). Life Support
Requirements of Astronautics, pt I. Basic Data.
Environ. Biol. and Med., 1971, 1, 165-202.
23. Calloway D. H.f Odell A. C. F., Margen S. Sweat
and miscellaneous nitrogen losses in human
balance studies. J. Nutr., 1971, 101: 775—786.
24. Calloway D. H., Margen S. Physiological
Evaluation of the Suitability of Nutrient-Defined Diets
for Space-Flight Metabolic Studies. Final Rept
Contract NASA 9-3966, 1966.
25. Calloway D. H., Margen S. Human response to
diets very high in protein. Federat. Proa, 1968, 27:
725 (Abstr.).
26. Cuthberston D. P. The influence of prolonged
muscular rest on metabolism. Biochem. J., 1929, 23:
1328—1345.
27. Kelly G. F., Coons D. 0., Carpenter W. R. Medical
aspects of Gemini extravehicular activities.
Aerospace Med., 1968, 39: 611-615.
28. King C. G.t Bickerman H. A., Bouvet W., Ear-
rer C. J., Oyler J. R., Seitz C. P. Aviation nutrition
studies. I. Effects of pre-flight and in-flight meals
of varying composition with respect to
carbohydrate, protein and fat. Aviation Med., 1945, 16:
69—84.
29. Kleiber M. Fire of Life. Wiley, N. Y., 1961.
-30. Lutwak L.f Whedon G. D., Lachance P. A., Reid
J. M., Lipscomb H. S. Mineral, electrolyte and
nitrogen balance studies of the Gemini-VII fourteen
• day orbital space flight. J. Clin. Endocrinol. Me-
tabol., 1969, 29: 1140—1156.
31. Macdonald J. Dietary carbohydrates in normoli-
pemia. Amer. J. Clin. Nutr., 1967, 20: 191—197.
32. Margen S., Calloway D. H. Effect of high protein
intake on urinary calcium magnesium and
phosphorus. Federat. Proa, 1968, 27: 726, August
(Abstr.).
33. McClellan W. S., DuBois E. F. Clinical calorimetry.
XLV. Prolonged meat diets with a study of
kidney function and ketosis. J. Biol. Chem., 1930, 87:
651—668.
34. Munro H. N., Allison J. B. (Eds). Mammalian
Protein Metabolism, vol. II. Academic Press, N. Y.,
1964.
35. Murray R. H., McCally M. (Eds). Hypogravic and
Hypodynamic Environments. Rept NASA-SP-269.
Washington, D. C, 1971.
36. National Academy of Sciences Food and Nutrition
Board. Dietary Fat and Human Health. Publ.
1147. Washington, D. C, 1966.
37. National Academy of Sciences Food and Nutrition
Board. Recommended Dietary Allowances. 8th
rev. ed. Washington, D. C, 1974.
38. Roth E. M. (Ed.). Compendium for Development
of Human Standards in Space Systems Design,
vol. III. Rept. NASA CR-1205. Washington, D. C,
1968.
39. Wattenberg L. S. The role of the portal of entry
in inhibition of tumorigenesis. Progr. Exp. Tumor
Res., 1971, 14: 89—104.
Глава 2
ПИТАНИЕ И ВОДООБЕСПЕЧЕНИЕ
и. г. попов
Военно-медицинская академия им. С. М. Кирова,
Ленинград, СССР
При подготовке к первым полетам человека
в космос проблема обеспечения экипажей
космических кораблей пищей и водой была
отнесена к числу основных.
Трудности разрешения этой проблемы были
связаны прежде всего с отсутствием опыта
обеспечения такого рода полетов.
Моделирование полета в наземных условиях могло
дать лишь ориентировочное представление о
необходимых человеку количествах пищи и
воды во время пребывания в космосе, о
специфике формы приема пищи, а также
технологии ее приготовления. Существовали
различные точки зрения по этим вопросам, в
частности по вопросу об особенностях
питания и водоснабжения в космосе, связанных
с уровнем энергетических затрат в условиях
продолжительной невесомости.
Одни исследователи предполагали при этом
снижение энерготрат и приближение их
показателей к уровню основного обмена.
Другие, наоборот, предсказывали значительное
увеличение энергетических затрат,
связанное с увеличением расхода энергии при
выполнении движений и рабочих операций.
Наконец, третьи считали, что потребности в
пище и вода могут быть, в сущности, такими
же, как и при умеренной, активности
человека на Земле. Правда, что касается питания,
то практическое решение задачи обеспечения
пищей при первых полетах несколько
упрощалось . относительной кратковременностью
пребывания космонавтов в условиях
невесомости. Предполагалось, что первые
непродолжительные орбитальные полеты позволят
накопить определенный опыт в области
питания космонавтов, приготовления и приема
пищи, а также уточнить потребность
человека в питательных веществах в своеобразных
условиях космического полета.
Задачи обеспечения космонавтов
достаточным количеством питьевой воды также
постоянно находились в центре внимания
исследователей СССР и США. Все были
согласны в том, что даже при кратковременных
полетах недопустимо водное голодание. Более
того, запасы воды должны иметь
определенные резервы для возмещения
непредвиденных водопотерь.
В деле обеспечения космонавтов пищей и
водой к настоящему времени, несомненно,
достигнуты определенные успехи.
Исследователи накопили уже большой практический
опыт, а также уточнили некоторые
теоретические обоснования для построения систем
обеспечения экипажей космических кораблей
пищей и водой. При этом потребовалось
решить многочисленные разнообразные
задачи медицинского, биологического и
технологического характера, которые не возникали
ранее в наземной практике. Были созданы
специальные бортовые системы питания и
водообеспечения. И все же применительно
к задачам длительных и сверхдлительных
космических полетов наукой и практикой в
обеспечении космонавтов пищей и водой
сделаны еще только первые шаги. В частности,
обмен веществ человека в условиях
длительной невесомости и гипокинезии все еще в
достаточной мере не изучен как из-за
методических трудностей исследования в полетах,
так и вследствие отсутствия практики таких
длительных полетов.
Существующие и перспективные системы
питания и водообеспечения космических
кораблей можно условно отнести к трем
основным типам:
1. Системы питания и водообеспечения
экипажей космических кораблей, основанные
на запасах пищи и воды, взятых с Земли.
В свою очередь эти системы могут быть
подразделены в зависимости от
продолжительности полетов на системы,
предназначенные для непродолжительных полетов — от
3*
36
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
нескольких часов до нескольких дней; для
полетов средней продолжительности — от
нескольких дней до нескольких месяцев; для
длительных полетов, когда полет корабля
может длиться около года и более.
2. Системы питания и водообеспечения
смешанного типа, когда космонавты
используют как взятые с Земли запасы пищи и
воды, так и полученные в результате
регенерации и переработки отходов
жизнедеятельности человека и отходов технологических
процессов других систем корабля.
3. Системы питания и водообеспечения с
преимущественным использованием пищи и
воды, полученных в результате переработки
различных отходов при помощи химических,
физических и биологических методов
непосредственно в полете. При этом из земных
запасов будут использоваться только
незначительные добавки (например, витамины,
макро- и микроэлементы), которые слишком
сложно вырабатывать на борту корабля, в то
же время они хорошо хранятся, имеют малый
вес и объем.
В настоящее время наиболее полно
исследованы и испытаны на практике системы
питания и водообеспечения первого типа.
В зависимости от типа космического корабля
и решаемых экипажем задач системы
питания и водообеспечения в СССР и в США
имели свои конкретные особенности.
Поэтому представляется целесообразным
прежде всего рассмотреть проблему
обеспечения космонавтов пищей и водой в
соответствии с историей освоения человеком космоса
и практикой все более продолжительных по
времени полетов.
Создание систем регенерации пищи и воды
из отходов в космических кораблях для
обеспечения космонавтов в полетах большой
продолжительности оказалось весьма
сложной проблемой. В обеих странах в этом
направлении проводится определенная работа.
Уже получены интересные результаты по
отдельным звеньям систем восстановления воды
и пищи из различных отходов
жизнедеятельности человека и технологических процессов
разнообразных систем космического корабля.
Но в деле создания единой замкнутой
системы воспроизводства пищи и воды в полете
сделаны лишь первые шаги. Поэтому
питание и водоснабжение космонавтов на
принципах регенерации — это дело будущего.
Данная глава написана на основе
материалов, подготовленных учеными США и СССР:
Д. Келловей, Н. Пейсом, П. А. Лагансом,
М. Смитом, П. Рембо, К. И. Васлайном,
Ж. Шапиро, И. У. Клика, М. Клейбером,
В. П. Бычковым, И. Г. Поповым, С. В.
Чижовым, Ю. Е. Синяком. Всем участвовавшим в
подготовке материалов для данной главы
автор приносит искреннюю благодарность.
ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОСМОНАВТОВ ПИЩЕЙ
ПРИ КРАТКОВРЕМЕННЫХ ПОЛЕТАХ
(корабли «Восток», «Меркурий», «Восход»)
Система обеспечения космонавтов пищей
и водой для кораблей «Восток» и «Восход»
(СССР) и «Меркурий» (США) создавалась с
учетом выполнения относительно
непродолжительных орбитальных полетов: от 1,5 часа
до нескольких дней. Однако для обеспечения
пищей космонавтов даже в таких
кратковременных полетах необходимо было создать
системы питания, отвечающие ряду
специфических требований. Вся программа питания в
полете была максимально упрощена.
Основные требования к системе питания
для непродолжительных полетов кратко
могут быть сформулированы следующим
образом.
. Рационы питания (суточные или на полет)
должны быть адекватны энерготратам
космонавтов и полноценны по составу пищевых
веществ, необходимых для обеспечения
обменных процессов в организме на
оптимальном уровне.
Продукты, из которых состоит рацион,
должны обладать соответствующими
вкусовыми качествами.
Неусвояемые вещества должны
содержаться в продуктах в незначительных
количествах.
Объем и вес продуктов должны быть
минимальными.
Пища должна оставаться
доброкачественной и безопасной на протяжении всего полета.
Должны быть предусмотрены возможность
и удобство приема пищи в условиях
невесомости.
Необходимо использование только
продуктов, готовых к употреблению без
дополнительной кулинарной обработки, нарезки и,
по возможности, без подогрева в полете [30].
ПИТАНИЕ И ВОДООБЕСПЕЧЕНИЕ
37
Для непродолжительных полетов,
естественно, планировалось обеспечивать корабли
бортовыми системами с использованием
продуктов, готовых к употреблению. Это
позволило, в частности, иметь систему питания из
минимального числа элементов: а) набор
продуктов на полет или набор суточных
рационов питания, б) контейнер для их хранения,
в) приспособления, облегчающие
приготовление и прием пищи (ключ для
отвинчивания бушонов у туб, консервовскрыватель,
столовый набор и др.)? г) контейнер для
сбора и хранения пищевых остатков и
освободившейся от продуктов упаковки.
В период подготовки к полетам первых
космических кораблей в СССР и США
проводились исследования по питанию в
условиях, моделирующих режим труда и отдыха
космонавтов в кабине летательного аппарата
во время полета. Это позводило
ориентировочно установить пищевую ценность
рационов питания для каждого вида полетов как
в отношении необходимой калорийности, так
и химического состава рационов.
Одновременно оценивались различные виды пищевых
продуктов, средства упаковки, хранения и
приема пищи в полете.
Требования к пищевой ценности суточных
рационов питания космонавтов
обосновывались с учетом национальных
физиологических норм питания. Наиболее близкими
применительно к условиям жизнедеятельности
космонавтов в кратковременных полетах
оказались физиологические нормы питания,
рекомендованные для групп населения на
Земле, профессия которых не связана с
физическим трудом. В Советском Союзе за основу
были взяты рекомендации Института
питания АМН СССР (1951), согласно которым
суточные энергетические затраты этой
группы населения находятся в пределах 3000—
3200 ккал/сутки [24]. Нормы питания,
принятые для групп населения, уточнялись в
процессе экспериментов, проводимых в
помещениях малого объема, в баро- и сурдокамерах
с участием испытателей-добровольцев и
будущих космонавтов [ 30 ].
В результате подобных исследований
советскими учеными был сделан вывод, что
калорийность суточных рационов
космонавтов при первых полетах кораблей «Восток»
может быть ограничена 2500—2700
ккал/сутки [30]. Вследствие того, что в алюминиевых
тубах при их опоражнивании остается какое-
то количество пищи, а также вследствие
вариабельности индивидуальных особенностей
обмена веществ космонавтов, калорийность
суточных рационов было признано
целесообразным довести до уровня 2800 ккал/сутки
(усвояемых ккал), несколько превышающего
уровень средней потребности организма
космонавтов.
Наиболее рациональным для лучшего
усвоения питательных веществ был признан
режим питания с приемом пищи 4 раза в сутки
и с промежутками между приемами в 4—
5 час. [30].
Соотношение в рационе основных пищевых
веществ — белков, жиров и углеводов — было
признано целесообразным сохранить в
пределах, рекомендованных Институтом питания
АМН СССР для лиц, не занятых физическим
трудом, т. е. таким, как 1:1:3. В
соответствии с этим, суточный рацион космонавтов в
первых полетах на кораблях «Восток»
содержал около 100 г белка, 118 г жиров и 308 г
углеводов.
Хотя прямых доказательств опасности
гиповитаминозных состояний при
кратковременных полетах не имелось, все-таки решено
было включить в рацион таблетки с
поливитаминным комплексом для профилактики
дефицита витаминов в условиях
использования консервированных продуктов и
предполагаемого повышенного расхода витаминов
при воздействии стресс-факторов полета.
Поливитаминное драже включало витамины
(в мг): С — 100, Р — 50, Bi— 2, В2— 2, В6— 2,
РР — 15, пантотеновую кислоту —10, Е (а-то-
коферол)—5 [30]. Космонавтам
рекомендовалось принимать этот комплекс два раза в
сутки.
Окончательная предполетная физиолого-
гигиеническая оценка рационов питания и
приемлемости отдельных видов продуктов
после предварительных дегустаций
проводилась в процессе тренировочных испытаний
будущих космонавтов в баро- и сурдокамерах.
При моделировании режима труда и отдыха
в полете энергетическая ценность фактически
принимаемой пищи в этих экспериментах
находилась в пределах 2500—2750 ккал/сутки.
Усвояемость пищи оказалась весьма
высокой—около 95%. Вкусовые качества пищи,
ее приедаемость, а также удобство упаковки
были оценены как вполне приемлемые.
Биохимические показатели белкового,
жирового и углеводного обменов в дни питания
при исследованиях мало отличались от
фоновых данных. Водно-солевой обмен
существенно не изменялся в течение всего периода
наблюдений. В наземных экспериментах при
нагрузках на вестибулярный аппарат
наблюдался повышенный расход витамина Вб (сни-
38
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
жение содержания продуктов обмена пири-
доксина в моче).
Кроме того, у испытуемых наблюдалась
повышенная вестибулярная устойчивость при
приеме препаратов В6.
Необходимость приема пищи во время
полета в условиях невесомости требовала
выяснения многих вопросов: не вызовет ли
невесомость затруднения акта пережевывания и
глотания пищи, останутся ли неизменными
вкусовые ощущения, как будут проходить
пищеварение и дефекация. На часть этих
вопросов ответы в США и СССР были
получены во время исследований при полетах
самолетов по параболической кривой, когда
создавались условия кратковременной
невесомости. Было установлено, что глотание
хорошо разжеванной пищи и жидкостей в
невесомости может, по-видимому,
происходить без затруднений [46, 158].
Условия хранения-и использования пищи
в кабине космического корабля, не имеющего
специального холодильного и кухонного
оборудования, предъявляют строгие требования
к продуктам питания и их упаковке, а также
условиям приема пищи.
Пищевые продукты должны сохранять
доброкачественность при хранении в кабине
корабля, имеющей температуру воздушной
среды 20—25° С, что резко ограничивает их
ассортимент. Скоропортящиеся
свежеприготовленные продукты и готовые блюда, обычно
обладающие наиболее высокими вкусовыми
качествами, в этих условиях являются
малопригодными. Приходится ориентироваться
только на устойчивые в хранении продукты,
в первую очередь подвергнутые
консервированию. Другие ограничения в выборе
продуктов и упаковки были связаны с
необходимостью использования пищи прямо из
упаковки без дополнительной кулинарной
обработки или подготовки.
Кроме того, было признано недопустимым
загрязнение воздушной среды кабины
частицами пищи или кусочками упаковки. В
условиях невесомости свободно плавающие по
кабине частицы пищи могут попадать в
дыхательные пути и глаза со всеми
нежелательными последствиями.
С учетом этих требований в набор
продуктов рациона питания для полетов в кораблях
«Восток-1» и «Восток-2» были включены
только пюреобразные и жидкие продукты,
упакованные в алюминиевые тубы и
подвергнутые тепловой стерилизации в автоклавах.
В каждой тубе содержится около 160 г
продукта. Пища из таких туб может
приниматься космонавтами непосредственно и без
предварительного подогрева.
Таким образом, рацион питания
космонавтов был составлен из консервированных
продуктов в алюминиевых тубах. Набор
продуктов включал:
а) различные виды пюреобразных
консервов — пюре щавелевое с мясом, мясо-овощное,
мясное, мясо-крупяное, черносливовое;
б) паштеты — мясной и печеночный;
в) соки — смородиновый, крыжовенный,
сливовый, яблочный;
г) сыр шоколадный плавленый;
д) шоколадный соус для десерта;
е) кофе с молоком.
Помимо продуктов в тубах, па борт корабля
были заложены также образцы твердых
продуктов: кусочки хлеба и копченой колбасы,
кондитерские изделия, поливитаминное
драже, которые были упакованы под вакуумом
в пакеты из синтетической пленки. Это было
сделано в интересах проверки возможности
приема твердой пищи при полете в условиях
невесомости.
Продукты питания вместе с ключом для
отвинчивая бушонов у туб и пленочным
пакетом для сбора освободившейся упаковки и
остатков пищи укладывались за сутки до
старта корабля в специальный металлический
пищевой контейнер. Отверстие контейнера
закрывалось клапаном из мягкого, легко
отодвигаемого в сторону текстильного
материала.
Перед полетом в течение двух дней
космонавты питались консервированными
продуктами в тубах, аналогичными продуктам
полетного рациона, с целью некоторой
адаптации к новому, своеобразному меню и
необычным формам питания. Завтрак в день старта
также состоял из пюреобразных и жидких
продуктов в тубах [30].
Режим питания в полете предусматривал
четырехразовый прием пищи: первый
завтрак, второй завтрак, обед и ужин.
Полет Ю. А. Гагарина на корабле
«Восток-1» продолжался 108 минут (один оборот
вокруг Земли). На 30-й минуте полета в
соответствии с программой он принял пищу.
Его отзыв: «Во время невесомости я ел, пил,
и все происходило так же, как и у нас на
Земле» [30] —явился не только крайне
интересным результатом первого опыта приема
человеком пищи в орбитальном полете при
невесомости, но и определил перспективу
использования разнообразных форм продуктов
в условиях последующих космических
полетов.
ПИТАНИЕ И ВОДООБЕСПЕЧЕНИЕ
39
Во время полета на корабле «Восток-2»
космонавтом Г. С. Титовым были получены
еще более полные сведения о процессе
приема пищи в космосе. За 25 час. полета им
была полностью выполнена программа по
изучению возможности употребления в
невесомости продуктов различной консистенции и
формы. Никаких трудностей в приеме испы-
тывавшихся образцов пищи космонавт не
отмечал [30]. Не было отмечено также
изменений во вкусовой чувствительности.
Оба космонавта в целом положительно
оценили применявшуюся систему питания.
Однако в достаточной мере оценить
адекватность р»ационов питания потребностям
организма космонавтов в этих полетах не
представлялось возможным ввиду
относительной кратковременности полетов, а также
трудностей методического характера.
Вес Ю. А. Гагарина перед полетом
составлял 69,5 кг (за 4 часа до старта). После
полета он незначительно снизился, но полностью
восстановился только через 6 суток после
полета. Вес Г. С. Титова перед полетом
составлял 62,6 кг (за 2,5 часа до старта), а спустя
9 час. 27 мин. после приземления — 60,8 кг.
Исходного уровня вес достиг только через
9 суток [30].
Таким образом, у обоих космонавтов
отмечалась потеря в весе, но ее
причины—дегидратация или недостаточная калорийность пищи —
выяснить не представлялось возможным.
Подход американских специалистов к
обеспечению пищей экипажей кораблей
«Меркурий» был во многом аналогичным. Ввиду
очень короткого периода первых полетов
программа питания космонавтов была по
возможности упрощена. За 15 мин.
суборбитального полета корабля «Меркурий» космонавты
Шепард (15 мая 1961 г.) и Гриссом (21 мая
1962 г.) не принимали пищи совсем. В других
полетах пища принималась как для
удовлетворения аппетита, так и в испытательных
целях.
Для кратковременного полета в США
первоначально рекомендовалась
преимущественно жидкая и пюреобразная пища с общей
калорийностью рациона около 2500 ккал/сут-
ки [78].
Космонавт Гленн испытал способ приема
пюреобразной пищи из эластичных туб. При
полете Карпентера попробовали применять
твердую пищу (печенье в форме кубиков).
Печенье крошилось и крошки летали по
кабине. Было сделано заключение о
необходимости съедобной пленки для упаковки
подобных продуктов [79, 127].
Кроме того, были проведены наблюдения
многократных приемов пищи и
функционирования желудочно-кишечного тракта во время
полетов Гленна (20 февраля 1962 г.),
Карпентера (24 мая 1962 г.) и Ширры (3
октября 1962 г.).
Эти наблюдения, в дополнение к опытам с
40-секундными периодами невесомости,
создаваемой при полетах самолетов по
параболической траектории, позволили окончательно
снять опасения относительно влияния
условий невесомости на процессы глотания и
жевания [80].
В 34-часовом полете Купера (15 и 16 мая
1967 г.) прием пищи был, конечно, более
необходим. В этом полете предполагалось
испытание также регидратируемой пищи,
такой, которая позже была принята при
разработке программы «Джемини».
Калорийность пайка у Купера составляла
2494 ккал/сутки. Паек включал: белков 16%,
жиров 41%, углеводов 43% от общей
калорийности суточного рациона [103]. Однако
вследствие сниженного аппетита из всего
пайка он съел только жареное мясо.
Калорийность фактически принятой им пищи
составила всего 690 ккал [59]. Энерготраты его
были определены в 2420 ккал. В результате
полета он потерял около 3,4 кг веса [59].
В рацион питания на кораблях
«Меркурий» были включены продукты пюреобрайной
консистенции, упакованные в алюминиевые
тубы, и образцы твердых продуктов. В
значительной своей части это были измененные до
приемлемых размеров пищевые образцы,
разрабатывавшиеся первоначально ВВС для
программы исследований космоса. Стерильная
пища в алюминиевых тубах с весом
порции по 156 г, которой пользовались Гленн,
Карпентер и Ширра, была разработана в
основном раньше и успешно использовалась в
Военно-воздушных силах США летчиками,
совершавшими полеты на больших высотах.
В набор продуктов, упакованных в
алюминиевые тубы типа «зубная паста», входили:
полужидкое мясо (говядина и овощи, говядина
с соусом) и фрукты (протертые яблоки и
персики) [104].
Пища выдавливалась из тубы через поли-
стиролевую трубку длиной 8,75 см. Когда
лицевая пластина шлема («забрало») в
условиях нормального давления в кабине была
откинута, пища через трубку попадала
непосредственно в рот космонавта. Если же
лицевая пластина шлема была опущена, то трубка
пропускалась через отверстие для приема
пищи и воды в шлеме.
40
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
Образцы твердой пищи включали
сформованные под давлением кубики или таблетки
сухих пищевых смесей. Испытывались
5-граммовые, диаметром 2,5 см, таблетки молока,
обработанные солодом, а также кубики таких
пищевых продуктов, как смесь хлебных
злаков и высушенных вымораживанием
(сублимация) фруктов, покрытых желатиной или
содержащих незначительное количество
влаги; печеные продукты — хлебный и
фруктовый кексы, покрытые приятной на вкус и
усвояемой оболочкой.
При полетах на «Меркурии» специального
отделения для хранения продуктов питания
не было, и они помещались в верхней части
«мешка для мелочей».
Для прикрепления отдельных упаковок
с продуктами к стенкам и другим
свободным поверхностям использовались
кусочки VELCRO (самоприклеивающийся
пластический материал, изготовленный Velcro
Corp. США).
Пищевые продукты при полете космонавта
Купера были упакованы в контейнер МА-9,
предусматривающий возможность регидрата-
ции пищи. Контейнер представлял собой
двухслойную оболочку из
полиэтилен-полиэстер-полиэтилена (внутренний слой) и
дублированной пленки из фторгалоуглерода с
полиэтиленом (наружный слой). Для введения
воды и извлечения пищи в контейнер была
завальцована трубка из спрессованного
полиэтилена. При практическом использовании
этого контейнера в полете имели место
случаи утечки содержимого во время приема ре-
гидратированной пищи [129].
Фторгалоуглеродно-полиэтиленовые
материалы были использованы также при
изготовлении эластичных деталей для упаковки
твердых продуктов. Например, кубики пищи
извлекались из контейнера при помощи
вытягивающейся петли, изготовленной из
полиэтилена.
Вода для восстановления пищи хранилась
в специальном баке и подавалась по мере
надобности под напором, создаваемым
нагнетанием воздуха баллоном от сфигмоманомет-
ра, используемого для измерения кровяного
давления в полете.
Успешные испытания различных
продуктовых форм и системы питания в первых
полетах позволили в дальнейшем улучшить
питание космонавтов путем расширения
ассортимента продуктов суточного меню за счет
включения в рацион разнообразных пищевых
продуктов и готовых блюд обычной плотной
консистенции.
В рацион космонавтов А. Г. Николаева и
П. Р. Поповича, совершавших полеты на
кораблях «Восток-3» и «Восток-4», были
включены, помимо пюреобразных и жидких
продуктов в алюминиевых тубах, разнообразные
мясные блюда — котлеты, мясо жареное,
телятина жареная, куриное филе, язык
говяжий и др., а также пирожки с килькой,
сандвичи с паюсной и кетовой икрой, кусочки
спинки воблы, кондитерские и хлебные
изделия, свежие фрукты — апельсины, лимоны,
яблоки. С целью облегчения приема и
предотвращения загрязнения воздушной среды
кабины частицами пищи все продукты
приготовлялись в виде порций «на один укус»
[31].
В поливитаминный комплекс были
дополнительно включены витамины В12, фолиевая
кислота и увеличенная доза витамина В6 [31].
Включение в пищевой рацион
скоропортящихся продуктов потребовало принятия
целого ряда мер с целью удлинения сроков
сохранения доброкачественности пищевых
продуктов. Изготовление и упаковка продуктов
проводились при строгом выполнении правил
асептики и под бактериологическим
контролем. После кулинарной обработки и
подготовки продукты упаковывались в пакеты из
целлофан-полиэтиленовой пленки, которые
при вакуумировании герметически
запечатывались. Наборы продуктов на один прием
пищи упаковывались в общий сборный пакет
из такой же пленки.
Суточный рацион питания был разделен
на четыре приема: завтрак первый, завтрак
второй, обед и ужин. По программе полета
промежутки между приемами пищи не
должны были превышать 4—5 час. [31].
Неоднократные наземные испытания
такого рациона в условиях с моделированием
жизнедеятельности космонавтов в кабине
корабля показали, что разработанный набор
продуктов по своим вкусовым качествам,
разнообразию блюд, ощущению сытости,
удобству приема пищи вполне приемлем для
непродолжительных полетов. Он менее
отличался от привычной пищи по сравнению с
рационом, состоявшим из одних
пюреобразных и жидких продуктов в тубах и был
положительно оценен космонавтами сначала на
Земле, а затем в реальных полетах.
При полетах кораблей «Восток-3» и
«Восток-4» космонавты А. Г. Николаев и П. Р.
Попович обеспечивались рационом питания на
трое суток. Калорийность и химический
состав этих рационов приведены в табл. 1. Хотя
по-прежнему считалось, что калорийность
ПИТАНИЕ И ВОДООБЕСПЕЧЕНИЕ
41
Таблица 1. Калорийность (в ккал) и химический
состав (в г) рационов питания космонавтов
А. Г. Николаева и П. Р. Поповича при полетах
на кораблях «Восток-3» и «Восток-4»
Режим питания
Первый день полета
Завтрак первый
Завтрак второй
Обед
Ужин
Всего за день
Второй день полета
Завтрак первый
Завтрак второй
Обед
Ужин
Всего за день
Третий день полета
Завтрак первый
Завтрак второй
Обед
Ужин
Всего за день
Калорийность
706
560
707
507
2480
732
592
1011
511
2846
526
617
701
411
2255
Белки
44,6
13,1
39,7
8,8
106,2
48,5
39,7
48,0
10,7
146,9
19,3
13,5
49,9
21,9
104,6
Жиры
25,1
16,8
26,1
10,0
78,0
24,6
20,1
49,0
18,1
111,8
18,4
14,8
14,0
17,1
64,3
Углеводы
75,8
85,2
73,8
90,7
325,5
73,7
59,5
87,0
72,9
293,1
67,9
102,3
89,2
39,6
299,0
рациона должна быть около 2800 ккал на
сутки полета, калорийность пищи первого и
второго дня полетов была снижена с учетом
возможности дополнительного завтрака перед
вылетом и очередного приема пищи на
Земле после завершения полета [31].
За время полета (А. Г. Николаев был в
полете 94 час. 22 мин., П. Р. Попович — 70 час.
57 мин.) аппетит у космонавтов был
нормальным. Процесс разжевывания и глотания
проходил без затруднений. Система питания в
целом была оценена космонавтами
положительно. Вес А. Г. Николаева спустя 8 час. после
завершения полета был меньше
предполетного на 1,8 кг. Спустя 12 дней он все еще
полностью не восстановился. Вес П. Р.
Поповича через 8 час. 30 мин. после
приземления уменьшился по сравнению с
предполетным на 2,1 кг. Однако спустя 24 часа (утром
очередного дня) дефицит веса составил всего
около 0,8 кг. Таким образом, у обоих
космонавтов вес за полет снижался, причем у
П. Р. Поповича была отмечена более высокая
потеря веса, хотя летал он на целые сутки
меньше. На основании имевшихся данных
нельзя было дать точное заключение о том,
чем вызвана потеря веса — процессом
дегидратации или дефицитом калорийности пищи.
Быстрый процесс восстановления веса у
П. Р. Поповича свидетельствует скорее о
преобладании влияния процессов дегидратации.
Анализ регенеративного вещества и
осушителя из системы кондиционирования после
полета позволяет сделать вывод, что с,
поверхности кожи и через дыхательные пути
A. Г. Николаев выделял в среднем 40,0 г/час
воды, а П. Р. Попович — 47 г/час [31].
Приведенные данные свидетельствуют о
том, что экстраренальные потери воды были
на обычном для комфортных условий уровне.
Следовательно, дегидратационные потери,
если они имели место, происходили, по-
видимому, преимущественно за счет
повышенного диуреза.
Рацион питания космонавтов на кораблях
«Восток-5» и «Восток-6» был составлен в
основном из таких же твердых продуктов в
пленочных пакетах и продуктов в тубах, что
и при полетах на кораблях «Восток-3» и
«Восток-4». В пищевые рацпоны первых дней
включали больше скоропортящихся
продуктов, чем в рационы последних дней полета.
От момента изготовления до укладки
продуктов в бортовой пищевой контейнер (за
несколько часов до старта) пища хранилась в
холодильнике. Продуктовый набор рационов
первого дня полета и режим питания
приведены в табл. 2. Космонавты заблаговременно
были ознакомлены с продуктами рациона, что
позволило учесть их индивидуальные вкусы.
Суточный рацион питания космонавта
B. Ф. Быковского («Восток-5») содержал
в среднем около 2526 ккал; белков —105 г,
жиров — 78 г, углеводов — 330 г. Однако на
протяжении полета пищевая ценность его
рациона изменялась. В первый день полета
калорийность пищи составляла 1670 ккал, а в
последний — около 2500 ккал. Снижение
калорийности рациона в первый и последний
дни полета было признано допустимым с
учетом возможности приема пищи перед
вылетом и сразу после его завершения [13].
Суточный рацион космонавта В. В.
Терешковой (В. В. Николаевой-Терешковой) на
корабле «Восток-6» в среднем за полет имел
калорийность около 2529 ккал и содержал
белков — 120 г, жиров — 85 г, углеводов —
305 г [13].
Режим питания в полете предусматривал
два раза в день прием таблетки (драже),
содержащей витамины в (мг): С — 100, Р — 50,
Bi— 2, В2— 2, РР — 15, Be— 2, Е (а-токофе-
рол) — 50, пантотеновую кислоту — 10.
42
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
Таблица 2. Продуктовый набор рационов и режим
питания первого дня полетов на кораблях
«Восток-5% и «Восток-6»
Режим
питания
Продукты, входящие в рацион
Завтрак
первый
«Восток-5» *
Завтрак Сандвичи с кетовой икрой
первый Кофе с молоком (в тубе)
Лимон свежий, ломтиками
Поливитаминное драже
Завтрак Ростбиф кусочками (в пакете)
второй Хлеб пшеничный
Яблоко свежее, нарезанное дольками
Карамель мятная
Обед Язык жареный, кусочками (в пакете)
Хлеб пшеничный
Апельсин свежий, очищенный
Поливитаминное драже
Ужин Филе куриное, кусочками (в пакете)
Хлеб пшеничный
Пирожки с фруктовой начинкой
Пюре из чернослива (в тубе)
«Восток-6» **
Котлеты мясные, порциями «на один
укус» (в пакете)
Сандвичп с паюсной икрой
Хлеб пшеничный
Лимон свежий, ломтиками
Кофе с молоком (в тубе)
Поливитаминное драже
Завтрак Пирожки с килькой и яйцом
второй Карбонат кусочками (в пакете)
Хлеб пшеничный
Сок черносмородиновый (в тубе)
Яблоко свежее, нарезанное дольками
Обед Творожная масса (в тубе)
Язык жареный, кусочками (в пакете)
Хлеб пшеничный
Сок вишневый (в тубе)
Апельсин свежий, очищенный
Поливитаминное драже
Ужин Карбонат кусочками (в пакете)
Хлеб пшеничный
Пирожки с рисом и яйцом
Пирожки с фруктовой начинкой
Пюре из чернослива (в тубе)
* Космонавт В. Ф. Быковский.
** Космонавт В. В. Терешкова.
Утром в день старта космонавты получали
на Земле завтрак, аналогичный по набору
продуктов завтраку второго дня.
Во время полета космонавты принимали
пищу в основном в соответствии с
программой полета. Аппетит у В. Ф. Быковского
оставался хорошим, а у В. В. Терешковой был
снижен, поэтому продукты были ею
использованы не полностью. Сама она отмечала
отсутствие аппетита, особенно на сладкие
блюда, так как они вызывали подташнивание.
Оба космонавта дали положительную оценку
рациону питания и упаковке продуктов [13].
Вес В. Ф. Быковского через сутки после
завершения полета, который продолжался
119 час, оставался все еще на 2,4 кг меньше
исходного. Через сутки после полета,
продолжавшегося 71 час, дефицит веса у
В. В. Терешковой составлял 1,9 кг. Таким
образом, более длительный полет
сопровождался более высокой потерей веса, несмотря
на полное использование пищевого рациона.
Анализ регенеративного вещества и
осушителя показал, что выведение влаги в полете
экстраренальным путем у космонавтов
сохранялось на невысоком уровне: у В. Ф.
Быковского 33,2 г/час, у В. В. Терешковой 23 г/час.
С учетом данных о сохранении в полете
температурных условий в зоне комфорта можно
заключить, что дегидратационные процессы
осуществлялись, по-видимому, через
усиленный диурез. Такому заключению не
противоречит факт снижения выведения хлоридов
с мочой у В. Ф. Быковского с 15,0 г/сутки
(до полета) до 5,0 г/сутки в первый день и
4,2 г/сутки во второй день после полета, так
как' предполетный рацион был значительно
богаче хлоридами [13].
Продолжительность полета многоместного
корабля «Восход-1» планировалась на срок
около 24 час. Наличие в кабине сравнительно
большого пищевого контейнера позволило
обеспечить космонавтов пищевыми
рационами, более чем достаточными для покрытия
энерготрат.
Общая калорийность пищи, принятой за
24 часа 17 мин. полета каждым из
космонавтов (В. М. Комаровым, К. П. Феоктистовым,
Б. Б. Егоровым), составила около 3600 ккал.
Рацион за полет содержал около 150 г белков,
130 г жиров и 430 г углеводов. Всего с
витаминными таблетками космонавты получили
следующее количество витаминов: С 300 мг,
Р 150 мг, Bi, B2, В6 и фолиевой кислоты по
6 мг, РР 45 мг, пантотеновой кислоты 30 мг,
Е 75 мг, Bi2150 мкг (за три приема). В
рацион входили продукты тех же видов, что и при
ПИТАНИЕ И ВОДООБЕСПЕЧЕНИЕ
43
полетах «Восток-3—6», но их ассортимент
был расширен. По оценке космонавтов,
количество пищи на каждый прием и на весь
полет было достаточным. Аппетит сохранялся
на удовлетворительном уровне. Космонавты
в полете почти не испытывали жажды, но
сразу после приземления двое из них,
пившие меньше, К. П. Феоктистов и Б. Б.
Егоров, почувствовали сильную жажду и
вынуждены были прибегнуть к использованию
водных запасов корабля. По приблизительным
подсчетам, космонавты выпили за полет
всего по 0,2—0,6 л воды. С пищей они получили
1,2 л воды [2].
За период между предполетным и
послеполетным обследованиями (за 33 ч. 50 мин.)
вес у всех космонавтов снизился: у В. М.
Комарова на 1,9 кг, К. П. Феоктистова на 2,9 кг,
Б. Б. Егорова на 3,0 кг. Анализ водного
баланса космонавтов позволяет сделать
заключение о недостаточном восполнении потерь
воды во время полета. Потери веса у
космонавтов в данном полете происходили,
по-видимому, почти исключительно за счет
дегидратации, так как высокая
энергетическая ценность пищевого рациона делает
маловероятной потерю веса вследствие
дефицита калорийности пищи. Наличие
определенной дегидратации организма после полета
было подтверждено также результатами
пробы с водной нагрузкой, при которой
выведение воды было явно замедленным.
Отличительной чертой дегидратации организма,
развивающейся в условиях полета, являлось
отсутствие у космонавтов выраженной жажды.
После полета у советских космонавтов
отмечалось несколько повышенное выведение
с мо^ой продуктов азотистого обмена [33].
Некоторые авторы склонны объяснять это
явление состоянием стресса под
воздействием факторов полета [14, 42]. Кроме того,
нельзя исключить также роль изменения
диеты, так как в некоторых случаях космонавты
во время полета получали больше белков с
пищей, чем до полета. Уровень выведения
азота у членов экипажа «Восход-1» сразу
после приземления соответствовал высокой
норме белка в полетном рационе [2].
Зарегистрированные во время отдельных этапов
полета изменения ряда физиологических
функций (частота пульса и дыхания и др.)
свидетельствуют о явлениях стресса. Но в
какой мере этот стресс отразился на обмене
веществ, остается неясным. После полета
«Восхода-1» у космонавтов было отмечено
небольшое повышение холестерина крови. Но
в то же время в течение трех суток после
полета в моче не отмечалось увеличения 17-ок-
сикортикостероидов, 17-кетостероидов,
адреналина, калия, креатинина, мочевой кислоты,
хлора и натрия [2]. После полета у
космонавтов было обнаружено некоторое снижение в
моче показателей обмена витаминов В4, В2, Вв
и PP. Предположение о повышенном расходе
В6 связывалось с воздействием невесомости
на вестибулярный аппарат. Однако оценка
обеспеченности организма космонавтов в
полете витаминами была осложнена тем, что в
период обследования после полета
космонавты не получали! витаминных препаратов.
При полете корабля «Восход-2»
применялась та же система питания, что и на корабле
«Восход-1» [2, 33]. Космонавты
положительно отзывались о системе питания. Однако
ввиду посадки в отдаленном районе оценка
их пищевого статуса, т. е. состояния
человека, определяемого характером питания, не
была проведена сразу после полета.
ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОСМОНАВТОВ ПИЩЕЙ
ПРИ ПОЛЕТАХ СРЕДНЕЙ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ
(корабли «Джемини», «Аполлон», «Союз»)
Основной вариант полетов кораблей типа
«Джемини» планировался на срок 14 дней.
Относительно продолжительный срок полетов
требовал рационального питания.
Необходимо было совместить питательную
адекватность пищи и ее приемлемость с жесткими
требованиями в отношении веса и объема.
Нужна была также надежная и удобная
упаковка. Ставилась задача стандартизации
продуктов и процессов их изготовления, а также
материалов и конструкций контейнеров для
пищи. Были введены обязательные
показатели: качество пищи, критерии органолептиче-
ских свойств и срок годности продуктов,
склонность жиров к прогорканию,
содержание в продуктах влаги, физические
характеристики и микробиологические требования.
Разрабатывались оптимальные сочетания
образцов пищи. Эта работа началась по
заданию НАСА с осени 1963 г.
Анализ содержания коммерческих и
экспериментальных формул диет показал, что наи-
44
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
более стабильным и перспективным
элементом для использования в космическом полете
являются натуральные продукты
специального приготовления, особенно если они
высушены для последующего восстановления.
Испытания во время полетов по проекту для
корабля «Меркурий» позволили определить
приемлемые рецепты приготовления в
космосе такой пищи и оценить ее качество.
Поэтому дальнейшая работа продолжалась в
направлении варьирования пищевого рациона,
но в пределах «определенной диеты
питания» [72].
Было принято решение обратить особое
внимание на калорийность пищи,
содержание воды, белков и кальция в пищевом
рационе. Рекомендации Совета по пище и
питанию NAC/NRC [82] были приняты как
основополагающие, а результаты
исследований Серджента и Джонсона [139] и Келло-
вей [58] физиологического обоснования
рационов в лечебном питании были
использованы для установления критерия «минимума»
и соотношения белков, жиров и углеводов.
С целью уточнения биологической ценности
и безопасности космических рационов для
здоровья в двух различных лабораториях
были предприняты соответствующие
исследования с участием людей. Опытное питание
прототипами космической пищи завершилось
хорошими результатами [60, 147, 148].
В дальнейшем ВВС США были проведены
исследования в высотных полетах с
использованием различных меню из образцов
космической пищи, а также с использованием
диет, составленных по экспериментальным
формулам [155, 166].
В связи с перспективой использования
обезвоженной пищи, требующей
восстановления водой, в США была проведена большая
работа по созданию системы регидратации
пищи.
Разрабатывалось несколько образцов
устройств для регидратации пищевых
продуктов, после чего было решено создать единое
устройство для регидратации пищи и приема
питьевой воды.
Большое внимание было уделено
разработке в контейнерах с обезвоженной пищей
«системы открывающегося клапана»,
обеспечивающей безопасность ее регидратации. Для
повышения надежности в отношении
прочности пришлось клапан, вставленный в муфту,
вводить в специальный карман из пленки.
Этот проект имел показатель надежности
около 95%. Недостатком его являлась
необходимость скрепления нагреванием многих слоев
Таблица 3. Типовое меню экипажей «Джемини»
и «Аполлон»
Первый день
Четвертый день
Пищевой набор А
Яблочное пюре*
Сахарные хлопья *
Квадратики бекона **
(8)***
Тосты с корицей ** (6)
Какао *
Апельсиновый наппток*
Пищевой набор Б
Говядина с овощами*
Спагетти с мясом *
Сандвич с сыром** (6)
Абрикосовый пудинг*
Хлебцы с имбирем ** (6)
Пищевой набор В
Гороховый суп *
Салат из тунца*
Тосты с корицей** (6)
Фруктовый кекс** (4)
Ананасно-грейпфрутовый
напиток *
Общая калорийность-
2514 ккал
Чистый вес пищи —
580,60 г
Пищевой набор А
Персики *
Кубики печенья с
земляникой** (6)
Пирожки с сосисками*
Тосты с корицей** (6)
Апельсиновый напиток*
Грейпфрутовый напиток*
Пищевой набор Б
Картофельный суп*
Куриный салат*
Сандвичи с говяди-
пой** (6)
Пудинг из муки грубого
помола *
Чай*
Пищевой набор В
Смесь из креветок*
Говядина с подливкой *
Кукуруза (типа сливок) *
Кубики хлебных
тостов** (6)
Ананасный кекс ** (4)
Апельсино-грейпфруто-
вый напиток *
Общая калорийность —
2533 ккал
Чистый вес пищи —
558,50 г
* Регидратируемые пищевые продукты.
** Продукты, готовые к употреблению.
*** В скобках указано число кусочков твердой пищи
в пакете на один прием.
пластика в каждой точке. Образующийся при
этом канал по ходу введения клапана
уменьшал сопротивление материала контейнера на
разрыв. Включение клапана в конструкцию
контейнера с сохранением основных
размеров и конфигурации последнего позволяло
увеличить прочность контейнера. Однако и
в этом случае при повторных пробах на
разрыв примерно 50% контейнеров
выбраковывалось вследствие разрушения материала.
Система обеспечения пищей космонавтов
на «Джемини» и первых кораблях типа
«Аполлон» предназначалась для
обслуживания двух или трех человек на период до
14 дней и более в случае необходимости.
ПИТАНИЕ И ВОДООБЕСПЕЧЕНИЕ
45
Меню включало лиофилизированные и
другого вида обезвоженные или содержащие
мало воды продукты. Некоторые из них были
сформованы под давлением. В табл. 3
приведены компоненты меню для экипажей «Дже-
мини» и «Аполлона».
Типичное меню суточного рациона
состояло примерно на 50% из регидратируемых
продуктов. Остальные 50% представляли
собой твердые продукты, регидратируемые в
полости рта. Такие твердые продукты могли
употребляться во время планового приема
пищи (завтрак, обед, ужин), в период, когда
регидратируемые продукты еще находятся в
стадии приготовления, или в качестве закуски
между основными приемами пищи.
При проведении исследований по
программе обитаемой Орбитальной лаборатории
USAF была изучена возможность изменения
соотношения количества регидратируемой и
твердой пищи с 50:50 на 33:67 с целью
уменьшения веса упаковки, времени на
питание и повышения лабильности режима
питания [154].
На кораблях «Джемини» и в лунном
отсеке «Аполлона» регпдратируемые продукты
восстанавливались водой с температурой
21,1—26,7° С, т. е. при температуре воздуха
кабины и без специального подогрева.
Восстановление продуктов занимало 10 мин. и
менее.
В командном отсеке корабля «Аполлон»
имелась холодная (7,2—12,8° С) и горячая
(45,0—50,6° С) вода. Приемлемость
регидратируемой пищи значительно повышалась по
сравнению с обезвоженными продуктами
независимо даже от того, применялась ли
холодная или горячая вода. Применение
шкалы оценки приемлемости пищи из девяти
пунктов [135] показало, что использование
воды, температура которой может
устанавливаться по желанию, повышает показатели
оценки на целый пункт.
Ассортимент имеющихся продуктов
позволял планировать четырехдневный цикл меню
из 3—4 приемов пищи в день или некоторых
комбинаций основных приемов пищи и
закусок.
Для обеспечения полетов «Джемини»
калорийность меню была установлена в 2500 ккал
в день. Для программы с высадкой на
поверхность Луны калорийность меню членов
экипажа «Аполлона» была повышена до
2800—3000 ккал на человека в день.
В типичном меню 17% калорий поступало
за счет белков, 33 % — жиров и 50 % —
углеводов.
О содержании неорганических веществ в
пище космонавтов можно сделать лишь самые
общие выводы, но их дефицита пока не
наблюдалось.
Раньше в США существовала
рекомендация по введению в ежедневный паек
космонавтов таблетки поливитаминов для
обеспечения рекомендаций NAS/NRC по дневному
рациону. Однако в силу того, что в рационах
экипажа «Джемини» и «Аполлона»
использовались натуральные продукты и
длительность полета ограничивалась 14 днями, в
пищевые рационы эти препараты не были
включены. В то же время, по мнению Лаганса
[107], обеспечение поливитаминными
препаратами космонавтов необходимо, так как
пищевой статус и индивидуальные потребности
членов экипажа, а также влияние
космического полета на пищевые потребности не
изучались. Кроме того, существует вероятность
анорексии, малого и нерегулярного
потребления пищи.
Использование плотной, твердой пищи,
обычно высококалорийной и содержащей
мало белка, позволяло регулировать
калорийность рациона и уменьшать или не изменять
во время приема пищи количество продуктов,
требующих длительных манипуляций,
связанных с регидратацией.
Формулы и процессы приготовления всех
видов пищи для космических полетов
описаны в «Руководстве по производству
прототипов пищи для космоса» [107], которое
используется промышленностью. Кроме того, во
многих работах описаны различные вопросы
технологии космической пищи, которые здесь
приводить нет необходимости [95, 104, 105,
108, 129].
В табл. 4, 5 приведены типичные пищевые
композиции и пищевая ценность
ежедневного меню экипажей «Джемини» и «Аполлона».
Основные усилия были сосредоточены на
получении нескольких пищевых рационов,
которые могут служить основой обеспечения
пищей нескольких полетов. Изменения
рационов, однако, неизбежны вследствие
непрерывного создания продуктов с улучшенными
свойствами.
В настоящее время становится все более
очевидным, что пищевой состав рациона
космонавтов не может стать действительно
адекватным без систематического изучения
не только пищи, но и пищевого статуса
космонавтов в моделируемых и реальных
условиях космического полета. Так, исследования,
проведенные при полетах «Джемини-5» и
«Джемини-7» с эритроцитами, меченными 14СТ
46
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
Таблица 4. Типовые наборы продуктов
для отдельных приемов пищи
Набор А
Фруктовый коктейль*
Квадратики бекона (8) **
Земляничные кубики (8)
Какао **
Апельсиновый напиток*
Набор Б
Куриный салат*
Говядина с овощами *
Пудинг из муки грубого помола**
Фруктовый кекс (6)
Ананасно-грейпфрутовый напиток *
Набор В
Говядина тушеная *
Картофельный салат*
Кубики из сладких печеных продуктов (8)
Грейпфрутовый напиток *
* Регидратируемые пищевые продукты.
** В скобках указано число кусочков твердой
пищи в пакете на один прием.
установили, что у трех космонавтов из
четверых время жизни красных кровяных телец
было укороченным [81]. Это предполагает
существование гемолитического состояния.
Во время полета последних трех кораблей
«Джемини» у нескольких космонавтов было
обнаружено значительное снижение
содержания витамина Е в плазме. Это обусловило
повышенный интерес к изучению содержания и
роли витаминов и минеральных веществ в
пище космонавтов.
Создаваемые для полетов в космосе
пищевые продукты пока отстают по своим
свойствам и качествам от уровня продуктов
«домашнего приготовления». В связи с тем, что
пища должна полностью использоваться
космонавтами в полете, большое внимание
было уделено качеству прототипов пищи
космонавтов [140]. Продукты для космонавтов
подвергались тщательной органолептической
оценке при лабораторном хранении и в
условиях имитации обстановки полета в космосе
[128]. В трех 12-дневных исследованиях с
участием 12 испытуемых в контролируемых
условиях среды диета, составленная из
дегидратированных и твердых продуктов,
показала себя практически равной по органолеп-
тическим качествам диете, состоящей из
свежих, консервированных и печеных пищевых
продуктов [147].
Для всех пищевых продуктов были
установлены общие требования НАСА по
гарантии надежности и качества [98]. Эти
требования были строже, чем для коммерческих
пищевых продуктов. При этом учитывалось,
что общие технические требования,
предъявляемые обычно к инженерным конструкциям,
не могут быть безоговорочно применимы к
таким биологическим объектам, как пищевые
продукты.
В оценку пищи космонавтов были
включены общие микробиологические показатели
санитарной практики с ориентировкой на
обнаружение обычных наиболее патогенных
пищевых микроорганизмов [63, 74].
Исследований на грибки и вирусы не проводили,
учитывая, что малое содержание воды и
контроль за ее содержанием в готовых продуктах
и их ингредиентах сводили к минимуму
грибковые заражения.
Для предотвращения развития
микроорганизмов в остатках регидратированной пищи,
складируемых как пищевые отходы, были
предложены однограммовые таблетки из
8-гидрохинолинсульфата, которые вводились
непосредственно в пленочные контейнеры с
пищевыми остатками.
Бактериальные посевы из наугад
выбранных контейнеров (пленочных пакетов) с
корабля «Джемини» после окончания полета
показали высокую эффективность этого бак-
териостатического препарата.
Большое внимание было уделено
упаковочным средствам. Для выполнения требования
Таблица 5. Пищевая ценность ежедневного меню экипажей «Джемини» и «Аполлона» *
Набор
продуктов
Энергия,
Белки,
Жиры,
г
Углеводы, г
Зола,
Са, мг
Р, мг
Fe, мг
Na, мг
К, мг
Mg, мг
NaCl, г
А
Б
В
Всего за
* Режим
день
питания
759
1123
911
2793
28,5
45,2
28,7
102,4
предусматривал
25,4
42,0
32,4
99,8
трехразовый
106,4
140,0
125,7
372,1
прием
7,
6,
7,
21,
ПИЩИ
0
8
3
1
в
176
505
486
1168
сутки
342
712
592
1646
(см. табл.
3,3
4,8
4,9
13,0
4).
1659
1526
1916
5101
818
863
1047
2728
64,3
89,5
95,3
249,1
4,
з,
з,
11,
30
05.
94
29
ПИТАНИЕ И ВОДООБЕСПЕЧЕНИЕ
47
о недопустимости увеличения объема
пищевых пленочных контейнеров при экспозиции
в вакууме с давлением в 25 мм рт. ст. все
пищевые продукты упаковывались в вакууме
под давлением 10±2 мм рт. ст.
После предварительных исследований было
решено использовать четырехслойный
пластический материал. Он состоит пз 2,2 мм
внутреннего и 1,0 мм внешнего слоев
полиэтилена и средних слоев из 2 мм фторгалоуг-
лерода и 0,75 мм полистирола. На «Джеми-
ни» пища упаковывалась в многослойную
пленку, состоящую из слоев 1 мм
полиэтилена, 0,34 мм алюминиевой фольги, 1 мм
нейлона и 2 мм полиэтилена. Для «Аполлона»
вместо фольги была предложена прозрачная
пленка с высокой температурой
воспламенения.
Дневной паек упакованной пищи
космонавта по программе «Джемини» весил 725,7 г
и занимал объем 2131 см3. Дневной паек с
калорийностью 2800 ккал весил примерно
850,5 г и имел объем 2393 см3. Загрузку
контейнеров пищей проводили в ночь перед
предполагаемым полетом. В целях выдерживания
последовательности меню и облегчения доста-
вания пищи продукты располагались в
определенном порядке, связывались шнурком и
метились ярлыками с указанием вида пищи
и меню.
В большинстве космических полетов пища
упаковывалась в порядке, соответствующем
меню, согласованному с обоими членами
экипажа. Индивидуальные пищевые контейнеры
помечались на «Джемини» черными и
белыми квадратиками VELCRO, а на
«Аполлоне» — красными, белыми и голубыми.
Режим приема пищи и время, необходимое
для этого, документировались экипажем в
бортовом журнале и сообщались на Землю по
радио. Пищевые продукты, оставшиеся
неиспользованными во время полета, подсчитыва-
лись для определения общего количества
съеденной пищи.
Потребление экипажем пищи на «Джеми-
ни-4, 5 и 7» приведено в табл. 6. Оно
рассчитывалось на основе данных расхода пищи и
ряда аналитических показателей пищевой
ценности [109].
Остатки пищи в регидратационных
контейнерах могут достигать 20% (в увлажненном
состоянии). Это необходимо учитывать при
оценке фактического питания космонавтов
на основании расчетов по количеству
съеденных продуктов.
Потребление пищи на «Джемини-4 и 7»
было наибольшим, но явно недостаточным. В по-
Таблица 6, Потребление пищи на «Джемини-4, 5
и 7» (1965 г.)
Распределение пищи
за сутки
, *
Энергетич
екая
ценность
щи, ккал
и
Белки
а-
к
Кальц
и
3
Хлори
«Джемини-4». 5—7 июня. 4 дня 0 час. 56 мин.
Содержалось в рационе 2549 108,9 847 10,35
Потреблено:
Уайтом
Мак Дивиттом
2230 89,2 739 7,96
2066 90,7 676 8,17
«Джемини-5». 21—29 августа. 7 дней 22 часа 55 мин.
Содержалось в рационе 2755 96,4 849 10,29
Потреблено:
Купером Ю75 41,9 373 4,70
Конрадом 915 35,8 333 4,06
«Джемини-7». 4—18 декабря. 13 дней 18 час. 35 мин.
Содержалось в рационе 2333 90,2 1194 8,70
Потреблено:
Борманом 1774 67,6 945 6,66
Ловеллом 1804 68,3 922 6,88
лете «Джемини-4» потеря веса командира
корабля составляла 2,0 кг, а пилота — 3,9 кг.
Соответственно на «Джемини-7» потери веса
составляли 4,5 и 2,9 кг.
Во время полета «Джемини-5» было
потреблено очень мало пищи, что было отнесено
за счет анорексии у космонавтов. Заметное
подавление аппетита наблюдалось у обоих
членов экипажа в последние дни полета. За
период 8 дней командир корабля потерял в
весе 3,3 кг и пилот — 3,9 кг.
Потеря веса тела у космонавтов
наблюдалась во всех космических полетах
американских и советских кораблей. По мнению
некоторых авторов, уменьшение веса не связано
с длительностью полета и количеством
потребляемой пищи, а является следствием
дегидратации и увеличения перспирации [164].
Истинная причина потери веса, возможно,
кроется в увеличении диуреза как
специфическом результате невесомости. Однако есть
основания предполагать, что при решении
этой проблемы необходимо учитывать и
величины потребления воды и пищи.
Космонавты, которые выполняли операции,
связанные с физической нагрузкой, теряли
в весе больше, чем командир корабля. Работа
в гермокостюме также сопровождалась
большими потерями веса.
48
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
Недостаточность питания в
количественном отношении за время полета может быть
рассчитана по показателям потребления
пищи и величины СО2, адсорбируемой
гидроокисью лития в специальных канистрах. На
«Джемини-5» на калорический дефицит
приходилось около половины потери веса
космонавтов.
Для внесения ясности в указанные вопросы
необходимо осуществлять измерения массы
тела во время полета.
Для профилактики деминерализации
костей и поддержания кальциевого равновесия
в фруктовые соки пищевых рационов
некоторых экипажей добавлялся лактат кальция,
что позволило повысить величину
приема кальция до требуемого уровня — около
950 мг/день у космонавтов «Джемини-7»
[118, 167].
Основные положения системы обеспечения
пищей по программе «Аполлон» были
приняты как основа для системы питания для
Орбитальной лаборатории человека USAF [154].
На кораблях «Союз» не предусматривалось
устройств для регенерации воды. Поэтому
было признано целесообразным комплектовать
пищевые рационы преимущественно из
консервированных натуральных необезвожен-
ных продуктов. Количество обезвоженных
брикетированных продуктов было сведено до
минимума.
На основании опыта питания космонавтов
на кораблях «Восток» и «Восход» в суточные
рационы питания были включены продукты,
оправдавшие себя в полетах: пюреобразные
супы в алюминиевых тубах — борщ, щи
зеленые, суп харчо, а также крем из творога
с фруктами и напитки — кофе, какао. В
специальной емкости хранился
черносмородиновый сок. Члены экипажа корабля «Союз-9» и
последующих кораблей могли употреблять
супы и напитки в горячем виде, после
подогрева туб в специальном подогревателе [10].
Для более надежного сохранения
доброкачественности мясные продукты
приготавливались в виде традиционных консервов в
жестяных банках в довольно большом
ассортименте: антрекот, карбонат, мясо куриное,
язык говяжий, телятина, ветчина, свинина
рубленая с яйцом, фарш колбасный, паштеты
печеночный и мясной (вес нетто 100 г). В
такой же упаковке в рацион был включен про-
стерилизованный плавленый сыр
«Российский» [10].
В качестве хлебных изделий в рацион были
включены различные виды принятого в СССР
хлеба: «Столовый», «Бородинский»,
«Рижский». Хлебные изделия выпекались в форме
небольших буханочек «на один укус» и
упаковывались в пакеты из полиэтиленовой
пленки. Кондитерские изделия в рационе
были представлены коврижкой медовой,
шоколадом тугоплавким, помадкой фруктовой,
черносливом с орехами. Как и в первых
полетах, в качестве «закусочного» блюда в
рацион была включена вобла в виде кусочков
спинки, очищенной от костей. Часть
продуктов упаковывалась в пакеты под вакуумом.
Ежедневно, два раза в день, космонавты
должны были принимать поливитаминное
драже, содержащее витамины: А — 3300 ИЕ,
Bt— 2,58 мг, В2— 2 мг, В6— 3 мг, Bt2— 12 мкг,
С — 75 мг, Е — 10 мг, никотинамид — 20 мг,
фолиевую кислоту — 0,5 мг, пантотенат
кальция — 3 мг, рутин — 10 мг [10].
Рацион был составлен по трехдневному
меню с четырехразовым приемом пищи в сутки.
Ниже приводится перечень продуктов
одного из дневных рационов.
Завтрак первый: карбонат 100 г
(консервы), хлеб «Бородинский» 50 г, шоколадные
конфеты с ореховым пралине 50 г, кофе с
молоком 150 г, сок черносмородиновый 128 г
(из емкости).
Завтрак второй: язык говяжий 100 г
(консервы), хлеб «Рижский» 50 г, чернослив с
орехами 60 г.
Обед: вобла 15 г, борщ 165 г (в тубе),
телятина 100 г (консервы), хлеб «Столовый»
50 г, печенье сдобное 40 г, сок
черносмородиновый 128 г (из емкости).
Ужин: крем из творога с
черносмородиновым пюре 165 г (в тубе), цукаты 50 г, сок
черносмородиновый 128 г (из емкости).
Вес суточного рациона без упаковки
составлял около 1460 г.
Суточный рацион имел калорийность около
2803 ккал и содержал белков 139 г, жиров
88 г, углеводов 345 г, воды 853—950 мл.
Соотношение основных пищевых веществ в
процентах от общей калорийности рациона
сохранялось в пределах: белков 20, жиров
30 и углеводов 50. Рацион был
сбалансирован по незаменимым аминокислотам и
содержал минеральные вещества в соответствии
с общефизиологическими нормами,
принятыми в СССР. Дневной рацион распределялся
по приемам пищи следующим образом:
завтрак первый 26%, завтрак второй 21%, обед
30%, ужин 23% общей калорийности [10].
В процессе проведения наземных
исследований усвояемость пищевых веществ была
довольно высокой: по белкам 90%, жирам
97%, углеводам 96%, калорийности 95%.
ПИТАНИЕ И ВОДООБЕСПЕЧЕНИЕ
49
Во время полета продукты, входящие в
состав рациона, получили хорошую оценку по
органолептическим показателям.
По энергетической ценности и содержанию
питательных веществ рацион в основном
соответствовал потребностям организма [10].
ПРОБЛЕМА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОДУКТОВ,
ПОЛУЧЕННЫХ В РЕЗУЛЬТАТЕ ВОСПРОИЗВОДСТВА ПИЩИ В ПОЛЕТЕ
Одно из основных отличий длительных
космических полетов от кратковременных и
полетов средней продолжительности будет
состоять в том, что все или почти все
компоненты жизнеобеспечения экипажей, в том
числе и пища, должны, воспроизводиться на
борту корабля [9, 38, 40, 41, 134].
С этой целью на космическом корабле
должен быть создан круговорот, в котором
отходы жизнедеятельности человека и
биокомплекса либо разлагаются до воды,
углекислого газа и минеральных элементов, с
последующим их синтезированием в пищевые
вещества, либо перерабатываются в биологических
системах, которые могут использовать
непосредственно мочу и другие отходы сложного
состава.
Воспроизводство пищи в полете в
настоящее время предполагается осуществлять
путем создания на самом корабле круговорота
веществ: 1) на основе физико-химических
процессов или 2) при помощи биологических
методов. Несомненно, что возможно и
соответствующее сочетание физико-химических
и биологических методов воспроизводства
пищи.
ВОСПРОИЗВОДСТВО ПИЩИ
НА ОСНОВЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ
Один из возможных способов регенерации
пищи из конечных продуктов обмена веществ
человека включает использование только
физико-химических методов, без привлечения
каких бы то ни было биологических
процессов. В идеальных условиях продукты обмена
и выделения человека (углекислота, водяные
пары, моча, фекалии, волосы и др.) должны
превращаться в пищевые продукты и
вещества, из которых могут строиться достаточно
питательные, сбалансированные по составу и
приемлемые по вкусу рационы питания.
Следовательно, процесс регенерации должен
носить характер полностью закрытого и
сбалансированного цикла «пища — отходы —
пища». Однако многие питательные вещества
и пищевые продукты имеют чрезвычайно
сложный химический состав, что делает их
синтез весьма трудной задачей. Поэтому в на-
4 Заказ № 1174, т. III
стоящее время основное внимание ученых
сосредоточено на синтезе как можно
большего числа отдельных более простых
питательных веществ. Проблема может быть решена,
например, путем обеспечения регенерации
возможно большего числа питательных
веществ из минимального числа химических
материалов, получаемых из отходов, при
одновременном обеспечении экипажа корабля
запасом важных для организма, но
невоспроизводимых из-за их сложности химических
соединений, таких, как белки, витамины.
Исходными материалами для синтеза
значительного числа питательных веществ
должны служить конечные продукты обмена
веществ членов экипажа, содержащие
углекислоту и воду. Конечными продуктами обмена
веществ, составляющими более чем 90% веса
потребляемой пищи и жидкости, являются
именно эти два вещества. Следовательно,
превращение только углекислоты и воды в
пищевые продукты должно охватывать около 90%
массы закрытого цикла кругооборота
пищевых веществ.
Основными преимуществами
физико-химических методов воспроизводства пищи
являются: высокая калорийность образуемых
веществ при малом их весе и объеме; хорошая
усвояемость веществ и легкость
приготовления из них пищи; возможность
автоматического управления и контроля протекания
технологических процессов; относительная
независимость физико-химических процессов от
таких существенных факторов космических
полетов, как невесомость, ионизирующая
радиация и др.
Однако этот путь воспроизводства пищи
на современном уровне знаний и техники
пока трудно претворить в жизнь в полном
объеме. Лишь в будущем, когда будет создана
соответствующая автоматическая аппаратура
для осуществления всех технологических
процессов и вес ее будет меньшим, чем вес
требуемых для полета запасов пищи, такой путь
воспроизводства пищи может оказаться
вполне оправданным и приемлемым по многим
показателям [11, 38].
В качестве варианта питания продуктами
физико-химического синтеза А. Тейлором
50
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
Таблица 7. Один из вариантов рациона питания
на основе продуктов физико-химического синтеза
(по данным А. Тейлора)
Компоненты
синтетической
пищи
Аминокислоты
Углеводы
Жиры
Итого
131,2
455,0
138,3
724,5
528
1820
1155
3503
4
4
9
—
15
52
33
100
предложен следующий рацион на срок до
6 месяцев (табл. 7).
Синтетическим продуктам питания могут
быть приданы желаемые вкус и запах при
помощи специальных пищевых добавок или
дополнительной обработки. Порошкообразные
вещества при помощи крахмала, агар-агара и
синтетических полимерных соединений могут
быть превращены в студни, желе, кисели,
более удобные для использования.
Клинические исследования при
экспериментальном питании жидкой пищей из смеси
сбалансированных аминокислот, глюкозы,
солей ненасыщенных жирных кислот, полного
набора витаминов и минеральных солей при
калорийности рациона 2700 ккал/сутки не
выявили неблагоприятных физиологических
сдвигов в организме или токсического
действия.
В процессе синтеза прежде всего должны
воссоздаваться углеводы, жиры и белки. Так
как углеводы являются основным
компонентом нормальной диеты, обеспечивая более
50% общей калорийности рациона, то
основной упор в исследованиях по
физико-химическому синтезу пищи для космических полетов
в. настоящее, время делается именно на эту
категорию веществ [34, 142]. Но изучаются,
конечно, также возможности разработки
методов химического синтеза жиров и белков.
В настоящее время наиболее реальным
признается осуществление синтеза
моносоединений — углеводов (глюкозы), жирных
кислот, аминокислот.
Углеводы
Разработка методов синтеза углеводов
имеет уже относительно большую историю.
Внимание к поиску путей синтеза углеводов еще
более возросло в связи с перспективой
длительных полетов, так как в рационе
космонавтов углеводы обеспечивают не менее 50%
общей калорийности. Создание надежных
малоэнергоемких методов синтеза углеводов в
полете, очевидно, позволит значительно
снизить стартовый вес кораблей и объем систем
жизнеобеспечения. Пути синтеза сахаропо-
добных веществ были намечены А. М.
Бутлеровым, который еще в 1861 г. получил
впервые смесь моносахаридов из открытого им же
формальдегида [57].
Эта смесь содержала в основном оптически
неактивные гексозы, которым Леов [112] дал
название «формоза». G тех пор очищенную
сложную смесь продуктов самоконденсации
формальдегида стали называть «формозные
сахара».
В смеси формозных Сахаров имеется
большое количество Сахаров, состав которых
изменяется в зависимости от условий реакции.
Так, например, длительное добавление в
2%-ный водный раствор формальдегида
углекислого кальция приводит к образованию
заметных количеств пентозы и арабинозы [77,
113]. В смеси определяли присутствие также
dZ-фруктозы, dZ-глюкозы, дендрокетозы, а при
менее энергичном протекании реакции
обнаруживали, кроме того, гликольальдегиды, гли-
цероальдегиды и дигидрооксиацетон [25, 77,
ИЗ, 116].
Более полно смесь формозных Сахаров
была проанализирована Акерлофом и Митче-
лом [49], которые определили
количественные характеристики отдельных компонентов
на хроматограмме (табл. 8). Гексозы
составляли большую часть определенных ими
веществ.
Разделение смеси формозных Сахаров при
помощи газожидкостной хроматографии
показало, что она еще более сложна, чем пред-
Таблица 8. Состав формозной смеси [49]
Процент
к весу смеси
Вероятное вещество
0,4
1,1
1,8
3,2
2,5
6,5
17,2
16,5
17,5
16,8
8,5
4,4
<2
Гликольальдегид
Глицероальдегид
Дегидрооксиацетон
Эритроза, треоза, эритулоза
Ксилулоза
Рибоза, дендрокетоза
Ксилоза
Фруктоза, манноза
Сорбоза, арабиноза
Глюкоза
Галактоза
Неидентифицированный сахар
А-Гептулоза
ПИТАНИЕ И ВОДООБЕСПЕЧЕНИЕ
51
полагали раньше. Только около одной трети
из 30—40 компонентов смеси было
идентифицировано.
При введении неочищенных формозных
Сахаров в диету крыс в количестве 30—50%
от общего количества еды животные
потребляли меньшие количества пищи, теряли вес,
у них развивалась диаррея, и в конечном
счете они погибали [49]. В качестве
токсичных компонентов смеси были выделены при
помощи хроматографии на целлюлозе три
основные фракции смеси формозных Сахаров.
Был сделан вывод, что токсические свойства
смеси обязаны присутствию формальдегида.
Однако в специальных опытах, когда крысам
давали формозу, полностью очищенную от
формальдегида, у них обнаруживались те же
самые симптомы, хотя они и; погибали
несколько позже [142]. Складывается
впечатление, что токсичность формозы объясняется
скорее присутствием специфических
углеводных компонентов или компонентов смеси.
Формозная смесь содержит эквимолярные
количества всех стереоизомеров, включая
нефизиологические Z-изомеры обычных Сахаров
пищи. Вполне возможно, что они являются
причиной наблюдаемой токсичности
формозных Сахаров.
Поскольку искусственные углеводы
представляют собой сиропообразную смесь,
состоящую наряду с пентозами и гексозами также
из низших Сахаров, муравьиной кислоты и
некоторых других неидентифицированных
соединений, то большой проблемой является
очистка и выделение необходимых для
организма человека моносахаридов.
Биологическая оценка синтетических
моносахаридов, очищенных при помощи методов
осаждения, фильтрации и сорбционной
очистки на ионообменных смолах и
активированных углях, показала отсутствие токсического
эффекта у искусственных углеводов,
полученных из формальдегида в присутствии
Са(ОН)2 [39].
Искусственные углеводы могут быть также
использованы в средах для выращивания
клеток и культур тканей высших растений
[8]. В этом случае отпадает необходимость в
разделении смеси на отдельные
моносахариды. Клетки и ткани высших растений,
выращенных на синтетических углеводах, могли
бы быть использованы в пищу
непосредственно человеком или животными.
Формозные сахара образуются из
формальдегида в результате начальной
реакции,-приводящей к образованию гликоальдегида, и
последующей серии альдольных конденсаций.
Катализирует эту реакцию широкий круг
веществ: гидроокись кальция; почти все окиси
щелочно-земельных элементов и их
гидроокиси; окислы свинца, меди, цинка и железа
[141].
Имеются сообщения, посвященные
кинетике этой реакции. Оказалось, что почти 80%
продуктов превращений формальдегида в
гомогенной системе представлены гликоальде-
гидом, триозами и тетрозами. Каждое из этих
веществ является катализатором и реагентом
[165]. Соотношение скоростей их
образования может быть выражено формулой
rf[A + A + A1 = да ^ + m + Aa + m^
X [Л2 + Лз + Л4].[Са (ОВД,
где At—Л4— концентрация веществ,
содержащих различное число атомов углерода — 1, 2,
3, 4; концентрация выражается в молях, а
время (t) в минутах.
Исходными продуктами для
воспроизводства углеводов в условиях космического
полета являются углекислый газ, выдыхаемый
человеком или образующийся в результате
минерализации (сжигания) отходов, а также
водород, получаемый в результате
электролиза воды, регенерируемой из конденсата
атмосферной влаги или мочи.
Физико-химический синтез Сахаров
непосредственно из неорганических соединений
СО2 и Н2 (или Н2О) до настоящего времени
еще не осуществлен, несмотря на
значительный объем работ, выполненных в этом
направлении. Наиболее перспективным способом
воспроизводства углеводов из продуктов
жизнедеятельности человека, по-видимому,
является синтез, осуществляемый через ряд
промежуточных реакций в виде непрерывного
процесса.
В качестве одного из вариантов была
разработана система, в которой смесь
реагентов —1,5 М раствора формальдегида и
0,15 М раствора гидроокиси кальция —
пропускалась со скоростью 4 мл/мин через
пятиметровую спираль при температуре 60°.
Вытекающая из спирали смесь
обрабатывалась углекислотой, фильтровалась, деионизи-
ровалась и сгущалась выпариванием под
низким давлением. Этот аппарат способен
вырабатывать около 7,5 г/час формозных Сахаров
[49]. Позже усовершенствование аппарата и
условий протекания реакций позволило
повысить синтез формозы до 110 г/час.
Разработаны также принципиальные схемы
постадийного физико-химического получения
моносахаридов [34]. Основные стадии этих
4*
52
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
схем: окисление продуктов
жизнедеятельности человека до углекислого газа, получение
формальдегида и конденсация последнего в
сахаре.
Наиболее перспективными схемами
получения моносахаридов представляются
следующие [35]:
О2, MnO2, CuO Н2, Ni, Ru
1. Отходы - ! атм> 350° С * С°2 180-300° С, 1 атм
NO,O3
->СШ
>СН2О
ЮО ~н 700° С, 1 атм
С(ОН)2
37° С, 1 атм
•>■ моносахариды.
Ш, эл. разряд Н2, эл. разряд
2. Отходы -> СО2 мо > СО >-
или С при 700° С
--> СН2О —> моносахариды.
3. Отходы -> СО2 —>
С12, Си2С12
Са (ОН)2
■>• СНзОН ->
1 атм, 350° С
Ag, Си
~* 1а«,700*<Г ^^моносахариды.
Н2, ZnO, Сг2Оз
4. Отходы-СО, 1атМ|зоооС' СНз0Н-
—> СН2О —> моносахариды.
Первая из представленных выше схем
физико-химического получения углеводов может
быть осуществлена при атмосферном
давлении и должна быть построена на основе
следующих химических процессов:
а) окисление (минерализация) продуктов
жизнедеятельности человека с целью
получения СО2;
б) гидрирование СО2, образующегося в
результате минерализации отходов
жизнедеятельности или выдыхаемого человеком, до
стадии метана;
в) окисление метана до формальдегида;
г) конденсация формальдегида в углеводы.
Первая стадия — минерализация —
осуществляется при помощи
окислительно-каталитического метода [27, 36], метода мокрого
сжигания либо высокотемпературного
окисления. Наиболее приемлемым, по-видимому,
является окислительно-каталитический
метод, поскольку процесс окисления происходит
при сравнительно мягких условиях: давлении
1 атм, температуре окисления 350—400° С.
Предложены два перспективных варианта
каталитического метода [36, 27]. Первый
заключается в окислении продуктов
жизнедеятельности, подаваемых непосредственно на
поверхность гетерогенного катализатора.
Второй метод основан на предварительном
пиролизе с последующим окислением
газообразных летучих соединений. Углекислота,
образующаяся в результате минерализации
отходов, легко гидрируется до СН4 при
атмосферном давлении и температуре 180—200° С
при помощи никелевого или рутениевого
катализатора.
Метан может быть окислен в СН2О
различными путями. Одним из уже разработанных
методов является окисление СН4 в
присутствии окислов азота при атмосферном давлении
п температуре 700° С. Окислы азота могут
быть получены из мочевины мочи человека.
Мочевина при этом разлагается на NH3 и СО2
под влиянием уреазы или термическим путем
при t= 105°С и давлении в 1 атм.
Образующийся аммиак при £=600° С окисляется в
присутствии катализаторов до окислов азота
[5, 39].
Оптимальной концентрацией NO в смеси
является 0,01% при давлении в 1 атм и
£=680-700°С [40]. Окисление NH3 и СН4
являются экзотермическими процессами и
выделяемая при этом теплота реакции может
быть использована.
Наибольшую трудность представляет
реакция конденсации формальдегида в сахаре.
Было показано, что наиболее оптимальным
катализатором конденсации формальдегида в
углеводы является Са(ОН)2 [3, 26, 35].
Скорость реакции конденсации формальдегида в
углеводы зависит от концентрации
катализатора, формальдегида и органического соката-
лизатора, причем оптимальным соотношением
Са(ОН)2 и СН2О является 1:2. При этом
реакция носит автокаталитический характер.
Получаемая по приведенной схеме смесь
сахароподобных веществ состоит из
различных моносахаридов-рацематов. Хроматогра-
фический анализ синтетических углеводов
показал, что в смеси присутствует до 10 и более
моносахаридов, преимущественно пентоз и
гексоз [39].
Некоторыми американскими авторами
также был сделан вывод, что метод превращения
углекислоты в метан в реакции с водородом
с последующим частичным окислением до
формальдегида является наиболее
перспективным [143]. Выбор этих методов
основывается на: 1) соответствующих
термодинамических показателях, 2) протекании процессов
при низких давлениях, 3) возможности
проведения реакций в газовой среде и 4)
потенциальной возможности извлечения конечного
ПИТАНИЕ И ВОДООБЕСПЕЧЕНИЕ
53
продукта в виде осадка. Первая ступень
процесса: восстановление углекислоты с
водородом — хорошо известная и разработанная
реакция. Частичное окисление метана
является трудноконтролируемой реакцией [53,
54]. Однако изучение катализаторов
показало, что использование газообразной окиси
азота в присутствии тетрабората натрия на
фарфоровой подложке обеспечивает хорошее
протекание реакции и контроль над ней [53,
54]. В настоящее время уже создана
циклическая система регенерации, включающая два
реактора. Первый обеспечивает реакции по
синтезу метана, а во втором происходит
реакция частичного окисления. В этой системе
достигается почти 100%-ное превращение
углекислоты в формальдегид при очень
небольших затратах энергии. Система может
работать в условиях отсутствия гравитации.
Конечный продукт выдается в виде раствора в
воде или в виде осадка параформальдегида.
Глицерин, пропиленгликоль
и этиловый спирт
Глицерин обычно присутствует в пище как
компонент жиров; пропиленгликоль является
компонентом фосфолипидов пищи, а этиловый
спирт (этанол) в небольших количествах
содержится в некоторых видах пищевых
продуктов и в значительных — в спиртных
напитках. Организм человека способен
утилизировать их в обмене веществ аналогично
углеводам, но очень чувствителен к приему
их в значительных количествах. В известных
исследованиях Джонсона и сотр. [102] было
показано: а) крысы нормально росли,
получая диету, содержащую глицерин в
количестве 41 % общего веса пищи в течение 40
недель; б) вредные физиологические явления
у крыс и собак при приеме глицерина
отсутствовали; в) 15 испытуемых лиц потребляли
глицерин по 110 г в день в течение 50 дней
без видимых отрицательных явлений.
Результаты более поздних исследований
пищевой пригодности глицерина для человека
позволяют считать его желательным
источником углеводов для больных сахарным
диабетом [73, 86]. Здоровые и больные люди
хорошо переносят прием глицерина в
количествах до 300 г в день.
В связи с изучением проблемы применения
регенерируемых продуктов в качестве
основной части диеты проводились исследования
по определению максимальных количеств
глицерина и триацетина, которые могут быть
введены в диету крыс без отрицательного
влияния на их рост. Максимальное
содержание глицерина и триацетина в диете, при
которой наблюдался хороший рост животных,
составляло 40 и 30% соответственно. При
диете, содержащей 60% любого из двух
веществ, крысы погибали в течение нескольких
недель. Когда диета содержала 40%
глицерина и 30% триацетина, т. е. суммарно они
составляли 70% диеты, крысы чувствовали
себя хорошо [142]. Это позволило сделать
интересное заключение, что обмен обоих
веществ идет различными путями.
Пропиленгликоль хорошо переносится
животными в значительных количествах. Однако
при длительном содержании крыс на диете
с 30% пропиленгликоля у них были найдены
дегенеративные изменения в почках. Эти,
а также другие неблагоприятные явления
заметно ослаблялись или полностью
отсутствовали при содержании в диете
пропиленгликоля в количестве 20% или менее [89].
Собаки, которые в-течение 9 месяцев пили
5%-ный раствор пропиленгликоля,
чувствовали себя хорошо и прибавляли в весе. В
печени и почках у них не отмечалось
патологических изменений [157]. Средний суточный
прием пропиленгликоля составлял 5,1 см3/кг
веса тела. В пересчете на 70 кг веса тела
человека это должно соответствовать объему
пищевых веществ с калорийностью более
2000 ккал/день.
Пропиленгликоль входит в норме в состав
тканей животных. Доказано наличие его в
ткани мозга, печени и почек в виде
фосфатных соединений [114].
Влиянию на организм потребления
этилового спирта и его метаболитов посвящено
много исследований. При этом многие
изменения, отмечаемые у человека под его
влиянием, зарегистрированы в исследованиях,
проведенных у людей, принимавших
значительные количества этилового спирта,
которые вызывают тяжелую или среднюю степень
интоксикации. В то же время этиловый спирт
в определенных условиях, по-видимому,
может служить поставщиком значительного
количества энергии, не вызывая при этом
функциональных или физиологических нарушений.
Скорость метаболизма этилового спирта
составляет 10—25 мг на 100 мл крови в час
[99]. Для человека весом в 70 кг можно
ожидать увеличения содержания этилового
спирта в крови до 15 мг на 100 мл крови после
приема 7 г спирта. Этот уровень спирта в
крови не является интоксицирующим.
Человек способен использовать в процессе обмена
54
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
100—200 мг/кг-час [99]. Следовательно, для
человека весом в 70 кг нижняя граница
приема алкоголя, который может полностью
утилизироваться в обмене веществ,
составляет 7 г/час. Таким образом, при ограничении
скорости и количества приема спирта
приведенными выше параметрами он может
обеспечивать получение около 50 ккал/час без
нарушения метаболизма или нежелательных
фармакологических эффектов.
Жиры
Разработка синтеза жиров для питания
проводилась интенсивно в 30—40-е годы в
Германии. В 1938 г. в г. Виттене было начато
производство пищевых жиров. Методом
Фишера — Тропша получали восковидный
высокомолекулярный углеводород [96, 97]. Это
вещество затем окисляли кислородом
воздуха до жирных кислот, тщательно очищали,
соединяя с глицерином, и получали жир.
Добавляя воду, соли, ароматические
вещества и витамины, получали маргарин [168].
В 1943 и 1944 гг. такого маргарина было
произведено 3-10е-кг [168]. Большая часть
синтетического жира использовалась в армии
из-за его повышенной устойчивости
вследствие отсутствия ненасыщенных жирных
кислот в структуре.
Значительные количества шли также на
нужды населения и использовались в
госпитальных диетах. Никаких нарушений
пищеварения или других болезненных симптомов
в результате употребления синтетического
жира отмечено не было [168].
В последние годы было проведено
изучение всех достижений нефтехимии и
технологии в целях определения путей резработки
надежных процессов синтеза и сохранения
пищевых жиров на борту космического
корабля [76, 85]. Был сделан вывод, что
использование метода Зиглера более перспективно,
чем использование метода Фишера
—Тропша. Наиболее целесообразной представляется
такая последовательность реакции: 1) синтез
этилена из окиси углерода, 2) полимеризация
этилена в а-олефины методом Зиглера,
3) окислительный озонолиз до монокарбоно-
вой кислоты, 4) конденсация с глицерином,
дающая жиры, которые не содержат
ветвящихся цепей, дикарбоновых кислот или
полициклических веществ. Расход энергии на
такой синтез оказался низким. Однако
сложность автоматических систем для
осуществления указанных процессов так велика, что
была поставлена под сомнение
целесообразность дальнейшей разработки применения
этого метода в условиях космического
корабля [76,85].
Трудности синтеза жирных кислот с
длинными цепочками в структуре пробудили
интерес к оценке перспективы использования
в качестве пищевых продуктов простейших
соединений с четным числом атомов углерода
в цепи. Имеются в виду вещества типа три-
глицерида и триацетина. Представляется
заманчивым использовать простые химические
методы синтеза уксусной кислоты из окиси
углерода или метана.
Триацетин при пероральном приеме
быстрее всасывается в тонком кишечнике, чем
некоторые другие триглицериды [71]. О
токсичности триацетина при использовании в
диете пока имеется очень мало сведений.
Крысы, получавшие диету с 55%-ным
содержанием триацетина, росли все же
наполовину медленнее, чем крысы, получавшие
лярд [67]. Однако, когда крысят содержали
на диете с меньшим количеством триацетина,
то отставания в росте не наблюдалось [142].
Таким образом, в области создания
пищевых жиров на основе их синтеза из отходов
жизнедеятельности человека д других
источников, по-видимому, предстоит провести еще
очень большое количество изысканий, прежде
чем будет создана диета, содержащая
полноценные пищевые жиры, и создано достаточно
экономичное и приемлемое для условий
космического корабля технологическое
оборудование.
Аминокислоты
Направленный синтез отдельных
аминокислот в условиях космического корабля
связан с чрезвычайными трудностями. Более
перспективным является метод синтеза,
позволяющий получать из смеси аминокислот
пригодные для использования комплексы.
Для этой цели перспективным
представляется, например, метод получения глицина,
аланина и аспарагиновой кислоты при
помощи пропускания электрического разряда
через смесь метана, аммиака, водорода и
воды [121].
Широкий спектр аминокислот
обнаруживается при взаимодействии насыщенного
метаном водного раствора аммиака с кварцем
или алюминием, нагретым до 900—1000° С
[91]. Углекислый газ при определенных
условиях может заменять метан [48]. Из
аминокислот, которые обычно входят в состав
белков, при синтезе указанным методом не
были обнаружены лишь серосодержащие
ПИТАНИЕ И ВОДООБЕСПЕЧЕНИЕ
55
аминокислоты — гистидин и триптофан.
Интересные результаты были получены также
при нагревании формозных Сахаров с
мочевиной [83]. В результате синтеза в этих
условиях возникало не менее 10 различных
аминокислот.
Были проведены также исследования по
полимеризации смеси аминокислот с целью
получения белковоподобных продуктов [137].
Пищевые свойства некоторых из них уже
исследованы [84]. В опытах на бактериях
Lactobacillus plantarum, которые требуют для
своего роста набора аминокислот, близкого к
потребностям человека, было показано, что
их рост на среде, содержащей белковоподоб-
ный продукт, полученный тепловой
конденсацией смеси аминокислот, составлял 60%
роста на пептонной среде. Замещение
половины белков и в диете крыс белковоподобными
продуктами, которые были получены путем
тепловой конденсации, в комбинации с
треонином не изменяли такого важного
показателя, как прибавка веса тела [64, 84].
Следует иметь в виду, что белки состоят
из аминокислот, структура которых очень
сложна и разнообразна. Поэтому химический
синтез пищевых белков связан с неизмеримо
большими трудностями, чем синтез углеводов
и жиров.
Кроме того, для обеспечения
сбалансированного питания необходимо, чтобы в состав
продуктов входили аминокислоты в полном
наборе и в определенном сочетании. В то же
время удовлетворение потребности в
углеводах может быть обеспечено за счет одной
глюкозы.
Обзор современного состояния проблемы
воспроизводства пищи физико-химическими
методами позволяет заключить, что, несмотря
на очевидную важность этой проблемы не
только для космоса, но и для обеспечения
пищей населения Земли, результаты
многочисленных теоретических исследований пока
в основном больше указывают на возможные
рациональные пути решения проблемы, чем
конкретные рецепты для повседневной
практики.
ВОСПРОИЗВОДСТВО ПИЩИ
НА ОСНОВЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ МЕТОДОВ
Продукты питания могут быть получены
в космическом полете в результате
биологического воспроизводства пищи на основе
частичного или полностью замкнутого
круговорота веществ. С подобным круговоротом
веществ мы имеем дело на Земле. Такое
воспроизводство пищевых продуктов и
отходов жизнедеятельности членов экипажа
и биокомплекса корабля, по-видимому,
рационально только при продолжительности
полетов в течение года и более, а также на долго-
живущих планетных станциях.
Звеньями круговорота веществ в
космическом корабле могут служить низшие
(одноклеточные водоросли) и высшие автотрофные
растительные организмы, низшие
гетеротрофные организмы (дрожжи, бактерии,
зоопланктон) , животные гетеротрофные организмы
(мелкие животные и птицы), человек и
система трансформации отходов [38, 134].
Возможны также разнообразные сочетания
биологических и физико-химических способов
воспроизводства пищи с использованием
запасов продуктов или отдельных пищевых
веществ.
Водоросли
Микроскопические водоросли используют
свет и углекислоту более эффективно, чем
высшие растения [15, 56], и они более устой-
чины к крайним степеням концентрации
компонентов питательной среды, колебаниям
температуры и давления [44, 117].
Большинство культур, исследуемых для
использования в качестве источников питания,
представляет собой смесь различных видов водорослей
и обеспечивает высокое содержание белка
[124, 125] и нуклеиновых кислот в биомассе
[100]. По мере того как клетки стареют, они
продолжают накапливать крахмал и могут в
избытке запасать жиры [121, 122, 123, 124].
Соотношение в клетках жира, белка и
углеводов зависит от качества среды и условий
культивирования. Клетки хлореллы,
культивировавшейся в течение 83 дней на свету в
среде с дефицитом азота, содержат 86% жира,
10% белка и 6% углеводов. Эта же водоросль
при выращивании в среде с нормальным
количеством азота содержала 4% жира, 53%
белка и 38% углеводов [122]. Водоросли не
способны к синтезу таких витаминов, как В12.
Они содержат мало витаминов D и К. Хотя
содержание аминокислот у некоторых
водорослей сравнимо с таковым в животном белке,
но их белки менее ценны, так как в них мало
серосодержащих аминокислот.
В опытах на животных было установлено,
что коэффициент эффективности белка и
биологическая ценность его у водорослей ниже,
чем у белков животного происхождения, но
выше, чем у других растительных белков
[11,16,65,100,132,151,156].
В сравнительных опытах на крысах
биологическая ценность белков смеси водорослей
56
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
достигала 71%, а казеина —79% [75].
Усвояемость белков водорослей оценивается
уровнем в 69 %, а казеина — 97 %. С
разрушением клеточных оболочек (механическим,
кипячением и экстракцией жирорастворимых
фракций) усвояемость белков водорослей
увеличивается, так как некоторые
аминокислоты оболочек становятся усвояемыми.
Попытки ввести в диету человека большие
количества водорослей имели переменный
успех [20, 21, 22, 61, 68, 93, 138]. Некоторые
исследователи пришли к выводу, что для
нормального функционирования
желудочно-кишечного тракта диета не должна
содержать более чем 20 г водорослей. В одном из
исследований было показано, что усвояемость
белков, жиров и углеводов при добавлении к
смешанной диете 50 г лиофилизированных,
прокипяченных водорослей не изменялась
[19]. Однако добавление 100 г вызывало
уменьшение ассимиляции почти всех
пищевых веществ [19, 20]. У лиц, принимавших
зеленые и обесцвеченные водоросли,
повышалось содержание фосфолипидов в плазме
[19, 20] и кортикостероидов в моче [20].
Для более полного усвоения питательных
веществ из биомассы водорослей необходимо
проводить разрушение клеточных оболочек,
удаление нуклеиновых кислот, хлорофилла и
других веществ, в том числе еще не
идентифицированных. Эти вещества — отходы
переработки водорослей для питания — должны
быть возвращены в биорегенеративную
систему для предотвращения потери углерода
и других элементов [61].
Бактерии
Бактерии могут расти аутотрофно,
используя углекислый газ, азот мочи и кала.
Перспективные для космических систем
регенерации бактерии связывают эти вещества с
водородом, полученным путем гидролиза
воды. Бактерии, утилизирующие метан,
должны быть связаны с химической системой
восстановления кислорода. Системы регенерации
пищи с использованием бактерий
привлекают исследователей относительно малым
расходом энергии.
Бактериальные клетки в период быстрого
роста содержат большое количество азота.
Большинство бактерий в фазе роста
культуры содержат больше азота, чем водоросли
или грибы: от 11 до 14% высушенного
плотного остатка. Однако при дефиците пищевых
компонентов бактерии могут перейти в
состояние покоя и накапливать запасные пищевые
вещества липидного характера. Подобно
водорослям и грибам, бактерии могут запасать
триглицериды и другие липиды [69, 145].
Клеточные оболочки бактерий содержат
много веществ, не встречающихся у других
организмов. Первичными структурными
компонентами являются обычно сложные
полимеры из редко встречающихся углеводородов,
муравьиной кислоты, гексозаминов d- и
Z-аминокислот [126, 152, 169].
Содержание витаминов и неорганических
веществ в бактериальных клетках изучено
еще недостаточно. Известно, что бактерии
могут вырабатывать большинство витаминов
В-комплекса. Витамины A, D и Е у бактерий
обычно отсутствуют, но некоторые виды
образуют витамин К.
Данные большого числа исследований по
питанию животных диетами, в которых
значительную часть пищи составляли бактерии,
трудно истолковать однозначным образом,
так как исследуемый материал зачастую был
смесью бактерий с другими
микроорганизмами, такими, как простейшие и грибы.
Качество белков такой биомассы и их усвояемость
очень варьируют и зачастую бывают
низкими. Кроме того, сообщалось, что белки Esche-
richia coli обеспечивали такой же хороший
рост крыс и цыплят, как и рыбные
продукты [103]. Белки промытой культуры Е. coli
усваивались на 81—87% и имели примерно
такую же биологическую ценность, как и
белки бобовых растений (61—70%) [103].
В опытах на крысах как прокипяченные, так
и разрушенные ультразвуком клетки Hydro-
genomus eutrophae имели белки одинаковой
биологической ценности с белком казеином
и почти равную с ним усвояемость [59], но
жир этих бактерий усваивался очень плохо
Введение в диеты крыс экстрагированных
ацетоном клеток Е. coli или Н. eutrophae в
количестве 11 и 17% обеспечивало рост
животных так же хорошо, как и казеин в
равном количестве. Однако если содержание
бактерий в диете увеличивали до 72%, рост крыс
был хуже, чем при питании казеином. Кроме
того, высокое содержание белков и
минеральных солей в диете приводило к увеличению
потребности в воде и усилению диуреза [144].
Высшие растения
Ряд высших растений, таких, как сладкий
картофель, китайская капуста, редис и ряска,
имеющих большую листовую поверхность,
способны абсорбировать питательные веще-
ПИТАНИЕ И ВОДООБЕСПЕЧЕНИЕ
57
ства и использовать солнечные лучи
относительно более эффективно и расти
сравнительно быстрее, чем многие другие. Другим
преимуществом этих растений является их
привычность для человека. Все это заставляет
исследователей рекомендовать именно эти
растения для использования в космических
системах [62].
Листья указанных растений являются
богатым источником усвояемых пищевых
веществ: микроэлементов, каротина,
аскорбиновой кислоты, кальция и железа. Правда у
некоторых растений неорганические вещества
представлены в виде нерастворимых и плохо
усваиваемых соединений. В листьях
содержатся также и другие витамины,
неорганические вещества, жирные кислоты и белки
(30—40% от массы). Однако большое
содержание воды (90%) и клетчатки (20—30%
от сухого веса) ограничивает их
потребление в свежем виде нежвачными животными,
находящимися на борту космического
корабля.
При определении биологической ценности
белков листьев был выявлен дефицит
аминокислот по метионину. Поэтому для
увеличения биологической ценности белковой части
растительных рационов [94] приходится
добавлять метионин [130].
Усвояемость концентрата белков листьев
оказалась выше, чем белков сырых листьев,
но она может быть неодинаковой у различных
видов растений [51, 130], а также зависеть
от технологии обработки концентрата.
Зеленые листовые растения являются
обычной частью диеты человека, но редко
потребляются в количествах больших, чем
10—30 г сухого веса в день. Было найдено,
что концентрированный белок растений
способен заменить 50—74% молочного белка
в диете детей. При этом белковая
недостаточность выражалась лишь в
незначительном уменьшении усвояемости и удержания
азота.
Если листья будут служить основным
источником пищи космонавтов, то потребуется
значительно увеличить вес, объем и
энергоемкость оборудования биорегенеративной
системы для обеспечения приготовления
белковых концентратов из листьев, а также для
размещения больших масс фекалий. При этом
могут быть значительные потери углерода с
остатками и отбросами. В то же время
гидропонная культура растений в больших
космических станциях, по мнению некоторых
исследователей, весьма желательный источник
снабжения пищей [163].
Грибы
Грибы не могут выращиваться на
выделениях человека, так как они требуют для
своего 'роста и развития восстановленных
форм углерода. Однако они могут быть
частью системы, основу которой составляют
высшие растения, водоросли или бактерии.
Грибы могут быть полезны в
биорегенеративной системе для превращения луба
высших растений, клеточных оболочек
водорослей и бактерий в более утилизируемые
формы пищевых компонентов.
Грибы могут содержать различное
количество жира, от 1 до 50% и более от веса
сухой массы, но его состав может изменяться
в зависимости от содержания азота и
минеральных веществ в среде [69, 119, 146].
Молодые культуры грибов содержат мало
неусвояемых веществ и много свободных
аминокислот и нуклеиновых кислот (от 8 до 14%)
[149]. Грибы могут быть хорошим
источником витаминов В-комплекса, но содержат
мало аскорбиновой кислоты и витаминов А, Е
и К. Усвояемость грибов колеблется от 44 до
90% [87,88,92,106].
Биологическая ценность белков дрожжей
Saccharomyces в опытах на крысах
составляла 60—90% [87, 88, 106]. Однако в белках
многих грибов ограничено содержание
серосодержащих аминокислот (метионин), что
значительно снижает их пищевую ценность.
При небольшом содержании дрожжей в
диете человеком усваивается около 80—90%
их белков, 94% жира и 99% углеводов [110].
Биологическая ценность белков дрожжей
Torula составляет 52%, a Saccharomyces —
71% [149]. Для обеспечения положительного
азотистого равновесия человеку .требуется
получать 8—9 г азота ежедневно (55 г белка)
при питании дрожжами Torula utilis [111].
Такое большое количество дрожжей (около
100 г сухого веса) вызывает значительное
увеличение содержания мочевой кислоты в
плазме крови и моче [111].
Человек был способен переваривать от 72
до 82% белков при диете, где грибы Agaricus
compestris, Boletus edulus или Cantharellus
cibarus служили единственным источником
белка. Ежедневно требовалось 43—62 г
белков для поддержания азотистого равновесия.
Никаких отклонений от нормы у испытуемых
не отмечалось [115].
Главной проблемой, которую придется
решать при создании дрожжевой системы
биорегенерации, является удаление
нуклеиновых кислот.
58
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
Подводя итоги рассмотрению различных
путей воспроизводства пищи при помощи
биологических методов, можно заключить
следующее.
Организмы, которые могут превращать
человеческие выделения в пищевую биомассу,
теоретически могут решить одновременно
проблему регенерации атмосферы в кабине и
удаления отбросов. Аутотрофные водоросли
и бактерии, по мнению некоторых
исследователей, являются наиболее подходящими
организмами для системы полной
биорегенерации, учитывая вес и объем необходимого для
этого оборудования [131]. Многие грибы,
гетеротрофные водоросли и1 бактерии могут
быть использованы в многокомпонентной
системе, включающей аутотрофные организмы
[62, 66], а также химические способы синтеза
углеводов [90, 101, 120]. Высшие растения
могут выращиваться при помощи
гидропонного способа на больших орбитальных и
планетарных станциях [17, 150], а животные
могут служить добавочным промежуточным
звеном биорегенерации, потребляющим
растительную пищу [1, 61].
Когда биомасса, полученная в результате
регенерации атмосферы и отходов, позволит
обеспечить большую часть диеты,
потребуется провести точную подгонку в рациональном
сочетании пищевых нужд членов экипажа и
элементов биорегенеративной системы.
Ежесуточно человек нуждается по крайней
мере в 7 или 8 г азота за счет пищи. Он
может выносить азотную нагрузку до 48
г/сутки. Человеку требуется около 250—300 г
углерода ежедневно для обеспечения
энергетических процессов. Приемлемое соотношение
С : N находится между 6 :1 и 35 :1, а в
повседневной диете это соотношение должно
составлять 15—20 :1. Поэтому водоросли более
пригодны для составления диеты, чем
бактерии, у которых величины соотношения С: N
слишком велики. Листовые растения
обеспечивают соотношение С: N во многом близкое
к необходимому для человека [55].
Сложность создания эффективного полного
круговорота при помощи микроорганизмов
связана также с тем, что некоторые конечные
продукты обмена веществ человека не могут
ими усваиваться в достаточной степени, а
некоторыми микроорганизмами совсем не
утилизируются.
Так, ни один из изучавшихся девяти видов
одноклеточных водорослей не использовал
креатинин, а пять не были способны к
расщеплению мочевой кислоты, т. е.
азотсодержащих соединений, всегда присутствующих в
моче [52]. В других опытах было
установлено, что за 17 дней пребывания в космосе
система с водорослями улавливает только 50%
азота [117].
Имеются и другие трудности в создании
полного круговорота биологическими
методами. Например, оказалось, что вещества,
вытекающие из реактора, в котором
активируются процессы разложения отходов,
разведенные в пропорции 1:2, летальны для
различных высших растений [150].
Кроме того, многие микроорганизмы
вырабатывают вещества, не используемые
человеком. Полисахариды, входящие в состав
капсулярных покровов клеток, не
перевариваются ферментами животного
происхождения, что приводит к потерям углерода при
воспроизводстве пищи [133].
Некоторые бактерии накапливают
внутриклеточные полимеризованные липиды,
которые не усваиваются животными [160].
Высшие растения могут иметь несъедобные корни
и стебли, а съедобные листья, клубни и
семена содержат углеводы различной
усвояемости, такие, как целлюлозу, гемицеллюлозу,
пектин и лигнин. Животные организмы могут
удалять из системы регенерации компоненты
пищи, включая их в состав скорлупы яиц,
чешуи, перьев и костей.
В результате ряда исследований выявлено,
что происходят, кроме того, потери пищевых
компонентов из системы кругооборота
веществ за счет неусвояемых частей биомассы.
Потребление с пищей неусвояемых веществ
может способствовать выделению из
организма других пищевых веществ. Так, у человека,
получавшего ежедневно 120 г водорослей,
обнаружены уменьшение ассимиляции кальция
и магния и небольшой отрицательный баланс
этих элементов в ходе 30 дней
исследований [32], хотя содержание этих
макроэлементов в крови оставалось нормальным.
Биомасса организмов, культивируемых в
биорегенеративных системах, может
содержать также фармакоактивные или
токсические вещества, вид и количество которых
могут меняться в зависимости от условий ее
выращивания. Так, все микроорганизмы,
используемые для биорегенеративной системы,
содержат большие количества дезоксирибо-
нуклеиновой кислоты (ДНК) и
рибонуклеиновой кислоты (РНК). Конечным продуктом
обмена пуриновых оснований этих кислот в
организме человека является мочевая
кислота. Последняя плохо растворяется при
физиологических значениях рН и может
кристаллизоваться в суставах и мочевых путях. При-
ПИТАНИЕ И ВОДООБЕСПЕЧЕНИЕ
59
ем 2—4 г РНК в день ведет к превышению
нормального содержания мочевой кислоты
в плазме крови и мочи [70, 162]. Космонавт
должен осторожно относиться к продуктам
из свежей биомассы и употреблять их в
небольших количествах, так как
микроорганизмы содержат обычно от 4 до 12%
нуклеиновых кислот и 1—-2% их остается в
высушенном плотном осадке. Другую опасность
представляют собой нитраты, их концентрация в
биомассе зависит от источников азота в
субстрате и активности бактерий кишечника
человека, восстанавливающих нитраты и
нитриты [75, 136].
При использовании человеком в питании
биомассы из микроорганизмов были
зарегистрированы патофизиологические реакции.
Дозы даже менее, чем 12 г сухой бактериальной
массы Hydrogenomonas eutropha и Aerobacter
aerogenes вызывали рвоту и диаррею у
здоровых мужчин [160, 161]. У двух человек,
получавших по 150 г сухих зеленых
водорослей в день, развивались отеки лица и рук,
петехиальная геморрагия, цианоз ногтевого
ложа, а позднее шелушение кожи рук и зуд,
боль и отек больших пальцев ног [21].
Употребление в пищу дрожжей вызывало
безболезненное шелушение кожи ладоней и
подошв у 12 из 50 молодых мужчин,
получавших от 45 до 135 г дрожжей в день в течение
3—4 недель [153].
Пищевая ценность съедобных продуктов,
полученных в биорегенеративной системе,
подробно приводится в обзоре литературы за
1917—1968 гг., подготовленном К. Васлайном
для НАС А [159].
Биорегенеративные системы,
вырабатывающие продукты для питания, должны быть
дополнены в космическом корабле системой
пищевой обработки растений. В табл. 9
приведены данные о съедобности биомассы и
процессах, необходимых для ее обработки.
Любая из предполагаемых систем
биорегенерации должна быть способна прежде всего
Таблица 9. Возможности использования биомассы регенеративной системы (по данным Келловей и Васлайна)
Показатель
Исходное сырье для переработки
листья
водоросли
бактерии
Максимальная величина
сырого продукта, который может
быть использован в короткие
периоды времени, г на челоре-
ка в день
выход белка, г
энергетическая ценность,
ккал
Факторы, ограничивающие
использование
Способы для повышения
пищевой приемлемости
Максимальное использование
после всех процессов
улучшения
белок, г
калорийность продукта, ккал
100
-25—30
260
Клетчатка, а также окса-
латы, нитраты, тиоцио-
наты и другие вещества
Гидролиз «клетчатки»,
экстрагирование
растворением, удаление
нуклеиновых кислот, другие
экстракции (отделение
белков *)
100
-40—60
280
0
0
Плохая растворимость в Токсины, нуклеиновые
спирте; нуклеиновые кис- кислоты, другие веще-
лоты; неусвояемые угле- ства
воды
Гидролиз углеводов, Удаление токсинов, нук-
экстрагирование раство- леиновых кислот и дру-
рением, удаление ну к- гих веществ
леиновых кислот
(отделение белков*)
185
2800
300
2200
Экономия пищи на 6 человек на 500 дней, кг
Сохранение при использовании
сырых продуктов биомассы 135 150
всех обработанных продук- 1500 1170
тов биомассы
* Отделение чистого белка должно принести около 1200 ккал во всех системах регенерации.
300
1360
720.
60
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
обеспечить потребности человека в белках.
Белки необходимо очищать от ненужных
клеточных элементов. Биомасса, по-видимому,
будет все же содержать несколько ненужных
компонентов. Непереваренные компоненты и
удаляемые при очистке биомассы должны
вновь возвращаться в систему для сохранения
ее равновесия. Высшие растения более
целесообразно применять как добавку к диете,
а не как доминирующую ее часть.
В деле решения проблемы биорегенерации
пищи, несомненно, имеются определенные
положительные результаты, которые уже
сейчас, при соответствующем техническом
оснащении космических кораблей, могли бы
позволить, хотя бы частично, обеспечивать
экипажи пищевыми продуктами. Что касается
полного круговорота веществ в полете на ос-
таве биорегенерации, то это пока вопрос
будущего.
ВОДООБЕСПЕЧЕНИЕ КОСМОНАВТОВ В ПОЛЕТЕ
В зависимости от продолжительности
полета и технической оснащенности систем
корабля питьевое водообеспечение космонавтов
может осуществляться:
1) на основе запасов питьевой воды, взятой
с Земли или доставленной специальным
транспортным кораблем;
2) путем использования воды из запасов в
отдельные периоды полета и
регенерированной воды на протяжении большей части
полета,
3) путем регенерации воды из отходов
жизнедеятельности космонавтов, а также
отходов, получаемых в звеньях замкнутой
экологической системы или в результате
технических процессов, происходящих в различных
системах корабля.
При сравнительно непродолжительных
полетах, имевших место до настоящего
времени, предпочтение отдавалось системам водо-
обеспечения, базирующимся на запасах
питьевой воды, взятых с Земли. Однако в процессе
проработки вопросов водообеспечения
космонавтов в длительных полетах многие
исследователи пришли к заключению, что уже при
полетах продолжительностью более 20 дней
целесообразно создавать системы на основе
регенерации воды из различных отходов [7,
12, 14,37].
СИСТЕМА ВОДООБЕСПЕЧЕНИЯ
НА ОСНОВЕ ЗАПАСОВ
К каждому типу водообеспечения
предъявляются свои особые требования, которые
могут еще более усложняться теми или иными
особенностями конструкции корабля и
характера полета. Однако существуют некоторые
требования, общие по крайней мере для
большинства систем водообеспечения в полете.
К ним прежде всего относится физиолого-
гигиеническое требование обеспечить
регулярное получение космонавтами воды в
количествах, адекватных потребностям организма,
чтобы исключить развитие водного голодания
в полете. Вода по весу занимает ведущее
место в материальном балансе организма, и ее
суточный весовой расход превышает
суммарный расход кислорода и пищевых веществ.
Это значит, что ежедневно космонавтам
должно быть предоставлено довольно значительное
количество воды.
О физиологическом значении воды и о
нормах водопотребления в различных условиях
жизнедеятельности человека было достаточно
подробно сказано в главе 1 (том III).
В условиях космического полета значение
правильного нормирования водопотребления,
т. е. определения необходимых для
космонавтов количеств воды, еще более возрастает, так
как невесомость, ускорения, пониженное
барометрическое давление, гиподинамия,
своеобразные условия для теплообмена и
специфическое питание могут вызывать
определенные изменения в водном обмене организма
[2, 6, 33]. Поэтому, например, на кораблях
«Восток» и «Восход», когда еще не было
достаточного опыта обеспечения длительных
космических полетов, создавались такие
запасы питьевой воды, которые могли обеспечить
самую высокую, возможную для условий
полета, норму водопотребления.
В дальнейшем в результате изучения
водного баланса у испытателей при наземной
имитации условий полетов и на основании
опыта водообеспечения экипажей
космических кораблей «Восток», «Восход» и «Союз»
было сделано заключение, что норма
водопотребления, равная 2,2 л питьевой воды на
человека в сутки, обеспечивает потребности
организма в воде при нормальных
микроклиматических условиях в кабине и
энергозатратах около 2700 ккал/сутки [6, 47]. Однако
на основании всесторонних исследований в
этой области была рекомендована более высо-
ПИТАНИЕ И ВОДООБЕСПЕЧЕНИЕ
61
кая норма водопотребления в 2,5 л на
человека в сутки [29, 37, 47].
Наряду с другими факторами на
количество питьевой воды, которое должна ежедневно
давать система водообеспечения,
определенное влияние оказывают также содержание
воды в пищевых продуктах и форма
продуктов рациона питания. Так, при полетах на
кораблях «Союз» космонавты обеспечивались
питьевой водой в количестве 1,6 л/сутки на
человека. Кроме того, до 0,95 л/сутки
космонавты должны были получать с пищей и
около 0,35 л/сутки за счет метаболической воды.
Таким образом, общее водопотребление
планировалось в размере около 2,9 л/сутки на
человека. Фактическое водопотребление было
несколько меньшим, так как чувство жажды
было понижено [10]. Переход к
использованию широкого ассортимента обезвоженных
продуктов, требующих восстановления перед
приемом, должен сопровождаться
увеличением потребности в холодной и горячей воде
питьевого качества. Если пища будет
состоять из одних обезвоженных продуктов, то
количество расходуемой за день питьевой воды
будет почти соответствовать суточной норме
водопотребления.
Другим важным требованием к системам
водообеспечения всех типов является
необходимость снабжения космонавтов
доброкачественной питьевой водой с высокими орга-
нолептическими качествами, свободной от
токсических примесей, а при необходимости
обогащенной минеральными веществами до
оптимального уровня. После ряда
исследований в СССР было принято решение о том,
что питьевая вода в системах, построенных на
запасах и на принципе регенерации, должна
отвечать определенным
санитарно-гигиеническим требованиям, установленным для
питьевой водопроводной воды ГОСТами 2761-57 и
2874-54.
Для обеспечения космонавтов водой в
условиях кратковременных полетов
первоочередного решения потребовали следующие
вопросы: разработка системы водоснабжения для
эксплуатации в условиях невесомости
(хранение, подача и прием воды); выбор
материалов, допустимых для контакта с питьевой
водой и безопасных для использования в
кабине космического корабля; определение
суточной нормы водопотребления; выбор
надежного консерванта для сохранения
доброкачественности воды; выбор исходных источников
воды с хорошими органолептическими
качествами и безупречных в санитарном отношении
[30]. Конструкция и материалы системы
водообеспечения, несомненно, должны
выдерживать все технические параметры
космического полета.
Система водообеспечения на кораблях
«Восток», а затем и «Восход» включала: жесткий
металлический контейнер, эластичную
емкость для хранения воды, водопровод и
водоприемное устройство, оборудованное
мундштуком для приема воды, патроном для
обеззараживания и дезодорации воды и
устройством, «запирающим воду» [30, 13]. Вода
поступала в рот при ее всасывании через
мундштук. Разряжение, создающееся при
этом во рту, было достаточным для обильного
поступления воды из системы водоснабжения
[30].
В первых же полетах космонавты
установили, что пользование такой системой в
полете в условиях невесомости не вызывает
затруднений [13, 30].
При полетах на кораблях «Меркурий» вода
хранилась в специальном баке и подавалась
по мере надобности под напором,
создаваемым нагнетанием воздуха баллоном от сфиг-
моманометра.
Корабли «Джемини» и «Аполлон» были
оборудованы устройством, обеспечивавшим
космонавтов питьевой водой и водой для ре-
гидратации пищи. Устройство было
оборудовано мундштуком, пригодным для приема
воды при открытой и закрытой лицевой
пластине шлема.
Большое внимание было уделено
разработке распределителя воды. Первоначальные
конструкции распределителя воды,
применяемые на кораблях «Джемини-3-4», не
обеспечивали измерения объема воды. Небольшой
тренировки было достаточно для довольно
точного отмеривания до 150 мл воды. Первые
полеты были так непродолжительны, что
измерение выпиваемой воды и общие ее траты
имели лишь относительный интерес.
При осуществлении 14-дневного полета
«Джемини-7», когда было поставлено задание
провести медицинские исследования обмена
веществ, возникла необходимость более
точного измерения объема выпиваемой воды.
Особый интерес представляло выяснение
взаимоотношений между водным балансом,
объемом крови и ортостатической устойчивостью.
Устройство для замеров порций воды
количеством 15 мл было введено в конструкцию
оригинального распределителя воды.
Космонавт Ф. Борман сконструировал
приспособление, позволяющее регистрировать показания
счетчика. Механизм измерения воды был
соединен с линией, подающей воду для питья
62
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
к зоне кресел отсека управления «Аполлона».
Отсек управления имел также измеритель
холодной и горячей воды для восстановления
пищи, установленный около места ее
хранения. Это устройство замеряло объемы воды,
кратные 30 мл, и не имело регистрирующего
устройства. Распределитель воды в лунной
кабине не имел устройства для замеров воды
и по своей конструкции напоминал прибор,
использовавшийся на первых «Джемини».
Контейнер для хранения воды на кораблях
«Джемини» емкостью 7272 мл был
расположен внутри кабины, между сиденьями. Когда
вода в контейнере кончалась, он вновь
заполнялся водой из запасов, хранившихся в
соединительной секции двигателей корабля. Но
эта секция отделялась перед выводом
корабля на внеземную орбиту. Поэтому «в после-
земной» период полета можно было
пользоваться водой только из контейнера,
установленного в кабине.
Побочным продуктом химической реакции
в топливных элементах (водородное топливо
и кислородный окислитель) является вода,
которую можно было использовать для водо-
обеспечения космонавтов.
В полетах «Джемини» вода из топливных
элементов, получаемая после сжигания
топлива, для питья была непригодна. Поэтому
на борту корабля создавались запасы воды.
Ежедневная норма расхода воды составляла
3000 мл на человека.
На кораблях «Аполлон» использовалась
вода, образующаяся в топливных элементах,
которая считалась пригодной для питья.
Необходимость в использовании запасов воды,
хранящейся в кабине, возникала лишь после
выхода корабля на внеземную орбиту или
в непредвиденных случаях.
Снабжение водой космонавтов при
нахождении в лунном отсеке производилось из
имевшихся в нем запасов. Эта же вода
использовалась для заполнения емкостей
портативной системы жизнеобеспечения,
используемой космонавтами при высадке на
поверхность Луны.
Детали и узлы системы водообеспечения
изготовлялись и собирались в чистых
помещениях, но не в стерильных условиях.
В программе «Джемини» стандартные
процедуры промывания и обеззараживания
системы водообеспечения проводились при
помощи растворов аммиачных смесей и
продолжались до получения показателей, величины
которых были не ниже величин стандартов
питьевой воды в США, и до полного
отсутствия патогенных или потенциально
патогенных форм (фекальные коли-формы). В
некоторых случаях приходилось дополнительно
обрабатывать систему другими веществами,
в частности хлором, чтобы снизить
бактериальные загрязнения в образцах воды и
распределителя до допустимого уровня.
Загрязнение воды, хранящейся на борту кораблей,
постоянно и существенно возрастало в конце
полета.
В 1968 г. НАС А издала инструкцию по
определению пригодности воды.
Определение «приемлемая вода» для
систем водообеспечения космических кораблей,
по-видимому, нуждается в дальнейшем
уточнении. Даже если вода была доставлена на
космический корабль полностью стерильной,
нет гарантии, что в системе водоснабжения
она сохранит свою стерильность.
При создании систем водообеспечения,
основанных на запасах воды, большое значение
придается разработке надежных методов ее
хранения.
Этот вопрос решается, с одной стороны,
соответствующим выбором материалов для
изготовления как емкостей, так и других
соприкасающихся с водой частей системы
водоснабжения, а с другой стороны, мерами
по предварительной обработке воды и ее
надежной консервацией. Надежно простерили-
зовать водопроводную воду в наземных
условиях в настоящее время не представляет
больших трудностей. Значительно сложнее
обстоит дело с консервацией такой просте-
рилизованной воды. В результате изучения
физических, биологических и химических
средств консервирования питьевой воды
советские исследователи остановились на
комплексных препаратах серебра [18, 30]. Этот
метод был использован в системе
водообеспечения на космических кораблях «Восток» и
«Восход». Перед консервацией вода
обеззараживалась кипячением [13]. Органолептиче-
ские свойства воды прп полетах на кораблях
«Восток-3» и «Восток-4» были оценены
космонавтами как отличные [31]. Сохранность
консервированной воды определялась по
данным физико-химических и санитарно-бакте-
риологических исследований. С этой целью
определялись органолептические свойства
воды, активная реакция, прозрачность,
цветность, щелочность, жесткость, окисляемость,
содержание азота, аммиака, азота нитритов,
кальция, магния, железа, сульфатов, фтора,
йода.
Помимо растворов солей серебра, для целей
консервации запасов воды для космических
кораблей перспективным является электроли-
ПИТАНИЕ И ВОДООБЕСПЕЧЕНИЕ
63
тический метод введения в воду ионов
серебра [28, 29].
Исследования показали, что чистая
природная вода с невысоким содержанием
органических веществ и солей в таре из стекла и
полиэтилена может быть сохранена в
доброкачественном состоянии сроком до 6 месяцев
при использовании серебра, введенного
электролитическим методом в концентрациях 0,1,
0,2 и 0,4 мг/л; азотнокислого серебра в
концентрациях 1,5 и 2,0 мг/л, а также препарата
серебра «Кумазин» в концентрациях 50,0 и
100 мг/л. Динамика физических свойств и
химических показателей воды при этих
условиях обработки и хранения не зависела от
того, какой именно из методов обработки ее
серебром был применен.
Рекомендованные дозы серебра обладали
хорошим бактерицидным эффектом и в то же
время оказались нетоксичными [23].
Опыт космических полетов в СССР и США,
при которых в системах водообеспечения
использовались запасы воды, подтверждает, что
в настоящее время задача надежного
храпения питьевой воды успешно решена, по
крайней мере применительно к условиям полетов
малой и средней продолжительности.
ПРОБЛЕМА РЕГЕНЕРАЦИИ ВОДЫ В ПОЛЕТЕ
Задача создания эффективных средств
водообеспечения на основе регенеративных
систем поставила перед учеными большой
комплекс совершенно новых проблем, в
которых теснейшим образом переплетаются
технологические и медицинские вопросы. Это
обусловлено как особенностями технологии
при различных способах регенерации воды,
так и особенностями самих источников воды:
водяных паров атмосферы обитаемых кабин,
мочи, санитарно-бытовых вод и других влаго-
содержащих отходов.
Различные способы регенерации воды в
космических кораблях могут быть условно
разделены на две группы.
К первой группе целесообразно отнести
методы, при помощи которых можно
регенерировать воду из отходов' с минимальными
затратами энергии. С этой целью могут быть
использованы такие методы, как сорбция,
фильтрация, коагуляция, очистка воды
полупроницаемыми мембранами и др. Сам процесс
очистки воды при этих методах практически
не требует затрат энергии, хотя расход
энергии неизбежен, конечно, для обеспечения
таких вспомогательных устройств, как насосы,
воздуходувки и др.
При помощи указанных методов возможно
очищать только те жидкости, в составе
которых содержится относительно небольшое
количество примесей. В первую очередь эти
методы могут быть использованы для
регенерации таких отходов, как конденсат
атмосферной влаги (КАВ) и жидкость,
продуцируемая электрохимическими генераторами
(ЭХГ).
В состав конденсата атмосферной влаги
кабины космического корабля, помимо
компонентов, источником которых являются
выделения человеческого организма, могут также
входить разнообразные вещества,
являющиеся продуктами функционирования сложных
технических систем корабля и результатом
деструкции разнообразных материалов,
используемых в кораблях. Из состава
конденсата атмосферной влаги космических кораблей
был выделен, помимо азотсодержащих
продуктов жизнедеятельности человека, широкий
спектр химических соединений, в том числе
альдегиды, кетоны, спирты, эфиры,
органические кислоты и др. Многие из подобных
органических веществ относятся к числу
токсических соединений. Поэтому одним из
основных требований к методам очистки КАВ
является достаточная надежность в
получении безопасной для человека питьевой во-
Ды [4].
Основываясь на известной способности
катионов и анионов сорбировать
азотсодержащие вещества и органические кислоты, была
исследована возможность поглощения
ионообменными смолами органических
соединений, входящих в состав КАВ. В результате
большого числа исследований было
установлено, что обработка КАВ путем пропускания
его через ионообменные смолы и
активированные угли обеспечивает поглощение
практически всех входящих в его состав примесей.
При соответствующем подборе сорбентов
возможно создать комплексную шихту, которая
обеспечит очистку КАВ до кондиции
питьевой воды. Такие системы, требующие к тому
же минимальных затрат энергии,
представляются наиболее перспективными для
первоочередного использования при переходе от
практики водообеспечения, основанной на
запасах воды, взятых с Земли, к водообеспече-
нию, основанному на регенерации воды.
С увеличением продолжительности полетов
возникает необходимость осуществления
возможно более полного круговорота воды в
космических кораблях. С этой целью, помимо
регенерации воды из низкоконцентрированных
растворов, таких, как КАВ или образующих-
64
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
ся в результате функционирования бортовых
технических систем, придется создать
устройства для повторного использования воды
из таких высококонцентрированных
растворов, как моча человека и жидкие санитарно-
бытовые отходы. Оба эти вида влагосодержа-
щих отходов жизнедеятельности и быта
космонавтов будут накапливаться в длительных
полетах в значительных количествах.
Известно, что вода является одним из
основных веществ, необходимых человеку, и
одновременно одним из основных продуктов
жизнедеятельности организма. Повторное
использование воды из мочи позволило бы
обеспечить около 50% всей потребности
космонавтов в питьевой воде.
Создание системы регенерации воды из
высококонцентрированных растворов
потребует использования второй группы методов.
Ко второй группе способов регенерации
воды в космических кораблях можно отнести
прежде всего метод лиофилизации. Этот
метод молекулярной сушки привлек внимание
в связи с тем, что представлялось заманчивым
обеспечить очистку воды с использованием
космического вакуума и холода, без
существенных затрат тепловой энергии из ресурсов
системы корабля.
Была проведена большая серия
исследований по регенерации воды лиофильным
методом из целого ряда влагосодержащих
продуктов жизнедеятельности человека и
биокомплекса: мочи, санитарно-бытовых вод,
фекалий, центрифугата из реакторов, в которых
культивируется хлорелла, и др.
Проведенные исследования показали
возможность эффективного извлечения воды из
этих продуктов указанным методом [29].
Поэтому метод лиофилизации представляется
перспективным как для использования в
системе водообеспечения, построенной на
переработке отходов жизнедеятельности
человека, так и для включения в сложный
комплекс, предусматривающий в длительных
полетах функционирование на борту корабля
биорегенеративной системы воспроизводства
пищи с помощью растений. Этот способ
может быть полезным и для обеспечения водой
растений, и для минерализации отходов с
целью получения питательной для них среды.
Для целей регенерации воды из мочи
предлагалось использовать также методы
вакуумной дистилляции.
Однако этот метод, как и методы
лиофилизации, обеспечивая очистку воды от
подавляющего большинства примесей, не доводит ее
все-таки до кондиций, соответствующих
требованиям современных ГОСТов на питьевую
воду. Возникает необходимость в разработке
дополнительной системы очистки воды от
остающихся в ней органических примесей. Для
этой цели могут быть использованы сорбци-
онные свойства ионообменных смол и
активированных углей. В настоящее время
подобраны оптимальные сорбенты, которые
обеспечивают максимальную очистку воды от
органических примесей, аммиака нитратов и
нитритов, а также других компонентов,
остающихся в воде после вакуумной дистилляции
мочи.
Изучалась также возможность
использования окислительно-каталитического метода
регенерации воды из влагосодержащих отходов.
В основе этого метода лежит окисление всех
летучих органических и неорганических
соединений, обладающих токсичными или
биологически активными свойствами, а также
дурнопахнущих, до простейших окислов или
элементов. Этот процесс требует
определенных катализаторов и повышенных
температур. В качестве катализатора некоторые
исследователи применяли гопкалит, в состав
которого входят МпО2 и SiO2 [7, 43].
Была разработана и испытана в
эксперименте принципиальная схема установки по
регенерации воды из влагосодержащих
отходов на основе термокаталитического
окисления [43]. Наиболее эффективная очистка
воды достигалась применением в качестве
катализаторов гопкалита, палладия, окислов
хрома и никеля. Предпочтение, однако, должно
быть отдано гопкалиту, так как при
использовании никеля и хрома последние могут в
повышенных количествах попадать в воду,
что может оказаться не безвредным для
человека. В результате исследований
температурного режима в каталитической печи была
рекомендована температура катализатора,
равная 150° С, которая с относительно
минимальными затратами энергии обеспечивает
минерализацию органических примесей. При
температуре ниже 100° С степень окисления
органических веществ ниже, при
температурах выше 300° С процесс минерализации
органических соединений также менее
эффективен из-за неравномерности самого процесса.
Примеси неорганического происхождения,
остающиеся в регенерированном продукте,
могут быть полностью удалены при
последующем пропускании через соответствующие
сорбенты [7, 43].
Положительной стороной этого метода
является то, что при его помощи можно стойкие
органические примеси, входящие в состав
ПИТАНИЕ И ВОДООБЕСПЕЧЕНИЕ
65
отходов, окислять до простейших соединений
и веществ, таких, как СО2, N2, H2O и др.,
которые затем легко могут быть сорбированы.
Используя каталитические способы
регенерации, по-видимому, можно интегрально
решить вопрос удаления из воды практически
любых органических примесей путем их
окисления. Это дает основание считать указанный
метод одним из наиболее надежных для
восстановления воды из мочи.
Проведенный в СССР эксперимент с
годичной продолжительностью, во время которого
повторное использование воды из мочи тремя
испытуемыми обеспечивалось установкой,
созданной на основе каталитического метода,
подтвердил надежность этого способа
регенерации воды из такого сложного по составу
продукта жизнедеятельности человека, как
моча. Несомненно, что перспектива
использования этого метода регенерации воды тесным
образом связана с ресурсами энергии
космического корабля, так как каталитические
методы, как лиофильный, так и дистилляцион-
ный, требуют определенных затрат энергии.
Рассматривая перспективы использования
в длительных полетах методов обеих групп,
следует предполагать целесообразность
такого их комбинирования, когда для регенерации
воды из малоконцентрированных жидкостей
будут применяться методы первой группы, не
требующие больших затрат энергии, а для
очистки жидкостей с большим содержанием
примесей — методы второй группы.
Проблема регенерации воды в полете
охватывает также вопросы кондиционирования
вкусовых и химических, а также
бактериологических показателей регенерированной воды
перед ее использованием для питья или
восстановления обезвоженной пищи. Однако до
сих пор нет окончательных стандартов воды,
реально применимых к оценке конечных
продуктов систем регенерации воды, и
исследователи заняты в настоящее время их
обоснованием и испытанием.
ЛИТЕРАТУРА
1. Абакумова Я. А., Ахлебнинский К. С, Бычков
В. Я., Демочкина Я. Г., Кондратьев Ю. Я.,
Ушаков А. С. Некоторые данные по звену
животных в замкнутой экологической системе. В кн.:
Проблемы космической биологии, 4. М.,
«Наука», 1965, 107—118.
2. Валахов с кий Я. С, Васильев Я. В,, Касьян И. Я.,
Попов Я. Г. Результаты физиолого-биохимиче-
ского обследования членов экипажа
космического корабля «Восход». Известия АН СССР,
серия биол., 1966, № 2, 212—220.
3. Балезин С. А. Исследование процесса
образования сахара из формальдегида. Изд. Моск. гос.
пед. ин-та, 1946.
4. Баллов А. А., Егорова Л. Е., Миронов В, А.,
Петров Л. П., Савина А. В., Успенская В. А.,
Чижов С. В. Исследование методов регенерации
воды из конденсата атмосферной влаги сорб-
ционным методом. В кн.: Проблемы создания
замкнутых экологических систем. М., «Наука»,
1967, 133.
5. Белякова М. Я., Синяк Ю. Е,
Физико-химические методы получения аммиачной воды и
азотной кислоты из отходов жизнедеятельности
человека. В кн.: Проблемы создания замкнутых
экологических систем. М., «Наука», 1967, 157.
6. Бирюков Е. Я., Какурин Л. С., Козыревская
Г. Я., Колоскова Ю. С, Пак 3. Я., Чижов С. В.
Изменение водно-солевого обмена в условиях
62-суточной гипокинезии. Космическая
биология и медицина, 1967, № 2, 74—75.
7. Бобе Л. С, Гусаров Б. Г., Новиков В. М.,
Колосков а Ю. С, Синяк Ю. Е., Форафонов Я. С,
Чижов С. В. Регенерация воды из
влагосодержащих продуктов жизнедеятельности человека и
биокомплекса окислительно-каталитическим
методом. В кн.: Проблемы создания замкнутых
экологических систем. М., «Наука», 1967, 124.
8. Бутенко Р. Г., Александров А. А., Арбузова
К. С, Синяк Ю. Е., Ушаков А. С. Культура
тканей высших растений — продуценты белков,
углеводов, жиров и других веществ растительного
происхождения. В кн.: Управляемый биосинтез
и биофизика популяций. 2-е Всес. совещание.
Красноярск. 1969, 91.
9. Бычков В. Я. Питание при космических
полетах. Космическая биология и медицина, 1967,
№ 3, 8-14.
10. Бычков В. Я., Гуда В. А., Ефимов В. П., Калан-
даров С, Радченко Я. Д. Рацион питания
экипажа космического корабля «Союз-9».
Космическая биология и медицина, 1970, № 6, 59—60.
11. Верзилин Я. Я., Пиневич В. В., Козлова Е. В.,
Камшалова И. Е., Квитко К, В., Абакумова И. Л.,
Кондратьев Ю. И. Получение биомассы
хлореллы с повышенным содержанием серусодержа-
щих аминокислот и их пищевая ценность.
Космическая биология и медицина, 1969, N° 3,63—
67.
12. Воронин Г. Я., Поливода А. И.
Жизнеобеспечение экипажей космических кораблей. М.,
«Машиностроение», 1967.
13. Второй групповой космический полет. М.,
«Наука», 1965, 22—27, 162—200.
14. Генин А. М., Шепелев Е. Я. Некоторые
проблемы и принципы формирования обитаемой
среды на основе круговорота веществ. Доклад на
XV Междун. астронавт, конгрессе. М., 1964.
15. Киренский Л. В., Терское И, А., Гительзон И. И.,
Лисовский Г. М., Ковров Б, Г., Сидько Ф. Я.,
Окладников Ю. Я., Антонюк М. П., Белянин
В. Я., Pep б ер г М. С. Газообмен между
человеком и культурой водорослей в течение
30-дневного эксперимента. Космическая биология и
медицина, 1967, № 4, 22—28.
16. Клюшкина Я. С, Фофанов В. И. Биологическая
ценность белков одноклеточных водорослей.
Космическая биология и медицина, 1967, № 1,
26—52.
5 Заказ № 1174, т. III
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
17. Клюшкина Е. С, Фофанов В. И., Троицкая И. Т.
Биологическая ценность растительных белков
в отношении их усвояемости в замкнутой
системе жизнеобеспечения. Космическая
биология и медицина, 1967, № 1, 38—43.
18. Козыре в екая Г. И., Колоскова Ю. С, Ситникова
Я. Я., Чижов С. В., Пак 3. Я. К вопросу о
консервации питьевой воды ионным серебром.
В кн.: Проблемы космической медицины
(материалы конф. 24—27 мая 1966 г.). М., изд. ИМБП,
1966, 213—214.
19. Кондратьев Ю. И. Использование 50 и 100
граммов сухой биомассы одноклеточных водорослей
в пищевых рационах человека. Вопросы
питания, 1966, № 6, 9—14.
20. Кондратьев Ю. И. Использование 150 граммов
сухой биомассы из одноклеточных водорослей
в пищевых рационах человека. Вопросы
питания, 1966, № 6, 14-19.
21. Кондратьев Ю. И., Бычков В. П., Ушаков Л. С,
Шепелев Е. Я. Опыт использования биомассы
одноклеточных водорослей для питания
человека. В кн.: Проблемы космической биологии,
7. М., «Наука», 1967, 364—370.
22. Коротаев М. М., Кустов В. В., Мелешко Г. #.,
Поддубная Л. Т., Шепелев Е. Я. Токсические
газообразные вещества, выделяемые хлореллой.
В кн.: Проблемы космической биологии, 3. М.,
«Наука», 1964, 204-208.
23. Космическая биология и медицина. Яздовский
8. И. (ред.). М., «Наука», 1966, гл. 13.
24. Краткий справочник по космической биологии
и медицине. Бурназян А. И., Нефедов Ю. Г.,
Парин В. В., Правецкий В. Н., Хазен И. М.
(ред.). М., «Медицина», 1967, 314—315.
25. Кузин А. М. Новый синтез гликольальдегида и
глицеральдегида. Журн. общей химии, 1938,
№ 8, 592.
26. Кузин Л. М. Органические катализаторы при
синтезе Сахаров. Труды 3-го Московск. мед.
ин-та, вып. 5. М., 1940.
27. Кузнецов С. О., Синяк Ю. Е., Шульгина И. Л.
К вопросу о каталитическом методе
минерализации продуктов жизнедеятельности человека.
В кн.: Проблемы космической медицины
(материалы конф. 24—27 мая 1966 г.). М., изд. ИМБП,
1966, 245.
28. Кулъский Л. Л., Бершова О. И., Сотникова Е. В.,
Слипченко В. А. О бактерицидных свойствах
электролитических растворов серебра. Гигиена
и санитария, 1965, № 2, 82—85.
29. Моисеев Л. А., Колоскова Ю. С, Синяк Ю. Е.,
Чижов С. В. Водообеспечение членов экипажа
в космическом полете. В кн.: Проблемы
космической биологии, 7. М., «Наука», 1967, 3—9.
30. Первые космические полеты человека. Сисакян
Н. М., Яздовский В. И. (ред.). М., Изд-во АН
СССР, 1962, 37—39.
31. Первый групповой космический полет. Сисакян
Н. М., Яздовский В. И. (ред.). М., «Наука», 1964.
32. Покровская Ю. И., Терещенко А. П., Волинет
В. М. Эффект растительных диет, включающих
биомассу одноклеточных водорослей, на баланс
и экскрецию минеральных веществ.
Космическая биология и медицина, 1968, № 3, 78.
33. Попов И. Г. Некоторые итоги изучения питания
космонавтов в полете. Материалы XVI научн.
сессии Ин-та питания АМН СССР. Покровский
А. А. (ред.). М., «Медицина», 1966, 138—140.
34. Синяк Ю. Е. О возможности
физико-химического синтеза углеводов в кабине космического
корабля. В кн.: Проблемы космической
биологии, 3. М., «Наука», 1964, 401.
35. Синяк Ю. Е. Физико-химический синтез
моносахаридов из продуктов жизнедеятельности
человека. Космическая биология и медицина, 1968,
№ 6, 9.
36. Синяк Ю. Е., Успенская В. Л.
Физико-химический метод синтеза углеводов из продуктов
жизнедеятельности человека в ограниченных
замкнутых пространствах. В кн.: Проблемы
создания замкнутых экологических систем. М.,
«Наука», 1967, 197.
37. Синяк Ю. Е., Чижов С. В. Регенерация воды в
кабине космического корабля. В кн.: Проблемы
космической биологии, 3. М., «Наука», 1964, 104.
38. Сисакян Н. М., Газенко О. Т., Тенин Л. М.
Проблемы космической биологии. В кн.: Проблемы
космической биологии, 1. М., Изд-во АН СССР,
1962, 17—26.
39. Уеолев Л. М., Адамович Б, Л., Крылов О. В.,
Синяк Ю. Е., Успенская В. Л., Ушаков А. С,
Шульгина И. Л. Синтетические моносахариды
для питания человека в космосе. В кн.:
Тезисы докладов КОСПАР. Прага, май 1969, 11—24.
40. Ушаков А. С, Проблема питания в космических
полетах. В кн.: Проблемы космической
медицины (материалы конф. 24—27 мая 1966 г.).
М., изд. ИМБП, 1966, 369—370.
41. Ушаков В. С, Бычков В. П. Вопросы питания
в условиях космических полетов. В кн.:
Проблемы космической биологии, 2. М., Изд-во АН
СССР, 1962, 48-53.
42. Хазен И. М. Проблемы гастроэнтерологии в
космической медицине и физиологические основы
питания космонавтов. Космическая биология и
медицина, 1967, № 1, 13—19.
43. Чижов С. В., Синяк Ю. Е., Краснощекое 2?. В.,
Гусаров Б. Г., Кузнецов CO., Александрова
Н. В., Илгач Г. В. Исследование окислительно-
каталитического метода минерализации отходов
в системе круговорота веществ. Космическая
биология и медицина, 1968, № 3, 23.
44. Шевченко В. Л., Сокович И. С., Мещерякова
Л. К., Петрович М. Г. Изучение развития
хлореллы в космическом полете. Космическая
биология и медицина, 1967, № 13, 37—41.
45. Шилов В. М., Лишко Н. Н., Фофанов В. И., Клю-
шина Я. С. Влияние диеты, содержащей
одноклеточные водоросли, на состав кишечной
микрофлоры животных. Космическая биология и
медицина, 1967, № 5, 40—45.
46. Юганов Е. М., Касьян И. П., Туровский Я. Я.,
Якутов Б. Л., Коновалов Л. И., Яздовский В. И.
Сенсорные реакции и состояние произвольных
движений человека в условиях невесомости.
Известия АН СССР, серия биол., 1961, № 6,
897—904.
47. Яздовский В. И., Агре В. Л., Гусаров Б. Г.,
Синяк Ю. Е., Цитович С. И., Чижов С. В. К
вопросу о трансформации продуктов
жизнедеятельности человека и биокомплекса при
осуществлении круговорота веществ в малых замкнутых
пространствах. Тезисы 17-го Конгресса Междун.
астроном, фед. (на русск. и англ. яз.). Мадрид,
1966, 176—177.
48. Abelson P. Я. Amino Acids Formed in Primitive
Atmosphere. Science, 1956, 124, p. 935.
49. Akerlof G. C, Mitchell P. W. Study of the
Feasibility of the Regeneration of Carbohydrates in
a Closed Circuit Respiratory System. NaSr-88. J.
Spacecraft, 1964, N 1, p. 303.
ПИТАНИЕ И ВОДООБЕСПЕЧЕНИЕ
67
50. Anderson А. Д. Blood analyses. Penn. Agric. Ex-
per. Stat. Bull., 1938, p. 367.
51. Barber R. S., Braude R., Mitchell K. G. Leaf
protein in rations of growing pigs. Proc. Nutrit. Soc.,
1959, N 18.
52. Birdsey E. C, Lynch 7. H. Utilization of nitrogen
compounds by unicellular algae. Science, 1962,
137, p. 763—764.
53. Budininkas P., Remus G. A. Research and
Development Study Related to the Synthesis of
Formaldehyde from CO2 and H2. NASA, CR-73269,
1968.
54. Budininkas P., Remus G. A., Shapira 7. Synthesis
of formaldehyde from C02 and H2. Meeting Soc.
Automative Engrs, Los Angeles, Calif., 1968, Oct.
N 7—11, p. 68.
55. Burger M., Nocker 7. Studies of the metabolism
of rehabilitation. 1. Value and significance of
yeast protein as a dietary supplement. Dtsch. Z.
Verdaungs- und Stoffwechselkrankh., 1949, N 9,
2—17.
56. Burlew 7. S. Introduction. Algal Culture: From
Laboratory to Pilot Plant. Carnegie Inst.
Washington, Publ. N 600, 1953.
57. Butlerow A. M. Bildung einer zuckerartigen Sub-
stanz durch Synthese. Ann., 1861, N 120, p. 295.
58. С allow ay JD. #. Nutritional aspects of the
all-purpose survival ration — a critical appraisal. U. S.
Armed Forces Med. J., 1960, N 11, p. 403—417.
59. С allow ay D. H. Nutritional aspects of
astronautics. J. Amer. Diet. Assoc, 1964, 44, N 5,
p. 347—352.
60. Callow ay D. #., Mar gen S. Clinical study of
minimum protein and caloric requirements for man.
Annual Report Grant NYR-05-003-068 and Final
Report Contract NASA-3966. NASA, Washington,
Sept., 1966.
61. Casey A. P., Lubitz 7. A. Algae as food for space
travel. Food. Techn., 1963, N 17, p. 48—56.
62. Chuchkin V. G., Ushakov A, S., Rozhdestvensky
V. /., Golovin V. N., Arbuzoua &. S., Tsuetkoua
I. V., Kostetsky A. V. Some aspects of utilization
of higher plants as a nutrition source in space
missions. Proc. Xllth Plenary Meeting. COSPAR,
Prague, 1969.
63. Clean Room and Work Stations Requirements
Controlled Environment: Federal Standard No-209,
General Services Administration, Dec. 1963.
64. Conference on Nutrition in Space and Related
Waste Problems. NASA, SP-70, 1964.
65. Cook В. В. The nutritive value of waste-grown
algae. Amer. J. Public Health., 1962, 52, 243—251.
66. Cooke G. D., Bayers R. J., Odum E. P. The case
for the multispecies ecological system, with
particular reference to succession and stability. Bio-
regenerative Systems. Washington, NASA, 1968,
SP-165, p. 129—139.
67. Cox W. M. The Nutritive value of pure fatty
acid esters. J. Biol. Chem., 103, p. 777, 1933.
68. Dam R., Lee S., Try P. C, Fox H. Utilization of
algae as a protein source of humans. J. Nutrit.,
1965, 86, p. 376—382.
69. Dawes E. A. Nutritional and environmental
factors affecting the endogenous metabolism of
bacteria. Proc. Nutrit. Soc, 1964, N 23, 163—170.
70. Denis W. The effect of ingested purines on the
uric acid content of the blood. J. Biol. Chem.,
1915, N 23, p. 147.
71. Deuel H. /., Hallman L. The Rate of Absorption
of Synthetic Triglycerides in the Rat. J. Nutrit.,
1940, 20, 227.
72. Dymza H. A., Stoewsand G. S., Donovan P.,
Barrett F. F., Lachance P. A. Development of
nutrient-defined formula diets for space feeding. Food
Technol., 1966, N 20, p. 109—112.
73. El-Mofty A., Khattab M., Abau Issa H. M. Glyce-
rol Metabolism in Man in Health and Diabetes.
J. Chem. U.A.R., 1961, N 1, p. 41.
74. El-Risi И. М. Microbiological requirements of
space food prototypes. Activities Rept, 1965, N 17,
p. 54—61.
75. Erschul B. A. F., Isenberg D. L. Protein quality
of various algal biomasses produced by a water
reclamation pilot plant. J. Nutrit., 1968, 95,
p. 374-380.
76. Esso Research and Engineering Co. Frankenfeld,
J. W. Ed. Study of Methods for Chemical
Synthesis of Fatty Acids and Lipids, NASA CR-1105,
1968.
77. Euler H. V., Fuler A. Uber die Bildung von Ara-
binoketose aus Formaldehyd. Ber., 1906, N 39,
p. 45.
78. Feeding man in space. Canad. Food Inds, 1961,
32, N 2, p. 22—27.
79. Finkelstein I. B, Nutrition research for the space.
J. Amer. Diet. Assoc, 1960, 36, N 4, p. 313—317.
80. Finkelstein J. B. Progress in space feeding
research. J. Amer. Diet. Assoc, 1962, 40, N 6,
p. 529—531.
81. Fischer C. L., Johnson P. C, Berry C. A. Red Blood
Mass and Plasma Volume Changes in Manned
Space Flight. J. Amer. Med. Assoc, 1967, 200,
p. 579—583.
82. Food and Nutrition Board. Recommended
Dietary Allowances. Publ. 1146 and previous edition,
NAS —NRG, Washington, 1964 (since revised).
83. Fox S. W. The Outlook for Synthetic Foodfc
Techn., 1963, 22, 388. T
84. Fox S. W. Prospectus for Chemical Synthesis of
Proteinaceous Foodstuffs, v. 4, 1964, p. 189J
85. Frankenfeld 7. W.9 Kaback S. M., Skopp A.,
Shapira 7. Synthetic Fats as Part of ClosedTLoo$
Life Support System. J. Spacecraft and Rockets,
1967, N 4, p. 1671—1673.
86. Freund G. The Metabolic Effects of Glycerol
Administered to Diabetic Subjects. Arch. Internal
Med., 1968, 121, p. 123—129.
87. Geyco 7. A., Asenjo С F. The net protein value
of food yeast. J. Nutrit., 1947, 33, p. 593—600.
88. Geyco 7. A., Asenjo C. F. Studies of edible food
yeasts. Puerto Rico J. Public Health, 1947, 23t
p. 471—532.
89. Guerrant N. В., Wolff G. P., Dutcher R. A.
Response of Rats of Diets Containing Varying
Amounts of Glycerol and of Propylene Glycol.
Bull. Nutrit. Form. Comm., 1947, N 15, 205.
90. Earner G., Heden C. G., Carenberg С. О. Methane
as a carbon substrate for the production of mic-
robial cells. Biotechn. Bioengng, 1967, N 9,
p. 499—514.
91. Harada R., Fox S. W. Thermal Synthesis of
Natural Amido Acids From a Postulated Primitive
Terrestrial Atmosphere. Nature, 1964, 201, p. 33,5.
92. Harris E. E., Hajny G. J., Johnson M. С Protein
evaluations of yeast grown on wood hydrolysate.
Industr. and Engng Chem., 1951, N 43, p. 1593—
1596.
93. Hayami #., Matsuno Y., Shino K. Studies on the
utilization of Chlorella as a source of food
(Part 8). Annual Rept. Nat. Inst. Nutrit. (Japan),
1960, p. 58.
5*
68
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
94. Henry К. M.f Ford 7. Е. The nutritive value of
leaf protein concentrates determined in biological
tests with rats and by microbiological methods.
J. Sci. Food Agric, 1965, N 16, p. 425—432.
95. Hollender #. A., Klicka M. V., Lachance P. A.
Space feeding meeting the challenge. Science
Today, 1968, 13, N 2.
96. Imhausen A. Untersuchungen und Seifen aus
synthetischen Fettsauren. (Soaps from synthetic
Fatty Acids). Kolloid-Z., 1938, N 85, 234.
97. Imhausen К. Н. Die Speisefett-Synthese
(Synthesis of Edible Fats) VDI-Zeitschrift, 1949, N 91,
p. 463.
98. Inspection System Provisions for Suppliers of
Space Materials, Parts, Components, and
Services. NASA Quality Publs, NPC-200-3, U. S. Govt
Printing Office, April 1962.
99. Isselbacher K. J,, Greenberger M. 7. Metabolic
Effects of Alcohol on the Liver. New England J.
Med., 1964, N 270, p. 351—356, 402—409.
100. Iwamura T. Change of nucleic acid content in
chlorella cells during the course of their life
cycle. J. Biochem. (Tokyo), 1955, N 42, 575—589.
101. Jagow Д. В., Thomas R. S. Study of life support
systems for space missions exceeding one year
in duration. The closed ecological life-support
systems. Amer. Res. Center. Moffet Field,
California, NASA, NASA-SP-134, 1966, p. 75—143.
102. Johnson V., Carlson A. /., Johnson A. Studies of
the physiological Action of Glycerol on the
Animal Organism. Amer. J. Physiol., 1933, 103, 517.
103. Kaufman В., Nelson W. O., Brown R. E., Forbes
R. M. Digestibility and biological value of
bacterial cells. J. Dairy Sci., 1957, N 40, 847—855.
104. Klicka M, У. Development of space foods. J. Amer.
Diet. Assoc, 1964, 44, 358—361.
105. Klicka M. F., Hollender H. A., Lachance P. A.
Food for astronauts. J. Amer. Diet. Assoc, 1967,
Ж 238-245.
i($yM$ppuswamy S., Srinivasan M., Subrahmanyan V.
.Yefeits molds and bacteria. In: Proteins in Foods.
NeW Delhi, Indian Council Med. Res., Spec. Rept
Ser., 1958, N 33, p. 261—285.
107. Lachance P. A. Gemini Flight Food Specification
Document CSD-G-079, NASA Manned Spacecraft
CBnter, Houston, 1964.
168. Lachance P. A., Klicka M. V., Hollender Я. A.
Cereal food products utilized in the United States
Manned Space Program. Science Today, 1968, 13,
N 2.
109. Lachance P. A., Nanz P. A., Klicka M. V. Food
consumption Щ Gemiai IV, V and VII. Techn.
Memo X-58010, NASA Manned Spacecraft Center,
Houston, Oct. 1967.
*110. Lavery J., Tiseher R. G. Food from Algae. A
Review of the Literature. Chicago, Quartermaster
Food and Container Inst., Quartermasters Res.
, Engr. Commiss. US Army, 1958.
111. Lee S. K., Fox Я. M., Kies C, Dam R. The
supplementary value of algal protein in human diets.
J. Nutrit., 1967, 92, 281—284.
112. Leow O. Weiteres uber die Condensation des For-
maldehyds. J. Prakt. Chem., 1886, N 34, 51.
113. Leow O. Zur Condensation des Formaldehyde.
Ber., 1906, 39, p. 1592.
114. Lindberg O. Propanediol Phosphate and its Effect
on the Carbohydrate Metabolism in Animal
Tissues. Archiv Chem., Mineral., GeoL, 1946, A. 23.
N2.
115. Lintzel W. Nutritive value of the proteins of
edible mushrooms. Biochem. Z., 1941, 308, 413—
419.
116. Loeb W. Cleavage of Sugars. I. Action of Zinc
Carbonate on Formaldehyde Solutions. Biochem.
Z., 1909, N 12, 78.
117. Lynch V. H., Ammann E. С. В., Godding R. M.
Urine as a nitrogen source for photosynthetic gas
exchangers. Aerospace Med., 1964, 35, 1067—
1071.
118. Mack P. В., Lachance P. A., Vose G. P., Vogt F.B.
Bone demineralization of foot and hand of
Gemini — Titan IV, V and VIII astronauts during
orbital flight. Amer. J. Roentgen and Radio
Therapy and Nucl. Med., 1967, 100, 503—511.
119. McMurrough M., Rose А. Я. Effect of growth rate
and substrate limitation on the composition and
structure of the cell wall of Saccharomyces cere-
visea. Biochem. J., 1967, 105, 189—203.
120. Mikhlin E. D., Erofeeua N. N., Solovieva N. V,,
Simonova V. G. The composition and some
peculiarities of the growth stimulating activity of the
biomass of methane producing bacteria. Mikro-
biologia, 1964, 33, 210—215.
121. Miller S. L. Production of some Organic
Compounds under Possible Primitive Earth
Conditions. J. Amer. Chem. Soc, 1955, 77, 2351.
122. Milner H. W. The fatty acids of chlorella. J. Biol.
Chem., 1948, 176, 813—818.
123. Milner H. W. Algae as food. Scient. Amer., 1953,
189, 31—35.
124. Milner H. W. Chemical composition of algae. In:
Algae Culture: From Laboratory to Pilot Plant.
J. S. Burlew (Ed.). Washington, Carnegie Inst.
Wash. Publ., 1953, N 600, p. 285—302.
125. Myers 7., Philips 7. iV., Graham J. R. On the mass
culture of algae. Plant Physiol., 1951, N 26, 539—
548.
126. Nakamura I., Tamura G., Arima K. Structure of
the cell walls of streptomyces. J. Ferment. Tech-
nol., 1967, N 45, p. 869—878.
127. Nanz R. A. Food in flight. Space World, 1964,
A-3, p. 12—14.
128. Nanz R. A., Lachance P. A. The acceptability of
food items developed for space flight feeding.
Food Technol., 1967, N 21, 1361—1367.
129. Nanz R. A., Michel E. L., Lachance P. A.
Evolution of a space feeding concept during the
Mercury and Gemini space programs. Food Technol.,
1967, N 21, 1596—1602.
130. Narang V., Puri B. Biological value of proteins
of some species of Amaranthus. Indian J. Med.
Res., 1961, N 49, 330—334.
131. National Academy of Science. Report of the Panel
on Atmosphere Regeneration, Life Sciences
Committee, Space Science Board, April, 1969, p. 88.
132. Nintz H. F.f Heitman H., Weir W. C, Tarell D. /.,
Meyer 7. H. Nutritive value of algae grown on
sewage. J. Animal Sci., 1966, N 25, 675—681.
133. Northcote D. H., Goulding K. 7., Home R. W. The
composition and structure of the cell wall of
Chlorella pyrenoidosa. Biochem. J., 1958, 70,
391—396.
134. Nutrition for man in space. Nutrit. Rev., 1960, 18,
N 4, p. 100—101.
135. Peryam D. R., Pilgrim F. J. Hedonic scale method
of measuring food preferences. Food Technol.,
Sympos. on Methodology of Sensory Testing.
Sept 1957, p. 9—14.
136. Phillips W. E. 7. Nitrate content of foods public
health implications. J. Inst. Canadien Technol.
Aliment., 1968, N 1, 98—103.
ПИТАНИЕ И ВОДООБЕСПЕЧЕНИЕ
69
137. Роппатрегпта С, Gab el M. W. Current Status
of Chemical Studies on the Origin of Life. Space
Life Sci., 1968, 1, 64.
138. Powell R. C.f Navels E. M., McDowell M. E. Algae
feeding in humans. J. Nutrit., 1961, 75, 7—12.
139. Sargent F. /., Johnson R. E. The physiological
basis for various constituents in survival rations.
IV. An integrative study of the all-purpose
survival ration for temperate, cold and hot weather.
WADC Techn. Kept, 53-484, part IV,
Wright-Patterson Air Force Base, Ohio, Dec. 1957.
140. Senter R. J. Research on the acceptability of
precooked dehydrated foods during confinement.
AMRL-TDR-63-9. Aerospace Medical Research
Laboratories, Wright-Patterson Air Force Base, Ohio,
1963.
141. Shapira J. Design and Evolution of Chemically
Synthesized Food for Long Space Mission.
Ames Research Center. The Closed
Life-Support System, NASA SP-134, 1967, p. 9—175.
142. Shapira J. Space Feeding. Approaches to the
Chemical Synthesis of Food, Cereal. Sci. Today, 1968,
N 13, 58.
143. Shapira J. Foods from Physicochemical Oxygen
Regenerative Systems: Current Status 156th Nat.
Meeting, Amer. Chem. Soc. Abstracts, AGFD 130,
1968.
144. Shapira J., Mandel A. D. Nutritional evaluation
of bacterial diets in growing rats. Nature, 1968,
217, 1061—1062.
145. Shaw R. Polyunsaturated fatty acids in
microorganisms. Amer. Lip. Res., 1966, N 4, 107—174.
146. Shaw R. Laboratory culture of fungi for fat yield.
Lab. Pract., 1966, N 15, 288-298.
147. Smith K. /., Speckmann E. W.f Lachance P. A.,
Bunco D. P. Nutritional evaluation of a
precooked dehydrated diet for possible use in aerospace
systems. Food Technol., 1966, N 20, 101—105.
148. Stone S. E. Gemini flight food qualification
testing: requirements and problems. Activities Rept,
1965, N 17, 34-43.
149. Sure В., House F. Protein utilization of various
food yeasts. Arch. Biochem., 1949, N 20, 55—58.
150. The Boeing Co. Investigation of selected higher
plants as gas exchange mechanisms for closed
ecological systems. Biologistics for Space Systems
Symposium. Wright — Patterson Air Force Base,
Ohio. Techn. Doc. Rept, No AMRL-TDR-62-127,
1962.
151. Tamiya H. Role of algae as food. In: Proc.
Symposium on Algology, New Delhi, Indian Council
Agric Res., 1959.
152. Tannenbaum S. R., Miller S. A. Effect of cell
fragmentation on nutritive value of Bacillus me-
gaterium protein. Nature, 1967, 214, 1261^-1262.
153. Udo U., Young V., Edozien /., Scrimshow N.
Evaluation of Torula yeast for human consumption.
Federat. Proa, 1969, N 23, 807.
154. USAF —Manned Orbiting Laboratory Feeding
System Assembly. Request for Proposal No
F—04695-67-R-0076, March 1967.
155. Vanderveen J. E., Heidelbaugh N. #., O'Hara M. J.
Study of man during a 56-day exposure to an
oxygen helium atmosphere at 258 mm Hg. total
pressure. IX. Nutritional evaluation of feeding
bite-size foods. Aerospace Med., 1966, 37, 591—
594.
156. Vanderveen 7. E., Sander E. G.f Speechmann
E. W., Prince A. E., Offner E. M. Nutritional
value of some microbial foods. Aerospace Med.»
1963, N 34, 847—849.
157. Van Winkle W., Newman H. W. Further Result»
of Continued Administration of Propylene Gly-
col. Food Res., 1941, N 6, 509.
158. Ward I. E., Howkins W. R., Stallings H.
Physiologic response to subgravity. 1. Mechanics of
nourishment and deglutination of solids and
liquids. J. Aviat. Med., 1959, 30, N 3, p. 151—154.
159. Waslien C. J. Impediments to the use of Hydro-
genomonas eutropha as food for man. Doct. Diss.
Univ. California, Berkeley, 1969, 173 p.
160. Waslien C. /., Calloway D. H. Nutritional value
of lipids in Hydrogenomonas eutropha as
measured in the rat. Appl. Microbiol., 1969, N 18t
152—155.
161. Waslien С. Л, Calloway D. #., Margen S. Human
intolerance to bacteria as food. Nature, 1969, 221,
84—85.
162. Waslien C. /., Calloway D. H., Margen S., Costa F.
Uric acid levels in man feet algae and yeast as
protein sources. J. Food. Sci., 1969, N 3.
163. Waterlow^ J. С Absorption and retention of
protein by infants recovering from malnutrition.
Brit. J. Nutrit, 1962, N 16, p. 531—540.
164. Webb P. Weight loss in man in space. Science,
1967, N 155, 558—559.
165. Weiss A. #., Shapira J. The kinetics of the For-
mose Reaction. Abstracts 155th Nat. Meeting
Amer. Chem. Soc, C-65, 1968.
166. Welch В. Е. Dietary regiments in space cabin
simulator studies. Conf. on Nutrition in Space and
Related Waste Problems. NASA, SP-70, U.S. Govt
Print. Office, 1964, p. 181—187.
167. Whedon G. D., Lutwak L., Neuman W. F., La-
chance P. A. Experiment M-7, calcium and
nitrogen balance. Gemini Midprogram Conference —
Including Experiment Results. NASA, SP-121r
Houston, Febr. 1966, p. 417—421.
168. William P. N. Synthetic Fats. Chem. and Ind.t
1947, N 19, 251.
169. Woch E. Biochemistry of the bacterial cell walL
Nature, 1957, 179, 841—847.
Глава 3
РЕГЕНЕРАЦИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА
Б. Г. ГРИШАЕНКОВ
Институт медико-биологических проблем МЗ СССР,
Москва, СССР
Выбор той или иной системы обеспечения
жизнедеятельности экипажа космических
кораблей определяется в основном
длительностью существования объектов.
При осуществлении кратковременных
космических полетов как в СССР, так и в США
системы обеспечения жизнедеятельности
были построены на запасах основных
веществ, обеспечивающих регенерацию и
кондиционирование воздуха в полете. Такие
системы характеризуются прямопропорциональ-
ным длительности полета увеличением их
веса и объема.
При длительных полетах представляется
целесообразным максимально использовать
вещества, выделяемые в процессе
жизнедеятельности человека. Действительно,
углекислый газ и вода как основные
кислородсодержащие вещества, выделяемые человеком,
содержат кислорода примерно в 3,5 раза
больше, чем это требуется для дыхания. Общее
количество углекислого газа, выделяемое в
течение суток человеком, содержит ~650 г
кислорода, что составляет ~82°/о необходи-
{Юаюгуддаявмкнык
/?=
Сборник
о
Экипаж
гермообъекта
raiBfaffwgggSSqfflS
=N.
Сборник
питьевой
Н2О
Переработка и
очистка твердых
и жидких
отходов
Очистка и
концентри-
рование СОг
^з
Физико-химическая система
получения О2 из СО2 и Н2О
СО2
Ш5£Ш*Ш6?
Рис. 1. Блок-схема частично замкнутой физико-
химической системы регенерации воздуха
мого для дыхания количества кислорода.
С учетом одновременного создания
кругооборота по воде недостающий для дыхания
кислород (—150 г) предполагается получать из
метаболической воды, выделяемой в течение
суток человеком в количестве 336 г.
При создании систем, способных
осуществить получение О2 из СО2 и Н2О, можно
обеспечить практически полный кругооборот по
кислороду (рис. 1). В настоящее время
данную проблему можно решить при помощи
физико-химических методов регенерации и
кондиционирования воздуха (рис. 2).
Новизна и сложность решения этой
технической проблемы требуют всестороннего
анализа возможностей реализации и
технического воплощения технологических процессов в
условиях, значительно отличных от земных.
Данная глава посвящена описанию
различных физико-химических средств и методов
регенерации и кондиционирования воздуха
для космических кораблей.
В зависимости от продолжительности
полета и других условий та или иная система
может оказаться более или менее
эффективной. Мы сочли необходимым дать наиболее
полное описание различных методов
регенерации воздуха с тем, чтобы иметь широкий
ассортимент для конкретного выбора.
Считаю своим приятным долгом выразить
признательность доктору медицины Уолтону
Л. Джонсу за любезно предоставленные
материалы по данной проблеме, что позволило
в достаточной степени представить уровень
и объем исследований по этому направлению,
проведенных в США [2, 4, 8, И, 15, 17, 19—
21, 32, 35, 52, 58, 66, 74, 77, 78, 80, 81, 88, 100,
101,107,110,111,131].
Рис. 2. Функциональная схема построения физико-
химических систем регенерации и
кондиционирования воздуха
РЕГЕНЕРАЦИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА
71
КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА ГЕРМООБЪЕКТОВ
ПО ТЕМПЕРАТУРЕ И ВЛАЖНОСТИ
МЕТОДЫ ТЕРМОРЕГУЛИРОВАНИЯ
Температура газовой среды герметических
кабин космических летательных аппаратов
определяется теплоемкостью газовой среды и
разностью температур между тепловыми
потоками, поступающими в кабину, и
тепловыми потоками, уходящими из кабины.
Каждый член экипажа выделяет в среднем
100-М50 ккал/час. Это тепло передается
воздуху кабины посредством конвекции и через
соприкасающееся с экипажем оборудование
путем теплопроводности. При работе
приборов электро- и радиотехнического
оборудования также выделяется тепло.
Можно считать, что практически вся
электроэнергия, потребляемая оборудованием,
на космических летательных аппаратах
преобразуется в тепловую, так как мощность
волнового излучения радиотехнических
устройств обычно составляет небольшую долю
потребляемой этими устройствами мощности.
Обшивка космического летательного
аппарата поглощает несколько тепловых потоков:
от прямых и отраженных Землей солнечных
лучей и от инфракрасного излучения Земли.
Тепловые потоки от солнечных лучей
падают на обшивку аппарата и нагревают ее
при полете над поверхностью Земли,
освещенной Солнцем.
На высоте более 100 км удельный
тепловой поток прямых солнечных лучей
составляет 1200 ккал/час-м2, а отраженных
Землей — 400 ккал/час -м2.
Удельный тепловой поток от
инфракрасного излучения Земли на высоте около 100 км
примерно в шесть раз меньше теплового
потока от прямых солнечных лучей. Следует
отметить, что тепловой поток инфракрасного
излучения Земли поступает в кабину при
полете как над освещенной, так и над теневой
поверхностью Земли. Происходит лишь
некоторое изменение величины этого потока с
изменением температуры поверхности Земли
[18,58].
Тепловой баланс космического корабля в
установившемся состоянии, т. е. тепло,
отдаваемое аппаратом в окружающую среду
поверхностью и при помощи радиационных
теплообменников (qm), может быть
представлен в следующем виде:
?кк = ?о + ?зо + ?зи + ?об>
где qc — тепло, получаемое аппаратом от
Солнца; дго — отраженное Землей тепло,
воспринимаемое аппаратом; #зи — тепло
собственного излучения Земли, воспринимаемое
аппаратом; qo6 — тепло, выделяемое
оборудованием и экипажем.
Основные задачи
фнзпко-химических СО/К
Кондиционирование воздуха
по температуре и влажности
Регенерация основных
составляющих газовой среды
Очистка воздуха от СОо
и его концентрирование
Регенерация
кислорода
Очистка воздуха
от вредных примесей
На запасах чистого
кислорода пли кислород -
содержащих иещести
На физико-химических
способах получения О->
из С09 и НоО
Рис. 2
72
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
В задачу систем регулирования
температуры газовой среды гермокабин входит отвод
тепловых потоков в окружающее
пространство. Отвод тепла из кабины космического
корабля можно осуществить двумя методами:
1) использованием скрытой теплоты
испарения жидкости или сублимации твердых
хладагентов при удалении их в космическое
пространство;
2) путем отвода тепла в космическое
пространство через специальные радиационные
теплообменники [18].
Первый метод связан с потерей
значительной массы хладагента и не может быть
использован при относительно длительных
полетах.
Непосредственное охлаждение воздуха
продувкой его через радиационные
теплообменники, вынесенные в космическое
пространство, имеет ряд недостатков: возможность
утечки воздуха в космическое пространство через
выносные воздухопроводы; возможность
декомпрессии кабины при пробое поверхности
теплообменника метеоритом; наличие
большой поверхности у теплообменников
вследствие малых значений коэффициентов
теплоотдачи от воздуха к стенкам; возможность
вымораживания влаги и забивания льдом
проходных сечений трубопроводов и т. д.
Более рациональна схема с
промежуточным теплоносителем, который может
претерпевать фазовые превращения (жидкость —
газ) или оставаться жидким.
Схема с жидким промежуточным
теплоносителем представлена на рис. 3.
1К
^
iLl
TJ
Рис, 8. Схема охлаждения кабины с использованием
радиационного теплообменника
1 — вентилятор,
2 — теплообменник,
3 — подача воздуха в кабину,
4 — насос,
5 — стенка кабины,
6 — радиационный теплообменник
Кабинный воздух продувается
вентилятором 1 через воздушно-жидкостный
теплообменник 2, установленный в кабине. Нагретая
при охлаждении воздуха жидкость насосом 4
подается для охлаждения во внешний
радиационный теплообменник 6.
По этому принципу построена система
поддержания необходимой температуры
атмосферы в герметической кабине советского
космического корабля «Восток».
Система автоматического поддержания
заданного температурного режима корабля
«Восток» состоит из двух контуров:
внутреннего и внешнего.
Регулирование температуры воздуха в
кабине корабля «Восток» осуществляется
изменением количества воздуха, поступающего на
охлаждение в воздушно-жидкостный
теплообменник, непрерывно омываемый
хладагентом, путем увеличения или уменьшения
площади контакта воздуха с охлаждающей
поверхностью.
Точность поддержания температуры
регулятором составляет ±1,5° С [66].
Эффективность работы регулятора в основном
определяется перепадом температур кабинного
воздуха и хладагента. Чем больше этот перепад,
тем выше эффект регулирования, т. е.
меньше амплитуда колебаний между крайними
значениями температур воздуха кабины [16t
24,27,28,35,45,49,66,130].
РЕГУЛИРОВАНИЕ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА
Поддержание заданной влажности и
температуры воздуха в герметической кабине
космического корабля необходимо для
создания нормальных условий жизнедеятельности
экипажа, а также для нормального
функционирования отдельных аппаратов космического-
комплекса.
Влажность воздуха обусловлена
присутствием в гермокабине живого организма
(человека) , который в процессе жизнедеятельности
непрерывно выделяет в окружающее его
пространство различные газообразные и жидкие
вещества, в том числе и водяные пары.
Количество влаги, выделяемой человеком,
определяется частотой и глубиной дыхания, тер-
морегулирующей способностью организма, а
также зависит от физической нагрузки и
рациона питания.
При принятом в настоящее время рационе
питания человек в сутки через легкие и кожу
выделяет примерно 1100 г (46 г/час) воды, с
мочой — 1200 г, с фекальными массами —
200 г. При пользовании системой ассениза-
РЕГЕНЕРАЦИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА
73
дии часть влаги, содержащейся в моче и кале
(до 5%), может перейти в атмосферу
кабины. При неаккуратном использовании
системы водоснабжения также может выделиться
до 2 % влаги.
Источниками увлажнения атмосферы
могут быть отдельные аппараты системы
регенерации газовой среды. Так, в случае
использования гидроокиси лития (LiOH) при
удалении углекислого газа в результате
химической реакции выделяется вода:
21ЛОН + CO2=Li2CO3 + Н2О.
При удалении 25 л/час углекислого газа
будет выделяться около 20 г/час влаги. Часть
этой влаги связывается поглотителем (LiOH),
а часть ее с воздушным потоком поступает
в атмосферу гермокабины.
Источником влаги может быть и система
обеспечения человека кислородом. При
электролитическом разложении воды в системах,
основанных на использовании электролизных
установок водного раствора щелочей, солей,
а также электродиализных устройств,
образующиеся из воды кислород и водород несут
с собой определенное количество влаги.
Если принять, что электролизер
производит 20 л/час О2, то поступление влаги в
кабину при температуре кислорода 20° С будет
составлять примерно 0,4 г/час.
В аппаратах каталитического гидрирования
углекислого газа водородом до воды и
углерода возможно проникновение влаги в
атмосферу гермокабины при использовании в системе
регенерации газовой среды открытых
буферных емкостей по воде. Принципиально эта
задача может быть решена при построении
системы регенерации газовой среды,
обеспечивающей замыкание и связывание
отдельных аппаратов и устройств по газовым и
жидкостным коммуникациям с непрерывным
массопереносом жидкой фазы от аппарата к
аппарату путем синхронизации скоростей
отдельных физико-химических и
электрохимических процессов.
Таким образом, общее поступление влаги
в атмосферу гермокабины несколько
превышает влаговыделение человека. Для условных
расчетов его можно принять равным
примерно 50—60 г/час для одного человека.
Для поддержания гигиенически
приемлемой величины влажности воздуха в
воздушной среде, предотвращения конденсации
влаги на поверхностях и в воздухе кабины, а
также для оптимизации режимов работы
некоторых систем жизнеобеспечения необходимо
непрерывное удаление влаги из атмосферы
кабины. Осуществление этого процесса в
условиях реального космического полета
(динамической невесомости) потребует
принципиально новых конструктивных решений при
создании аппаратов осушки. Представляется
целесообразным подразделить аппараты
удаления влаги на автономные,
предназначенные для удаления влаги только из атмосферы
жилых отсеков космического корабля, и на
неавтономные, предназначенные для
обеспечения и организации различных
физико-химических и электрохимических процессов с
необходимыми скоростями и массовыми
характеристиками, стабильно и надежно в
течение длительного времени.
Неавтономные аппараты удаления влаги
необходимы при использовании
кислородсодержащих веществ для регенерации газовой
среды, при применении гидрофильных
адсорбционных способов очистки атмосферы от
углекислого газа, электрохимических методов
регенерации газовой среды, каталитических
методов утилизации углекислого газа и т. д.
Для регенерации атмосферы космических
кораблей «Восток» и «Восход» [17—20, 66]
используются кислородсодержащие вещества
на основе надперекисных соединений
щелочных металлов.
В первой стадии процесса
преимущественно протекает реакция, по которой для
выделения 20—25 л кислорода необходимо 10—
12 г влаги. В то же время необходимый объем
воздуха для поглощения 20 л СО2 приносит
с собой значительно большее количество
влаги, что приводит наряду с необходимым
поглощением углекислого газа к большему
выделению кислорода и, естественно, закисло-
роживанию атмосферы гермообъекта.
Обеспечение выделения кислорода в количестве,
необходимом для экипажа космического
корабля, требует в данном случае
регулирования влажности воздуха на входе в патрон с
перекисным веществом. Принципиальная
схема такой системы предварительной осушки
газовой среды представлена на рис. 4.
При применении для очистки атмосферы от
углекислого газа гидрофильных адсорбентов,
например цеолитов, предварительная осушка
воздуха становится особенно необходимой,
так как цеолит в первую очередь поглощает
пары воды, значительно снижая при этом свои
сорбционные возможности по углекислому
газу. Поэтому в системах удаления
углекислого газа на основе цеолитов в качестве
первой ступени устанавливаются осушители,
обеспечивающие осушку воздуха до точки
росы (40—60°С).
74
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
Н
Рис. 4. Принципиальная схема системы
регенерации газовой среды с применением
кислородсодержащих веществ КОг или NaCh
J — вход воздушного потока,
2 — датчик кислорода (или влажности),
3 — патроны для удаления влаги,
4 — вентилятор,
5 — патрон с КО2 или NaO2,
€ — фильтр вредных примесей,
7 — выход воздушного потока
Рис. 5. Принципиальная схема системы удаления
СОг с восстановлением (регенерацией) поглотителей
1 — вход воздуха из кабины,
2 — пакеты с осушителем,
3 — нагреватель,
4 — влагоотделитель,
5 — компрессор,
6 — выход СО2 в вакуум,
7 — теплообменник,
8 — пакеты с поглотителем СО2
На второй ступени осуществляется
поглощение углекислого газа. Вещество,
поглощающее влагу, периодически регенерируется
сухим нагретым воздухом. Принципиальная
схема такой системы представлена на рис. 5.
В системе обеспечения жизнедеятельности
(СОЖ) экипажей космических кораблей
возможно также использование карбонатных
соединений щелочных металлов, например К2СО3.
Такие вещества устойчивы в реакциях при
молярном соотношении сорбированных паров
воды и углекислого газа, равном единице.
Это соответствует образованию бикарбонат-
ных соединений, не содержащих кристалл о-
гидратной воды. При молярном соотношении,
большем единицы, на поверхности вещества
может образовываться жидкая пленка водных
растворов, замедляющая процесс сорбции
углекислого газа. Для предотвращения
образования такой пленки относительная
влажность поступающего на регенерацию воздуха
не должна превышать 30—40%.
При использовании в физико-химических
системах регенерации газовой среды
электрохимических методов, основанных на
электролизе водных растворов щелочей и солей
(карбонатов, сульфатов), появляется
необходимость применения специальных теплооб-
менников-влагоотделителей.
При хемосорбции углекислого газа,
основанной на применении жидких абсорбентов,
таких, как моноэтаноламин, щелочи, для
стабилизации и сохранения абсорбционных
способностей абсорбента необходимо
поддерживать его концентрацию постоянной,
поскольку она, как и в электролизерах, изменяется
вследствие механического уноса
контактирующего с абсорбентом воздуха. Для
исключения этого явления на выходе
абсорбционных аппаратов устанавливаются теплооб-
менники-влагоотделители, выполняющие
функции, аналогичные функциям влагоотде-
лителей в электрохимических устройствах.
К осушителям воздуха, теплообменникам-
влагоотделителям необходимо предъявлять
как общие, так и специфические требования.
Осушители воздуха в системах
обеспечения жизнедеятельности экипажей
космических кораблей должны иметь небольшой вес
и объем при минимальном
энергопотреблении, обладать высокой надежностью в
работе, механической прочностью, не
разрушаться под действием вибраций и перегрузок,
действующих на космический корабль, и
обеспечивать поглощение влаги с достаточной
скоростью в необходимом количестве до
остаточной влажности, соответствующей
нормальному протеканию последующих
технологических процессов. Узел осушки не должен
выделять в процессе работы вредных примесей.
Осушитель, помимо этого, должен
обеспечивать возможность применения многократной
тепловой или термовакуумной регенерации
без нарушения своих характеристик [13, 16].
МЕТОДЫ ОСУШКИ ВОЗДУХА
В зависимости от длительности
космического полета используются нерегенеративные
или регенеративные осушители воздуха. Для
кратковременных космических полетов
используются как те, так и другие осушители
воздуха. Для космических полетов длитель-
РЕГЕНЕРАЦИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА
75
ностью свыше 30—40 суток, по всей
видимости, найдут практическое применение
только регенеративные осушители воздуха.
К нерегенеративным способам осушки
воздуха следует отнести химические способы,
подразделяемые на две группы: основанные
на химическом взаимодействии и на
образовании кристаллогидратов.
Процесс взаимодействия осушающих
веществ первой группы заключается в их
разрушении при контакте с водой и
образовании новых молекул. При взаимодействии
осушающих веществ второй группы с водой
молекулы воды не разрушаются, а входят в
новое соединение как самостоятельные.
К веществам первой группы относятся
большинство окислов, перекисей и надпере-
кисей щелочных и щелочноземельных
металлов, а также ангидриды некоторых кислот.
Ко второй группе осушающих веществ
относятся гигроскопические соли некоторых
органических веществ типа LiCl, СаСЬ, ZnCl2
и др.
К регенеративным способам осушки
воздуха следует отнести физико-химические и
физические.
Физико-химические способы осушки
воздуха в свою очередь могут быть подразделены
на сорбционные и сорбционные с
образованием кристаллогидратов.
Сорбенты, используемые для осушки
воздуха, могут €ыть разделены на твердые и
жидкие. К твердым сорбентам относятся си-
ликагели, алюмогели, активированный уголь
и др. К жидким сорбентам относятся серная
кислота, растворы различных солей и другие
гигроскопические жидкости.
Физические способы осушки воздуха
могут быть основаны либо на конденсации, либо
на вымораживании водяных паров.
Отличительной чертой физических
способов осушки воздуха, а также способов,
основанных на применении жидких сорбентов,
является необходимость специальной
организации этих процессов в условиях реального
космического полета (динамической
невесомости) . Это определяется самой системой,
состоящей из трех фаз: газ — жидкость —
твердое тело.
Химические способы осушки воздуха
При хемосорбции абсорбируемое вещество
претерпевает химические изменения,
определяемые характером химической связи и
природой поверхностных радикалов. Скорость
хемосорбции зависит от числа столкновений
молекул с поглощающей поверхностью,
коэффициента конденсации, энергии активации и
вероятности столкновения молекул водяного
пара с активными центрами. Хемосорбция
протекает всегда при температуре,
соответствующей определенной энергии активации.
Интенсивность процесса хемосорбции
водяного пара из паровоздушной смеси по
аналогии со скоростями протекания химических
реакций определяется как химической
кинетикой, так и гидродинамикой потока,
характеризующей механизм переноса массы
вблизи поглощающей поверхности. Гетерогенная
реакция хемосорбции водяного пара
протекает в несколько стадий: подвод
реагирующих молекул к поверхности, на которой
осуществляется реакция; собственно
гетерогенная реакция (абсорбция); отвод продуктов
реакции из зоны взаимодействия.
Для хлористого лития (LiCl) кинетические
зависимости, показывающие связь скорости
потока паровоздушной смеси и влажности
воздуха с интенсивностью поглощения им
водяного пара, представлены на рис. 6.
Из приведенных на рис. 6 зависимостей
следует, что скорость реакции
взаимодействия водяного пара с LiCl весьма велика и не
оказывает существенного влияния на
суммарную скорость хемосорбции и что самой
медленной стадией является диффузионный
подвод водяного пара к поглощающей
поверхности, т. е. интенсивность процесса хемосорбции
в данном случае определяется диффузионной
кинетикой [18].
В процессе поглощения влаги
гигроскопическими солями типа LiCl, СаС12 наблюдается
кристаллизационное присоединение ее, при-
ил
100
80
60
40
20
0 2 4 6 8
т,час
Рис. 6. Кинетические зависимости интенсивности
поглощения (U) водяного пара при различных
скоростях {в м/сек) потока паровоздушной смеси
1_0; 2 — 2; 3 — 3,5; 4 — 4
/^
У.
— —
>
/у
2
^^
У
76
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
чем относительная влажность над солью при
незначительных колебаниях температуры
остается практически постоянной и зависит
от изменения кристаллизационной формулы
вещества.
При взаимодействии таких веществ с
потоком влажного воздуха на их поверхности
образуется слой раствора, замедляющий
дальнейший процесс поглощения водяных паров.
Отрицательным фактором является
изменение первоначальной формы гигроскопических
солей при поглощении ими большого
количества влаги. Следует также иметь в виду, что
LiGl токсичен и вызывает коррозию металлов.
Высушивающая способность некоторых
веществ, применяемых при осуществлении
химической осушки воздуха, представлена в
табл. 1.
Таблица 1. Высушивающая способность некоторых
веществ, применяемых при химической осушке воздуха
Вещество
Количество водяных паров,
остающихся в 1 л воздуха
при 25° С, мг
CaS04
ZnBr2
ZnCb
СаСЬ (плавленый)
СаСЬ (гранулированный)
NaOH (плавленый)
MgO
H2SO4 (100 о/о)
АЬОз
Mg(C104)2-3H20
КОН (плавленый)
Mg(C104)2 (безводный)
Р2О5
1,4
1,1
0,8
0,36
0,14-0,25
0,16
0,008
0,003
0,003
0,002
0,002
0,0005
0,000025
Однако следует отметить, что
перечисленные химические поглотители влаги находят в
основном широкое применение в
лабораторной практике и весьма незначительное в
космической технике, в частности в системах
обеспечения жизнедеятельности экипажей
космических кораблей [17—20, 40, 66].
Физико-химические способы
осушки воздуха
Как уже отмечалось, сорбенты
физико-химических методов осушки воздуха могут быть
твердыми и жидкими.
Осушка воздуха твердыми поглотителями
влаги осуществляется за счет
физико-химического взаимодействия паров воды и сорбента,
т. е. сорбции влаги, образования гидратов и
растворения. Твердые сорбенты представляют
собой гели (природные сорбенты) и импрег-
нированные осушители.
Осушка воздуха гелями осуществляется
путем адсорбции с последующей
капиллярной конденсацией воды в пористой структуре
осушителя. К твердым сорбентам следует
отнести силикагель, алюмогель,
активированный уголь.
Силикагель представляет собой твердое,
стекловидное, химически инертное,
однородное высокопористое вещество, состоящее на
99% из двуокиси кремния (SiO2). В
зависимости от величины пор силикагель делится
на мелкопористый с насыпной массой 700 кг/
/м3 и крупнопористый с насыпной массой
400—500кг/м3 [22].
Алюмогель или активированный алюминий
в основном состоит из окиси алюминия
(А12О3) с примесями соды и окислов других
металлов. Средняя поверхность капилляров в
нем составляет примерно 2,5 • 10б см2/г,
объемная насыпная масса 800 кг/м3, плотность
(истинная) 3,25 г/см3 [22].
Активированный уголь — древесный угольг
специально обработанный с целью
увеличения адсорбирующей поверхности и
освобождения пор от смолистых веществ.
Активированный уголь применяется в виде зерен
различных размеров от 1 до 7 мм или в виде
порошка. Адсорбционные свойства
активированного угля зависят от величины его
удельной активной поверхности, определяемой
порами диаметром меньше 1-10~5 мм.
Адсорбция в основном обусловлена
физическими силами притяжения, т. е.
неполярными силами Ван-дер-Ваальса, силами ди-
польного взаимодействия и
поляризационными силами [18].
Для капилляров с радиусом больше 10~5 см
давление насыщенного пара над мениском
практически равно давлению насыщенного
пара над плоской поверхностью.
Пар из свободного пространства
диффундирует в капилляр, если упругость его выше
упругости насыщенного пара над вогнутой
поверхностью мениска. Стенки капилляра
адсорбируют пар и покрываются пленкой
влаги, которая образует мениск. С его
появлением возникает капиллярная конденсация,
или сорбция пара. Микрокапилляры (г>
>10~5 см) заполняются водой только при
непосредственном соприкосновении с нею. Они
не сорбируют влаги и способны отдать ее в
атмосферу, насыщенную водяными парами.
РЕГЕНЕРАЦИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА
77
240
200
160
120
80
л 40
1
1
1 у
//
11
/
/
/
/
f
^=
.-——
— ■-
— ■■■
-—
■II ■
твтштшттттт
3
4
6
7_
4
8
12
16
20 d, г/кг
Рис. 7. Зависимость равновесного массосодержания
силикагеля от влагосодержания (d) при различных
температурах
Температура (в °С):
1 —-5; 5 — 25; 5 — 45; 7 — 65;
2 — 15; 4 — 35; 6 — 55; « — 75
Поглощающая способность силикагеля
зависит от температуры влажного воздуха и
парциального давления пара: с
увеличением температуры и уменьшением
парциального давления пара эта способность падает
(рис.7).
Как видно, применять силикагели при
температуре свыше 35° С нецелесообразно.
В процессе осушки воздуха сорбентами их
сорбционная способность снижается, и при
достижении определенного состояния они
уже не обеспечивают требуемого понижения
влажности воздуха и нуждаются в
регенерации. Наиболее распространенным способом
регенерации является пропускание через
сорбент воздуха, имеющего температуру +16(Н-
-7-+170° С и подсушенного до температуры
точки росы — не выше +28н-+30о С.
Осушители с твердыми адсорбентами
являются двухсекционными аппаратами. В
одной секции такого аппарата происходит
адсорбция влаги, в другой — регенерация с
использованием электрического, газового или
парового нагрева.
Адсорбционная способность алюмогеля
ниже, а степень осушки воздуха выше, чем
у силикагеля. Алюмогель целесообразно
применять при температуре воздуха не выше
25° С.
По данным некоторых авторов [29, 68, 71],
адсорбенты, применяемые для осушки
воздуха, должны иметь высокую адсорбционную
способность при нормальных условиях,
обладать химической стабильностью и
стойкостью, быть механически прочными,
регенерироваться при возможно низких температурах,
быть теплостойкими при переменных
температурах регенерации, обладать малым
объемным весом и не набухать.
Ко второй группе осушителей воздуха
относятся импрегнированные осушители,
изготовленные из пористых материалов, на
поверхность которых нанесены
гигроскопические вещества.
В этих осушителях сорбция влаги
осуществляется как слоем гигроскопического
вещества, так и путем капиллярной конденсации
влаги.
По мере поглощения влаги
гигроскопическая добавка превращается в
кристаллогидрат или раствор, который принимает влагу,
пока ее концентрация в нем не станет такой
же, как в осушаемом воздухе.
В качестве носителей гигроскопических
добавок применяют силикагель, алюмогель,
активированный уголь и др.
Емкость импрегнированного осушителя
определяется пористостью носителя и
количеством гигроскопической добавки.
Количество сорбированной влаги при 20° С у
осушителей на основе крупнопористого силикагеля
достигает 61% массы осушителя; на основе
мелкопористого алюмогеля — 25 %; на основе
активированного угля — 62 %.
Например, СаС12, нанесенный на
поверхность крупнопористого силикагеля,
увеличивает его емкость по воде примерно в шесть
раз [18].
При выборе гигроскопических добавок
определяющим является минимальное
давление водяного пара над ее растворами в
интервале температур от 5 до 40° С.
Носитель должен хорошо пропитываться
раствором гигроскопической добавки, иметь
небольшую плотность и прочно удерживать
раствор при инерционных перегрузках [19,
23, 29].
Физические методы осушки воздуха
и способы разделения газожидкостных фаз
в условиях динамической невесомости
Физические способы осушки воздуха
заключаются в охлаждении его до
температуры ниже точки росы или льда. В зависимости
от конечной температуры охлаждения
выделившаяся влага может быть в виде жидкой
78
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
"X
Рис. 8. Принципиальная схема влагоотделителя
1 — вход жидкостно-газо-
вой смеси,
2 — сетчатый
фильтр-коагулятор,
3 — дренажные трубки,
4 — выход отделенной
жидкости,
5 — выход газовой смеси
3^1
Рис. 9. Принципиальная схема влагоотделителя
циклонного типа
1 — кожух,
2 — вход влажного воздуха,
3 — внутренняя труба,
4 — путь воздуха,
5 — выходной газовый
штуцер,
6 —• сливное отверстие
Рис. 10. Принципиальная схема влагоотделителя
с осевым входом
4 — разделительная
диафрагма,
5 — ОТВОД ВОДЫ,
6 — выход воздуха
1 — корпус,
2 — вход влажного воздуха,
3 — путь влажного воздуха,
фазы — конденсата или в виде твердой фазы
— льда.
Изменение влагосодержания воздуха в
процессе охлаждения в расчете на один градус
понижения температуры воздуха в случае
вымораживания влаги является весьма
незначительным, т. е. осушка воздуха
вымораживанием является более теплоемким
процессом по сравнению со способом
конденсации. Вымораживание применяется в тех
случаях, когда необходима глубокая осушка
воздуха.
Осушка воздуха охлаждением обладает
существенными преимуществами перед
другими способами и поэтому находит
широкое применение в4 системах
кондиционирования кабин космических летательных
аппаратов.
Основными преимуществами таких систем
следует считать относительную простоту и
надежность работы осушительного
устройства, независимость веса и объема от
продолжительности использования, обеспечение теп-
лосъема из конденсируемого объема в
процессе сушки, удаление из осушаемого воздуха
одновременно с водяными парами части
растворимых или легко замерзающих вредных
примесей [23, 40].
К недостаткам указанных систем относятся
необходимость в определенных источниках
холода для понижения температуры воздуха
до требуемой величины и качественно новой
организации разделения газожидкостной
смеси в условиях реального космического полета.
В наземных установках сконденсированная
жидкая фаза за счет разности в удейьных
весах газа и жидкости под действием
собственного веса стекает в специальные емкости.
В условиях реального космического полета
(динамической невесомости) процесс
отделения жидкой фазы от газообразной требует
принципиально нового технологического и
конструктивного решения. Технологические
процессы осушки воздуха (понижение
температуры, конденсация влаги, влагоотделе-
ние) можно совместить в одном аппарате,
осуществляя все процессы одновременно, или
использовать ряд аппаратов, последовательно
выполняющих функцию понижения
температуры, конденсации влаги при необходимости
коагуляции — укрупнения капель жидкости
и влагоотделения.
На рис. 8 представлена принципиальная
схема влагоотделителя английской фирмы
Нормалэр, применяющаяся в системе
кондиционирования воздуха герметичной кабины
самолета [18].
РЕГЕНЕРАЦИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА
79
В сепараторе циклонного типа (рис. 9)
влажный воздух поступает через
тангенциально расположенный патрубок.
Возникающие центробежные силы обеспечивают
перемещение капелек жидкости к стенкам
кожуха. Воздух по спиральной траектории в
кольцевом зазоре между кожухами выходит из
сепаратора через штуцер. Влага удаляется
через сливное отверстие.
В центробежном сепараторе (рис. 10) с
осевым входом влажный воздух закручивается
в винтовом аппарате, влага стекает по
стенкам и выводится через штуцер. Осушенный
воздух отводится через патрубок.
Влагоотделители могут быть с отбойными
конусами с центробежным эффектом,
создаваемым лопатками специальной
конструкции.
Существенным недостатком рассмотренных
схем разделения жидкой и газообразной фаз
является наличие вращающихся узлов и
деталей, требующих периодической замены их,
проведения профилактических работ, а
также дополнительного расходования энергии.
Наиболее целесообразно отделять жидкую
фазу от газообразной способом, основанным
на применении гидрофильных и гидрофобных
капиллярно-пористых элементов [2, 17, 25].
Следует иметь в виду, что
конденсационные осушители одновременно с осушкой
воздуха обеспечивают его охлаждение, т. е.
осуществляют регулирование температуры и
влажности воздуха в гермокабине.
На советских космических кораблях
«Восток» и «Восход» используется холодильно-
сушильный аппарат (ХСА), выполняющий
функции поддержания температуры и
влажности воздуха в гермокабине (рис. 11) [17].
Принцип работы холодильно-сушильного
аппарата заключается в непрерывном
охлаждении и конденсации влаги из осушаемого
воздуха и отводе капель жидкости путем
применения капиллярно-пористых фитилей,
вплотную примыкающих к холодной
поверхности радиатора. Отвод конденсируемой
влаги в такой системе труднорегулируем.
Воздух из кабины с температурой 25° Сие
абсолютным содержанием влаги до 17,5 г на
1 кг засасывается вентилятором 2 через
всасывающий воздухопровод и нагнетается в
межтрубное пространство теплообменника.
По трубкам 4 циркулирует жидкий хладагент
при температуре +5° С, нагнетаемый через
трубопровод подачи 3 из контура
радиационного теплообменника. Между трубками
расположены гигроскопические фитили 5,
которые соприкасаются с гигроскопическим пори-
10
Рис. 11. Принципиальная схема
холодилъно-сушильного теплообменника
1 — вход воздушного потока,
2 — вентилятор,
3 — трубопровод подачи хладагента с радиационного
теплообменника,
4 — трубки теплообменника,
5 — фитили,
6 — трубопровод выхода хладагента,
7 — фитильный сборник сконденсированной влаги,
8 — вентиль откачки конденсата,
9 — выходной воздухопровод,
10 — выход воздушного потока
стым материалом, заполняющим емкость Т
(сборник конденсата). Пары воды из
воздуха, циркулирующего в межтрубном
пространстве, конденсируются на трубках, а затем
конденсат по фитилям поступает в сборник.
Через выходной трубопровод жидкий
хладагент при температуре +7—+10° С следует в
контур радиационного теплообменника, где
охлаждается и снова поступает по
трубопроводу подачи 3. Через вентиль 8 конденсат
откачивается в систему регенерации воды.
Теплообменники-разделители также могут
быть построены на гидрофильных и гидро-
80
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
фобных пористых элементах, в которых
скорость удаления жидкой фазы определяется
фильтрующей способностью этих элементов
и перепадом давления между газожидкостной
и жидкой фазами.
Такого типа теплообменники-разделители
находят все более широкое применение в
отдельных аппаратах систем обеспечения
жизнедеятельности и в системах
кондиционирования газовой среды [5, 17, 33, 40, 68, 107].
СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ОСНОВНЫХ СПОСОБОВ
ОСУШКИ ВОЗДУХА
В системах кондиционирования воздуха по
температуре и влажности удаление влаги и
снижение температуры — явления,
связанные весьма тесно. Основным принципом,
лежащим в основе способов осушки воздуха,
является выпадение конденсата атмосферной
влаги на охлажденных по сравнению с
воздухом поверхностях теплообменников.
Характерной особенностью осушки воздуха
является неминуемый фазовый переход от
газообразного состояния в жидкое, что в условиях
отсутствия силы тяжести значительно
усложняет процесс массоотвода воды и
последующей ее транспортировки к аппаратам
системы. Интенсификация этого процесса
использованием капиллярно-пористых элементов
или каких-либо других гигроскопических
материалов считается эффективным средством
и находит практическое применение в реально
действующих аппаратах.
В систематизированном виде по времен-
нйм и физико-химическим принципам
организации технологических процессов способы
осушки воздуха и отделения жидкой фазы от
газообразной представлены на рис. 12 и 13.
В настоящее время практическое
применение находят в основном регенеративные
способы осушки воздуха. Значительный интерес
по своим возможностям и многоцелевому
назначению представляют электрохимические
способы. Электролиз на электролите Р2О5,
H2SO4, а также с использованием серебряно-
палладиевого катода при одновременном
поглощении водяных паров обеспечивает
получение соответствующего количества
кислорода и водорода. Совмещение двух процессов
(осушка воздуха, регенерация О2) в одном
аппарате приводит к значительному
упрощению общего технологического цикла,
связанного с разложением воды на кислород и
водород и т. д. [2, 16-18, 35, 40, 80, 82-84,
107].
ОЧИСТКА ГЕРМООБЪЕКТОВ ОТ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА
И ЕГО КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ
В системах обеспечения жизнедеятельности
экипажа космического корабля не менее
важное значение, чем снабжение кислородом,
имеет очистка воздуха от углекислого газа,
паров воды и вредных примесей.
Методы удаления углекислого газа можно
разделить на нерегенеративные и
регенеративные.
При осуществлении кратковременных
полетов в основном используются
нерегенеративные методы удаления углекислого газа.
Регенеративные методы применяются
главным образом при осуществлении длительных
космических полетов [19, 20, 35, 40, 66].
НЕРЕГЕНЕРАТИВНЫЕ МЕТОДЫ
УДАЛЕНИЯ СО2
В качестве нерегенеративных сорбентов
удаления углекислого газа находят
практическое применение следующие вещества:
гидроокиси щелочных и щелочноземельных
металлов (LiOH, КОН, NaOH); надперекис-
ные соединения щелочных металлов,
являющиеся одновременно источниками кислорода;
карбонаты щелочных металлов (в виде
растворов и твердых продуктов); органические
амины (жидкие и твердые).
Процесс поглощения углекислого газа,
например, гидроокисью лития протекает
следующим образом:
21ЛОН + СО2 -* ЫаСОз + Н2О + 485 ккал/кг СО2.
По этой реакции в среднем на 1 кг СО2,
что соответствует суточному выделению
человеком углекислоты, требуется 1,3—1,5 кг
LiOH.
В реальных системах регенерации газовой
среды на советских космических кораблях
применяются высокоактивные
кислородсодержащие вещества на основе надперекисей
щелочных металлов. Этими веществами
одновременно с выделением необходимого
количества кислорода для дыхания
осуществляется поглощение из воздуха углекислого газа,
РЕГЕНЕРАЦИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА
81
Способы
осушки воздуха
Окиси,перекиси, надперекиси
щелочных и
щелочноземельных металлов;
ангидриды
кислот и др.
Гигроскопические соли
органических кислот;
LiCl, СаС12,
ZnCl2 и др.
Твердые
сорбенты
X
Жидкие
сорбенты
Электролиз
Р2О5
Электролиз
H2SO4
Электролиз
с. катодом
из Ag-Pd
Конденсация паров
н2о
Вымораживание паров
Н2О
Силикагели,
алюмогели,
активированный
уголь и др.
Серная кислота,
растворы солей
и др.
Рис. 12. Способы осушки воздуха в еермообъектах
Способы разделения
газожпдкостных фаз
в условиях
динамической невесомости
Созданием
искусственного
силового поля
Вращением
аппаратов
Циркуляцией
газожидкостной смеси и
разделением в
центробежных
разделителях
Применением пористых
гидрофильных и
гидрофобных элементов
Применением
только
капиллярно-пористых
гидрофильных
элементов
Применением
пористых
гидрофильных и
гидрофобных
элементов
Рис. 13. Способы разделения газожидкостных фаз
в условиях динамической невесомости
82
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
частично вредных примесей кислого
характера и водяных паров.
Процесс взаимодействия вещества с
влажным потоком воздуха, содержащего
повышенное количество углекислого газа, можно
представить следующими уравнениями в общем
виде:
МеО* + ШО -> МеОН + Оа + Q,
МеОН + СОа-> МеаСОз + НгО + Q;
для конечного периода (в случае полной
отработки вещества):
МеО2 + НаО -» МеОН + О2 + Q,
МеОН + СОа -» МеаСОз + НаО + Q,
МваСОз + СОа + НаО -» МеНСОз.
Емкость веществ по выделению кислорода,
поглощению углекислого газа и паров воды
в среднем составляет:
по кислороду 200—220 нл/кг,
по углекислому газу 150—300 нл/кг,
по парам воды 80—150 нл/кг.
Системы такого типа характеризуются
простотой, надежностью и малой энергоемкостью
[17, 19, 66, 87, 107].
РЕГЕНЕРАТИВНЫЕ МЕТОДЫ
УДАЛЕНИЯ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА
В качестве регенеративных сорбентов в
настоящее время используется несколько
способов очистки атмосферы от СО2,
отличающихся друг от друга характером
взаимодействующих фаз, температурой,
необходимостью создания искусственного силового поля
или градиента концентраций.
В системах газ — твердое тело в качестве
адсорбента применяются молекулярные сита,
синтетические цеолиты, обладающие
избирательной поглощающей способностью по
отношению к углекислому газу. Процесс
адсорбции протекает независимо от действия силы
земного притяжения и может быть
осуществлен в условиях реального космического
полета. Практическое применение могут найти
следующие способы очистки атмосферы от
углекислого газа: адсорбция с
использованием синтетических цеолитов, физические,
абсорбция при осуществлении
электрохимических процессов.
При адсорбции СО2 синтетическими
цеолитами регенерацию можно осуществить путем
использования различных методов и средств:
космического вакуума, вакуума и
повышенной температуры, уменьшением
парциального давления СО2 над слоем адсорбента в токе
инертного газа, вакуума и повышенной
температуры с последующим компремированием
СО2 до нормального давления.
В зависимости от способа регенерации
кислорода, определяемого длительностью полетаг
выбирается тот или иной способ десорбции
СО2. При использовании запасов кислорода
целесообразно применять вакуумную и
термовакуумную десорбцию СО2 в космическое
пространство.
К физическим методам очистки атмосферы
от СО2 относятся вымораживание,
центрифугирование, диффузия.
Разработка методов очистки, основанных
на вымораживании и центрифугировании,
находится в стадии расчетно-теоретических
исследований. Диффузионный же способ
очистки атмосферы от СО2 является
малоэнергоемким, простым и перспективным.
Абсорбция СО2 при осуществлении
электрохимических процессов отличается
непрерывностью процесса и одновременным
получением кислорода из воды и углекислого газа»
Очистка атмосферы от СО2 обеспечивается
путем хемосорбции конечными продуктами
электролиза, образующимися в катодном
пространстве в электролизных установках при
осуществлении электролиза водных растворов
карбонатов, сульфатов и расплавов щелочных
металлов [66, 107, 120, 129].
Удаление и концентрирование СО2
путем адсорбции с применением
синтетических цеолитов
Наиболее распространенными
регенерируемыми сорбентами углекислого газа в
настоящее время считаются цеолиты
(молекулярные сита), представляющие собой
синтетический гидратированный алюмосиликат с
различными присадками окислов щелочных
металлов. Цеолиты — пористые
гранулированные вещества с гранулами размером 3—
5 мм и порами в них в несколько ангстрем.
При физической адсорбции адсорбируемость
различных веществ существенно зависит от
пористой структуры адсорбентов. В наиболее
мелких порах адсорбентов, так называемых
микропорах, размеры которых сравнимы с
размерами адсорбируемых молекул,
происходит перекрывание входа в пору полями
адсорбционных сил, которые создаются
противоположными стенками пор. В результате в
порах происходит повышение адсорбционных
потенциалов и возрастание
дифференциальных теплот адсорбции, что приводит к
значительному увеличению адсорбции [26, 29].
Этим же объясняется и исключительная се-
РЕГЕНЕРАЦИЯ И КОНДЕНСИРОВАНИЕ ВОЗДУХА
83
лективность определенных форм цеолитов с
определенными структурными
характеристиками в поглощении из газовой смеси только
определенной ее составляющей, размеры
молекулы которой близки к размерам микропор.
Например, цеолиты типа А и X имеют
существенные, ярко выраженные особенности:
строгое постоянство размеров пор для
каждого типа; бидисперсный характер первичной
пористой структуры кристаллов — две
разновидности пор, соответствующие большим и
малым полостям в структуре алюмосиликат-
ных скелетов; взаимосвязь пор,
осуществляемую через узкие окна, которыми
определяется проникновение в поры адсорбируемых
молекул; образованную ионами кислорода
поверхность алюмосиликатного скелета
(поверхности собственно пор). Положительно
заряженные ионы алюминия и кремния
расположены в глубине алюмосиликатного скелета
[26,29,30].
Свободные полости между элементарными
кристаллами и конгломератами кристаллов
образуют вторичную пористость
гранулированных цеолитов. Размеры этих полостей
могут колебаться в широких пределах и зависят
как от размеров самих кристаллов, так и от
характера упаковки. По данным М. М.
Дубинина [28, 29], эквивалентные радиусы
вторичных пор лежат в интервале от нескольких
десятков до сотен тысяч ангстрем.
В таких порах, значительно отличающихся
по размерам, естественно, различны
коэффициенты диффузии и массоперенос
составляющих газовой смеси, находящихся под
блокирующим воздействием адсорбционных полей.
Коэффициенты диффузии во вторичной
пористости зависят от условий получения и
гранулирования цеолитов, а также от
условий адсорбции: в вакууме или из потока
газа-носителя, находящегося при малом или
высоком давлении.
Природа адсорбционных сил и кинетика
адсорбции на цеолитах зависит от многих
факторов и имеет весьма сложный характер.
Адсорбция углекислого газа на калиевом,
натриевом и кальциевом цеолитах при 20° С
представлена в табл. 2.
Из данных табл. 2 видна четкая
зависимость адсорбции от размера окон
элементарных полостей кристаллической структуры.
Размер окон элементарных полостей
кристаллической структуры цеолитов доступен
для молекул воды. Критический диаметр
молекул воды соизмерим с размером окон
адсорбционных полостей синтезированных
кристаллических алюмосиликатов (табл. 3).
Таблица 2. Адсорбция углекислого газа (3,2 X)
на калиевом, натриевом и.кальциевом цеолитах
при температуре 20° С
Р, мм рт. ст.
Адсорбция, вес.%
КА (3,3 А)
NaA (4,0 А)
СаА (5,0 А)
3
6
15
1
1
2
,32
,76
,20
5,70
7,05
8,80
7,50
9,70
12,70 .
Изотермы адсорбции на цеолитах уже при
очень низких концентрациях водяных паров
круто поднимаются. Синтетические
цеолиты — это адсорбенты с весьма тонкими
порами. За счет наложения полей
противоположных стенок в тонких порах резко выражен
эффект адсорбционного потенциала, что
приводит к высокой адсорбционной емкости при
низких концентрациях адсорбата. В силу
этого синтетические цеолиты — хорошие
осушители; по своим осушающим свойствам они
значительно превосходят силикагели.
Регенерация цеолита осуществляется при
его подогреве до определенной температуры
и вакуумировании. При этом отдельные
марки цеолитов могут выдержать значительное
число циклов регенерации.
Применение цеолитов для поглощения и
концентрирования углекислоты следует
считать перспективным.
В настоящее время имеются лабораторные
установки, в которых с успехом применяются
цеолиты для поглощения углекислоты и
вредных примесей.
Принципиальная схема системы очистки
атмосферы от углекислого газа, основанная
Таблица 3. Адсорбция паров воды (2,6 А.) на калиевом г
натриевом и кальциевом цеолитах
при температуре 20° С
Р,мм рт. ст.
Р/Р*
Адсорбция, вес. %
КА ^3,3 А)
NaA (4,0 А) СаА (5,0 А)
1
2
3
0,
0,
о,
050
110
170
14
14
14
,04
,04
,04
22
24
25
,80
,50
,60
18,
20,
00
70
70
Р — равновесное давление; Ps — давление насыщенного
пара при температуре Т.
6*
84
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
13
в кабину
10
Рис. 14. Принципиальная схема системы удаления
углекислого газа на основе синтетических цеолитов
1 — воздух из кабины,
2 — воздух в кабину,
3.14 — адсорберы воды,
4.15 — нагреватели адсорберов воды,
5, 7 — адсорберы ССЬ,
6,8 — нагреватели адсорберов СО2,
9 — вакуумный насос,
10 — воздух в кабину,
И — хранилище СО2,
12 — редуктор,
13 — выход концентрированного СО2 в блок
утилизации
на использовании синтетических цеолитов,
представлена на рис. 14.
По данной схеме воздух из кабины прохо-
Дит :$ёрез адсорбер воды 5, освобождаясь от
излишней влаги, далее в адсорбер СО2 5.
Воздух, очищенный от углекислого газа,
направляется на десорбцию в адсорбер воды,
нагретый до определенной температуры, затем
увлажненный воздух поступает в кабину (2).
В этот же период времени в адсорбере 7
осуществляются термовакуумная десорбция
углекислого газа и сбор его в хранилище 11.
По данным ряда авторов [66], два патрона,
наполненные цеолитом, весом 2,26 кг,
работающие циклично в режиме сорбции и
десорбции, обеспечивают удаление углекислого газа,
выделяемого при дыхании человеком. Время
сорбции одного патрона — примерно 100 мин.
Вес всей системы удаления GO2 составляет
14 кг. Потребляемая мощность на
регенерацию (подогрев и вакуумирование) —
примерно 700 вт, а на охлаждение — примерно
400 вт. Система очистки атмосферы от СО2,
основанная на применении синтетических
цеолитов, с успехом использовалась на
американской орбитальной станции «Скайлэб» и
надежно функционировала в условия:х
реального космического полета [17, 26, 29—31, 34,
66, 106, 107, 112, 119].
Удаление и концентрирование СО2
путем вымораживания
При абсолютном давлении 760 мм рт. ст.
двуокись углерода переходит в твердое
состояние при температуре —78,9° С. Тройная
точка двуокиси углерода соответствует
температуре —56,6° С и абсолютному давлению
5,28 кг/см2.
Ниже этого давления и температуры
двуокись углерода переходит в твердое
состояние, минуя жидкую фазу. Парциальное
абсолютное давление двуокиси углерода при
наиболее высоких давлениях в воздухоразде-
лительных аппаратах может достигать
величины 0,06 кгс/см2. Поэтому выделение
двуокиси углерода из воздуха в аппарате
возможно только в твердом виде.
Вымораживание двуокиси углерода
производится в регенераторах или в специальных
теплообменниках-вымораживателях.
Применяются различные конструкции выморажи-
вателей: плоские (установки П. Л. Капицы),
витые трубчатые высокого давления с
прохождением очищаемого воздуха внутри
трубок, низкого давления с прямыми трубками
и прохождением очищаемого воздуха в
межтрубном пространстве.
Для достижения заданной степени очистки
воздуха процесс вымораживания СО2 должен
осуществляться при тепловом режиме,
обеспечивающем кристаллизацию СО2 только на
холодной стенке без выпадения снега в
потоке воздуха. В этом случае количество СО2
в очищенном воздухе будет равно или меньше
содержания СО2 в воздухе при насыщении
для данной температуры и давления.
Разность температур воздуха и холодной стенки
не должна превышать 30° С, а скорость
потока воздуха во избежание срыва инея со
стенок и уноса кристаллов с СО2 должна быть
не выше 3 м/сек. Вымораживание двуокиси
углерода начинается в том сечении теплооб-
менного аппарата, где температура воздуха
равна температуре точки росы СО2 в
воздушном потоке.
Продолжительность работы вымораживате-
ля до его заполнения пропорциональна его
максимальной удельной нагрузке, т. е.
количеству СО2 в кг/м-час, высаживающейся в
наиболее напряженном сечении. Для
приближения максимальной удельной нагрузки к
средней нагрузке следует подбирать такое
соотношение потоков, чтобы разность
температур на теплом конце вымораживателя не
превышала среднелогарифмической разности
температур [22].
РЕГЕНЕРАЦИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА
85
В системах обеспечения жизнедеятельности
экипажей космических кораблей или
планетных станций метод вымораживания
углекислого газа может найти практическое
применение благодаря простоте организации
технологического процесса и аппаратурного
оформления.
В реальных системах, естественно, вымо-
раживатель будет состоять из двух контуров.
В одном будет осуществляться удаление СО2
из воздуха, а в другом — преобразование
углекислоты в газообразное состояние.
Принципиальная схема системы очистки
атмосферы от углекислого газа
вымораживанием представлена на рис. 15.
Воздух из кабины поступает в
холодильник-теплообменник 7, где он освобождается
от паров влаги, далее в углекислотный
холодильник-теплообменник 6, в котором
осуществляется вымораживание углекислого газа.
Воздух, очищенный от углекислого газа и
паров воды, поступает на десорбцию в
водяной холодильник-теплообменник 2 и далее
в кабину (10). Одновременно с этим
осуществляются десорбция СО2 в блоке 3 и его
складирование в хранилище 8 [17, 22, 107].
Удаление и концентрирование СО2
путем диффузии
через селективные мембраны
Осуществление процесса очистки
атмосферы от СО2 путем применения селективных
мембран представляется в настоящее время
разумным технологическим решением,
отличающимся непрерывностью процесса и малым
энергопотреблением. Определяющей
движущей силой процесса в аппаратах с
селективными мембранами является градиент
концентраций по СО2, т. е. разница концентраций
СО2 во входящем воздушном потоке и в
потоке по другую сторону мембраны. Реализация
эффективного удаления СО2 из воздуха
кабины обеспечивается за счет выбора
высокоселективных мембран, являющихся
ответственными за массоперенос СО2, а также
вариацией давления и инертными добавками
(водород, парогазовая смесь) в концентрационной
полости диффузионных аппаратов,
обеспечивающих необходимую скорость переноса
молекул СО2.
Принципиальная схема очистки атмосферы
от СО2 с применением селективных мембран
представлена на рис. 16 [107].
Организация технологического процесса
очистки атмосферы от СО2 построена по
принципу последовательного концентрирования
Рис. 15. Принципиальная схема удаления
углекислого газа вымораживанием
1 — воздух из кабины,
2,7 — водяные холодильники-теплообменники,
3, 6 — углекислотные холодильники-теплообменники,
4 — циркуляция жидкостного хладоносителя,
5 — космический радиатор-теплообменник,
8— хранилище углекислого газа,
9 — выход углекислого газа в блок утилизации,
10 — воздух в кабину
Хладоагент 3
1 U 2 / _RoaTTVY в кабину
Воздух
из кабины
Рис. 16. Принципиальная схема очистки атмосферы
от СО2, основанная на использовании диффузии СОг
черев селективные мембраны
1 — воздух из кабины,
2 — теплообменник,
3, 12 — диффузионные аппараты,
4, ю, 13 — обратные клапаны, /
5, 7, 11 — компрессоры,
6, 9 — теплообменник-влагоотделитель,
8 — сборник СО2
путем применения двух диффузионных
аппаратов 5, 12 и использования парогазовой
смеси с последовательным удалением влаги в
теплообменниках-влагоотделителях 6, 9.
В последних удаление влаги из
парогазовой смеси целесообразно осуществлять в
условиях динамической невесомости путем ис-
86
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
пользования капиллярно-пористых
элементов. Расположение обратных клапанов
обеспечивает строго направленную циркуляцию
парогазовой смеси и очищаемого от СО2
воздушного потока [5, 9, 11].
Данный способ очистки атмосферы от СОг
в настоящее время все в большей степени
привлекает исследователей, поскольку
обладает существенными преимуществами —
простотой и малой энергоемкостью [107, 136].
Удаление и концентрирование СО2
путем абсорбции
при электролизе растворов солей
Хемосорбция углекислого газа гидроокисью
проходит без затраты какой-либо
дополнительной энергии. Взаимодействие
гидроокисей с СО2 с образованием карбоната можно
представить уравнением
СОз + 2ОН- -» СО*" + НаО.
По мнению некоторых авторов [62],
данная реакция протекает не мгновенно, а с
определенной скоростью, и поэтому поглощение
СО2 следует рассматривать как процесс,
идущий в две стадии:
1. СО2+ОН--»НСОз,
2. НСО; + ОН- -* COf + НаО,
в котором вторая реакция протекает
мгновенно, а первая идет с конечной скоростью.
При электролизе раствора карбоната калия
в прианодном пространстве образуется
бикарбонат калия, который при нагревании
распадается:
2КНСОз -> К2СО3 + СОа* + Н2О.
При электролизе раствора сульфата натрия
в прианодном пространстве образуется серная
кислота, которая при контакте с продуктом
реакции абсорбции — карбонатом натрия —
химически взаимодействует с ним:
NaaCO3 + H2SO4 -> Na2SO4 + НаО + СО2*.
Углекислый газ выделяется в
концентрированном виде, а остальные продукты реакции
направляются обратно в электролизер.
Следует отметить, что данная реакция протекает
без подогрева, поэтому при проведении
электролиза сульфата натрия энергия
затрачивается только на сам процесс электролиза.
При абсорбции католитом углекислого газа
последний вступает в химическую реакцию
с активной частью католита. Общая скорость
процесса в рассматриваемом случае
определяется скоростью диффузии углекислого газа,
скоростью диффузии активной части
католита из основной массы жидкости и скоростью
химической реакции.
При очень большой скорости реакции
можно считать, что она протекает в узкой
реакционной зоне, расположенной в пределах
диффузионной пленки, причем скорость процесса
в этом случае определяется скоростью
диффузии углекислого газа и активной части
католита в данной зоне. При большой скорости
необратимой реакции, когда ее можно
считать мгновенной, газ, реагируя с жидкостью,
образует в жидкостной пленке слой,
состоящий из продуктов реакции. Этот слой
изолирует газовую фазу от активной части
католита, и дальнейший процесс абсорбции
происходит, с одной стороны, по мере диффузии
углекислого газа через этот изолирующий слой и,
с другой стороны, по мере диффузии активной
части католита из активной массы жидкости.
По мнению некоторых исследователей [57,
59, 60, 62], реакция взаимодействия
углекислого газа с гидроокисью (NaOH, КОН)
протекает с большой скоростью.
Можно полагать, что зависимости,
выведенные на основании исследований по
скорости абсорбции углекислого газа в NaOH при
барботаже [57, 59, 60, 62], будут
характеризовать абсорбцию в наших условиях.
Граничные условия абсорбции при барботаже и
общие закономерности будут проявляться и при
абсорбции в отсутствие силы тяжести. На
рис. 17 представлена зависимость
абсорбционной емкости водных растворов NaOH от
концентраций углекислого газа и NaOH [43].
Из рис. 17 видно, что с увеличением
концентрации СО2 скорость абсорбции
увеличивается, а с увеличением концентрации NaOH
возрастает количество поглощенной СО2.
В ряде исследований [43, 57, 59, 60]
показано, что абсорбция углекислого газа
растворами NaOH и КОН протекает совершенно
идентично и приведенный коэффициент
скорости процесса, учитывающий физические
свойства абсорбента, оказывается равным в
обоих случаях. Движущей силой процесса
является концентрация активного абсорбента
в жидкости.
Для осуществления процесса десорбции
необходимо учитывать, что устойчивое
состояние бикарбоната в растворе характеризуется
граничными условиями: бикарбонат выпадает
в осадок при температуре 60—70° С и
концентрации, превышающей 30—33% [62].
Известно также, что десорбция более
интенсивно протекает при температуре 110° С.
РЕГЕНЕРАЦИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА
87
При электролизе сульфатов каких-либо
граничных условий для католита и анолита не
существует, т. е. их концентрация может быть
любой, а температура будет определяться
соответствующими условиями проведения
электролиза.
В абсорбционных процессах участвуют две
фазы — жидкая и газовая и происходит
переход веществ от газовой фазы в жидкую.
В процессе, обратном абсорбции, при
выделении растворенного газа из раствора
происходит переход вещества из жидкой фазы
в газовую.
Для устойчивой работы абсорбционно-де-
сорбционных аппаратов необходимо
соблюдать следующие основные условия:
обеспечивать контакт жидкой и газообразной фаз;
подводить католит и анолит к реакционным
аппаратам; удалять продукты реакции из
реакционных аппаратов; отделять газовую
и парогазовую фазы от жидкой; подводить
тепло к реагенту; отводить тепло от
аппаратов.
В наземных условиях абсорбционные
процессы осуществляются в специальных
аппаратах, отличающихся друг от друга методом
контактирования фаз. В пленочных
аппаратах жидкость стекает в виде тонкой пленки,
на поверхности которой и происходит
соприкосновение фаз. Отекание жидкости
обеспечивается за счет действия силы земного
притяжения и, следовательно, в условиях
невесомости будет нарушено. В аппаратах,
работающих по принципу распыления жидкости в
массе газа, соприкосновение фаз происходит
на поверхности капель. В условиях
невесомости соприкосновение фаз будет
осуществляться, но отделение жидкой фазы от
газообразной нарушится из-за отсутствия
разности в удельном весе.
В барботажных аппаратах, работающих по
принципу распыления газа в массе жидкости,
соприкосновение газа с жидкостью
происходит на поверхности пузырьков газа,
проходящих через слой жидкости. В этом случае
также будет затруднен процесс отделения
газа от жидкости из-за отсутствия разности в
удельном весе между контактирующими
фазами.
Абсорберы поверхностного типа
обеспечивают соприкосновение двух фаз за счет
пропускания газа над свободной поверхностью
неподвижной или медленно текущей
жидкости. В условиях невесомости жидкость будет
растекаться по стенкам аппарата, в
результате чего по газоотводящим каналам пойдет
газожидкостная смесь.
/м-
о СЛ
олл
150
Л(\(\
С Л
/
А
'У
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
•/
/
/
/
/
/
/
' /
/
/
о
У
/
/
У
10
20
30 СО2,%
Рис. 17. Зависимость абсорбционной емкости (q)
водных растворов едкого натрия от его
концентрации и содержания углекислого газа в воздухе
NaOH (в г-экв/л):
J —1, £ —2, 3 —4
Следует отметить, что при использовании
таких аппаратов в условиях невесомости,
очевидно, будет затруднено подведение и
отведение жидкой фазы, что также приведет к
нарушению статики и кинетики абсорбции,
т. е. равновесия между жидкой и газовой
фазами и скорости процесса массообмена.
Следовательно, наземные абсорбционные
аппараты использовать в условиях невесомости
нельзя.
При использовании десорбционных
аппаратов (десорберов) в условиях невесомости
для осуществления процесса перехода
вещества из жидкой фазы в газовую, как и
абсорбционных аппаратов, возникают проблемы,
связанные с удержанием электролита в
реакционном аппарате, с подведением и
отведением жидкости, с разделением жидкой и газовой
фаз. По этим причинам использовать
наземные десорбционные аппараты в условиях
невесомости также невозможно.
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
Воздух из
кабины
(Рсо,жЗ,8мм рт.с
Воздух в
кабину
(Рсо^о)
8' К2СО3+Н2О 6
Рис. 18. Принципиальная схема абсорбции СОг като-
литом (КОН) и десорбции СОг из анолита (КНСОз)
1 — электролизер,
2 — десорбер,
3 — нагревательный элемент,
4, ю — теплообменники-разделители,
5, 9, 11 — контуры хладоносителей,
6, 8 — щелочные насосы,
7 — смеситель,
12 — абсорбер
На основании исследований, проведенных
С. Усыскиным и Р. Зигелем [9],
установлено, что подведение тепла к десорберу и сам
процесс выделения газа из жидкости при
кипении в условиях ослабленного
гравитационного поля или невесомости будут отличаться
от аналогичных процессов в условиях Земли.
При уменьшении интенсивности
гравитационного поля, согласно теоретическим
исследованиям, критический тепловой поток
уменьшается. При пузырьковом кипении с
ослаблением гравитационного поля уменьшается
скорость свободно поднимающихся
пузырьков и увеличивается их диаметр примерно
пропорционально интенсивности поля в
степени 1/3,5, т. е. при невесомости пленочное
и пузырьковое кипение выглядят одинаково.
При рассмотрении данных процессов
следует иметь в виду два критерия, касающихся
процессов кипения: уровень нагрева, при
котором динамические силы пузырьков
преобладают и их величина оказывается
достаточной для обеспечения удаления пузырьков с
поверхности нагрева; скорость вынужденной
конвекции, при которой силы сдвига вблизи
поверхности нагрева преобладают и их
величина является достаточной для удаления пара
с поверхности нагрева.
Исследованиями С. Усыскина и Р. Зигеля
[9] существенного влияния гравитации на
эти критерии процессов кипения не было
установлено, т. е. можно полагать, что подвод
тепла и кипение в условиях невесомости
будут такими же, как и в земных условиях.
При электролизе растворов солей в
настоящее время абсорбционно-десорбционные
процессы осуществляются за счет искусственной
циркуляции электролита с последующим
разделением газожидкостной смеси в
специальных аппаратах с капиллярно-пористыми
элементами.
Принципиальная схема абсорбции и
десорбции СО2 с использованием вторичных
продуктов электролиза солей представлена на
рис. 18.
Как уже отмечалось, по данной схеме
абсорбция и десорбция СО2 осуществляются
непрерывно и аппараты связаны в единой
системе, замкнутой по газовым и жидкостным
коммуникациям [70, 107, 115].
Удаление и концентрирование СО2
путем абсорбции
при электролизе растворов солей
с ионообменными мембранами
В электрохимических процессах при
электролизе водных растворов щелочей и солей
существенное влияние на внешнюю
диффузионную кинетику оказывает явление,
связанное с перераспределением под действием
электрического поля в межэлектродном
пространстве части ионов, не принимающих
непосредственного участия в электродных
процессах. Это приводит к возникновению
градиентов концентраций и диффузионных потоков,
создающих миграцию ионов в направлении,
противоположном действию внешнего
электрического поля. Такое явление вызывает
увеличение общих энергозатрат и снижение
возможностей системы в целом.
Как уже отмечалось, при электролизе
водных растворов солей необходимо
одновременно с получением водорода и кислорода
получать в необходимом количестве и
определенной концентрации анолит и католит. При
электролизе водных растворов солей это
достигается подбором удельной скорости
электрохимического процесса (плотности тока) и
скорости подвода электролита в электролизер
с учетом возникающих при этом
диффузионных потоков, зависящих прежде всего от
разности потенциалов между электродами и
температуры, ускоряющей или замедляющей
этот процесс. Тесная взаимосвязь основных
электрохимических и массообменных
процессов в значительной степени усложняет
получение анолита и католита в определенных
количествах и необходимой концентрации.
Локализация этих явлений может быть
достигнута интенсификацией внешних массообмен-
РЕГЕНЕРАЦИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА
89
ных потоков. Применение селективных
мембран обеспечивает упорядоченное
перемещение ионов различного заряда в
межэлектродном пространстве, что упрощает процесс
получения необходимой концентрации анолита
и католита.
Ионит является гетерогенной системой,
состоящей из матрицы и жидкости в порах.
В связи с этим скорости диффузионных
потоков зависят от пространственного
заполнения ионами матрицы и пористой структуры
самой мембраны (пористость, тип пор,
величина и распределение пор по объему).
Ионные мембраны, предназначенные для
использования в электрохимических
устройствах, должны обладать определенной
селективностью, высокой электропроводностью,
допустимым набуханием, прочностью и
стойкостью в течение длительного времени.
Применение ионообменных мембран в
электрохимических устройствах для
регенерации газовой среды в отличие от
электролиза растворов солей позволяет создать
аппарат, выполняющий одновременно несколько
функций: получение кислорода и водорода,
очистку атмосферы от СО2 и одновременное
получение СО2 100%-ной концентрации.
В аппарате с ионообменными мембранами
под действием электрического поля
обеспечивается направленный массоперенос ионов
определенного заряда с достижением
необходимой концентрации в соответствующих
полостях, а также одновременное осуществление
физико-химических реакций, приводящих к
интенсивной хемосорбции СО2 из
проходящего воздушного потока и образованию
химически нестойких веществ, распадающихся с
выделением углекислого газа.
В условиях реального космического полета,
как и при электролизе растворов солей,
организацию электрохимических и
физико-химических процессов в электродиализаторе
предполагается осуществлять созданием
искусственной циркуляции электролита с
последующим разделением газоэлектролитных
продуктов в специальных аппаратах и
применением капиллярно-пористых элементов.
Принципиальная схема регенерации
газовой среды гермокабин, основанная на
применении электрохимического устройства с
ионообменными мембранами, представлена на
рис. 19.
Электродиализатор 6 состоит из трех
ионообменных мембран. Воздушный поток из гер-
мообъекта проходит между ионообменными
мембранами 8, 9, где осуществляется
удаление СО2 посредством его хемосорбции
по реакциям
СО2 + ОН-~»НСОз,
НСОд + ОН- -> СО|- + НаО.
Отрицательно заряженные ионы НСОз и
СОз~~ под действием электрического поля
переходят в полость, расположенную слева
между катионообменной и анионообменной
мембранами, в которой осуществляется
десорбция СО2 по реакциям
2НСО~ -» СО|" + ШСОз,
Н2СОз -> Н2О + СО2*.
Из электродиализатора воздушный поток
и образующиеся газы (СО2, Н2, О2) поступают
на соответствующие
теплообменники-разделители 4, 10, 12, 17, в которых происходит
конденсация паров влаги и отделение жидкой
фазы от газообразной. Жидкая фаза (водный
раствор электролита и воды) нагнетается
насосом 15 в соответствующие полости
электродиализатора. Очищенный углекислый газ
поступает в буферную емкость 2.
Применение ионообменных мембран в
электрохимических аппаратах позволяет
значительно интенсифицировать
физико-химические процессы абсорбции и десорбции СО2 за
счет создания оптимальных условий по
концентрациям взаимодействующих реагентов
и снижения диффузионных ограничений.
(РСоажЗ,8ммрт.ст.)
Рис. 19. Принципиальная схема электрохимического
устройства (электродиализатора) с ионообменными
мембранами
1 — редуктор,
2 — буферная емкость с углекислым газом,
3 — компрессор,
4, 10, 12, 17 — теплообменники-разделители,
5, 11, 13, 16 — контуры хладоносителей,
6 — электродиализатор,
7, 8, 9 — катионные и анионные мембраны,
14 — промежуточная емкость по воде,
15 — щелочной насос
w
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
Однако в аппаратах с ионообменными
мембранами в межэлектродном пространстве
удельные характеристики мощности выше,
чем в электрохимических аппаратах с проте-
каемыми мембранами: на выделение 1 л О2
в час требуется 16—18 вт [9, 43, 44, 57, 60,
€2,70,107].
Удаление и концентрирование СО2
путем абсорбции
в кислородо-водородном топливном
элементе
Организация технологического процесса
очистки атмосферы от СО2 и последующего
его концентрирования в электрохимических
устройствах типа кислородо-водородного
топливного •элемента представляет значительный
интерес для интенсификации хемосорбцион-
ных процессов за счет значительного
снижения ограничений диффузионного характера,
поскольку массообменные процессы зависят
в основном только от скорости
электрохимического процесса. Принципиальная схема
ячейки топливного элемента представлена на
рис. 20.
Ячейка состоит из двух пористых
электродов 2, 5, вплотную примыкающих к пористой
межэлектродной диафрагме 4. Активной
частью пористого диффузионного электрода,
находящегося в контакте с жидким
электролитом, является область взаимодействия трех
фаз — жидкости, газа и твердой фазы самого
электрода. Поток воздуха (О2, СО2) из гермо-
Воздух
Воздух + СО^
Рис. 20. Принципиальная схема концентратора СОг,
основанная на использовании топливного элемента
1 — катодная камера,
2 — катод,
3 — потребитель электрической энергии,
4 — пористый межэлектродный элемент,
5 — анод,
€ — анодная камера
Воздух
в кабину i
Воздух1" \1
из кабины
СО2+Н2
Н2О
Рис. 21, Принципиальная схема очистки атмосферы
от СОг, основанная на использовании топливного
элемента
1 — воздухозаборник,
2 — влаготеплообменник,
3 — топливный элемент,
4 — компрессор,
5 — регулятор расхода,
6 — теплообменник-влагоотделитель,
7 — обратный клапан,
8 — буферная емкость
объекта пропускается через катодную камеру.
На катоде осуществляется электрохимическая
реакция, приводящая к ионизации кислорода
и образованию гидроксила, от количества
которого зависит процесс хемосорбции СО2.
В общем виде катодные и анодные процессы
можно представить следующим образом:
Катод О2 -f 2Н2О+41 -> 4ОН-,
2СО2 i- 4ОН- -» 2СО|" +2ШЗ.
Анод 2Ш + 4ОН-— 4ё-
2СО|" + 2Н2О-
► 4ШО,
► 4ОН-+2СОа.
Суммарная реакция, идущая в
электрохимическом концентраторе, имеет вид:
О2+ СОг + 2На -> 2НаО + СОг + энергия.
В данном электрохимическом аппарате в
основном предполагается получать СО2 не в
чистом виде, а в определенном соотношении
с водородом. Как будет показано далее,
такая газовая система (СО2—Н2) с успехом
может быть утилизирована для получения
конечных веществ (С, СН4, Н2О). Одной из
проблем организации такого
технологического процесса следует считать разработку
способа удаления воды, образующейся в
результате химической реакции. В принципе удаление
Н2О может осуществляться при температуре,
близкой к 100°, или при более высокой
температуре и повышенном давлении; при низких
РЕГЕНЕРАЦИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА
91
температурах и пониженном давлении; при
циркуляции газа с обеспечением
определенной разности температур газа и электролита.
Принципиальная схема очистки
атмосферы от СО2, основанная на использовании
топливного элемента, представлена на рис. 21.
Электрохимическая система очистки от СО2
состоит из побудителей газовоздушных
потоков 1, 4, топливного элемента 3 и двух
отдельных аппаратов 2, 6, помещенных на входе
и выходе газовоздушных потоков топливного
элемента, выполняющих роль основных
согласующих и стабилизирующих звеньев в
системе. Влаготеплообменник 2 выполняет роль
стабилизатора топливного элемента по
температуре и по концентрации электролита.
Проходящий через катодную камеру воздушный
поток за счет диффузионных процессов и
чисто механического взаимодействия с
электролитом насыщается влагой, изменяя в
какой-то степени концевстрапию электролита,
что, естественно, влияет на качество
организации электрохимического процесса. С целью
стабилизации процесса в системе
используется звено £, передающее входному потоку
влагу, которая была унесена выходящим
потоком. Теплообменник-влагоотделитель 6
конденсирует Н2О из газовой смеси СО2 + Н2 и
одновременно отделяет образовавшуюся
жидкую фазу от газообразной.
Данная система представляет
значительный интерес вследствие простоты
организации технологического процесса и малой его
энергоемкости [7, 27, 85, 107, 137].
Способы очистки
гермообъектов от
углекислого газа
1 Нерегенеративные
, /
Гидроокиси
щелочных
металлов
\
Кислород -
содержащие
вещества
I Регенеративные
I Адсорбционные I I Абсорбционные Физические I
1. LiOH
1. КОо
2. КОН и др. 2. NaO2 и др.
Щелочные
абсорберы
Карбонатные
абсорберы
Электролиз
карбонатов
Электролиз
сульфатов
Электролиз карбонатов и
сульфатов с
ионообменными смолами и мембранами
Топливные
„О2-Н2' элементы
Рис. 22. Способы очистки воздуха гермообъектов
от углекислого газа
Рис. 23. Способы концентрирования углекислого газа
92
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
СИСТЕМАТИЗАЦИЯ
ОСНОВНЫХ СПОСОБОВ УДАЛЕНИЯ
И КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ
УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА
Системы очистки атмосферы гермообъектов
от углекислого газа и концентрирования его
являются первым звеном, ответственным за
последующую организацию процесса
регенерации кислорода (в системах с кругооборотом
по кислороду) и предопределяющим выбор
технологических звеньев получения
кислорода из СО2, Н2О или из их смеси.
Методы очистки воздуха от углекислого
газа можно подразделить по фазовому
принципу на «газ — твердое тело» и «газ —
жидкость — твердое тело». Технологическая
организация адсорбционных процессов в
условиях динамической невесомости проста и не
требует принципиально новых решений в
отличие от абсорбционных процессов. Однако,
несмотря на некоторую сложность
осуществления абсорбции, она выгодно отличается
компактностью и непрерывностью абсорб-
ционно-десорбционных процессов.
Рассмотренные выше методы очистки и
концентрирования углекислого газа можно
представить в общем виде двумя схемами
(рис. 22, 23, см. стр. 91).
Выбор того или иного метода будет
определяться прежде всего надежностью и
стабильностью технологических процессов,
сохраняющих неизменными свои рабочие
характеристики в течение длительного периода
эксплуатации.
Ученые СССР и США уделяют
практически одинаковое внимание всем
представленным выше методам [2, 35, 66, 80, 107].
РЕГЕНЕРАЦИЯ КИСЛОРОДА В ГЕРМООБЪЕКТАХ
МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КИСЛОРОДОМ,
ОСНОВАННЫЕ НА ЕГО ЗАПАСАХ
Методы обеспечения кислородом могут
быть основаны на использовании запасов
кислорода в чистом виде или
кислородсодержащих веществ, взятых с Земли, с
промежуточных станций, или на использовании
кислорода, содержащегося в жидких и
газообразных продуктах (вода, углекислый газ),
выделяемых человеком в процессе
жизнедеятельности.
Применение того или иного метода будет
определяться назначением и в основном
длительностью существования объектов.
Метод, связанный с использованием
запасов кислорода, характеризуется прямо
пропорциональным длительности полета
увеличением веса и объема этих запасов.
При использовании кислорода,
находящегося в выделяемых человеком продуктах
жизнедеятельности (Н2О, СО2), вес и объем
системы без учета источников электрической
энергии практически не зависит от
длительности существования объекта [19, 20, 35, 66,
67, 107, 124].
Обеспечение кислородом,
основанное на применении его запасов
в чистом виде
Методы обеспечения кислородом могут быть
основаны на его запасах. Кислород может
храниться в газообразном или жидком
состоянии, а также в виде кислородсодержащих
веществ, в которых он находится в химически
связанном состоянии с К, Na, C1, Н2 и т. д.
Кислород в чистом виде можно хранить при
следующих условиях: в газообразном
состоянии при высоком давлении; в жидком виде
под давлением в однофазном состоянии; в
двухфазном состоянии (жидкость — газ) под
давлением; в однофазном состоянии под
давлением при сверхкритических температурах;
в твердом виде при сверхнизких
температурах (-218° С).
Кислород при обычных температуре и
давлении—бесцветный газ; не имеет запаха,
вкуса и несколько тяжелее воздуха —
относительная (к воздуху) плотность
кислорода 1,1. Масса 1 м3 кислорода при
температуре 0° С (273° К) и давлении 760 мм рт. ст.
равна 1,43 кг; при 20° С, (293° К) и том же
давлении она составляет 1,33 кг.
При охлаждении кислорода под
атмосферным давлением до температуры —183° С он
превращается в прозрачную голубоватую
жидкость, быстро испаряющуюся при
комнатной температуре.
При дальнейшем охлаждении до
температуры —218,7° С жидкий кислород переходит
в твердое состояние, образуя голубые
кристаллы плотностью 1,46 г/см3.
Жидкий кислород объемом 1 дм3 имеет
массу 1,1321 кг и при испарении образует
850 дм3 газообразного кислорода (при
температуре 20° С и давлении 760 мм рт. ст.).
1 кг жидкого кислорода при испарении (20° С
РЕГЕНЕРАЦИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА
93
и давлении 760 мм рт, ст.) образует 750 дм3
газообразного кислорода [37].
Запасы газов при высоком давлении
прежде всего обеспечивают надежность и
простоту их использования в условиях реального
космического полета. Этот способ может
считаться оптимальным для регенерации
кислорода при осуществлении сравнительно
кратковременных полетов. Общий подход при
проектировании такой системы регенерации
кислорода сводится к определению
соответствующих соотношений между давлением газа
и весом баллонов. Определяющей при этом
является сжимаемость кислорода при высоких
давлениях. При давлении, превышающем
несколько сот атмосфер, сжимаемость газа
падает настолько, что приводит к
необходимости увеличивать вес и объем баллонов.
На рис. 24 показано изменение общей
массы и объема сферического кислородного
баллона в зависимости от давления [18].
Как видно из рис. 24, сочетание массы и
объема будет оптимальным при давлении,
равном примерно 575 атм.
Для проведения сравнительной оценки
основных способов кислородного обеспечения
по их технологическому оформлению
целесообразно ввести коэффициент,
характеризующий уровень совершенства конструкции.
На основании положений, изложенных
Г. И. Ворониным и А. И. Поливодой [17],
стартовый вес (Gc) системы можно
представить в следующем виде:
где G3an — вес запасов (кислорода и пр.),
Gk — суммарный вес конструкций (вес
емкостей) , п — число суток полета.
Введя коэффициент а = -я—, г , мож-
но вес системы привести к следующему виду:
<?с =
1—а
Из данного равенства очевидно, что, чем
меньше коэффициент а, тем меньше вес
системы и тем совершеннее ее конструкция.
При хранении кислорода в баллонах
(стальных или из титановых сплавов) при высоком
давлении и при их самой совершенной
конструкции на 1 кг кислорода приходится 2—
3 кг веса баллонов, т. е. коэффициент а
составляет 0,66—0,75. С учетом веса арматуры
(краны, редукторы, трубопроводы,
крепежные детали и контрольные приборы)
коэффициент а достигает величины, равной ~ 0,8.
При осуществлении космических полетов
18,12
12,48
, 6,24
а 4,37
со 3,12
S 1,87
1,25
0,62
а
\
2
1
—-~
у
-У-
_^<
6 1
л
4°
3
0,07 0,14 0,21 0,35 0,56 0,7
Давление зарядки, 10s атм
1.4
- 2
2,1
Рис. 24. Масса (а) и объем (б) кислородных
сферических баллонов в зависимости от давления
1 — баллоны из стали,
2 — из титанового сплава
продолжительностью примерно свыше 20
суток предпочтение отдают системам
регенерации кислорода, основанным на
использовании жидкого кислорода; способ
регенерации кислорода при помощи таких систем
обладает существенными преимуществами по
сравнению со способом хранения
газообразного кислорода при высоком давлении.
Вследствие более низкого давления при хранении
жидкого кислорода значительно уменьшаются
вес и объем газификаторов.
При разработке и создании таких систем
следует уделять особое внимание:
обеспечению теплоизоляции газификаторов для
сведения к минимуму неоправданного испарения
жидкого кислорода; созданию условий
надежного перехода кислорода из жидкого
состояния в газообразное и подаче его экипажу
космического корабля с необходимой
скоростью и в достаточном количестве в условиях
невесомости; контролю за состоянием и
расходованием жидкого кислорода; обеспечению
условий хранения жидкого кислорода и
безаварийному осуществлению сброса давления,
появляющегося за счет образования
газообразного кислорода в период хранения.
Для изоляции сосудов с жидким
кислородом применяются углекислая магнезия, мипо-
ра, аэрогель, перлит и др. Следует отметить,
что при самой совершенной конструкции
газификаторов в них на 1 кг кислорода при-
94
ЧАСТЬ L МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
14
Рис. 25. Схема системы регенерации кислорода,
основанная на применении жидкого кислорода
1 — баллон с гелием при высоком давлении,
2 — кран заправки баллона гелием,
3 — обратный клапан,
4 — редуктор,
5 — кран сброса избыточного давления,
6 — клапан сброса избыточного давления,
7 — криогенный сосуд,
8 — порошковакуумная изоляция,
9 — жидкий кислород,
10 — эластичная вытеснительная камера с гелием,
11 — регулятор расхода,
12 — теплообменное устройство,
IS — обратный клапан,
14 — штуцер заправки
Рис. 26. Схема системы регенерации кислорода,
основанная на применении кислорода при
сверхкритических условиях
1 — дополнительный источник тепла,
2 — кислород в сверхкритическом состоянии,
3 — клапан дренажирования кислорода и сброса
давления,
4 — задорный кран,
5 — регулировочный клапан подвода тепла,
6 — теплообменники,
7 — редуктор давления,
8 — порошковакуумная изоляция,
9 — внутренний теплообменник
ходится не менее 1,2 кг веса емкостей, т. е.
коэффициент а в этом случае равен ~ 0,55
[17].
Принципиальная схема системы
регенерации кислорода, основанная на использовании
жидкого кислорода, представлена на рис. 25.
В данной системе подача кислорода из
криогенного сосуда осуществляется путем его
вытеснения эластичной емкостью 10, в
которую в необходимом количестве под давлением
поступает инертный газ (гелий).
Хранение жидкого кислорода в чистом
виде возможно только при условии поддержания
постоянства температуры всей массы
жидкости. При неравномерном подводе тепла в
условиях невесомости в пристеночном слое
может произойти локальное закипание, т. е.
превращение кислорода в газообразный, что
приведет к неустойчивой работе системы.
Представленная выше система хранения
жидкого кислорода достаточно сложна, так
как требует двух баков, находящихся под
давлением, и системы регулирования
давления. Надежность рассматриваемой системы
зависит в первую очередь от надежности
эластичной вытеснительной камеры, в которую
подается гелий, и от ее способности
выдерживать многократные деформации при
низких температурах.
Возможно хранение жидкого кислорода в
двухфазном состоянии — в виде смеси
жидкости и пара. В этом случае общая
кислородная система значительно упрощается, но
возникает весьма серьезная проблема
разделения газовой и жидкостной фаз в условиях
невесомости.
Несравнимо более простым и выгодным
можно считать способ хранения кислорода
при сверхкритической температуре.
Критической температуре (—118,8° С), выше
которой кислород не сжижается, соответствует
критическое давление 49,7 атм.
Принципиальная схема обеспечения
кислородом, основанная на использовании
кислорода, находящегося при сверхкритических
условиях, представлена на рис. 26.
Вытеснение кислорода из бака в этой
системе осуществляется путем увеличения
давления за счет подводимого внутрь тепла.
В этой системе не требуется разделения фаз,
и ее использование в условиях невесомости
не вызывает затруднений.
Из трех рассмотренных способов хранения
кислорода, находящегося в жидком и
сверхкритическом состоянии, в настоящее время
предпочтение отдают последнему способу как
наиболее простому и экономичному. Коэф-
РЕГЕНЕРАЦИЯ И КОНДЕНСИРОВАНИЕ ВОЗДУХА
95
фициент а таких систем составляет
примерно 0,52. Такая система кислородного
обеспечения была применена на американских
космических кораблях типа «Джемини» [17].
Представляет интерес способ хранения
кислорода в твердом виде при сверхнизких
температурах порядка —218° С. Однако на
пути реализации подобной системы
необходимо решить такие весьма важные
технические задачи, как надежная теплоизоляция
кислорода и точное регулирование
подводимого тепла для перевода кислорода в
газообразное состояние [17].
Обеспечение кислородом,
основанное на использовании запасов
кислородсодержащих веществ
В противоположность системам с чистым
кислородом системы с запасами кислорода в
химически связанном виде принципиально
более выгодны, так как одновременно с
образованием кислорода для дыхания ими
осуществляется поглощение СО2 и токсических
веществ. Применяемые в системах обеспечения
жизнедеятельности (СОЖ) соединения
можно разделить на три группы: перекиси, над-
перекиси и озониды щелочных металлов и
щелочноземельных металлов; перекись
водорода; хлораты и перхлораты щелочных и
щелочноземельных металлов.
Основные характеристики этих
кислородсодержащих веществ приведены в табл. 4
[17, 66].
Применение кислородсодержащих
соединений для регенерации воздуха основано на
химических реакциях этих веществ с водяным
Таблица 4, Основные характеристики
кислородсодержащих веществ
Кислородсодержащее
вещество
Химическая
формула
Количество О2 в 1кг,
кг
Плотность,
кг/дм3
Озонид лития
Озонид натрия
Озонид калия
Надперекись лития
Надперекись натрия
Надперекись калия
Надперекись кальция
Перекись лития
Перекись водорода
Перхлорат лития
Хлорат натрия
ЫОз
NaO3
КОз
ЫО2
NaO2
КО2
Са(О2)2
Li2O2
Н2О2
LiC104
NaClOs
0,73
0,563
0,46
0,61
0,436
0,338
0,46
0,348
0,471
0,601
0,451
—
—
—
—
0,655
—
2,14
1,42
2,43
2,26
паром и углекислым газом. При
использовании надперекисей и озонидов кислород
выделяется в результате реакций
взаимодействия с водяным паром:
2MeO2(s) + НаО(г?) = 2MeOH(s) + *ДО20О,
2МеО3(8) + Н2О(г?) = 2МеОН(5) + «/«О^,
где s — твердое состояние, v — пар, g — газ,.
Me — щелочной металл.
Гидроокиси щелочных металлов,
образующиеся при этих реакциях, поглощают иа
воздуха углекислый газ с образованием
карбонатов и бикарбонатов:
2MeOH(s) + СОад = Me2CO3(s) + H2O (1),
2MeOH(s) + 2CO2(i?) = 2MeHCO3(s),
где I — жидкость.
На основании этих стехиометрических
соотношений теоретический коэффициент,
характеризующий отношение поглощенного СО*
к количеству выделяемого О2, P=VCo2/VO2v
в системе с надперекисями будет изменяться
от 0,67 при образовании только карбоната
до 1,33 при образовании только бикарбоната,
а в системах с озонидами — от 0,40 до 0,8(>
[17].
Перекись лития Li2O2 может также
использоваться для регенерация воздуха, так как
при некотором содержании влаги в воздуха
она реагирует непосредственно с углекислым
газом и образует кислород и бикарбонат
лития:
Li2°2(3) + G02(S) = Li2CO3(s) + V2O2(g).
Таким образом, 1 кг перекиси лития
позволит удалить 0,96 кг углекислоты и в то же-
время возвратить в систему 0,348 кг
кислорода. Коэффициент (S при использовании
только перекиси лития будет равен 0,2.
Поглощение углекислого газа и выделение-
кислорода происходит вследствие двух
различных реакций. Перекись лития и водяной
пар, вступая в реакцию, сначала дают
активные поглотители LiOH, LiOH-H2O и перекись
водорода:
Li2°2(S) + 2Н2°оо = 2Li0H(S) + Н2О2(0,
Ы0Н,5) + H2O(v) = LiOH.H2O(s).
Затем происходит поглощение углекислоты:
2LiOH(s) + CO2(ir) = Li2CO3(8) + Н2О(0,
2LiOH.H2O(5) + СОад) = Li2GO3(s) + H2O(Z). ^
Далее в результате выделения перекисв
водорода образуется кислород:
H2O2(0 = H2°(,)+V2<W
96
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
Системы с запасами перекиси водорода
могут с успехом использоваться для
обеспечения кислородом экипажей космических
кораблей. Эти системы более экономичны в
отношении массы и объема, чем системы с
газообразным кислородом.
Хлораты натрия NaC103 в виде свечей
также могут применяться для обеспечения
кислородом экипажей космических кораблей.
В этом случае используется термическое
разложение хлората натрия при
температуре 700—800° С на хлористый натрий и
кислород по реакции:
2NaC103 = 2NaCl + ЗО2 + 232 ккал/кг.
Теоретически возможный массовый выход
кислорода в этом случае равен 45%,
действительный же — 40 %. Тепло, необходимое
для поддержания реакции, выделяется при
окислении небольшого количества железного
порошка, смешанного с хлоратом:
2Fe + О2 = 2FeO + 885 ккал/кг.
«Зажигать» свечи можно фосфорной
спичкой, электрозапалом или капсюлем.
Преимущества хранения кислорода в
химически связанном состоянии совершенно
очевидны при сравнении с криогенными
способами хранения.
Действительно, если при наиболее
совершенных криогенных способах хранения
кислорода можно получить коэффициент
а = 0,52, то надперекись натрия
обеспечивает величину а = 0,56 и при этом
одновременно является поглотителем СО2. С учетом
необходимости поглощения СО2 коэффициент а
криогенного способа будет равен 0,73.
В заключение можно привести следующие
преимущества систем регенерации воздуха
с хранением кислорода в химически
связанном виде:
достаточно широкие диапазоны
температуры (20 ± 10° С), относительной
влажности (30—70%), барометрического давления
(760±80 мм рт. ст.), в которых системы
эффективно работают;
способность поглощения газообразных
отходов, выделяющихся в процессе
жизнедеятельности человека;
способность переносить вибрации и высокие
перегрузки без нарушений;
тепло- и взрывостойкость;
простота конструкции;
минимальная по сравнению с другими
системами потребляемая мощность;
высокая надежность в эксплуатации;
возможность автоматизации процессов для
создания в кабине необходимых условий
микроклимата.
На советских космических кораблях
«Восток» и «Восход», а также серии «Союз», в
качестве регенеративных веществ с успехом
использовались кислородсодержащие
вещества, в частности надперекись калия [15, 17—
20, 66: 117].
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
ОБЕСПЕЧЕНИЯ КИСЛОРОДОМ
Осуществление длительных космических
полетов является качественно новым этапом,
определяющим принцип построения систем
обеспечения жизнедеятельности человека.
При проектировании и разработке систем для
таких полетов необходимо стремиться к
созданию практически полного кругооборота
веществ путем максимального использования
продуктов, выделяемых человеком в процессе
жизнедеятельности.
Выбор способа получения кислорода в
физико-химических системах регенерации
газовой среды определяется принципом
построения общей системы обеспечения кислородом
и, в частности, тем, что используется в
качестве исходного вещества для получения
кислорода — вода или углекислый газ.
При получении кислорода непосредственно
из углекислого газа необходимо
дополнительное получение его из воды таким же методом,
как из углекислого газа, или каким-либо
другим. Система кислородного обеспечения
также может быть построена, если в качестве
исходного вещества, содержащего
необходимое количество кислорода, будет
использоваться только вода. В этом случае
появляется необходимость перевода с помощью
доступных физико-химических методов
углекислого газа в воду.
При использовании в качестве исходных
кислородсодержащих веществ воды или
углекислого газа, естественно, возникает вопрос
о целесообразности их применения. Этот
вопрос решается прежде всего исходя из их
физико-химических свойств и возможности
получения из них кислорода в условиях
реального космического полета. Углекислый газ —
газообразное вещество, принудительно
подаваемое в соответствующие аппараты, которые
с успехом могут применяться как в условиях
Земли, так и в условиях, значительно
отличающихся от земных.
Таким образом, в системах газ — твердое
тело при их использовании в условиях, отлич-
РЕГЕНЕРАЦИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА
97
ных от земных, не требуется качественно
новых конструктивных решений,
изменяющих основы технологических процессов.
Вода — жидкость, положение которой
зависит от величины действующего
гравитационного поля. В условиях Земли под
действием собственного веса она занимает
вполне определенные положения в открытых
сосудах. Вода значительно отличается по
удельному весу от газообразных веществ,
например кислорода и водорода. В условиях
невесомости определяющим в поведении
жидкости будут усилия, развивающиеся при
взаимодействии ее с окружающей средой, как
газообразной, так и с твердыми телами.
В системах газ — жидкость — твердое тело
осуществление физико-химических процессов
определяется действием гравитационных сил;
поэтому в условиях пониженной гравитации
или невесомости возникает необходимость
качественно новой организации
технологических процессов.
Возможными электрохимическими
способами получения кислорода из воды можно
считать следующие: электролиз водных
растворов щелочей; электролиз водных растворов
солей; электролиз растворов щелочей и солей
с применением ионообменных мембран;
электролиз СО2 и Н2О с применением твердых
электролитов; электролиз паровоздушной
смеси на основе пятиокиси фосфора.
Из возможных способов получения
кислорода из СО2 практическое применение могут
найти методы газовой электрохимии:
электролиз с применением твердых
электролитов, электролиз расплавов солей щелочных
металлов, электрические разряды в газах,
фотокатализ.
При получении О2 из Н2О одновременно
образуется Н2, а при получении О2 из СО2 —
СО. Поэтому наряду с максимально
возможным использованием веществ, выделяемых
в процессе жизнедеятельности человека, в
физико-химических системах регенерации
кислорода предусматриваются
промежуточные звенья, предназначенные для
утилизации Н2 и СО.
В настоящее время находят применение
каталитические способы превращения СО2, Н2
и СО в СН4, СО, С, Н2О по известным
реакциям Сабатье, Будуара, Боша.
Таким образом, физико-химические методы
получения кислорода из основных
кислородсодержащих веществ (Н2О, СО2), выделяемых
в процессе жизнедеятельности человека,
можно классифицировать по количеству
взаимодействующих фаз в технологическом процес-
7 Заказ № 1174, т. III
се, а также по принципиальным отличиям
самих физико-химических процессов.
По принципиальному различию
физико-химических процессов получения кислорода
следует выделить электрохимические методы
получения кислорода из воды и углекислого
газа, метод фотокатализа, метод
электрического разряда в газах, каталитические методы
утилизации углекислого газа.
По количеству взаимодействующих фаз при
организации технологических процессов
следует провести разделение на двухфазные и
трехфазные системы, т. е. газ — твердое тело
и газ — жидкость — твердое тело.
При практической реализации в условиях
действия пониженных гравитационных сил
или невесомости наиболее интересны
трехфазные системы. В этих системах в качестве
рабочих фаз, контактирующих между собой,
используются газ, жидкость, твердое тело,
т. е. трехфазные системы газ — жидкость —
твердое тело [2, 17, 66].
Обеспечение кислородом путем
разложения воды при электролизе
растворов щелочей
Электролиз — это сочетание окислительных
и восстановительных процессов,
протекающих на электродах, при электролизе воды в
растворе гидроокиси калия:
на катоде на аноде
2Н2О+2е-»2Н# + 2О1Г, 2ОН~ — 2е->2ОН,
2Н# -» Н2. 2ОН -* ШО + О,
2О-»О2.
В общем получение кислорода из воды
осуществляется следующим образом:
2Н2О~>О2 + 2Н2.
Качество организации
окислительно-восстановительного электрохимического процесса
зависит от материала электродов, способа
подвода реагентов к зоне реакций,
температуры, концентрации электролита, удельной
скорости реакции — плотности тока и т. д.
От плотности тока зависят вес и объем,
энергопотребление электролизных установок.
В настоящее время электрохимические
процессы осуществляют при плотностях тока от
100 до 200 ма/см2.
Температура электрохимического процесса
определяется в основном
физико-химическими свойствами электролита и воды, в
частности температурой их кипения, и
поддерживается в пределах от 80 до 100° С.
Концентрация электролита выбирается в
соответствии с необходимостью обеспечения
98
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
максимально возможной его
электропроводности в межэлектродном пространстве.
Более чем полувековая практика
проведения электролиза воды дает возможность
получать кислород и водород практически
абсолютно чистыми (чистота их выше 99,9%).
Использование системы
электролитического разложения воды для обеспечения
кислородом экипажа космического корабля связано
с решением качественно новых задач, не
встречавшихся ранее в практике проведения
электролиза.
Для обеспечения устойчивости процесса
электролитического разложения воды на
кислород и водород необходимо соблюдать
основные условия: хороший контакт
электролита с электродами, наличие электрической
цепи катод — электролит — анод, отделение
образующихся газов от электродов и
электролита, разделение образующихся газов (Н2 и
О2) друг от друга, поддержание заданной
концентрации электролита в межэлектродном
пространстве, бесперебойное питание
электролизера водой в необходимом количестве.
При использовании электролизера в
качестве источника кислорода в системе
жизнеобеспечения необходимо осуществлять
очистку газов от аэрозоля электролита, паров влаги
и примесей водорода (в кислороде), а также
возврат аэрозоля электролита и паров влаги
в электролизер.
В наземных электролизных установках
организация электрохимического и
физико-химических процессов определяется действием
силы земного притяжения.
Детальное рассмотрение основных физико-
химических явлений в электролизере
приводит к заключению о невозможности
использования наземных электролизных установок
в условиях реального космического полета.
Необходимость хорошего контакта
электролита с электродами обеспечивается за
счет смачиваемости электролитом электродов.
В физике смачиваемость характеризуется
краевым углом 0. Краевой угол для
равновесных условий выражается уравнением
cos 6 = —Ч — (рад),
G2,3
где 01,з — поверхностное натяжение между
твердым телом и газом, н/м1, Oi,2—
поверхностное натяжение между твердым телом и
жидкостью, н/м, О2,з— поверхностное
натяжение между жидкостью и газом, Н/м.
Поверхностное натяжение зависит от
природы вещества и характеризуется силой вну-
1 н/м — ньютон/метр.
тримолекулярного взаимодействия. Таким
образом, смачивание по природе своей не
зависит от силы земного притяжения и поэтому
будет проявляться и в условиях невесомости.
Электрическая цепь катод — электролит —
анод, обеспечиваемая в земных условиях за
счет определенного положения электролита в
сосуде (под действием собственного веса), и
естественное отделение образующихся элект-
тролитических газов в условиях невесомости,
очевидно, будут нарушены.
Если на жидкость не действуют никакие
другие силы, кроме сил молекулярного
притяжения в поверхностном слое, то
равновесным окажется такое положение, при котором
масса жидкости под действием этих сил
принимает сферическую форму.
В условиях невесомости отсутствует
разность в удельном весе газа и электролита, а
следовательно, и сила, обеспечивающая
отделение газов от электролита. Действие
результирующей силы межфазных натяжений
проявляется только в начальный момент и
постепенно уменьшается до нуля вследствие
тормозящего действия со стороны слоя
электролита. В обычной наземной электролизной
установке в условиях невесомости в
начальный период времени процесс
электролитического разложения воды будет осуществляться.
В результате накопления пузырьков
образующихся электролитических газов увеличится
давление в межэлектродном пространстве и
газоэлектролитная смесь пойдет по газоот-
водящим каналам. Одновременно с
увеличением давления будет увеличиваться
электрическое сопротивление межэлектродного
пространства.
При использовании источника
электрической энергии постоянного напряжения,
изменяющегося в небольших пределах, в
соответствии с законом Ома увеличение
сопротивления приведет к уменьшению силы тока.
Уменьшение силы тока в свою очередь
приведет к уменьшению количества вещества,
выделяющегося в процессе электролиза.
Сопротивление межэлектродного элемента
будет стремиться к бесконечности, а силы
тока — к нулю, т. е. в конце концов наступит
момент, когда процесс электролитического
разложения воды прекратится.
В условиях невесомости действие силы
земного притяжения можно заменить созданием
искусственного силового поля. Такое поле
получается посредством вращения всей
электролизной установки или отдельных ее частей
либо принудительной прокачкой электролита
через межэлектродное пространство с после-
РЕГЕНЕРАЦИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА
99
дующим отделением газов от электролита в
специальных центробежных разделителях или
устройствах с селективными элементами.
В центробежном поле жидкость занимает
вполне определенное положение с вполне
определенной свободной поверхностью, что уже
будет обеспечивать существование
электрической цепи катод — электролит — анод.
Во вращающейся электролизной установке
образовавшийся пузырек газа под действием
силы центробежного поля будет совершать
движение в направлении к оси вращения, т. е.
в направлении к поверхности раздела фаз.
Для обеспечения условий отделения
пузырька газа от электролита, близких к
наземным, целесообразно, чтобы ускорение
центробежного поля на уровне поверхности раздела
фаз было равно по своей величине ускорению
силы земного притяжения. Угловая скорость
вращения и радиус выбираются исходя из
конструктивных требований.
Принципиальная схема монополярной
вращающейся электролизной установки
представлена на рис. 27.
Принцип работы установки по данной
схеме заключается в следующем. Электропривод
Рис. 27. Принципиальная схема вращающейся
электролизной установки
1, 19 — колонки дожигания примесей кислорода в
водороде и водорода в кислороде,
2, 18 — фильтры тонкой очистки,
3 — хранилище воды,
4, 17 — обратные пружинные клапаны,
5 — электрокран,
6, 16 — подвижные сальниковые соединения газовых
и водных магистралей,
7 — вал вращения электролизной установки с
первичной шестерней редуктора с двигателем,
8 — электроды,
9 — корпус электролизной установки,
10 — диафрагмы,
11 — электролит,
12 — уплотняющие прокладки,
13 — лабиринтные отделители,
14 — опоры вала,
15 — коллекторное электросоединение,
20 — амперметр,
21 — вольтметр,
22 — кислородный канал,
23 — водородный канал,
24 — канал подвода питающей воды,
25 — выходная шестерня редуктора,
26 — редуктор с двигателем
Рис. 28. Принципиальная схема электролизной
установки с вращающимися диафрагмами
1 — хранилище воды,
2 — электрокран,
3 — входные патрубки для воды.
4 — корпус электролизера,
5 — электролит,
6 — центробежные лабиринтные отделители,
7, 14 — электроды,
8 — выходные газовые патрубки,
9, 12 — фильтры тонкой очистки,
10, 11 — колонки дожигания,
13 — мембранный регулятор,
15 — диафрагмы,
16 — вал вращения диафрагм и лабиринтных дисков
с первичной шестерней редуктора,
17 — опоры вала,
18 — сальниковые уплотняющие кольца,
19 — редуктор с двигателем,
20 — вольтметр,
21 — амперметр
2:Jl 1
О,
100
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
26, 25, 7 приводит во вращение подвижную
часть установки. Электролит 11
распределяется в центробежном поле по
эквипотенциальной поверхности. При подключении к
источнику электрической энергии электродов
через коллекторное соединение на их
поверхности начинают выделяться пузырьки
кислорода и водорода. Для отделения аэрозоля
электролита от газов используются
лабиринтные центробежные разделители 13,
представляющие собой набор пластинок разной
длины, вращающихся вместе с валом
установки. Диафрагмами являются пористые,
хорошо смачиваемые электролитом элементы.
В колонках дожигания происходит очистка
от примесей кислорода в водороде и водорода
в кислороде методом каталитического
сжигания с использованием палладиевого
катализатора.
Питание электролизера водой
осуществляется из хранилища под давлением
непрерывно или дозированно в зависимости от
режима работы.
Представленная схема вращающейся
электролизной установки имеет целый ряд
элементов, которые необходимо в процессе
эксплуатации менять. Подвижные сальниковые
соединения, щетки коллектора, подшипники
опор, шестерни* редуктора и двигатель
требуют периодического профилактического
осмотра и замены с течением времени. Надежность
работы таких узлов уменьшается со временем.
Помимо этого, на вращение требуется
дополнительная энергия.
Принципиальная схема электролизной
установки с вращающимися диафрагмами
представлена на рис. 28.
По данной схеме центробежное силовое
поле создается за счет вращения диафрагмы.
Его можно создавать и за счет вращения
электродов, но в этом случае схема
энергетически менее выгодна.
Преимущества этой системы по сравнению
со схемой полностью вращающейся
электролизной установки заключается в том, что
корпус электролизера неподвижен и значительно
сокращено число подвижных сальниковых
соединений. В установке с вращающимися
диафрагмами отсутствует коллекторный
подвод электрической энергии. Но, как и в
предыдущей схеме, установки этого типа
требуют периодической замены отдельных
вращающихся узлов.
Принципиальная схема монополярной
электролизной установки с вращающимися
диафрагмами и электродами представлена на
рис. 29.
Центробежное силовое поле в этой
установке создается за счет вращения диафрагм и
электродов. Отличительной чертой установки
является использование сетчатых электродов,
вплотную примыкающих к диафрагмам.
Осуществление электролитического
разложения воды за счет создания направленной
искусственной циркуляции электролита в
межэлектродном пространстве с
последующим разделением газо-электролитной смеси
в центробежных разделителях или в
устройствах с селективными элементами создает
условия для проведения электролиза, подобные
земным. Центробежные разделители по этой
схеме одновременно должны выполнять роль
устройства, прокачивающего электролит
через межэлектродное пространство. Принцип
работы электролизной установки основан на
принудительном уносе газо-электролитной
смеси потоком электролита, идущего с
определенной скоростью от центробежных
разделителей.
Искусственная циркуляция электролита с
большей эффективностью, чем в наземных
установках, будет выравнивать концентрацию
электролита в межэлектродном пространстве.
Принципиальная схема монополярной
электролизной установки с искусственной
циркуляцией электролита и разделением
газо-электролитной смеси в центробежных отделителях
представлена на рис. 30.
Принцип работы электролизной установки
по данной схеме заключается в следующем.
Центробежные разделители отделяют газ от
электролита. Отделение происходит в
центробежном поле, которое создается вращением
лопастей. Отделившийся газ далее проходит
фильтры тонкой очистки и колонки
дожигания. Центробежные разделители
одновременно выполняют роль насосов, подающих
электролит в межэлектродное пространство. Для
обеспечения лучшей подачи
газо-электролитной смеси и наилучшего отделения газа от
электролита входной патрубок располагается
тангенциально к оси вращения лопастей.
Выходной патрубок для подачи электролита в
межэлектродное пространство также
располагается тангенциально. Мембранный
регулятор давления предназначен для
поддержания одинакового давления
газо-электролитной смеси в кислородной и водородной частях
ячейки.
Основное преимущество данной схемы
заключается в большей простоте конструкции.
Электролизная установка по данной схеме
полностью неподвижна, что намного
упрощает подвод электропитания; при использовании
РЕГЕНЕРАЦИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА
101
Рис. 29. Принципиальная схема электролизной
установки с вращающимися диафрагмами и
электродами
1 — амперметр,
2 — вольтметр,
3 — корпус установки,
4 — электролит,
5 — сетчатые электроды,
в — центробежные лабиринтные отделители,
7 — коллекторное электросоединение,
8 — диафрагмы,
9 — выходные газовые патрубки,
w, 13 — колонки дожигания,
11, 14 — фильтры тонкой очистки,
12 — мембранный регулятор давления,
15 — вал вращения диафрагм, электродов и лабиринтных
дисков с первичной шестерней редуктора,
16 — сальниковые уплотняющие кольца,
17 — опоры вала,
18 — редуктор с двигателем,
19 — входные патрубки для воды,
20 — электрокран,
21 — хранилище воды,
22 — электросвязь амперметр — электрокран
Н,
: l
30
Ё
^^^^^^^■J§^^m^^£^Sh£^^^^^^m
-13
- — 9ft °"^°0 ~~ ° Г о о— -
-И
24
J
29
*27
-18
Рис. 80. Принципиальная схема электролизной
установки с искусственной циркуляцией электролита
и разделением газоэлектролитной смеси в
центробежных отделителях
1.16 — корпуса центробежных отделителей,
2.13 — редукторы с двигателями центробежных
отделителей,
3.14 — вал лопастей центробежного отделителя с
первичной шестерней редуктора,
4.15 — сальниковые уплотняющие кольца,
5.17 — лопасти центробежных отделителей,
6,8 — входные патрубки центробежных отделителей,
7 — мембранный регулятор давления,
9 — выходные патрубки для газоэлектролитной смеси,
10 — диафрагмы,
11 — электролит,
12 — электроды,
18, 28 — фильтры тонкой очистки,
19, 24, 25, зо — входные патрубки для электролита,
20, 29 — колонки дожигания,
21 — вольтметр,
22 — амперметр,
23 — электрическая связь амперметр — электрокран,
26 — электрокран,
27 — хранилище воды
102
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
°2"*K
->*-Н.
Рис. 31. Принципиальная схема электролизной
ячейки с пористыми электродами и
межэлектродными элементами
1 — корпус кислородного электрода,
2 — кислородный пористый электрод,
3 — пористый межэлектродный элемент,
4 — корпус водородного электрода,
5, 7 — каналы для подвода питающей воды,
в — водородный пористый электрод,
8 — мелкие поры,
9 — крупные поры
О2 1
1'изб
НоО
н.
Рис. 32. Принципиальная блок-схема системы
электролитического разложения воды
1 — регулятор давления,
2 — уравнитель давления,
3 — теплообменник-влагоотделитель,
4 — электролизный блок,
5, 7 — обратные клапаны,
б — эластичная емкость
ее отпадает необходимость в подвижных
сальниковых соединениях и коллекторных
соединениях в электроцепи.
Наиболее целесообразным способом
организации электрохимического процесса и
сопутствующих ему физико-химических процессов
в условиях невесомости следует считать
способ, основанный на использовании физико-
химических свойств разделяемых
компонентов, материалов электродов и диафрагм, т. е.
на применении капиллярно-пористых
элементов. Установки такого типа отличаются
компактностью, сравнительно небольшим весом,
а также простотой и надежностью в работе.
В таких установках отделение
электролитических газов от электролита обеспечивается
за счет использования дырчатых, сетчатых
или пористых электродов, вплотную
примыкающих к пористому межэлектродному
элементу. Электролитические газы образуются в
месте соприкосновения электрода с пористым
элементом, на границе раздела газовой фазы
и электролита. Образовавшиеся газы
проходят через поры в электродах по пути
наименьшего сопротивления. Сетчатые
электроды обеспечивают в основном направленный
отвод газов. Пористые электроды
создают условия не только для
направленного отвода газов, но и для возврата аэрозоля
электролита, механически уносимого газами
обратно в межэлектродное пространство.
Поэтому электролизные установки с сетчатыми
электродами рассматриваются как
простейшая модификация пористых электродов.
Применение пористых материалов —
весьма эффективное средства интенсификации
различных химических и электрохимических
процессов. Развитая внутренняя поверхность
пористых электродов позволяет осуществлять
на них с достаточно высокой интенсивностью
процессы, действительная скорость которых
мала. Вследствие проницаемости их для
потоков жидкости и газа значительно
уменьшаются ограничения, связанные с низкой
скоростью диффузионной подачи реагентов,
путем создания направленного принудительного
потока за счет капиллярных потенциалов.
В системах с пористыми электродами
сравнительно просто, без применения специальных
селективных мембран и диафрагм может быть
осуществлено разделение электродных
продуктов. Все это создает благоприятные
условия для интенсивного массообмена. В
рассматриваемых системах через пористые тела
необходимо транспортировать жидкость и газ
за счет принудительного воздействия или
наличия капиллярного потенциала для жидкой
фазы.
Свойства пористых тел в значительной
степени зависят от их структуры. В свою
очередь структура пористых элементов зависит
от способов их изготовления и применяемых
материалов. Состояние капиллярного
равновесия между двумя фазами, одна из которых
РЕГЕНЕРАЦИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА
103
смачивает, а другая не смачивает твердую
поверхность, отпределяется вероятностью
наличия в данной точке пористой среды пор
определенного радиуса.
Принципиальная схема электролизной
ячейки с пористыми электродами и
межэлектродными элементами представлена на
рис. 31.
Электролизная ячейка состоит из пористых
электродов 2, 6 ж пористого межэлектродного
элемента 3. Электроды и пористый элемент
плотно прижаты друг к другу.
Межэлектродный элемент однороден по своей структуре и
состоит только из мелких пор. Пористые
электроды имеют как крупные, так и мелкие
поры.
Исключительно важное значение для
обеспечения стабильности осуществления
электрохимического процесса с
капиллярно-пористыми элементами имеют организация и
транспортировка воды к реакционным
поверхностях электродов. Подвод воды на
разложение можно осуществить следующими
способами:
по периферии пористого межэлектродного
элемента;
по каналам, расположенным в
межэлектродном элементе путем капиллярного
всасывания или посредством искусственной
циркуляции электролита;
через капиллярно-пористый элемент
монодисперсной структуры с тыльной стороны
водородного электрода;
диффузией паров воды через водородную
полость катода в сторону более высокой
концентрации электролита.
Выбор способа подвода воды на разложение
определяют следующие условия: надежность,
в соответствии со скоростью
электрохимического процесса, подвода воды к реакционной
поверхности; максимально возможное
снижение концентрационных явлений, естественно
возникающих в межэлектродном
пространстве за счет разряда ионов только одного типа
(ОН"); исключение образования
газовоздушных подушек (пробок) в жидкостных
магистралях подвода воды.
В соответствии с этими требованиями
представляется целесообразным в качестве
основных считать способы с искусственной
циркуляцией электролита и подводом воды или
паров воды с тыльной стороны водородного
электрода.
Схема осуществления электролитического
разложения воды (см. рис. 31) не имеет
вращающихся узлов, устройств принудительной
подачи воды под давлением и обеспечивает
наименьшее расстояние между электродами,
равное толщине диафрагмы (пористого
межэлектродного элемента) [25].
Постоянство условий осуществления
электролитического разложения воды создается
применением дополнительных узлов и
согласующих звеньев, выполняющих роль
регулирующих и стабилизирующих элементов в
общей системе массообмена по газовым и
жидкостным магистралям. Принципиальная блок-
схема системы электролитического
разложения воды представлена на рис. 32.
В настоящее время, по данным некоторых
авторов [25, 73], могут найти практическое
применение электролизные установки с
асбестовыми матрицами в качестве
межэлектродного элемента и с ионообменными
мембранами. По всей видимости, применение
ионообменных мембран должно значительно
снизить ограничения, связанные с
перераспределением концентрации электролита в
межэлектродном пространстве.
Следует отметить, что электролизные
установки в общем являются достаточно
энергоемкими; можно считать, что для получения 1 л
О2 в час в среднем требуется мощность 10—
12 вт [72].
В этом случае оптимальными для
осуществления электролитического разложения
воды можно считать: плотность тока 100—
-^200 ма/см2 и температуру процесса 80-Ь-
Ч-90°С [1, 3, 6, 9, 10, 25, 33, 37, 42, 46, 48, 64,
69,73,79,82,98, 107, 121].
Обеспечение кислородом путем разложения
воды при электролизе растворов солей
Система регенерации атмосферы,
построенная на методе электролиза солей, является
одной из перспективных. Метод электролиза
солей позволяет в едином замкнутом
технологическом процессе получать кислород,
очищать атмосферу от СО2 и осуществлять
100%-ное его концентрирование. Главным
недостатком такой системы является
необходимость качественно нового осуществления
электрохимических и физико-химических
процессов в условиях реального космического
полета.
Степень разрешения вопроса организации
физико-химических процессов и разделения
фаз в условиях динамической невесомости
будет определять перспективность и
надежность данного метода.
В настоящее время считаются
перспективными системы, основанные на электролизе
карбонатов и сульфатов.
104
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ.
В процессе электролиза раствора К2СО3 иа
электродах протекают следующие реакции:
на аноде на катоде
СО*~ + Н2О -> НСО; + ОН-,
НСОз + Н2О -^ Н2СО3 + ОН", 2Н2О + 2е ->
—>2ОН~ + Н2.
2OH--2e^H2O + V2O2.
О^+анолит
3
-«-
-<-
-<-
2
/Ч
_ _
1
/
->-
->-
->-
-**-
Н2+католит
t!
Рис. 33. Принципиальная схема организации
процесса электролиза растворов солей
1 — корпус электролизной ячейки,
2 — пористые диафрагмы,
3 — сетчатые электроды
НЮ Л
Воздух из
кабины
(РСО2*3,8ммрт.с-
Воздух в кабину
(РсогО)
11
B0B
Рис. 34. Принципиальная схема системы
электролиза растворов солей
1 — эластичное хранилище воды,
2 — электролизер,
3, 7, 11, 15 — теплообменники-разделители,
4, 8, 10, 14 — контуры хладоносителей,
5 — десорбер, г
6 — нагревательный элемент,
9 — смеситель,
12 — контур хладоносителя абсорбера,
13 — абсорбер,
16 — щелочной насос,
17 — буферная емкость для ССЬ
Общее уравнение электрохимического
процесса имеет вид:
4К2СО3 + 6Н2О —^ 4КНСО3 + 4КОН + О2 + 2Н2.
Образующийся в процессе электролиза на
катоде раствор К2СО3 + КОН поступает в
абсорбер, где происходит абсорбция СО2 из
воздуха активной частью абсорбента (КОН).
Из анодных камер электролизера раствор
К2СОз + КНСОз поступает в десорбер, где при
температуре кипения (110° С) идет десорбция
СО2.
При электролизе растворов сульфатов
основными электродными реакциями являются:
на аноде на катоде
Н2О — 2е -> 2Н+ + i/зОа. 2Н2О + 2е -> 2ОЕГ + Н2.
Общее уравнение электрохимического
процесса имеет вид:
4K2SO4 + 6Н2О -> 4KHSO4 + КОН + О2+2Н2.
Абсорбция СО2 осуществляется, как и при
электролизе карбонатов, а десорбция СО2 идет
при химическом взаимодействии продуктов
электролиза из анодной камеры (K2SO4+.
+H2SO4) с раствором, выходящим из
абсорбера (К2СО3).
Принципиальным отличием электролиза
растворов солей от электролиза водных
растворов щелочей является необходимость
получения не только кислорода и водорода, но и
католита и анолита. Из всех возможных
способов организации электрохимических
процессов в условиях динамической невесомости
для электролитического разложения
растворов солей наиболее приемлемым можно
считать способ, основанный на осуществлении
искусственной циркуляции электролита с
последующим разделением газокатолитной и га-
зоанолитной смеси в специальных
газожидкостных разделителях.
Принципиальная схема организации
электролитического разложения растворов солей
представлена на рис. 33.
Электролит поступает в среднюю камеру
электролизера 1 и через пористые диафрагмы
2 распределяется в анодную и катодную
камеры. Этим достигается направленный отвод
газа от электродов. Электролитная связь
между электродами обеспечивается плотным под-
жатием сетчатых электродов к пористым
диафрагмам. Концентрацию электролита можно
регулировать изменением расхода
электролита при пропускании его через электролизную
камеру.
Принципиальная схема системы
электролиза растворов солей представлена на рис. 34.
РЕГЕНЕРАЦИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА
105
По этой схеме образующиеся в
электролизере 2 католит и анолит с водородом и
кислородом поступают на
теплообменники-разделители 15 и 5, в которых осуществляется
конденсация водяных паров и отделение
жидкой фазы от газообразной. Католит поступает
в абсорбер 23, где происходит хемосорбция
СО2 из кабинного воздуха. Газожидкостная
смесь из абсорбера направляется в
теплообменник-разделитель j?7, из которого
очищенный от СО2 воздух идет в кабину, а карбонат
калия через смеситель 9 нагнетается
щелочным насосом 16 в электролизер. После
теплообменника-разделителя 3 анолит поступает
в десорбер 5, где осуществляется
термодесорбция СО2 из бикарбоната калия. Углекислый
газ 100%-ной концентрации из
теплообменника-разделителя 7 направляется в емкость
17. Карбонат калия, образовавшийся в десор-
бере, через теплообменник-разделитель 7 и
смеситель 9 нагнетается насосом 16 в
электролизер 2.
При осуществлении данных
электрохимических процессов температуру (в °С)
следует поддерживать в следующих пределах:
в электролизных блоках 70 -f- 80
в абсорберах 18 -i- 30
К2СОз 100 ч-110
вдесорберах ^^ ^ + ^
Плотность тока в электролизных блоках
поддерживается в пределах ЮО-г-200 ма/см2.
Удельная мощность этих систем при
получении 1 л О2 в час будет колебаться в
пределах 13—15 вт [9, 33, 37, 107, 115, 134].
Обеспечение кислородом путем
разложения Н2О и СО2 при электролизе
с применением твердых электролитов
Электрохимический способ, основанный на
применении твердых электролитов, является
одним из возможных способов получения
кислорода из воды и углекислого газа.
Практическое применение твердые
электролиты нашли в устройствах для прямого
преобразования химической энергии топлива в
электрическую, для определения
высокотемпературных и термодинамических параметров
некоторых окислов, парциальных давлений
кислорода в различных системах и т. д. В
последнее время электролизные ячейки с
твердыми электролитами применяются в системах
обеспечения жизнедеятельности человека.
Использование твердых электролитов в
системе регенерации газовой среды имеет такие
существенные преимущества, как постоянст-
Си-
О2
Рис. 35. Принципиальная схема электролизной
ячейки с твердым электролитом
1 — электрод-катод,
2 — твердый электролит,
3 — электрод-анод
во состава электролита при работе,
незначительная коррозия электродных и
конструкционных материалов, отсутствие намокания
электродов и др. Этот способ получения
кислорода достаточно прост, свободен от
разделения газа и жидкости, что позволяет
устойчиво работать в условиях невесомости;
получаемый кислород не требует никакой
дополнительной очистки. В электролизной ячейке
можно проводить разложение паров воды,
углекислого газа и их смесей.
Принципиальная схема электролизной
ячейки с твердым электролитом представлена
на рис. 35.
В катодном пространстве находится
углекислый газ или пары воды. Твердый
электролит разделяет газовые фазы СО2, СО и О2,
находящиеся в катодном и анодном
пространствах.
При использовании в качестве электродов
платины, а в качестве твердого электролита
ZrO2—CaO модель такой системы можно
представить в следующем виде:
A (PCOz) | Pt | Zr0)85Ca0jl5O1851 Pt IB (POz),
где A (Pco2) — количество СО2,
выраженное через парциальное давление; Pt —
платиновый электрод; Zr0,85Ca0>i5O1)85 — твердый
электролит определенного состава (в
мольных единицах) у каждого из элементов;
В (Ро2) — количество О2, выраженное через
парциальное давление.
Электродные реакции при использовании
в качестве электродов платины и перенос
ионов в электролите с кислородоионной
проводимостью можно описать следующей
схемой:
Со£> + О.. + 2е-> СО(Г) + О2"(о) | О2~(Н) | О2~(а) —
-2e->O6.+YiO»f
106
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
где СО2(г) + Оо + 2е— система элементов,
участвующая в первой стадии общей реакции;
СО2(г) — углекислый газ в газовой фазе; Оо —
место в решетке твердого электролита,
свободное от ионов кислорода; С0(г)+О2"(ог) —
система элементов, образовавшаяся в
результате осуществления первой стадии общей
реакции; СО(г) — окись углерода в газовой
фазе в пограничном слое контакта катода с
твердым электролитом; O2"(ff) — ион
кислорода, находящийся в ионосорбционном слое;
О2-(н> — ион кислорода, передвигающийся в
твердом электролите; О +V2O2 — система
элементов, образовавшаяся в результате
перехода электронов с внешней оболочки иона
кислорода к аноду.
Системы элементов СО2(г)+Оо+2е и
Оо—2е + у2О2 являются необходимым и
определяющим условием осуществления общей
реакции и характеризуют статическое
положение электролизной ячейки соответственно
со стороны катода и анода.
Схему получения кислорода можно
представить в следующем виде:
со<г)->со*-<а\
со*-(0) -> со(г) + 02-(о),
02-(°) _* 1/2О2.
Первые две стадии, протекающие с
потреблением электронов, характерны для
катодного пространства электролизных ячеек.
Последняя стадия характеризует анодное
пространство, где происходит передача
электронов аноду.
Разложение углекислого газа (воды) на
окись углерода (водород) и кислород в
электролизной ячейке с твердым электролитом
складывается из следующих стадий: 1)
подвод (диффузия) СО2 к адсорбционной
поверхности (катоду); 2) адсорбция углекислого
газа па поверхности электрода — катода;
3) ионизация молекулы СО2— переход
электрона с катода на молекулу СО2; 4)
диффузия ионизированной молекулы СО2 к границе
раздела электрод — электролит; 5) ионосорб-
ция молекулы СО2 поверхностью твердого
электролита с одновременным разрывом
связей между ионосорбированным атомом
кислорода и окисью углерода; 6) десорбция окиси
углерода с поверхности твердого электролита.
Реакция разложения углекислого газа па
твердой поверхности аналогична процессу
гетерогенного катализа, где в качестве
исходного вещества взят углекислый газ, а
продуктами реакции являются окись углерода
и кислород.
Обычно реакторы конструируют так, что
диффузионные процессы в них происходят
быстро, вследствие чего стадии 1 и 5
являются несущественными.
Но если катализатор обладает высокой
степенью пористости, диффузия к внутренней
поверхности электрода-катализатора может
играть определяющую роль.
Реакция разложения будет определяться
условиями подвода газа (диффузии) к
поверхности электрода, скоростью диффузии
молекул газа к внутренней поверхности
электрода (границе раздела электрод —
электролит) и скоростью перехода молекулы СО2 на
поверхность твердого электролита, а также
скоростью химического взаимодействия
молекул газа с поверхностью твердого
электролита. Самый медленный из этих процессов
будет определять общую скорость реакции.
Таким образом, электрод в
электрохимической реакции разложения газа является
одновременно катализатором, обеспечивающим
необходимую стадию реакции — адсорбцию
газа и его подвод к зоне реакции, вследствие
этого он должен иметь развитую поверхность,
т. е. являться чрезвычайно пористым
материалом. По мере того как молекула газа
проникает в пору главным образом за счет
диффузии, ее дальнейшее продвижение к
границе раздела будет обусловливаться
столкновениями со стенками пор и с другими
молекулами. В каждом отдельном случае скорость
диффузии будет определяться размером поры,
наличием или отсутствием других газов и
скоростью диффузии этих других газов. В
условиях равновесия, когда одновременно с
образованием кислорода происходит десорбция
окиси углерода, скорость диффузии
реагирующих молекул будет равна скорости
диффузии прореагировавших молекул и зависеть
от скорости электрохимической реакции па
поверхности электрода.
Из спстем электрохимического разложения
Н2О и СО2, основанных на использовании
твердых электролитов, представляют интерес
только системы, обладающие ионной
проводимостью, т. е. образующие кубические
растворы типа флюорита. Доля ионной
проводимости в такого рода системах определяется
количеством и типом добавочного окисла. Так,
для системы на основе ZrO2 наблюдается
значительная кислородоионная проводимость,
которая возрастает в соответствии со
следующим рядом стабилизирующих окислов:
Nd2O3, Y2O3, Sc2O3, MgO.
Системы, в которых используются твердые
электролиты, должны обладать высокой элек-
РЕГЕНЕРАЦИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА
107
тропроводностью и 100%-ной долей кисло-
родоионной проводимости, что в свою очередь
зависит от полноты образования твердых
растворов и их устойчивости. Системы с
применением двуокиси циркония с добавками
CaO, Y2O3, Sc2O3 наиболее полно отвечают
предъявляемым требованиям, так как
обладают почти 100%-ной долей кислородоион-
ной проводимости при достаточно высокой
электропроводности.
Принципиальная схема регенерации
кислорода, основанная на применении
электролизера с твердым электролитом, представлена
на рис. 36.
Схема состоит из электролизера с твердым
электролитом 1 и двух каталитических
реакторов утилизации окиси углерода 5, S,
попеременно работающих в режимах диспропор-
ционирования окиси углерода по реакции
2СО=С + СО2 и извлечения твердого
углерода.
Двуокись углерода поступает в
электролизер i, в котором при температуре 800—
1000° С происходит разложение СО2 на СО и
О2. Процесс проводят исходя из условий
минимального энергопотребления. Окись
углерода и часть непрореагировавшей двуокиси
углерода через теплообменник 3 поступает
в каталитический реактор 5, где окись
углерода превращается в С и СО2. Двуокись
углерода рециркуляционным насосом подается в
электролизер. Одновременно с этим
осуществляется извлечение из каталитического
реактора 8 углерода и его складирование в
специальную емкость 11.
По данной схеме можно обеспечить только
частично регенерацию кислорода;
недостающее количество кислорода необходимо
получить из Н2О. Как уже говорилось,
кислород из воды можно получать
электролитическим разложением ее при использовании в
качестве электролитов гидроокисей,
карбонатов и сульфатов, а также в электролизерах
с твердым электролитом. Электролизные
установки с твердым электролитом дают
возможность получать кислород не только
отдельно из Н2О и СО2, но и из газовой смеси
СО2— Н2О. В соответствии с материальным
балансом:, в качестве оптимального состава,
входящего в электролизер, следует считать
газовую смесь, состоящую из 70% СО2 и 30%
Н2О. При работе с газовой смесью СО2— Н2О,
а в рециркуляционной системе в общем виде
с газовой смесью СО2—СО—Н2О—Н2 в схеме
регенерации кислорода, основанной на
использовании твердых электролитов,
необходимо иметь дополнительно два аппарата — ис-
о.,
1230 С0|ГС0+О2
со.,
Рис. 36. Принципиальная схема регенерации
кислорода, основанная на применении электролизера
с твердым электролитом
1 — электролизер с твердым электролитом,
2 — нагревательный элемент,
3 — теплообменник,
4 — контур хладоносителя,
5, 8 — каталитические реакторы диспропорционирования
СО,
6, 7 — нагревательные элементы,
0 — рециркуляционный насос,
10 — вакуумный насос,
11 — емкость для складирования углерода
паритель воды и регенерируемый
поглотитель водорода.
По всей видимости, в качестве испарителя
может быть использован аппарат с
капиллярно-пористым элементом с встроенной
системой подогрева, а в качестве
регенерируемого поглотителя водорода — палладиевая
мембрана или какое-либо иное, возможно
электрохимическое, устройство.
В соответствии с экспериментальными
данными при получении кислорода из газовой
смеси СО2—СО—Н2О—Н2 для получения 1 л
О2 в час требуется мощность 64-8 вт [12, 14,
37-39, 41, 47, 55, 76, 94-97, 103-105, 107,
109, 126, 133, 135].
Обеспечение кислородом
путем разложения Н2О при электролизе
с применением
в качестве электролита
пятиокиси фосфора (Р2О5)
Метод основан на использовании ячейки из
двух изолированных электродов и
поглощающей пластины между ними. Пластина
содержит слой фосфорного ангидрида, который
активно поглощает воду из воздуха. При
прохождении электрического тока через
пластину на аноде и катоде соответственно
образуются кислород и водород, а также
восстанавливается Р2О5.
108
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
Процесс протекает по следующей схеме:
Р2О5 + Н2О->2НРОз,
. 2НРОз -> Н2 + YaOa + P2O5.
Метод сравнительно прост, однако требует
большого количества электрической энергии
и решения ряда вопросов, связанных с
использованием его в замкнутой системе [17,
66,73,82,89].
Обеспечение кислородом путем разложения
СО2 при электролизе расплавов солей
Электролиз расплавов солей, в частности
карбонатов, может быть использован для
получения О2 из СО2. При применении
расплава 1л2СО3 с температурой 540—1070° С выход
по кислороду приближается к 100%. Однако
одновременно с О2 могут образовываться СО
или СО2.
Для обеспечения стабильной работы
необходимо газ, поступающий в электролизер,
осушать до точки росы ~—26,11° С.
При электролизе карбонатов реакции,
характеризующие данный процесс, могут быть
представлены в следующем виде:
Li2O + СО2 —* Li2CO8,
электролиз
Li2CO3 >■ Li2O + О2 + С.
Суммарная реакция:
СО2—>С + О2.
С целью снижения температуры
электрохимического процесса в карбонатную систему
добавляют хлорид лития, что снижает
температуру точки плавления системы.
При организации основных
технологических процессов в такой системе применительно
к условиям динамической невесомости
необходимо качественно по-новому подойти к
конструктивному и аппаратурному оформлению,
а также уделить существенное внимание
проблеме непрерывного удаления углерода,
образующегося при электролизе на катоде
[9, 107].
МЕТОДЫ УТИЛИЗАЦИИ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА
В газовой системе СО2—Н2 в интервале
температур 200—1000° С термодинамически
возможны следующие три основные реакции:
С024-н2-»С0 + Н20,
СО2 + 2Н2->С + Н2О,
СО2 + 4Н2 -> СШ + 2Н2О.
Первая реакция со значительными
выходами протекает при температуре выше 700° С,
следующие две — при более низких
температурах. Образующиеся газы СО, СН4, Н2О и С
могут вступать в другие реакции.
В настоящее время практический интерес
представляют реакции восстановления
углекислого газа до метана и воды и до углерода
и воды.
Каталитическое восстановление СО2
водородом до метана и воды
с крекингом метана
Впервые реакция восстановления
углекислого газа водородом была изучена Сабатье
и Сендеренсом в 1902 г.
При осуществлении этой реакции
возможно протекание ряда побочных реакций:
СО2 + Н2;
СШ + Н2О:
СШ + СО2<
СО + Н2;
2СО;
СО2 + 2Н2;
:со + н2о,
>СО + ЗН2,
:2С + 2Н2О,
:с + н2о,
:с + со2,
:с + 2Н2о,
и другие реакции.
Эти реакции могут привести к уменьшению
выхода воды и образованию углистых
веществ, которые с течением времени
блокируют активные центры катализатора.
Соответствующим подбором катализаторов
и условий процесса (температуры, скорости
подачи исходной смеси газов и т. д.) можно
обеспечить надежное и стабильное
осуществление необходимых реакций.
Термодинамический расчет показывает, что
оптимальная температура реакции Сабатье
равна 310° С. Падение температуры ниже
280° С ведет к уменьшению степени
превращения СО2. Повышение температуры
(>400°С) может вызвать необратимые
изменения катализатора, а также побочные
реакции. Следует иметь в виду, что реакция
Сабатье экзотермична (тепловой эффект
равен 39,4; 40,6; 41,8; 42,8 ккал/моль при
температурах соответственно 0; 127; 227 и
327°С), т. е. процесс по температуре
становится самоподдерживающимся.
Экспериментальными исследованиями
доказана необходимость соблюдения стехиомет-
рического соотношения Н2: СО2=4:1 [107].
Катализаторами реакции Сабатье могут
быть металлы. Наибольшей активностью при
температуре 300° С обладает никель [93, 99,
114, 123]. Кобальтовые катализаторы менее
активны и могут быть использованы при
более высоких температурах (400° С) [107]. На
медных и платиновых катализаторах реакция
РЕГЕНЕРАЦИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА
109
осуществляется лишь при температуре выше
430° С, при этом на меди получается главным
образом окись углерода [107]. Палладий и
окись железа проявляют активность при
температуре не ниже 500° С.
При аппаратурном оформлении
гидрирования СО2 водородом для осуществления начала
реакции следует предусмотреть
нагревательный элемент. Стабильность реакции в
установившемся режиме будет зависеть от
правильно выбранной теплоизоляции реактора и
поддержания оптимального соотношения в
смесиС02иН2 [90].
Применять отдельно в системе
регенерации кислорода только аппарат гидрирования
СО2 до метана и воды нецелесообразно, так
как в этом случае появится необходимость
иметь на борту космического корабля запасы
чистого кислорода или водорода.
Поэтому неотъемлемой и составной частью
общей системы утилизации СО2, основанной
на применении реакции Сабатье, следует
считать аппарат, обеспечивающий разложение
метана до углерода и водорода.
Метан можно разложить хлорированием:
СН4 + 2С12 = С + 4НС1,
2НС1-~*Н2 + С12,
а также высвобождать водород из метана
путем пиролиза [91, 110, 125] и
термокаталитическим разложением.
Возможным путем использования метана
является также соединение его с углекислым
газом:
СШ + СО2 = 2С + 2Н2О.
Принципиальная схема утилизации
углекислого газа, построенная на реакции Сабатье
и пиролизе метана, представлена на рис. 37.
Углекислый газ и водород через
смеситель 1 поступают в каталитический реактор
3, газожидкостная смесь из реактора 3
направляется в теплообменник-разделитель 4, в
котором осуществляется конденсация
водяных паров и отделение жидкой фазы от
метана. Метан поступает на пиролиз в
реактор 6. Образовавшийся водород
рециркуляционным насосом подается в смеситель 1.
Одновременно с этим из реактора 9
осуществляются извлечение углерода и его
складирование в емкость 12.
К преимуществам метановой реакции
можно отнести: возможность осуществления ее со
степенью превращения, близкой к 1 в
течение длительного времени без регенерации
катализаторов; экзотермичность, позволяющую
н.
н./>
ц-fryg
°\
11 10
Рис. 37. Принципиальная схема каталитического гид-
рирования СО2 с последующим пиролизом метана
1 — смеситель,
2 — нагревательный элемент,
3 — каталитический реактор гидрирования СО2,
4 — теплообменник-разделитель,
5 — контур хладоносителя,
6, 9 — реакторы пиролиза метана,
7, 8 — нагревательные элементы,
10 — рециркуляционный насос,
11 — вакуумный насос,
12 — емкость для складирования углерода
свести энерготраты на обогрев реактора к
минимуму; низкую температуру реакции
(300°С); малое количество примесей в
образующейся воде [110].
Каталитическое восстановление СО2
до углерода и воды
Этот процесс описывается реакцией
СО2 + 2Н2 ^± С + 2Н2О.
В действительности же протекают
следующие четыре обратимые реакции:
СО2 + Н2^±СО + Н2О,
СО + Н2^±С + Н2О,
2СО^±С + СО2,
СО2 + 2Н2^±С + 2Н2О.
С целью интенсификации процесса
исследователи считают необходимым проводить
реакции получения СО и С отдельно на
разных катализаторах и при разных
температурах, хотя и в одном реакторе [103, 110].
Кроме вышеперечисленных основных
реакций возможны еще следующие побочные
реакции:
СО2 + 4Н2 ji СШ + 2Н2О,
со +зн2^:сн4 + н2о,
С + 2Н2^1СН4,
СО + СН4 ^ 2С + 2Н2О.
Основными продуктами этих реакций
являются метан и вода. Образование метана
нежелательно, так как оно ведет к снижению
но
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
Н90
Рис. 38. Принципиальная схема каталитического
гидрирования СО2 до углерода и воды
1 — смеситель,
2, 8 — каталитические реакторы гидрирования СО2,
3, 7 — нагревательные элементы,
4 — теплообменник-разделитель,
5 — контур хладоносителя,
в — емкость для складирования углерода,
9 — вакуумный насос
общего процента превращения до углерода и
воды. Для уменьшения метанообразования
рекомендуется проводить реакцию
восстановления СО2 до СО с высоким парциальным
давлением водяного пара.
Температура 750° С является предельной
для металлического реактора [103].
Повышение температуры способствует протеканию
реакции восстановления СО2 до СО [103, 110],
но затрудняет реакцию углеобразования.
В связи с этим углеобразование
рекомендуется проводить в более холодной части
реактора [103, НО].
Варьирование отношения Н2: СО2 может
сильно менять скорость процесса и выход
отдельных продуктов [103]. Уменьшение
количества Н2 в реакционной смеси приводит к
понижению скорости процесса, а при
увеличении его содержания отмечается повышение
выделения СН4.
При восстановлении СО2 до углерода и
воды обычно употребляются железные
катализаторы в виде ваты, сеток, шариков, пластин
или ячеистых гранул [103, 110].
Поскольку образующийся в реакции уголь
не обладает нужными каталитическими
свойствами, активность катализатора с течением
времени падает. Поэтому возникает
необходимость удаления угля для продления
времени действия катализатора. Очевидно, что
пористые катализаторы с развитой внутренней
поверхностью не подходят для этого
процесса. Выгодно употреблять катализаторы,
активные центры которых расположены у
выходов винтовых дислокаций, так как в этом
случае уголь образуется в форме дендритов,
непрочно связанных с поверхностью. Этот
случай, по-видимому, имеет место при
употреблении железной ваты. В системе
избегают использования в качестве
катализаторов стальной шерсти или железных сит, а
применяют железные пластины, которые
поворачиваются непрерывно или через
определенные промежутки времени с небольшой
скоростью, а скребки удаляют накопившийся
углерод.
Решением проблемы непрерывного
удаления углерода можно считать использование
железных шариков, удерживаемых в
условиях невесомости сетками. Удаление
углерода с поверхности шариков можно
осуществлять либо механическим способом, либо при
помощи постоянного или переменного
магнитного поля.
Принципиальная схема утилизации
углекислого газа, построенная на использовании
реакции Боша, представлена на рис. 38.
Углекислый газ и водород поступают в
смеситель 2 и в каталитический реактор 2, в
котором постадийно идет, реакция
гидрирования СО2 водородом до угля и воды.
Парогазовая смесь далее направляется в
теплообменник-разделитель 4, в котором осуществляются
конденсация водяных паров и их отсос в
жидкостную полость. Одновременно из
реактора 8 происходят извлечение углерода и
складирование его в емкость 6.
Главное преимущество реакции
восстановления углекислоты до углерода и воды
состоит в том, что на основе этой реакции
можно в принципе создать полностью закрытую
регенерационную систему, так как в этом
случае водород возвращается в цикл.
К недостаткам этой реакции относятся:
малое время жизни катализатора и
необходимость частых регенераций (очисток
катализатора от угля), сравнительно (с метановой
реакцией) большие затраты энергии на
обогрев реактора (77=700—750°С), возможность
возникновения большого числа побочных
реакций [51, 53, 54, 56, 61, 63, 65, 75, 86, 100,
103, 107, 108, ИЗ, 122].
Метод низкотемпературной плазмы
Низкотемпературная плазма — состояние
газа при температуре 10000—16 000° К,
когда значительная часть атомов или молекул
ионизирована. Плазма является нормальной
формой существования вещества при
температурах порядка 10 000° К и выше.
РЕГЕНЕРАЦИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА
111
Наиболее оптимальным способом
получения кислорода из углекислого газа и воды
можно считать низкотемпературную плазму,
в которой происходят разряд и ионизация
газов. Прохождение электрического тока в
системе поддерживает на постоянном уровне
степень ионизации газа. Носителями этого
тока являются электроны и ионы,
образуемые при ионизации.
Обеспечение условий, сдвигающих
равновесие в системе, и последующее разделение
составляющих исходного газа необходимы
при получении кислорода из углекислого газа
и при других процессах.
Электрические разряды в газах
Осуществление химического процесса в
разряде во многом определяется характером
разряда. В свою очередь, возникающие при
разряде явления зависят от свойств газа, его
давления, материала, геометрии электродов
и характера газовых потоков.
Из возможных типов разрядов — тихого,
тлеющего, дугового — практическое
применение в системах разложения углекислого газа
или его гидрирования, по всей видимости,
может найти метод тлеющего разряда.
НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ СИСТЕМАТИЗАЦИИ
ОСНОВНЫХ СПОСОБОВ
РЕГЕНЕРАЦИИ КИСЛОРОДА
Рассмотренные выше способы регенерации
кислорода можно представить в едином
системном виде, разделенными по
физико-химической специфике, сложности организации
технологических процессов в условиях
динамической невесомости, характерными
условиями осуществления основных и
сопутствующих процессов, а также в зависимости от
предполагаемой длительности их
использования (рис. 39—41).
В настоящее время ученые в СССР и в
США уделяют пристальное внимание
практически всем вышеперечисленным способам
регенерации кислорода [2, 35, 66, 72, 80, 83,
84, 107].
Анализ существующей информации
свидетельствует о единообразии в выборе путей
реализации основных технологических
процессов и их интенсификации. Основное
внимание уделялось и уделяется вопросам
надежности и стабильности, весовым, габаритным и
энергетическим характеристикам систем.
Способы регенерации кислорода
в гермообъектах
На основе запасов
чистого кислорода
На основе запасов
кислородосодержа-
щих веществ
И
О К
И №
а, о
и 8
ф
о
ф О
а
и
ȣ
Ф
I
К
р в
и
« «с
о О
5*
2 «>
8€
О NT
!i§
«во
Й К J
На основе получения
О2 из Н2О и СО2
фязико-химическими
методами
При электролизе
растворов щелочей,
кислот
При электролизе
растворов карбонатов
и сульфатов
§4
При электролизе
расплавов солей
При электролизе
с применением
твердых электролитов
Рис. 39. Основные способы регенерации кислорода,
обеспечивающие создание как автономных, так и
частично замкнутых физико-химических систем
регенерации газовой среды гермообъектов
112
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
Способы утилизации
СО>, СО, Н2, СН4
Термокаталитические методы
по реакциям
Методы газовом электрохимии
(безэлектродные)
Сабатье
СО2+4Н2— СН4+Н2О
Боша
СО2+2Н2—С + Н2О
Белла-Будуара
2СО— С+СОо
СН4— С + 2Н2
Низкотемпературной плазмы
Разрядов
в газе
Рис. 40. Основные способы утилизации СОг, СО, Щ, СЩ
Типы электрохимических процессов
получении О2 из СО2 и Н2О, способы их
осуществления в условиях реального
космического полета
J L
3-фазные системы:
газ- жидкость - твердое
тело
J L
Получение
О2 из Н2О
Получение
Оо из CO.,
Низкотемпературные < 100°С
j-L
Высокотемпературные ^ 700°С
^ij Электролиз
водных
растворов щелочей
-L
^ Электролиз
водных
растворов солей
Электродиализ
4) Электролиз
расплавов
солом
2-фазные системы:
газ-твердое тело
J L
Получение
О2 нз СО2
J L
Получение
О2 из Н2О
Высокотемпературные > 1000°С
Qy Электролиз
с твердым
электролитом
2) Электролиз
с твердым
электролитом
Постоянство
электрической
цепм катод-
эле ктролит-ано;
Отделение
Н2, О2
от электролита
А
Конденсация,
разделение
паров Н',0 от
Н2) О2 "
Создание
искусственной тяжести на
космическом кора&ле
Создание
искусственной тяжести за
счет вращения
установка или
отдельных ее элементов
Создание
искусственном
циркуляции электролита
Центробежные
разделители
А АД А
Использование
капиллярно-пористых элементов
Сильфонные
(эластичные)
емкости
Рис. 41. Основные типы электрохимических
процессов получения Ог из СОг и Н2О и способы их
осуществления в условиях динамической невесомости
РЕГЕНЕРАЦИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА
ИЗ
ОЧИСТКА ГЕРМООБЪЕКТОВ
ОТ ВРЕДНЫХ ПРИМЕСЕЙ
Помимо углекислого газа, человек
выделяет в окружающую среду большое число
вредных веществ. Эти вещества,
накапливаясь с течением времени, оказывают
отрицательное воздействие на работоспособность
человека, а при повышенных концентрациях
могут вызвать отравление.
Помимо человека, источником вредных
примесей может быть оборудование
космического корабля, физико-химические процессы в
СОЖ и других агрегатах, являющихся, в
частности, причиной изменения аэроионного
состава воздуха.
На сегодняшний день с уверенностью
можно утверждать, что человек в процессе своей
жизнедеятельности выделяет в
микроколичествах следующие вредные вещества [74]:
окись углерода, кетоны (ацетон), альдегиды
(ацетальдегид), жирные кислоты (уксусная
кислота), метан и его производные,
непредельные углеводороды, углеводороды
ароматического ряда, сероводород и меркаптаны
(метилмеркаптан), индол, скотол, сернистый
ангидрид, окислы азота, фенол.
Интенсивность выделения человеком
перечисленных веществ может колебаться в
значительных пределах в зависимости от
индивидуальных особенностей организма,
характера выполняемой работы, количества и
качества пищи, микроклиматических условий
в кабине и т. д.
Количественные характеристики
вышеперечисленных вредных веществ представлены
в работе [66].
В связи с полной растворимостью в воде
сероводорода с меркаптаном, жирных кислот
и аммиака в воздухе гермообъекта постоянно
имеются окись углерода, углеводороды,
аммиак, кетоны и жирные кислоты.
Для экипажа космического корабля при
отсутствии средств очистки воздуха от
вредных примесей наибольшую опасность
представляют окись углерода и углеводороды.
Окиси углерода за сутки человек выделяет
примерно 34-И 08 мг.
Удаление углеводородов осуществляется
посредством применения в качестве
адсорбента активированного угля.
Наибольшие трудности возникают при
очистке воздуха от окиси углерода, так как для
ее удаления обычные абсорбционные методы
неэффективны. От окиси углерода воздух
можно очищать методом каталитического
окисления СО в углекислый газ (СО2). В ка-
8 Заказ № 1174, т. III
честве катализаторов окисления окиси
углерода можно использовать: металлы и сплавы
(Pt, Pd), смешанные химические соединения,
манганаты и хроматы, соли и окислы (или их
смеси) металлов с переменной валентностью,
обычные или активированные огнеупоры
[34].
В зависимости от температуры, при
которой наиболее интенсивно идет окисление,
катализаторы можно разделить на
низкотемпературные (<50° С) и высокотемпературные
(>50° С). Самым распространенным
катализатором можно считать гопкалит. Гопкали-
товые катализаторы обычно состоят из
четырех компонентов: 30% СЮ, 50% МпО2,
15% Си2О3, 5% Ag2O или 60% МпО2 и 40%
СиО.
Активным компонентом является перекись
марганца; другие компоненты лишь
повышают каталитическую способность.
Гопкалитовая масса изготавливается в виде
гранул или зерен размером 2,5—3,5 мм.
Плотность гопкалита примерно равна 1,1 кг/дм3.
Нормальный температурный интервал
каталитической активности составляет 50—200° С.
При наличии в воздухе паров масла и воды
эффективность гопкалита значительно
снижается. В связи с этим, как правило,
гопкалит помещают в фильтрах между двумя
слоями осушителей.
Существенным недостатком гопкалитового
катализатора является повышение его
температуры в процессе работы, что в некоторых
случаях может привести к взрыву фильтра.
Взрыв происходит вследствие мгновенного
контакта на поверхности гопкалита горючих
компонентов, образующихся в процессе
каталитического окисления.
С. Г. Жаров и соавт. [31] оценили
каталитическую активность различных окислов
металлов и различных комбинаций этих
окислов, начиная от механических смесей и
кончая бинарными соединениями в основном
шпинельного состава.
Хауффе и Шлоссер [72] объясняют
особые каталитические свойства шпинелей
своеобразием их решетки, в которой
кристаллографически равноценные места заняты
частью двухвалентными, частью
трехвалентными ионами.
Практический интерес представляют
катализаторы из Pt и Pd [74].
Механизм процесса окисления окиси
углерода, по данным некоторых исследователей
114
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
Запасы пищи
Жилой отсек
N2*O2+ CO2
Н?О
НоО
О>
Сборник Н2О
метаболической
Система регенерации
твердых и жидких отходов
Система очистки от СО2
и вредных примесей
Сборник отходов
Концентратор СО2
Н2О—Н2+1/2О2
Н-,
СО2+2Н2—-С + 2Н2О
НоО
ССЬ
Рис. 42. Блок-схема системы регенерации газовой
среды, вариант 1
1 — количество кислорода в граммах на 1 человека в
сутки,
2 — количество питьевой воды в граммах на 1 человека
в сутки,
3, 4, 5 — количество воды в граммах, выделяемое 1
человеком в сутки с твердыми и жидкими отходами,
€ — количество СО2 в граммах, выделяемое 1 человеком
в сутки,
7 — запасы лиофилизированной пищи в граммах на 1
человека в сутки
[50,
щей
65], наиболее вероятно идет по следую-
схеме:
О2 + 2е^1
СО + 2О-ДС^±
С^3адс^
2Оадс,
СОа + О-дс + е.
Очистку воздуха от механических
примесей (пыль, аэрозоли, частично бактерии
и др.) можно осуществить улавливанием в
фильтрах, гидравлическим осаждением и
осаждением в электростатическом поле.
Применительно к бортовым системам
кондиционирования наибольшее распространение
получил первый метод. Фильтры для очистки
воздуха от механических примесей можно
разделить на фильтры объемного действия,
поверхностного действия и комбинированные,
объединяющие первые два типа.
К первой группе относятся фильтры пыле-
осадительные, элементы которых
изготавливаются из ткани, бумаги и других
материалов, задерживающих пыль скелетом своей
структуры. Пылеемкость таких фильтров
незначительна, но степень очистки высока.
К фильтрам поверхностного действия
относятся фильтры из металлических сеток,
колец и т. д. Эти фильтры просты по
устройству и отличаются высокой степенью очистки.
Наиболее эффективными являются
комбинированные фильтры.
Высокое качество работы фильтра
определяется следующими показателями: низким и
неизменным по времени гидравлическим
сопротивлением, высокой пылеемкостью,
большой продолжительностью работы. Фильтры
должны быть взрывобезопасными, иметь
малый объем и вес.
РЕГЕНЕРАЦИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА
115
I Запасы пищи |
н2о
СОо
Сборник Н20
метаболической
Система регенерации
твердых и жидких
отходов
СО2+2Н2—С+2Н2О
гкнсОя-^сОо+КзСОз+НоО
К2СО3
Н90
н.,о
Смеситель
КНСО3
4К2СО3+6Н2О-^4КОН+2Н2+
+4КНСОЯ+О2
Сборник отходов
К2СО3
Н90
2К0Н+СО2—К2СО3+Н2О
КОН
Рис. 43. Блок-схема регенерации газовой среды,
вариант 2
Обозначения те же, что на рис. 42
Для очистки воздуха от бактерий в СОЖ
находят применение специальные
бактерицидные фильтры.
При формировании искусственной
атмосферы в кабине космического корабля
необходимо учитывать также и аэроионный состав.
Известно, что чем чище воздух, тем
больше содержится в нем атмосферных ионов
(аэроионов) того или иного знака.
Установлено, что аэроионы в отличие от других
физических факторов действуют на организм
человека в основном через легкие. Характер
действия аэроионов на организм
определяется прежде всего знаком электрического
заряда. Благоприятное действие на организм
оказывают, как правило, аэроионы
отрицательного знака, которые усиливают
окислительно-восстановительные процессы в живом
организме. Гигиеническим критерием газовой
среды является так называемый коэффициент
униполярности, определяемый отношением
положительных аэроионов к отрицательным.
Коэффициент униполярности газовой среды,
определяющий высокую жизнедеятельность
организма, должен быть не больше единицы.
При формировании газовой среды в
кабинах космических кораблей должны быть
реализованы следующие гигиенические
требования к аэроионному составу: суммарная
концентрация легких аэроионов должна
поддерживаться на уровне 2 • 103-f-5 • 103 см~3,
коэффициент униполярности должен
составлять 0,7—0,8.
В СОЖ, по всей видимости, реализация
этих параметров может быть обеспечена
путем использования специальных ионизаторов-
девлигматоров, нейтрализующих избыточное
количество, как правило, положительных
ионов [18, 32, 50, 55, .58, 93, 99, 102, 107,114,
118,123,128,132].
8*
116
ЧАСТЬ L МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
КОНТРОЛЬ ЗА СОСТАВОМ ИСКУССТВЕННОЙ АТМОСФЕРЫ
ГЕРМООБЪЕКТОВ
Искусственная атмосфера, создаваемая в
гермообъектах сравнительно малого объема,
находится в ярко выраженной зависимости
от экипажа и находящегося в них
оборудования. В соответствии с длительностью
полета выбирается малый или большой объем
информации, характеризующий состав
искусственной атмосферы по основным показателям
(О2, СО2, влажность) или с учетом
микропримесей. В период кратковременных
полетов достаточным является определение
содержания О2, СО2 и влажности. При
осуществлении длительных космических полетов
появляется прямая необходимость
дополнительного определения типа и количества
микропримесей, в основном токсичных,
выделяемых человеком и оборудованием.
Контроль за составом микропримесей
необходим для поддержания комфортных
условий обитаемости, а также для оценки
функциональной деятельности экипажа и
работоспособности систем, обеспечивающих
регенерацию и кондиционирование искусственной
атмосферы, и аппаратуры, расположенной
внутри жилого отсека корабля.
В случаях медленного, периодического
роста микропримесей или быстрого нарастания
их целесообразно одновременно с системой
контроля непрерывного или периодического
действия иметь систему аварийной
сигнализации, предупреждающей экипаж и
позволяющей ему принять меры по устранению
неисправностей или поддержанию уровня
содержания примесей не свыше предельно
допустимого. В условиях замкнутого объема
и с учетом воздействия факторов
космического полета проблема является весьма сложной,
требует оригинальных методов реализации с
учетом высокой надежности и
безаварийности при использовании.
Жилой отсек
Н->0
НоО
Сборник Н2О
метаболической
Система регенерации
твердых и жидких
отходов
Система очистки от СО.
и предных примесей
Н2О -— Н2 + У2О2
Сборник отходов
2СО —С+СОо
СО-»
Концентр тор СОо
СО
2 CO., — 2СО + О-,
CO..
Рис. 44. Блок-схема регенерации газовой среды,
вариант 3
Обозначения те же, что на рис. 42
РЕГЕНЕРАЦИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА
117
По всей видимости, практическое
применение найдут датчики многоцелевого
назначения, способные при малом объеме
анализируемого газа давать полный ответ об
основных составляющих газовой среды, а также
сигнализировать о наличии следов
микропримесей в концентрациях порядка
нескольких частиц на миллион. Наиболее
подходящими для данных целей могут быть методы,
основанные на газовой хроматографии, масс-
спектрометрии и др.
В качестве примера можно привести масс-
спектрометр, предназначенный для контроля
и регулирования газового состава
искусственной атмосферы, разработанный
корпорацией Perkin-Elmer (1970). Устройство
представляет собой электронную трубку,
пропускающую образцы газов, параметры которых
подлежат замеру. Смесь газов поступает в
камеру, в которой осуществляются их
ионизация и последующее ускорение в
фокусирующем устройстве. Ионный луч попадает в
масс-сепаратор, в котором под действием
магнитного поля происходит связывание его в
круговые пучки, радиусы которых зависят
от массы и заряда компонентов газовой
среды.
В последующих устройствах
зафиксированные потоки ионов усиливаются до уровня,
позволяющего получить сигнал,
воздействующий на вторичные приборы, обеспечивающие
непосредственную выдачу информации в
долях, в процентах или парциальных
давлениях. В настоящее время [107] устройство
данного типа способно работать в условиях
реального космического полета, может
одновременно контролировать параметры газовой
смеси, состоящей из пяти компонентов
(водород, пары воды, азот, кислород и
углекислоту), и осуществлять дозировку основных
Запасы пищи
Жилой отсек
Н2О
Сборник Нг0
Сборник Н2О
метаболической
Н2О
Система регенерации
твердых и жидких
отходов
СО2 + 2Н2— С + 2Н2О
НоО
О2
Но
Сборник отходов
СО,
Электродиализатор
2Н2О — О2 + 2Н2
Рис. 45. Блок-схема регенерации газовой среды,
вариант 4
Обозначения те же, что на рис. 42
118
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
компонентов искусственной газовой среды —
кислорода и азота. Авторы утверждают, что
при небольшой модернизации устройства оно
может быть приспособлено и для
определения микропримесей [107].
Итак, наиболее пригодными для работы в
космосе следует считать следующие
аналитические методы: газовую хроматографию, масс-
спектрометрию, инфракрасные анализаторы.
Следует подчеркнуть, что данная проблема
является актуальной и важной; от
реализации ее во многом будут зависеть безопасность
и надежность осуществления космических
полетов [32, 71, 92, 116, 118, 127, 134].
ВОЗМОЖНЫЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СХЕМЫ РЕГЕНЕРАЦИИ
АТМОСФЕРЫ ГЕРМОКАБИН
Учитывая степень разработки основных
узлов системы регенерации атмосферы,
считаем, что в настоящее время может быть
реализовано несколько вариантов замкнутых (по
кислороду) физико-химических систем
регенерации атмосферы, включающих в себя
следующие блоки: очистку от СО2 при помощи
адсорбентов с последующей их регенерацией,
каталитическое гидрирование СО2, получение
кислорода из воды в электрохимических
аппаратах [66, 107]. Некоторые варианты
таких систем представлены на рис. 42—45
(стр. 114-117).
Первый вариант (рис. 42) основан на
очистке атмосферы от СО2 при помощи
синтетических цеолитов или алюмосиликагелей с
последующей термовакуумной регенерацией и
компремированием СО2, каталитическом
гидрировании СО2 до метана и воды с
последующим крегингом метана, получении
кислорода из воды с использованием электролиза
водных растворов щелочей.
Второй вариант (рис. 43) основан на
очистке атмосферы от СО2, концентрировании СО2,
получении кислорода путем использования
электролиза водных растворов карбонатов,
каталитическом гидрировании СО2 до С и
Н2О.
Второй вариант системы отличается от
первого возможностью совмещения процессов
очистки атмосферы от СО2,
концентрирования СО2 и получения кислорода посредством
электролиза воды практически в одном
аппарате.
Для получения кислорода методом
прямого разложения СО2 до О2 и СО (третий
вариант, рис. 44) может быть использован
электролизер с твердым электролитом. Окись
углерода должна направляться в этом случае
в каталитический реактор с целью ее
преобразования до С и СО2.
Большой интерес для систем регенерации
атмосферы как с выбросом, так и с
последующим использованием СО2 представляет
диффузионный метод очистки атмосферы. При
использовании этого метода в замкнутой (по
кислороду) физико-химической системе
регенерации атмосферы для удаления СО2 из
атмосферы кабины может быть применен
промежуточный газ-носитель либо
непосредственно водород, необходимый для
последующей утилизации СО2.
Нами рассмотрены лишь некоторые
варианты построения физико-химических систем
регенерации кислорода, в которых наиболее
разработаны основные технологические
процессы и проведена некоторая конструктивная
проработка.
В дальнейшем могут быть выдвинуты и
другие варианты физико-химических систем
регенерации газовой среды гермокабин
космических кораблей [2, 20, 35, 66, 107, 110, 111].
ЛИТЕРАТУРА
1. Адам Н. К. Физика и химия поверхности. М.,
ОГИЗ, 1947.
2. Адамович Б. А., Гришаенков Б. Г,, Черкасов
В. #., Лобанов А. Г. Возможные
физико-химические системы регенерации атмосферы.
Доклад на первых чтениях, посвященных
разработке научного наследия Ф. А. Цандера. Рига,
АН СССР, Комиссия по разработке научного
наследия. Ф. А. Цандера. АН Латв. ССР, Ин-т
физики, 1970.
3. Алабышев А. Ф. Руководство к лабораторным
работам по прикладной электрохимии. М., Гос-
химиздат, 1948.
4. Александров С. Т., Федоров Р. Р. Советские
спутники и космические корабли. М., «Наука», 1971.
5. Алексеев К. П. Исследование эффекта
вихревого температурного разделения газов и паров.
Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. М., 1951.
6. Антропов Л. И. Теоретическая электрохимия.
М., «Наука», 1964.
7. Баеоцкий В. С, Гуревич И. Г. Жидкостные
пористые электроды. В сб.: Топливные
элементы. Кинетика электродных процессов. М.,
«Наука», 1968, 100—121.
8. Бах И. П. Человек в космосе. М., «Знание», 1958,
серия 8, вып. 1, № 20.
РЕГЕНЕРАЦИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА
119
9. Венедикт Э. Невесомость, физические явления 34.
и биологические эффекты. М., «Мир», 1965.
10. Беркман А. С. Пористая проницаемая керамика.
М., Госстройиздат, 1959. 35.
11. Благонравов А. А. Подготовка полета человека
в космос. Вестник АН СССР, 1961, № 6. 36.
12. Бокий И. Кристаллохимия. М., Физматгиз, 1961.
13. Болгарский А. В. Влажный газ. М., Госэнерго- 37.
издат, 1951.
14. Болтакс А. Диффузия в полупроводниках. М., 38.
Физматгиз, 1961.
15. Бубнов И. П., Каманин Л. Н. Обитаемые кос- 39.
мические станции. М., Воениздат, 1964.
16. Воронин Г. И., Верба М. И. Кондиционирование 40.
воздуха на летательных аппаратах. М.,
«Машиностроение», 1965. 41
17. Воронин Г. И., Поливода А. И. Современное
направление в разработке систем длительного
обеспечения жизнедеятельности человека. В кн.:
Проблемы управляемого биосинтеза и
биофизика популяций. Красноярск, 1965. 42.
18. Воронин Г. Я., Поливода А. И.
Жизнеобеспечение экипажей космических кораблей. М.,
«Машиностроение», 1967.
19. Воронин Г. И., Поливода А. И., Виноградов Е. А.
Системы обеспечения жизнедеятельности кос- 43.
мических кораблей. Авиация и космонавтика,
1966, № 9.
20. Тенин Л. М., Туровский Н. Н. Человек в
космосе. М., «Медгиз», 1963.
21. Глизманенко Д. Л. Получение кислорода. М., 44.
«Химия», 1965.
22. Гоголин А. А. Осушение воздуха холодильными 45.
машинами. М., Госторгиздат, 1962.
23. Гоголин А. А., Барулин Н. Я.
Кондиционирование воздуха. М., Госторгиздат, 1962. 46.
24. Гришаенков Б. Г., Заболоцкий Л. Л.,
Остапенко О. Ф., Семенов Ю. М., Фомин А. Г. Методы 47.
получения кислорода электролитическим
разложением воды в условиях невесомости. В кн.:
Проблемы космической биологии, 3. М., «Hay- 48
ка», 1964.
25. Давтя'н О. К. Топливные элементы, некоторые 49.
вопросы теории. М., «Наука», 1964.
26. Данилычев И. А., Стрелко В. В., Бурушкина
Т. #., Черкасов В. К., Аветисянц Б. Л.,
Меньшова В. М. Аминсиликагели — регенерируемые 50.
сорбенты для поглощения углекислого газа,
сероводорода и паров воды. Космическая биоло- 51.
гия и медицина, 1971, № 3.
27. Дегтярев А. И. Кондиционирование воздуха.
М., Госстройиздат, 1953.
28. Дубинин М. М. Адсорбционные свойства и 52.
структура силикагелей и алюмогелей. Докл. АИ
СССР, 1949, 69, № 2, 209.
29. Дубинин М. М., Вишняков М. И. Исследование
адсорбционных свойств и вторичной пористой 53.
структуры адсорбентов, обладающих молеку-
лярно-ситовым действием. Р1звестия АН СССР,
Отд. хим. наук, 1961, 1387.
30. Елович С. Ю., Жаброва Г. М. Докл. АН СССР,
1946, 1, № 5.
31. Жаров С. Г., Кустов В. В., Серяпин А. Д., Фо- 54.
мин А. Г. Искусственная атмосфера кабин
космических кораблей. В кн.: Космическая
биология и медицина. М., «Наука», 1966.
32. Жужиков В. А. Фильтрование. М., «Химия», 1968.
33. Захаров Б. А., Николаева Т. Н. Каталитическое
сжигание на огнеупорах выхлопного газа от 55.
двигателя внутреннего сгорания. Известия АН
СССР, Отд. техн. наук, 1948, № 1, 79.
Иванов Д. И., Хромушкин А, И, Системы
жизнеобеспечения человека при высотных и
космических полетах. М., «Машиностроение», 1968.
Измайлов Н. А. Электрохимия растворов. Изд.
Харьковского ун-та, 1959.
Иоффе А. Физика кристаллов. М.—Л,,
Госиздат, 1929.
Ишкин И. П., Каганер М. Г. Кислород, т. 2.
М.—• Л., Госхимтехиздат, 1949, 35.
Кабанов Б. Н. Электрохимия металлов и
адсорбция. М., «Наука», 1966.
Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты
химической технологии. М., Госхимиздат, 1960.
Киттелъ Ч. Введение в физику твердого тела.
М., Физматгиз, 1963.
Коровин И. В., Магдасиева М. Е., Соляков В. К.
Исследование структуры пористых никелевых
электродов, изготовленных металлокерамиче-
ским способом. Порошковая металлургия, 1966,
J№ 5, o2t.
Кузнецов М. Д., Сагаловский Ш. М.
Исследование скорости абсорбции СО2 гидратом окиси
натрия в условиях барботажа. Труды Донецкого
индустриального ип-та, серия химико-техноло-
гич., 1960, вып. 3, 53.
Кузнецов М. Д., Сагаловский Ш. М.
Исследование скорости абсорбции СО2 гидратом окиси
калия в условиях барботажа. Труды Донецкого
индустриального ин-та, серия химико-техноло-
гич., 1960, вып. 5, 55.
Ладыженский Р. М. Кондиционирование
воздуха. М., Госторгиздат, 1962.
Лейбензон Л. С. Движение природных
жидкостей и газов в пористой среде. М.— Л., Гостех-
издат, 1947.
Лидъярд А. Ионная проводимость кристаллов.
М., ИЛ., 1962.
Лыков А. В. Явления переноса в капиллярно-
пористых телах. М.— Л., Гостехтеоретиздат,
1954.
Максимов Г. А. Проектирование процессов
кондиционирования воздуха. М., «Мир», 1964.
Михайлов И. П., Сазонова И. С. Окисление
окиси углерода на двуокиси титана и ее твердых
растворах с окисью вольфрама и железа.
Кинетика и катализ, 6, вып. 6,1965.
Мотт Н., Г ер ни Р. Электронные процессы в
ионных кристаллах. М., ИЛ, 1950.
Наумов В. А., Крылов Т. Н., Синяк Ю. Е.
Каталитическая химия и системы жизнеобеспечения
экипажей космических кораблей. Природа,
№ 10, 1973.
Наумов В. А., Павлова Т. Н. Исследование
кинетики реакции диспропорционирования окиси
углерода на железном катализаторе. Журн.
физ. химии. 1972, 46, № 6, 1480.
Наумов В. А., Павлова Т. Н. О влиянии
примесей к углекислому газу, концентрируемому из
воздуха гермокабин, на процессы утилизации
углекислого газа. Сборник трудов филиала № 6
Ин-та биофизики МЗ СССР. Л., «Медицина»,
1973, 68.
Наумов В. А., Павлова Т. П., Савин А. П.
Исследование реакции диспропорционирования
окиси углерода как стадии физико-химических
процессов регенерации кислорода из
углекислого газа. Космическая биология и медицина,
1973, № И.
Ничипорович А. А. Создание обитаемой среды
в будущих космических полетах человека,
вып. 1..М., Изд-во АН СССР, 1963.
120
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ. ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
56. Олизаров В. В. Системы обеспечения
жизнедеятельности экипажей летательных аппаратов.
М., Изд-во ВВА им. Н. Е. Жуковского, 1962.
57. Позин М, Е. О механизме и кинетике хемосорб-
ции при больших скоростях. Журн. прикл.
химии, 1946, 19, № 10—11.
58. Позин М. Е. Адсорбция СО2 растворами
щелочей. Журн. прикл. химии, 1947, 20, № 4.
59. Позин т. Е. Адсорбция СО2 растворами соды.
Журн. прикл. химии, 1947, 20, № 4.
60. Рамм В. М. Адсорбционные процессы в
химической промышленности. М., Изд-во хим.
литры, 1957.
1. Ру
61. Руденко А. П., Баландин А. А., Заболотная М. М.
Механизм углеобразования при разложении
метана, этана, этилена и ацетилена на силика-
геле. Известия АН СССР, Отд. хим. наук, 1961,
989.
62. Руденко А. П., Баландин А. А., Чуева Г. Ю.
О факторах, вызывающих смену механизмов
углеобразования при разложении
углеводородов. Известия АН СССР, Отд. хим. наук, 1961,
164.
63. Савенков И. Т., Куликов С. В. Кислородное
оборудование самолетов. М., Изд. ДОСААФ, 1953.
64. Сазонова И. С, Кенер Н. П. Исследование
выхода электрона двуокиси титана и ее твердых
растворов в процессе хемосорбции и
каталитической реакции. Кинетика и катализ, 6, вып. 3,
1965.
65. Серяпин А. Д., Фомин А. Г., Чижов С. В.
Системы жизнеобеспечения человека в кабинах
космических кораблей с использованием
физико-химических методов. В кн.: Космическая
биология и медицина. М., «Наука», 1966.
66. Солнцев М. Я. Осушка газов адсорбентами.
Газовая промышленность, 1957, № 8, 27.
67. Стендер В. В. Диафрагмы для электролиза
водных растворов. М.— Л., Госхимиздат, 1948.
68. Требин Г. Ф. Фильтрация жидкости в пористых
средах. М., Гостоптехиздат, 1959.
69. Трепнел Б. Хемосорбция. М„ ИЛ, 1958.
70. Уайдивен Т., Джонсон Р. Перспективы
развития установок электролиза воды.
Конструирование и технология машиностроения. Труды
Американского общества
инженеров-механиков (пер. с англ.), 4. М., «Мир», 1968.
71. Фрумкин А. Н., Багоцкий В. С, Иоффе 3. А.,
Кабанов Б. Н. Кинетика электродных процессов.
Изд-во МГУ, 1952.
72. Хауффе К. Реакции в твердых телах и на их
поверхности. М., ИЛ, 1962.
73. Хауффе К. О механизме газовых реакций,
протекающих на поверхности полупроводниковых
катализаторов. В сб.: Катализ (Труды 1-го
Междун. конгресса по катализу. Филадельфия,
США, 1956). М., ИЛ, 1960, 218.
74. Циолковский К. Э. Вне Земли. М., Изд-во АН
СССР, 1958.
75. Циолковский К. Э. Исследование мировых
пространств реактивными приборами. Труды по
космонавтике. М., «Машиностроение», 1967.
76. Циолковский К. Э. Жизнь в межзвездной
среде. М., «Наука», 1964.
77. Цыпкин Я. 3. Адаптация и обучение в
автоматических системах. М., «Наука», 1968.
78. Черкасов В. К., Гришаенков Б. Г. К вопросу
классификации систем обеспечения
жизнедеятельности экипажей космических кораблей.
Труды четвертых чтений, посвященных
разработке научного наследия и развитию идей К. Э.
Циолковского. М., Изд. Ин-та истории
естествознания и техники АН СССР, 1970.
79. Шейдеггер А. Э. Физика течения жидкостей
через пористые среды. М., Гостоптехиздат, 1960.
80. Шепелев Е. Я. Системы жизнеобеспечения
человека в кабинах космических кораблей на
основе биологического круговорота веществ.
В кн.: Космическая биология и медицина. М,,
«Наука», 1966.
81. Шепелев Е. Я. Некоторые проблемы экологии
человека в условиях замкнутых систем
круговорота веществ. В кн.: Проблемы космической
биологии, 4. М., «Наука», 196,5.
82. Шулейкин В. В. Форма поверхности жидкости,
теряющей весомость. Докл. АН СССР, 1962, 147,
№ 1.
83. Шулейкин В. В. Наземные опыты с невесомыми
жидкостями. Докл. АН СССР, 1963, 152, № 6.
84. Шулейкин В. В. Вторая серия опытов с
невесомыми жидкостями. Докл. АН СССР, 1963, 153,
№ 6.
85. Юсти Э., Винзелъ А. Топливные элементы. М.,
«Мир», 1964.
86. Ames R. К. Present status of the Sabatier life
support system. Mech. Engng, 1963, 85 (7): 60
(Paper N 63-AHGT-48, ASME Meet).
87. Bach R. O., Boardman W. W. Jr., Robinson J. W.
Jr. AMRL-TR-65-106. Application of Lithium
Chemical for Air Regeneration of Manned
Spacecraft. Wright-Patterson AFB. Ohio, 1965.
88. Bambenek R. A., Zeff /. D. Life support system
design maintainability. Space Aeronaut., 1962,
37 (1): 54—59.
89. Beach /. G., Clifford /. C, Gates /., Faust С
AMRL-TDR-63-95. Research on Solid-Phosphorous
Pentoxide Electrolytes in Electrolysis Cell for
Production of Breathing Oxygen.
Wright-Patterson AFB. Ohio, October 1963.
90. Binder G. G., White R. #. Synthesis of methane
from carbon dioxide and hydrogen. Chem. Engng
Progr., 1950, 48 (11): 563-574.
91. Bogdandy L. von, Rutsch W., Stranski I. N. Zur
kinetik des thermischen Methanzerfalls. Z. Elec-
trochem., 1962, 66 (8/9): 661—666.
92. Bowman N., Ding man E. An environmental
conditioning system for a manned satellite. J. Brit.
Interplanet. Soc, 1960, 17 (10): 372.
93. Boy sen J. E. Toxicology in aviation. Aerosp. Med.,
1961, 32: 3.
94. Chandler H. W. AMRL-TDR-64-42. Carbon Dioxide
Reduction System. Wright-Patterson AFB. Ohio,
May 1964.
95. Chandler H. W. AMRL-TR-65-153. Design of a
Test Model for a Solid Electrolyte Carbon Dioxide
Reduction System. Wright-Patterson AFB. Ohio,
October 1965.
96. Chandler H. W., Oser W. AMRL-TDR-62-16. Study
of Electrolytic Reduction of Carbon Dioxide.
Wright-Patterson AFB. Ohio, March 1962.
97. Clifford J. E., Kolic E. S., Winter E. W., Cheery
R. H., Mezey E. I. AMRL-TDR-66-186.
Investigation of an Integrated Carbon Dioxide Reduction
and Water Electrolysis System. Wright-Pattersor
AFB. Ohio, April 1967.
98. Сое С. S. Application of water electrolysis to the
recovery of oxygen in long duration space
missions. In: Preprints 36th Annual Meet. Aerosp.
Med. Assoc. New York. Washington, D.C., 1965,
p. 61-63.
99. Conkle J. P., Mabson W. E., Adams J. В., Zeft
H. /., Welch В. Е. Detail study of contaminant
РЕГЕНЕРАЦИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА
121
production in a space cabin simulator at 760 mm
of mercury. Aerosp. Med., 1967, 38 (5): 491—499.
100. Del Duca M. G., Babinsky A. D., Miraldy F. D.
Selected Methods for Atmosphere Control in
Manned Space Flights. New York, 1961 (SAE Pre-
Erint 352C).
Ы Duca M. G., Ingelfinger A. L. Future life
support system. A prospectus SAE Nat. Meet. Los
Angeles, Calif., October 1964.
102. Einshens R. В., Pliskin W. A. The infrared
spectra of adsorbed molecules. Advances Catal., 1958,
10: 1—56.
103. Foster /. F., McNulty J. S. The reduction of
carbon dioxide to carbon and water in the process
for regeneration of breathing oxygen from
exhaled carbon dioxide. In: Proc. Nat. Meet. Inst.
Environ. Sci., 1961, vol. 3, p. 415—427.
104. Foster J. F., McNulty 7. S. ASD-TR-61-388. Study
of Carbon-Dioxide Reduction. In: Equipment for
Life Support in Aerospace. Final Rept, 1959—
1960, vol. 81. Wright-Patterson AFB, Ohio, ASD,
1961.
105. Frenkel J. Heat motion in solids and liquids. Z.
Phys., 1926, 35 (8/9): 652-669.
106. Greider H. #., Barton J. R. Criteria for design of
the Mercury environmental control system,
method of operation and results of manned system
operation. Aerosp. Med., 1961, 32 (9): 839—843.
107. Hamilton Standard Div., United Aircraft Corp.
Trade-off Study and Conceptual Designs of
Regenerative Advanced Integrated Life Support
System (AILSS). Washington, D.C., 1970 (NASA-
CR-1458).
108. Henning G. R. Conversion of Carbon Dioxide to
Methane for Counting C14. Oak Ridge, Tenn.,
Atomic Energy Comm., 1947 (AECD-1794).
109. Hund F. Anomale Mischkristalle im System
ZrO2—Y2O3. Z. Electrochem., 1955, 55 (5): 363—
366.
110. Konikoff J. J. Oxygen recovery systems for
manned space flight. Aerosp. Med., 1961, 32 (8): 701.
111. Kuster H. L. The reduction of carbon dioxide to
methane upon iron catalysts at ordinary
pressures. Brennstoff Chemie, 1936, 17: 203—206.
112. Lovell /., Morris F, Developments in the state-
of-the-art of regenerable solid adsorbent CO2
removal system. Mech. Engng, 1963, 85 (8): 62
(Paper N 63-AHGT-66, ASME Meet).
113. Medsforth S. E. Promotion of catalytic reactions.
J. Chem. Soc, 1923, 123: 1452—1469.
114. National Academy of Sciences, Space Science
Board National Research Council. Atmospheric
Contaminants in Spacecraft. Washington, D.C.,
October 1968.
115. Pitman A. L., Gadomski S. T. The Sulfate Cycle
for Carbon Dioxide Removal and Oxygen
Regeneration. Washington, D.C., Naval. Res. Lab., 1964
(NRL-6033).
116. Popma D. C. Atmospheric-Control Systems for
Extended-Duration Manned Space Flight. Conf.
Bioastronaut. Langley, Va., 1967.
117. Presti J., Wallman H., Petrocelli A. Superoxide
life support system for submersibles. Undersea
Technology, 8, 6: 20—21, June 1967.
118. Pustinger J. V., Hodgson F. N., Ross W. D. AMRL-
TR-66-53. Identification of Volatile Contaminants
of Space Cabin Materials. Wright-Patterson AFB.
Ohio, Aerosp. Med. Res. Lab., 1966.
119. Reed W. S. System controls capsule environment.
Aviat. Week, 1960, 73 (1): 57-60.
120. Remus G. A., Neueril R. В., Jeff J. D. AMRL-TDR-
637. Carbon Dioxide Reduction System. Wright-
Patterson AFB. Ohio, January 1963.
121. Research on the Electrolysis of Water under
Weightless Conditions. AMRL-TDR-62-44. Wright-
Patterson AFB. Ohio, May 1962.
122. Rydelek R. F. ASD-TDR-62-581. Investigation of
Integrated Carbon Dioxide Hydrogeneration
Systems. Wright-Patterson AFB. Ohio, 1962.
123. Schaefer К. Е. A concept of triple tolerance
limits based on chronic carbon dioxide toxicity
studies. Aerosp. Med., 1961, 32 (3): 197.
124. Schmauch G. E., Bailey B. AMRL-TR-66-169.
Oxygen Supply System for Manned Space
Enclosures. Wright-Patterson AFB. Ohio, December 1966.
125. Schneider J. A. Uber den Mechanismus der ther-
mischen Methanzersetzung. Z. phys. Chem., 1962,
220 (3/4): 199—209.
126. Shearer R. E., King J. C, Mensteller J. W.
Electrochemical recovery of breathing oxygen from
carbon dioxide. Aerosp. Med., 1962, 33 (2): 213.
127. Skopp A., Miceli /. 7. NASA-CR-66582.
Investigation of Heatless Adsorption Technology for
Carbon Dioxide Control for Manned Spacecraft.
Linden, N. J., Esso Res. Eng. Co., 1968.
128. Space Cabin Simulator: Atmosphere and
Contaminants. Douglas Rept, SM-47768, Douglas Air-'
craft Co. Santa Monica, Calif., 1965.
129. Spece L. C, Rudek F. P., Green T. F., Miller R. A.
NASA-CR-66529. Regenerable Adsorbent Study.
Gen. Electr. Co., 1967.
130. Still E. W. Air conditioning in aircraft. J. Roy.
Aeronaut. Soc, 1957, 61 (163): 727—755.
131. Stone F. S. Chemosorption and catalysis in
metallic oxides. Advances Catal., 1962, 13: 1—53.
132. Techn. Rept. 66-53, Aerosp. Med. Res. Labs.
Wright-Patterson AFB. Ohio, 1966.
133. Tien Т., Subbarao E, X-ray and electrical
conductivity study of the fluorite phase in the system
ZrO2-CaO. J. Chem. Phys., 1963, 39 (4): 1041—
1047.
134. Toliver W. H., Morris M. L. Chemical analyses of
permanent and organic gases in a 30-day manned
experiment. Aerosp. Med., 1966, 37 (3): 233.
135. Wagner C. Uber den Mechanismus der elektri-
scher Stromleitung im Nernstatift. Naturwissens-
chaften, 1943, 31, (23/24): 265-268.
136. Ward С. Н. AMRL-TR-67-53. Immobilized liquid
membranes for continuous carbon dioxide
removal. Wright-Patterson AFB. Ohio, June 1967.
137. Wynveen R., Montgomery K. AFFDL-TR-65-32.
Experimental Oxygen Concentrating System.
Techn. Rept. Wright-Patterson, AFB, April 1965.
Глава 4
ОДЕЖДА КОСМОНАВТОВ
И ЛИЧНАЯ ГИГИЕНА
А. М. ФИНОГЕНОВ, А. Н. АЖАЕВ, Г. В. КАЛИБЕРДИН
Институт медико-биологических проблем МЗ СССР,
Москва, СССР
Настоящая глава содержит материалы по
одному из основных направлений медико-
биологического обеспечения космических
полетов — личной гигиене космонавтов и их
одежде. В ней изложены общие положения,
которые следует учитывать при обработке
режима гигиенических мероприятий и
разработке средств личной гигиены, полетной одежды,
белья, постельных принадлежностей и сани-
тарно-бытовых устройств для экипажей
космических кораблей при различной
продолжительности полета.
Вопросы, связанные с полетной одеждой и
бельем, освещены только в гигиеническом
аспекте, поэтому детали и особенности
использования и функционирования
компенсирующих костюмов и скафандров,
являющихся составной частью систем полетной одежды
космонавтов, излагаются в главе 7
«Индивидуальные системы обеспечения
жизнедеятельности».
Авторы выражают глубокую
признательность Уолтону Л. Джонсу (НАСА США),
А. В. Покровскому и Ф. К. Савинич (АН
СССР) за любезно предоставленные
материалы, которые были использованы при
написании данной главы.
ОДЕЖДА КОСМОНАВТОВ
В повседневной жизни назначение
одежды — снижать теплопотери организма,
обеспечивать оптимальные условия для
поддержания на постоянном уровне температуры
тела, а также защищать от неблагоприятных
воздействий внешней среды (высокой и
низкой температуры, дождя, снега, ветра, пыли).
В кабине космического корабля, где
указанные факторы либо отсутствуют, либо
сведены до минимума, одежда приобретает
несколько иные функции.
Широко распространенное деление
одежды космонавтов на собственно одежду и
космические скафандры в значительной мере
условно, ибо, по своей сущности, скафандры
в специфических условиях деятельности
космонавтов (в том числе и при выходе в
открытый космос или на поверхность той или иной
планеты) выполняют все функции одежды,
приспособленной к определенной
производственной деятельности.
Подобно земной, одежда космонавтов
должна быть удобной для работы и отдыха, не
затруднять и не ограничивать движений.
Известное положение о том, что лучшая
одежда — та, которую мы не ощущаем, вполне
применимо и в данном случае.
Комплект одежды космонавтов состоит из
нательного белья, полетного костюма, в
котором космонавты находятся в космическом
корабле, п теплозащитного костюма.
Нательное белье и полетные костюмы
предназначены для повседневной носки и могут
быть использованы один раз или повторно.
Одежда одноразового пользования
предназначается для ношения в течение
определенного отрезка времени, после чего она
поступает в систему удаления отходов или, если
это предусмотрено программой исследований,
упаковывается в герметические емкости
(мешки) и хранится до окончания полета, а
космонавты надевают новый комплект.
Одежду повторного пользования носят в
течение того же или несколько меньшего
отрезка времени, что и одежду одноразового
пользования, но затем не уничтожают, а
подвергают тому или иному виду очистки.
И тот и другой способы использования
одежды имеют свои достоинства и
недостатки. Применение одежды одноразового ноль-
ОДЕЖДА КОСМОНАВТОВ И ЛИЧНАЯ ГИГИЕНА
123
зования, не требуя специальных
очистительных устройств, упрощает конструкцию
бытового оборудования космического корабля.
Однако при увеличении численности экипажа и
значительной продолжительности полета
объем и вес сменной одежды могут достигнуть
очень больших величин.
Так, по данным фирмы Юнайтед Эйр-
крафт, для полета экипажа из трех человек
продолжительностью свыше 200 суток и
смены одежды каждые 10 дней вес одежды
одноразового пользования значительно превысит
все допустимые лимиты.
Применение одежды многократного
пользования при всех ее видимых преимуществах
в данный момент не может быть
реализовано в связи с отсутствием соответствующих
стиральных и сушильных установок.
Имеющиеся данные показывают, что
подобные установки не будут созданы в
ближайшее время. Поэтому в большинстве
планируемых в настоящее время космических
полетов космонавты, по-видимому, будут
использовать одежду однократного применения.
К одежде однократного применения
следует также отнести и теплозащитные
костюмы. Эти костюмы употребляются при
приземлении в безлюдной местности в
неблагоприятных климатических условиях. Кроме того,
они могут быть использованы в случае
нарушения работы систем кондиционирования на
борту космического корабля.
Остановимся теперь более подробно на
особенностях одежды космонавтов.
НАТЕЛЬНОЕ БЕЛЬЕ
Нательное белье непосредственно
соприкасается с кожными покровами. Этим
определяется основное требование к данному виду
одежды — не оказывать раздражающего
действия на кожу. Ткань белья должна быть
легкой, эластичной и не затруднять теплоотдачу
конвекцией и радиацией, а также не
препятствовать испарению влаги с поверхности тела.
Необходимо, чтобы ткань, из которой
изготавливается нательное белье космонавтов,
обладала достаточной прочностью для
длительного ношения и крепления на ней датчиков
для снятия биотелеметрической информации.
Стирка и различные виды стерилизации не
должны изменять свойств ткани.
Высокие гигиенические свойства
натуральных льняных и хлопчатобумажных тканей
прежде всего привлекли внимание
создателей одежды космонавтов. Так, для экипажей
космических кораблей типа «Аполлон»
нательное белье было изготовлено из пористой
хлопчатобумажной ткани вязаного типа.
Исследования показали ее высокую
воздухопроницаемость, влагоемкость и способность
сорбировать с кожи хлориды и органические
вещества. В дальнейшем для повышения
износоустойчивости было признано
целесообразным применять льняные и
хлопчатобумажные волокна не в чистом виде, а в смеси
с другими, более прочными компонентами.
Особое значение это имело для нательного
белья, надеваемого под скафандр.
Существенную роль при создании
нательного белья играет и структура ткани.
Необходимость обеспечить максимальную
сочетаемость нательного белья со следующим слоем
одежды (полетным костюмом или
скафандром) и, следовательно, исключить
возможность возникновения складок на белье, а
также стремление свести к минимуму
количество швов привели к мысли о
целесообразности использования трикотажной ткани.
Трикотаж позволяет изготавливать белье,
равномерно облегающее тело без избыточных
складок [19].
В результате физиолого-гигиенических и
физико-химических исследований различных
трикотажных полотен [20] для нательного
белья космонавтов был рекомендован хлопча-
то-вискозный трикотаж, изготовленный на
мальезных машинах. Этот трикотаж обладает
высокой воздухопроницаемостью (не менее
400-^600 л/м2 • сек при давлении 5 мм
водяного столба) и паропроницаемостью с
сопротивлением около 1 мм воздушного слоя.
Гигроскопичность этой ткани белья не менее 7%
при относительной влажности воздуха 60%.
Прочность трикотажа достаточно высокая —
не менее 20 кг для ширины полоски 50 мм.
Толщина полотна при нагрузке 10 г —
0,73 мм.
Нательное белье из такого трикотажа не
осложняет надевание космического
скафандра и не вызывает неприятных ощущений при
ношении его под скафандром в течение 10
суток. Оно хорошо продувается и обеспечивает
достаточную аэрацию кожной поверхности
при работе вентиляционной системы
скафандра. Разработанная конструкция нательного
белья, включающая фуфайку, бесшовные
носки и кальсоны со специальным
запахивающим клапаном в области промежности,
позволяющим пользоваться ассенизационным
устройством, была успешно применена
космонавтами космических кораблей типа «Восток» и
может быть рекомендована для
использования в качестве одежды, надеваемой под
скафандр [20].
124
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
Ограниченные возможности проведения
гигиенических мероприятий по очистке тела в
условиях космического полета привели к
использованию для этих целей сорбционных
свойств тканей нательного белья. Известно,
что при достаточной фитильности ткани, из
которой изготовлено нательное белье, она
может сорбировать определенное количество
кожных выделений. С увеличением
продолжительности космических полетов эта
способность тканей нательного белья приобретает
все большее значение [19].
Говоря о сорбционных свойствах белья,
следует отметить еще одну очень важную
сторону этого вопроса — переход части
микрофлоры с поверхности тела на белье. При
дальнейшем изложении будет подробно
показана зависимость между свойствами белья,
объемом и частотой гигиенической обработки
кожи и количеством и видами микрофлоры
на ней.
Можно полагать, что по мере увеличения
длительности космических полетов проблема
снижения микробной обсемененности кожи
будет приобретать все большее значение.
Одним из перспективных способов снижения
микробной обсемененности кожи и
нательного белья представляется использование
антимикробных текстильных материалов [4].
Способам получения таких материалов последние
годы уделяется большое внимание.
Совсем недавно применялась импрегнация
тканей различными бактерицидными (бакте-
риостатическими) препаратами. Однако
недостаточная устойчивость этих препаратов при
стирке и в процессе эксплуатации тканей [3]
потребовала дальнейших исследований.
Изыскания возможности присоединения
бактерицидных препаратов непоаэедственно к
макромолекулам волокнообразующих полимеров
дали наибольшие результаты при
использовании поливинилспиртовых и целлюлозных
волокон.
Нательное белье, изготовленное из волокна
«Летилан» с введением препарата 5-нитрофу-
ранового ряда, обладает выраженным
антимикробным эффектом по отношению к
микрофлоре, обычно вегетирующей на
поверхности кожи человека.
Другой метод получения антимикробных
химических волокон состоит в введении
нерастворимых или малорастворимых в воде
препаратов в прядильный раствор полимеров
при формировании волокна [10].
При испытании антимикробного белья в
течение 10—15 суток в условиях обычной
жизни не обнаружено отрицательных
изменений в функциональном состоянии кожных
покровов [10].
Необходимо отметить, что сложность
создания антимикробного белья обусловлена не
только трудностями подбора сочетаний
бактерицидных (бактериостатических)
препаратов и соответствующих химических волокон,
но и возможностью возникновения
различного рода дисбактериозов вследствие
применения такого белья.
Имеющиеся в настоящее время данные
делают весьма заманчивой перспективу
использования антимикробного белья при
длительных полетах космических кораблей.
ПОЛЕТНЫЙ КОСТЮМ
В зависимости от программы и конкретных
условий полета верхней одеждой космонавтов
служит или полетный костюм, или скафандр.
Конструкция полетного костюма должна
не стеснять свободы и объема движений и
тем самым не влиять на работоспособность
космонавта, предусматривать возможность
пользования ассенизационным устройством,
допускать быстрое его надевание и
снимание.
Полетный костюм должен полностью
сочетаться с нательным бельем и теплозащитным
костюмом. Теплозащитные свойства
полетного костюма должны быть оптимальными для
заданного температурного режима кабины
корабля. При разработке полетного костюма
необходимо предусматривать возможность
крепления датчиков для снятия
биотелеметрической информации, а также нескольких
карманов для небольших предметов личного
пользования.
Ткань, применяемая для изготовления
полетного костюма, должна быть легкой,
мягкой, эластичной, износоустойчивой, трудно-
воспламеняемой и не должна способствовать
выделению пыли, а напряженность
электростатического поля этой ткани не должна
превышать определенной величины.
Если предполагается многократное
использование полетного костюма, необходимо,
чтобы ткань сохраняла свои свойства после
стирки и различных видов стерилизации. Во
всех случаях ткань и конструкция костюма
не должны затруднять теплопередачу
конвекцией, радиацией и испарением влаги с
поверхности тела.
В длительных космических полетах
определенное значение приобретают цвет и
интенсивность окраски тканей верхней одежды.
Исходя из требований гигиены и технической
ОДЕЖДА КОСМОНАВТОВ И ЛИЧНАЯ ГИГИЕНА
125
эстетики отдается предпочтение одежде
светлых спокойных тонов. При выборе окраски
костюмов следует также учитывать
индивидуальные вкусы членов экипажа.
Естественно, что при конструировании
полетных костюмов необходимо подбирать
ткани с высокой износоустойчивостью и
прочностью. Так же как и при конструировании
нательного белья, изучалась возможность
применения синтетических волокон.
Синтетические ткани в своем большинстве
характеризуются высокой прочностью,
эластичностью, несминаемостью, легко
поддаются механической очистке.
К настоящему времени создано много
трудновозгораемых, пожаробезопасных
синтетических тканей, не поддерживающих горение
при повышении температуры.
В то же время применение полимерных
синтетических материалов таит в себе
потенциальную возможность выделения из них в
воздушную среду летучих вредных веществ.
Это может быть вызвано наличием в
материалах остаточного количества свободных, не
вошедших в реакцию полимеризации или
поликонденсации мономеров, обладающих, как
правило, токсическими свойствами.
Выделение мономеров и частиц с низким
молекулярным весом может быть также следствием
процессов деструкции [2].
Необходимо отметить наличие
электростатических зарядов в изделиях из
синтетических материалов. Так, большие заряды
обнаружены в изделиях из хлорина и ацетатного
шелка, в обуви, изготовленной с
использованием полимерных материалов. В ряде
случаев длительно удерживающаяся
напряженность электростатического поля достигает
6—8 кв/см2 и сопровождается
возникновением у человека, носящего такую одежду,
неприятных и даже болевых ощущений.
Никаких отрицательных явлений не
обнаруживается лишь при напряженности
электростатического поля, не превышающей 200—
400 в/см2. Наличие электростатического поля
способствует более быстрому загрязнению
одежды.
Существенными недостатками
синтетических тканей в сравнении с натуральными
являются их более низкие гигроскопичность,
паропроницаемость и тепловое сопротивление.
Исследования показали, что
гигроскопичность лавсана в 16 раз, а нитрона в 4 раза
меньше, чем у шерстяной ткани бостон [12].
Кроме того, было обнаружено, что по мере
увеличения доли синтетического волокна в
ткани гигиенические свойства ее ухудшаются,
причем эти изменения носят линейный
характер; снижение гигиенических свойств
ткани, содержащей синтетическое волокно до
50%, не влияет в значительной степени на
общие физиолого-гигиенические свойства
одежды из нее; одежда из смешанной ткани
может быть рекомендована к использованию
при температуре окружающего воздуха
+18^+50°С [И].
При выборе синтетического волокна для
смешанной пряжи наиболее целесообразно,
по-видимому, использовать полиэфирное
волокно лавсан, обладающее высокими
теплозащитной способностью и прочностью,
эластичностью, несминаемостью, термо- и
химической стабильностью, стойкостью к истиранию,
устойчивостью к действию солнечного света,
химических агентов, бактерий и т. д. [17].
Одна из главных задач при
конструировании полетной одежды — сохранение
теплового баланса у космонавтов, т. е.
предупреждение как излишней теплоотдачи организмом,
так и накопления избыточного тепла.
Человек, одетый в обычную двухслойную одежду,
сохраняет тепловой баланс при определенных
сочетаниях теплопродукции и температур
окружающего воздуха [6, 8].
Приводим данные о характере физической
работы, необходимой для сохранения
теплового баланса человека, одетого в
двухслойную одежду, при различной температуре
окружающего воздуха:
Показатель
Температура воздуха, °С
Теплопродукция
организма, ккал
Физическая работа
средняя
10
3,5
легкая
18
2,5
покой
22—25
1,5
С целью определения теплозащитных
свойств одежды для человека, находящегося
в относительном покое, при небольшой
скорости движения воздуха можно
ориентировочно руководствоваться данными Винслоу
и соавт. [48]:
Температура воздуха, °С
Теплоизоляция одежды,
КЛО
30
21
12
3
—6
0
1
2
3
4
126
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
Известно, что заданный режим
микроклимата в кабинах космических кораблей
соответствует комфортным величинам:
температуре воздуха 18-^23° С, скорости движения
воздуха 0,05-г-0,5 м/сек; относительной
влажности 40—65 %.
Учитывая, что в условиях полета
космонавты в основном находятся в состоянии покоя
или выполняют легкую физическую работу,
их повседневная одежда должна иметь
теплоизоляцию порядка 1—1,2 КЛО.
При повышении температуры воздуха в
кабине выше расчетных величин космонавтам
для сохранения комфортных теплоощущений
рекомендуется снимать куртку полетного
костюма или оставаться только в нательном
белье. При понижении температуры воздуха
ниже 18° С тепловой комфорт может быть
достигнут за счет использования
теплозащитного костюма (его надевают поверх
полетного), шерстяных носков и шерстяной
шапочки или шлема.
ТЕПЛОЗАЩИТНЫЙ КОСТЮМ
Как уже говорилось, основное назначение
теплозащитного костюма состоит в
обеспечении теплового комфорта космонавтов при
понижении температуры в кабине космического
корабля (как, правило, в случае аварийной
ситуации), а также при покидании
космического корабля после его приземления
(приводнения). Не являясь повседневной
одеждой космонавтов, теплозащитный костюм
должен храниться в условиях,
обеспечивающих при необходимости быстрое его
применение. Общие требования к конструкции
такого костюма и составу его тканей совпадают
с требованиями к костюмам летчиков.
При создании теплозащитной одежды
большое значение имеет рациональное
применение отдельных слоев материала. При
проектировании структуры пакета теплозащитной
одежды целесообразно, чтобы функции
отдельных слоев ее были строго
специализированы. Пакет зимней одежды обычно состоит
из покровной ткани, ветрозащитной
прокладки, утепляющей прокладки и подкладки.
Покровные ткани воспринимают механические
воздействия при использовании одежды и
определяют ее внешний вид.
Основными требованиями, которым
должны удовлетворять покровные ткани,
являются износоустойчивость, прочность, несминае-
мость, устойчивость к воздействию
окружающей среды (свет, осадки).
Назначение ветрозащитной прокладки
состоит в создании малой
воздухопроницаемости пакета, при которой сохраняется
высокий уровень теплозащитных свойств одежды
при эксплуатации ее в условиях ветра.
Необходимо, чтобы ветрозащитные прокладки
обладали следующими главными свойствами:
воздухонепроницаемостью в пределах 7н-
-т-40 л/м2-сек (в зависимости от
метеорологических условий), небольшим весом,
минимальной жесткостью, достаточной прочностью
и паропроницаемостью.
Утепляющие прокладки обеспечивают
теплозащитные свойства одежды.
К ним предъявляются следующие
требования: стабильность слоя и устойчивость к
механическим воздействиям в процессе
эксплуатации, малый объемный вес, достаточно
высокая воздухо- и паропроницаемость.
Подкладка должна быть легкой, прочной,
износоустойчивой, иметь гладкую поверхность.
Паропроницаемость пакета материалов не
может быть меньше 25 г/м2«час.
Конечно, возможна различная конструкция
теплозащитного костюма. Так, например,
покровная ткань костюма может служить
одновременно и в качестве утепляющей
прокладки. Важно только то, чтобы теплозащитный
костюм обладал необходимой
теплоизоляцией.
По-видимому, теплоизоляция полетных
теплозащитных костюмов должна быть не менее
2 КЛО, что соответствует теплоизоляции
одежды для переходных и зимних сезонов.
Приводим сведения о теплоизоляции
основных типов одежды [27, 46].
Вид одежды
Легкая летняя
Костюм мужской шерстяной
Одежда переходных сезонов
Зимнее пальто (умеренно
холодная зима)
Зимнее пальто (холодная зима)
Арктическая
Особо арктическая
Теплоизоляция,
КЛО
0,5
1,0
2,0-2,5
3,0
3,5
4,0-5,0
5,5-6,0
Как видно из приведенных данных, для
зимних и арктических видов одежды
требуется теплоизоляция в Зн-6 КЛО. Идеальная
теплозащитная одежда может обеспечить
теплозащиту не более 1,6 КЛО на 1 см ее тол-
ОДЕЖДА КОСМОНАВТОВ И ЛИЧНАЯ ГИГИЕНА
127
щины [27]. Однако практически эту
величину получить очень трудно. Теплозащитная
одежда с указанными показателями
обеспечивается толщиной слоя выше 3—4 см, что
значительно затрудняет движения человека.
Поэтому целесообразно ограничить
теплозащитные свойства полетной одежды величиной
теплоизоляции 3—4 КЛО [22].
Известно, что существенное влияние на
теплозащитные свойства одежды оказывают
и такие конструктивные факторы, как
кривизна теплозащитного слоя одежды и наличие
воздуха между слоями тканей. Путем
использования теплоизоляционных свойств
«инертного воздуха» можно значительно повысить
теплозащитные свойства одежды. За счет
изменения материала ткани теплозащитные
свойства одежды могут максимально
увеличиваться лишь на 16% [27]. Все это
свидетельствует о большом значении
конструктивных решений при создании полетной
теплозащитной одежды.
Таблица 1. Зависимость теплоизоляции одежды
(в КЛО)отуровня физической работы при скорости
движения воздуха 0,5 м/сек и суммарной радиации
до 0,5 ккал/см2-мин [15]
+10,4
-0,4
-1,7
-8,8
-14,8
-17,4
—21,3
—43,7
-55,0
2,1
3,6
4,4
4,8
6,4
6,8
7,3
10,4
11,9
1,2
2,2
2,8
3,0
4,1
4,4
4,8
6,7
7,6
0,5
1,1
1,5
1,6
2,2
2,4
2,6
3,7
4,3
При конструировании таких костюмов
необходимо также учитывать величину
физической работы и движение окружающего
воздуха, так как эти факторы оказывают
большое влияние на уровень теплоизоляции
одежды (табл. 1).
ОБУВЬ И ГОЛОВНОЙ УБОР
В комплект наряду с полетным и
теплозащитным костюмами входят обувь и головной
убор.
С полетными костюмами могут
применяться шапочки, изготовленные из тех же тканей,
что и сам костюм. Шапочка должна быть
пошита из тканей достаточно легких, мягких,
эластичных и не вызывающих раздражений
волосистой части головы.
Конструкция шапочки должна быть
удобной при эксплуатации и не затруднять
теплоотдачу конвекцией, радиацией и
испарением влаги. Очень удобна шапочка
спортивного типа с козырьком и откидным бортиком.
С теплозащитным костюмом рационально
применять шлемы, надеваемые на шапочку и
прикрепляемые к ней специальными
устройствами. Шлемы могут быть несъемными,
являясь составной частью костюма, и
съемными. В последнем случае шлем переходит в
пелерину, позволяющую утеплить грудь,
спину и плечи. Кроме того, он должен хорошо
облегать голову и обладать достаточной
теплоизоляцией. Конструкция шлема
предусматривает возможность укрепления на нем
датчиков для снятия биотелеметрической
информации и переговорных устройств системы
связи.
В комплекте с теплозащитным костюмом
находится обувь, которая должна быть легкой,
прочной, обладать хорошими
теплоизоляционными свойствами. Это обеспечивается
соответствующим подбором материалов и
конструкцией, рассчитанной также на пребывание
космонавта в условиях невесомости [19, 21].
ЛИЧНАЯ ГИГИЕНА КОСМОНАВТОВ
Скромные на первый взгляд вопросы
личной гигиены человека на борту космического
корабля длительное время оставались на
втором плане в той огромной программе медико-
биологических исследований, которая была
осуществлена в первое десятилетие освоения
космического пространства.
Такое положение объяснялось прежде
всего тем, что перед исследователями стояли
более важные проблемы, связанные с
выяснением принципиальной возможности
выживания человека при воздействии экстремальных
факторов космического полета.
И хотя личная гигиена включает очень
существенные для сохранения и укрепления
здоровья человека правила,
кратковременность первых космических полетов
позволяла, а сложность осуществления гигиенических
128
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
процедур вынуждала лишать экипажи
первых кораблей привычных для земных условий
стандартов личной гигиены.
Основные требования личной гигиены по
соблюдению в чистоте кожных покровов и
волос, полости рта и зубов, одежды и обуви,
постельных принадлежностей и других
предметов обихода в силу кратковременности
полетов могли выполняться лишь частично.
Однако и в таких условиях эти ограничения не
проходят незамеченными. Одно из самых
сильных желаний космонавтов при
возвращении на землю — это принять горячий душ.
По мере увеличения продолжительности
полетов, создания длительно существующих
орбитальных и планетных станций значение
личной гигиены в общем комплексе медико-
биологического обеспечения космических
полетов неизмеримо возрастает. Больше того, в
силу специфики условий на борту
космических объектов гигиенические процедуры
приобретают широту и масштабность, далеко
превосходящие уровень, свойственный
наземному существованию человека [13].
Особенности внешней среды в кабинах
космических кораблей и непривычные для
человека факторы полета могут привести к
изменениям в физиологических показателях
жизнедеятельности человеческого организма,
которые проявятся в нарушениях обменных
процессов, в снижении уровня защитных сил
организма и т. д. Если же допустить, что все
эти явления будут происходить на фоне
изменения количественного и видового состава
микробной флоры, окружающей человека, то
мероприятия личной гигиены приобретают
многоцелевое назначение [13, 36].
Вместе с тем нельзя не учитывать того
факта, что обычно легко выполняемые на земле
процедуры личной гигиены в условиях
космического полета будут связаны с решением
ряда очень сложных технических проблем.
Значительные трудности в оборудовании
отсеков космических кораблей санитарно-быто-
выми устройствами, в обеспечении членов
экипажа достаточным количеством воды,
моющих веществ (детергентов) и других средств
личной гигиены, а также необходимость
сбора, сохранения или регенерации смывных и
хозяйственных вод в условиях невесомости
накладывают существенный отпечаток на
техническое решение вопросов личной гигие-
ны [18].
В то же время привычные для земных
условий представления о необходимом объеме
и частоте процедур личной гигиены
потребуют поправок, учитывающих особенности
санитарно-гигиенических условий в замкнутых
помещениях космических кораблей.
Совершенно очевидно, что в
количественном и качественном отношении характер
загрязнений здесь имеет некоторые особенности
вследствие своеобразных условий для
физиологии кожи: ограниченной подвижности
человека, необычного состояния вегетативной
нервной системы и эндокринного аппарата,
высокого нервно-психического напряжения,
особого водно-пищевого рациона и т. д.
Особенности физиолого-гигиенических
условий в кабинах космических кораблей,
усугубленные техническими сложностями создания
санитарно-бытовых устройств, приводят к
необходимости разработки каких-то новых,
может быть несколько отличных от земных,
рекомендаций по рациональному режиму
гигиенических мероприятий и определению
комплекса средств, предназначенных для
выполнения правил личной гигиены.
Естественно, поставленная задача может
быть полно и успешно решена только в том
случае, если будут изучены все аспекты
влияния необычных факторов космического
полета на организм человека в целом и на его
кожные покровы в частности.
Особый интерес для личной гигиены
представляет изучение санитарно-гигиенических
условий в кабинах космических кораблей,
клинических, физиологических и
биохимических показателей состояния кожного
покрова и полости рта человека, определение
характера и степени загрязнения его кожных
покровов и одежды продуктами
жизнедеятельности и микробной флорой.
САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ
В КАБИНАХ КОСМИЧЕСКИХ КОРАБЛЕЙ.
ХАРАКТЕРИСТИКА ЗАГРЯЗНЕНИЙ
И ИХ ИСТОЧНИКИ
Основное влияние на формирование
санитарно-гигиенических условий в кабинах
космических кораблей оказывает то
обстоятельство, что эти помещения полностью
защищены от каких-либо загрязнений извне.
В условиях небольших, изолированных,
предварительно тщательно очищенных и
обеззараженных помещений с подачей
кондиционированного воздуха внешнее загрязнение
кожи и одежды космонавтов будет
определяться пылью, образующейся из одежды,
обуви, спальных принадлежностей и материалов
покрытий оборудования, остатками пищи,
частицами кала или мочи, случайно попавшими
в кабину при пользовании ассенизационными
ОДЕЖДА КОСМОНАВТОВ И ЛИЧНАЯ ГИГИЕНА
129
устройствами. Однако основными в этих
условиях будут эндогенные загрязнения,
источником которых является организм
человека — его кожа. Выделения потовых и сальных
желез, отторгнувшиеся частицы эпителия,
частички волос составят значительную часть
загрязнений окружающей среды, кожного
покрова и одежды космонавтов [18].
В табл. 2 приведены данные исследования
по определению величины эндогенных
загрязнений в кабине космического корабля [37].
Таблица 2. Масса и объем отбросов в замкнутом
пространстве кабины высокоманевренного
пилотируемого космического корабля (на 1 чел/сутки) [37]
Ингредиент
Пыль от покрытий кабины
Крошки пищи
Десквамированный эпителий
Волосы
потери от депиляции
потери от бритья
Чешуйки ногтевых пластинок
Твердые остатки пота
Секрет сальных желез
Твердые остатки слюны
Слизь
Остатки семенаой жидкости
(на одежде)
Остатки мочи (на одежде)
Частицы кала (на одежде)
Микроорганизмы
Кишечные газы
Кал
сухой остаток
вода
Моча
сухой остаток
вода
Вода неощутимой перспирации
Общий
вес (исключая мочу, кал,
кишечные газы и воду с потом)
твердый остаток
газ
Общая вода
Масса, г
0,7р0
0,700
3,000
0,030
0,300
0,010
3,000
4,000
0,010
0,400
0,003
0,025
0,025
0,160
20,0
100,0
70,0
1400,0
1200,0
12,363
102,363
—
3700,0
Объем, мл
0,720
0,700
2,800
0,030
0,280
0,010
3,000
4,200
0,010
0,400
0,003
0,025
0,023
0,140
2000,0
19,0
100,0
66,0
1400,0
1200,0
12,341
97,341
2000,0
3700,0
Среди газообразных продуктов,
выделяемых человеком, обнаружены такие вещества,
как аммиак, окись и двуокись углерода,
предельные, непредельные и ароматические
углеводороды, различные альдегиды, кетоны,
низшие жирные кислоты, спирты и эфиры —
всего до 21 соединения [7, 28, 30]. Многие
из этих веществ могут оказаться токсичными,
так как поступают в атмосферу в достаточно
больших количествах. При этом отдельные
авторы [14, 28] подчеркивают, что
значительная часть вредных примесей появляется
в результате деструкции продуктов
выделения потовых и сальных желез человека, и
обращают внимание на большое значение
гигиенических процедур в этом аспекте.
Исследования по определению микробной
обсемененности среды обитания в кабинах
космических кораблей и их имитаторах [5,
25, 41, 49] показали, что человек является
основным поставщиком микробных
аэрозолей. Увеличение количества микроорганизмов
в воздухе происходит в основном за счет
кокковой микрофлоры (золотистый и кожный
стафилококк, ^-гемолитический стрептококк
и др.).
Во время полетов на кораблях «Аполлон-7»
и «Аполлон-8» было обнаружено, что в
бактериальной и грибковой флоре происходят
изменения, к которым относятся прежде всего
обмен микроорганизмами между членами
экипажа и усиление роста грамположитель-
ных микроорганизмов, таких, как золотистый
стафилококк и (3-стрептококк, при некотором
угнетении роста анаэробной микрофлоры
[25]. Эти данные указывают на то, что
условия космического полета могут привести к
доминированию тех микробов, рост которых в
обычных условиях подавляется.
В атмосфере кабины космического корабля
«Джемини-10» перед запуском были
обнаружены обычные для воздуха бактерии,
содержащиеся в пыли, на коже и в продуктах
жизнедеятельности. После полета были найдены
лишь микроорганизмы, находящиеся обычно
только в пыли [49].
Одним из эффективных методов
обеззараживания воздушной среды кабины
космического корабля является фильтрация воздуха
через бактериальные фильтры,
установленные в системе регенерации газовой среды.
Однако снижения уровня микробной
обсемененности воздуха можно добиться,
по-видимому, и рациональным режимом
гигиенических процедур, т. е. своевременным
удалением микроорганизмов с поверхности кожи.
СОСТОЯНИЕ КОЖНЫХ ПОКРОВОВ
И ИХ ЗАГРЯЗНЕНИЕ
Проведенные в различных научных
центрах Советского Союза и Соединенных
Штатов Америки исследования [5, 9, 13, 18, 24,
29, 37, 38, 41, 45, 47] позволили обосновать
9 Заказ № 1174, т. III.
130
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
необходимость проведения определенных
гигиенических процедур и оценить их
значимость в общей цепи медико-биологического
обеспечения космических полетов. Эти
исследования позволили изучить состояние
кожного покрова и полости рта человека в
условиях длительного лишения его привычного
объема гигиенических процедур.
Уже первые эксперименты подтвердили
очевидное положение о том, что лишение
цивилизованного человека возможности
соблюдения элементарных правил личной гигиены,
даже в течение короткого срока, приводит к
нежелательному нервно-психическому
напряжению, хотя при этом и не отмечается
сколько-нибудь заметных отклонений в
объективных показателях состояния кожного покрова.
Почти все испытуемые уже после 10—12
суток эксперимента отмечают огромное
желание принять ванну и сменить белье,
«по-настоящему» умыться [18, 47]. Это желание
обычно преследует испытуемых в течение
всего эксперимента, длительность которого выше
двух недель. Оно появляется на 7—10-е
сутки, когда испытуемые чаще всего начинают
отмечать зуд волосистой части головы и
неприятный запах от белья и тела [47].
Испытуемые жалуются, что чувствуют себя
«запаршивевшими», «загрязнившимися» [29].
При оценке условий обитаемости в
экспериментальной камере показатель «отсутствие
воды для умывания» оценивается
испытателями как один из четырех наиболее
раздражающих факторов жизни в ограниченном
пространстве малого объема. В
противоположность этому в тех случаях, когда
испытуемым разрешается использовать моющие
средства и менять одежду, загрязнение и
неприятный запах в ряду 19 оцениваемых
раздражающих факторов стоят на 15-м и 16-м
местах соответственно [38].
Клинические наблюдения за состоянием
кожных покровов и полости рта показывают,
что лишь в отдельных случаях отмечаются
незначительные реакции кожи у
испытуемых [18, 29]. Малоподвижный образ жизни
испытуемых приводит к резкому
уменьшению процесса отшелушивания ороговевших
чешуек эпидермиса в области подошвенной
поверхности стоп, вследствие чего
наблюдается выраженное наслоение роговых масс на
этих поверхностях [18]. У отдельных
испытуемых наблюдаются вульгарные кожные
заболевания, среди которых основное место
принадлежит остиофолликулитам. Остиофол-
ликулиты локализуются главным образом в
области ягодиц и бедер, т. е. в местах
наибольшего давления, трения и увлажнения
кожи. Отмечаются остиофолликулиты на
коже лица и шеи у испытуемых, которые
носят в течение нескольких суток шлемофоны.
Дерматиты обнаруживаются только в
местах наложения биотелеметрических
датчиков. Единичные случаи появления
фурункулов являются следствием осложнения
угревой сыпи и остиофолликулитов. При этом
указывается, что возникновение кожных
заболеваний не может быть отнесено только за
счет ограничений в проведении
гигиенических мероприятий [18].
Таким образом, многочисленные
исследования свидетельствуют о том, что лишение
человека в течение длительного срока
возможности проведения полноценных
гигиенических процедур не приводит к сколько-нибудь
серьезным осложнениям в клиническом
состоянии кожных покровов. Лишь у
отдельных испытуемых отмечается сухость кожи,
особенно волосистой части головы, а также
раздражение участков кожи в местах
постоянного ношения электродов. Повышенный зуд
всего тела наблюдается только при высокой
температуре окружающей среды [29, 47].
В полетах космических кораблей «Апол-
лон-7» и «Аполлон-8», так же как и при
полетах кораблей «Джемини», отмечались лишь
незначительные нарушения в состоянии
кожных покровов у космонавтов, выразившиеся
в себоррейных изменениях на скальпе и лице
[25].
Некоторую тревогу вызывает лишь
состояние полости рта и зубов. Отсутствие
привычного гигиенического ухода за полостью рта
обычно приводит к резкому ухудшению
состояния зубов и слизистой оболочки.
Появляется неприятный запах изо рта,
увеличивается налет на зубах, происходит их
окрашивание, развиваются различной степени
гингивиты [23, 47].
Исследования физиологических и
биохимических показателей кожного покрова
испытуемых [10, 13, 14, 18] не выявляют каких-
либо значительных изменений в
функциональном состоянии кожи. Саловыделительная
функция кожи не нарушается. Уровень слоя
насыщения липидов поверхности кожи и
скорость его восстановления в ходе
экспериментов мало изменяются [14, 18].
Обнаруженный в отдельных экспериментах
сдвиг рН поверхности кожи в кислую
сторону свидетельствует не о биохимических
изменениях в коже, а является следствием
появления в составе кожных загрязнений
низкомолекулярных свободных жирных кислот,
ОДЕЖДА КОСМОНАВТОВ И ЛИЧНАЯ ГИГИЕНА
131
образующихся в результате деструкции
секрета сальных желез [14, 18].
Изучение бактерицидности кожи в ходе
длительных экспериментов свидетельствует
о постепенном ее снижении. Индекс
бактерицидности кожи предплечья, бывший в
исходном состоянии на утювне 90—95 единиц,
через 30 суток эксперимента снижается до 60—
70 единиц [18]. По данным других
исследователей [9], бактерицидность кожи в ходе
эксперимента остается на исходном уровне
и лишь в период последействия наблюдается
тенденция к некоторому ее снижению.
Несмотря на то, что в проведенных
исследованиях не получены достаточно убедительные
данные о снижении бактерицидной функции
кожи, есть все основания ожидать, что в
реальных полетах большой продолжительности
мы можем столкнуться с этим отрицательным
явлением.
Воздействие таких экстремальных
факторов космического полета, как особенности
питания [31], травматический шок [39],
обширное облучение тела [32], гиперсекреция
и гипосекреция гормонов [44], приводит к
понижению устойчивости организма к
инфекции, к снижению его иммунной резистент-
ности, в том числе, возможно, и к снижению
бактерицидной функции кожи.
Исследование характера и степени
загрязнения поверхности кожи и белья показали,
что эти загрязнения в основном состоят из
продуктов жизнедеятельности человеческого
организма — секрета сальных и потовых
желез, частичек эпидермиса, выпавших волос, а
также из пыли от одежды и микробных
клеток [14, 18].
Среднесуточное суммарное загрязнение
кожи и одежды хлоридами в условиях
отдельного эксперимента колебалось от 117 до
403 мг/сутки, а органическими веществами —
от 335 до 886 мг О2/сутки. Количество липи-
дов поверхности кожи (слой насыщения) на
отдельных участках спины и груди лишь
несколько превышало уровень, характерный
для данных участков кожи в обычных
условиях [18].
Это обстоятельство свидетельствует, с одной
стороны, о достаточных сорбционных
свойствах нательного белья и хорошем его
очищающем действии, а с другой — о
нормальном состоянии саловыделительной функции
кожи.
Тканями белья и одежды поглощается
около 90% хлоридов и до 80% органических
веществ. Способность одежды очищать кожу
от продуктов ее жизнедеятельности зависит
как от вида применяемых тканей, так и от
конструктивных особенностей нательного
белья.
Большое значение для обоснования
мероприятий личной гигиены имеют данные,
полученные при изучении характера изменений
в химическом составе загрязнений,
находящихся длительное время на поверхности кожи
[14,18].
Под воздействием кислорода воздуха,
влаги и ферментов, выделяемых кожей и
микроорганизмами, основная часть загрязнений —
липиды поверхности кожи (секрет сальных
желез) претерпевают значительные
изменения. При этом увеличивается кислотное
число липидов и уменьшаются число омыления
и йодное число.
Сложные эфиры высших жирных кислот и
насыщенные соединения, входящие в состав
загрязнений, разрушаются с образованием
свободных низших и высших жирных кислот,
что в свою очередь приводит к сдвигу рН
загрязненной поверхности кожи в кислую
сторону, особенно на участках с повышенным
саловыделением [18]. Последнее
обстоятельство может быть расценено с гигиенической
точки зрения как положительное, так как с
увеличением кислотности поверхности кожи
создается неблагоприятная для развития
микробной флоры среда [14].
Изучение динамики микробной
загрязненности поверхности кожи в условиях
имитаторов кабин космических кораблей [5, 9, 10, 14,
18, 24, 35, 40—43, 45, 47] показывает, что
уровень обсемененности кожного покрова
обычно повышается лишь в первые 2—3
недели эксперимента. В последующий период
рост количества микроорганизмов на боль*
шинстве участков кожного покрова
прекращается. На участках кожи в области груди,
спины, на голове стабилизация микрофлоры
наступает тогда, когда количество
микроорганизмов превышает исходное в 2,0-^-3,5 раза.
На коже подошвенной поверхности стоп, в
паховой области и на ягодицах
обнаруживается тенденция к повышению уровня
обсеменения даже тогда, когда исходный уровень
уже превышен в 7—12 раз [18, 45]. В
области предплечья какого-либо выраженного
увеличения уровня микробного обсеменения
в ходе экспериментов не отмечалось [41].
В исследованиях с участием восьми
испытуемых на тренажере при 28-суточном
воздействии факторов, моделирующих полет,
изменений в видовом составе микроорганизмов
отмечено не было. Все испытуемые оставались
здоровыми, снижения устойчивости к инфек-
9*
132
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
ции на протяжении всего периода
наблюдения не происходило [35].
Во время 14-суточного космического
полета по программе «Джемини» не было
обнаружено заметных сдвигов в микробном составе
кожного покрова [26]. Члены экипажа
космического корабля «Джемини-7» в течение
двухнедельного предполетного периода
принимали ежедневно душ с мылом,
содержащим гексахлорофен и шампунь с сульсеном.
В бактериальных культурах, взятых с
некоторых участков кожи и из зева до и после
полета, было обнаружено увеличение
количества микробов фекальной флоры в области
промежности и уменьшение количества
микробов в слизистой зева. Результаты
исследования на наличие грибков оказались
отрицательными. Существенных различий в составе
микроорганизмов и обмена микрофлорой
между членами экипажа не наблюдалось [26].
Значительный рост микробных популяций
на коже в условиях длительного
эксперимента отмечался лишь в отдельных случаях [5],
что, по-видимому, является следствием
влияния каких-то случайных обстоятельств и
особенностей методики исследований.
Видовой состав микробной флоры на
поверхности кожи и в белье характеризовался
преимущественно сапрофитными видами:
кожным и золотистым стафилококком, диф-
тероидными палочками и сарцинами [18, 21,
45]. В отдельных случаях отмечались
гемолитические формы стафилококков [5].
В полости рта было обнаружено
увеличение числа дрожжеподобных грибков рода кан-
дида, имеющих некоторые признаки патоген-
ности [24, 45]. В отдельных случаях из
полости рта и горла выделялись стрептококки
(S. faecalis. S. salivarius, S. mitis), а из горла
и ануса — различного рода анаэробы [45].
Следует заметить, что уровень микробной
обсемененности необходимо рассматривать не
только как функцию резистентности
организма, но и как функцию среды, которая
создается на коже и в белье в результате
изменений в химическом составе липидов
поверхности кожи [14, 45]. В связи с этим в
наиболее неблагоприятных условиях
оказываются участки тела с повышенным
выделением пота, но малой продукцией кожного
сала — подмышечные впадины, паховая
область, стопы ног. На этих участках
регистрируется самый высокий уровень микробной
флоры [18].
Количество микрофлоры и ее видовой
состав на выбритой части головы, в ушах, носу,
на предплечье, груди, спине, в пупочной
ямке свидетельствуют, что перечисленные
участки тела не являются критическими в
отношении требований гигиены. Для
популяции микробов на коже в пододежном
пространстве создаются благоприятные условия
лишь при потении, после мытья и смены
белья [45].
Возникновение на загрязненной липидами
поверхности кожи среды с бактерицидными
свойствами (сдвиг рН в кислую сторону)
дает основание для парадоксального на
первый взгляд предположения, что
неограниченное мытье кожи, удаляющее всю продукцию
сальных желез, не является рациональным
мероприятием и небезразлично для защитной
функции кожи. Применительно к условиям
пребывания человека в кабинах космических
кораблей есть все основания для отказа от
основного гигиенического правила — чем
чаще мыться, тем лучше [14]. Больше того,
учитывая положительную роль симбионтной
микрофлоры в формировании защитных
механизмов человеческого организма [36],
можно считать сомнительной необходимость
активного воздействия на сапрофитную
микробную флору посредством гигиенических
процедур. Нарушение равновесия этой
микрофлоры может вызвать дисбактериоз и привести
к снижению резистентности организма.
В связи с этим, разрабатывая комплекс
гигиенических мероприятий для членов
экипажей космических кораблей, следует
дифференцированно подходить к столь привычной
для земных условий процедуре.
Необходимость обеспечения членов
экипажа возможностью проведения полноценных
гигиенических процедур не вызывает
сомнения, несмотря на относительно
благополучное клиническое и функциональное состояние
кожи и слабое ее загрязнение при
ограниченном режиме гигиены в условиях
экспериментов в имитаторах кабин космических
кораблей. Многогранность аспектов личной
гигиены в специфических условиях космического
полета несколько сдвигает основной акцент
этих мероприятий и расширяет их
мотивировку. Необходимость гигиенических процедур
диктуется не только и не столько
гигиеническими и физиологическими, а главным
образом психо-эстетическими,
эпидемиологическими и, возможно, токсикологическими
аспектами.
Своеобразный уклад жизни космонавтов
не должен быть лишен важного звена
привычек и установок земной жизни, каким
безусловно является соблюдение правил и
процедур личной гигиены.
ОДЕЖДА КОСМОНАВТОВ И ЛИЧНАЯ ГИГИЕНА
133
Без выполнения этого положения нельзя
говорить о создании в кабине космического
корабля приемлемых условий обитания и
необходимого комфорта.
Формулируя в общем виде требования к
гигиеническим процедурам и средствам личной
гигиены в условиях космического полета
нужно учитывать следующие основные
положения:
1) гигиенические процедуры и средства
личной гигиены, направленные на
поддержание чистоты тела и полости рта, должны
способствовать нормальному
функционированию кожи, слизистой рта и зубов. Освежая
и очищая кожные покровы от эндогенных и
экзогенных загрязнений, средства личной
гигиены должны поддерживать биохимические
и физиологические константы кожи и ее
придатков на оптимальном уровне, а также
обладать бактериостатическим действием по
отношению к аутомикрофлоре;
2) систематическое длительное
употребление средств личной гигиены не должно
вызывать болезненных состояний в организме
человека, неприятных субъективных
ощущений, изменения цвета кожи, появления на
ней пигментных пятен и гиперкератоза.
Средства не должны сенсибилизировать кожу
к ультрафиолетовому и ионизирующему
излучениям;
3) средства личной гигиены не должны
содержать токсичных, сильнодействующих
веществ и аллергенов. Они должны не иметь
запаха и не продуцировать газообразных
продуктов, могущих создать в кабине
корабля взрыво- или пожароопасные
концентрации;
4) использование средств личной гигиены
должно быть возможно в условиях
невесомости и при функционировании на борту
корабля систем обеспечения
жизнедеятельности.
Очевидно, что эти требования могут быть
окончательно сформулированы только
применительно к средствам для конкретного
случая, исходя из срока полета, условий в
кабине и ее технического оснащения.
ОБЪЕМ ГИГИЕНИЧЕСКИХ ПРОЦЕДУР,
ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ
И ВИДЫ СРЕДСТВ ЛИЧНОЙ ГИГИЕНЫ
При выборе того или иного режима
гигиенических мероприятий основными
критериями являются продолжительность полета
космического корабля или станции и их
техническая вооруженность. Естественно, в
зависимости от продолжительности полета объем
гигиенических процедур и полнота их
решения на борту корабля будут существенно
различаться. Несомненно одно — для любого по
продолжительности космического полета
должны быть прежде всего предусмотрены
процедуры по гигиеническому уходу за
кожными покровами и полостью рта.
Для краткосрочных полетов (до 10 суток)
эти процедуры могут быть ограничены
только очисткой открытых участков кожи и
дезодорацией полости рта.
Для полетов с продолжительностью от двух
до четырех недель должны быть
предусмотрены полная санитарно-гигиеническая
обработка тела со сменой нательного белья,
бритье бороды и усов и более тщательный
уход за полостью рта.
В полетах продолжительностью свыше 4—
5 недель появляется необходимость в
стрижке ногтей на руках и ногах и уходе за
волосами скальпа.
По аналогии с личной гигиеной в
обычной жизни эти процедуры могут быть
условно разделены на ежесуточные и
периодические.
К первому типу должны быть отнесены
процедуры, призванные заменить наш
ежедневный туалет, утренние и вечерние умывания,
мытье рук перед едой и после пользования
ассенизационным устройством, т. е.
гигиеническая очистка открытых участков кожного
покрова, бритье бороды, очистка и
дезодорация полости рта.
Процедуры второго типа призваны
заменить обычный душ, принятие ванны и
посещение парикмахерской. К ним относятся
полная санитарно-гигиеническая обработка
тела и стрижка волос.
Естественно, что каждая из этих процедур,
простая по выполнению на земле, в условиях
космического полета требует решения
сложных технических задач или замены ее какой-
либо другой процедурой.
Классифицируя по назначению эти
гигиенические мероприятия, мы можем разделить
их на четыре основные процедуры: полная
санитарно-гигиеническая обработка тела;
гигиеническая обработка отдельных участков
кожного покрова; гигиена полости рта;
стрижка волос, бритье и уход за ногтями.
В целях более четкой и подробной
характеристики этих процедур рассмотрим каждую
из них в отдельности.
134
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
ПОЛНАЯ САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКАЯ
ОБРАБОТКА ТЕЛА
Основным требованием
санитарно-гигиенической обработки тела является удаление с
поверхности кожи естественных продуктов
обмена, а также частичек грязи, остатков
пищи и микробных клеток. После обработки
кожа должна быть сухой и чистой, ее
биохимические и физиологические константы
должны оставаться на уровне нормы.
Учитывая особенности
санитарно-гигиенических условий в кабинах космического
корабля, основное внимание при выборе
метода должно быть обращено на
психологический фактор. В идеальном случае выбранный
метод и используемые средства личной
гигиены должны оставлять после проведения
гигиенической процедуры не только ощущение
чистоты тела, но и чувство «освежения»,
психологического ко^форта^ и расслабления.
Методы, которые рассматриваются в
настоящее время, предусматривают
использование для этих целей различных салфеток,
полотенец и губок, смоченных специальными
моющими или очищающими растворами.
В полетах продолжительностью до 3—5
недель периодическое (не реже одного раза в
5—6 суток) использование этих средств
(совмещенное по времени со сменой белья) дает
достаточный гигиенический эффект,
теоретически эквивалентный мытью под душем.
Однако в психологическом аспекте применение
таких средств оставляет желать лучшего.
Обработка тела вместо приятной и освежающей
процедуры принятия душа превращается в
нудную прозаическую задачу «протирания»
тела.
Более перспективными для создания
психологического комфорта и привычных
земных условий на борту космического корабля
являются методы санитарно-гигиенической
обработки тела с использованием
автоматических губок и специальных душевых
установок. Самым удобным, эффективным и
приемлемым является душевой способ полной
обработки тела. Регулярное использование
душа в условиях длительного космического
полета поможет поддерживать ощущение
психологического комфорта и снимет
существенную часть эмоционального напряжения
космонавтов. Но значительные технические
трудности и необходимость в больших
весовых и энергетических ресурсах делают
возможным создание подобных установок только
на кораблях и станциях с большой
продолжительностью полета.
Один из вариантов полной
санитарно-гигиенической обработки с использованием
автоматической губки представлен на рис. 1.
Устройство губки состоит из аппликатора,
удерживаемого при помощи рукоятки,
который дает дозируемую порцию воды и
детергента, поступающую на поверхность кожи
через поры губки. Губка на аппликаторе
помещена в окружающее ее кольцо,
предназначенное для отсоса раствора с поверхности
кожи. Полная санитарно-гигиеническая
обработка с минимальной эффективностью мытья
производилась в течение 22 мин. [38].
Однако, несмотря на то, что это устройство было
легче душевой установки почти в 2,8 раза,
оно, как и другие способы, проигрывало в
психологическом аспекте.
На рис. 2 представлен один из вариантов
перспективного способа полной обработки
при помощи душевой установки. Душевая
установка имеет приблизительно 76 см в
диаметре (30 дюймов) и 204 см в длину (80
дюймов) . Обнаженный человек входит в
установку и фиксирует себя ремнями, чтобы
сохранить определенное положение при купании.
Теплая вода поступает через душевую сетку
устройства, которое космонавт держит в
руках. Вода удаляется из искусственной
атмосферы кабины при помощи сепаратора.
Душевое устройство обеспечивает растворение
детергента и подачу раствора через душевую
сетку. Поверхность тела может быть осушена
обдувающим вентилятором с последующим
обтиранием сухим полотенцем. Обсушивание
тела может быть произведено также при
помощи отсасывания капелек воды через губку.
Использование потока теплого воздуха после
удаления остатков воды ускоряет процесс
обсушивания. Ожидается, что душевая
установка в условиях невесомости потребует
около 1,89 л воды в минуту в течение всего
периода мытья (4 мин.).
Разработанная для американской
орбитальной станции «Скайлэб» душевая
установка представляет собой два цилиндрических
фланца и прозрачную рубашку из ткани
«Бета» с кольцами жесткости.
Один из фланцев (колец) постоянно
крепится к полу в бытовом отсеке, а второй при
работе — к потолку при помощи быстро-
съемных зажимов. К потолочному фланцу
прикрепляются рожок для разбрызгивания и
всасывающая головка, а также
присоединяются эластичные шланги с быстросъемными
муфтами.
Душ получает воду из бортовой системы
водоснабжения. Эта вода хранится и расхо-
ОДЕЖДА КОСМОНАВТОВ И ЛИЧНАЯ ГИГИЕНА
135
В к;
Рис. 1. Схема автоматической губки
1 — вентилятор,
2 — сепаратор воды,
3 — насос,
4 — фильтр,
5 — гибкий шланг,
6 — подача моющего средства,
7 — воздух кабины,
8 — губка-аппликатор
Подсос воздуха
кабины
(закрыт в течение
стартового времени)
Вi.iход воздуха
R Kilfilfliy
Рис. 2. Схема душевой установки
1 — общая канистра,
# — душевая установка,
3 — фиксирующие стремена,
4 — горячая вода,
5 — холодная вода,
6 — моющее средство,
7 — насос,
8 — сепаратор воды и фильтр,
9 — вода в водную систему,
Ю — отметчик времени
дуется из специального водного модуля,
который имеет емкость 2,72 кг. Водный модуль
нормально функционирует при давлении
517—1292 мм рт. ст. В модуль поступает
1,81 кг горячей воды (60° С) из
подогревателя и добавочно холодная вода. Вся эта
установка выдает поток воды 200—800 мл/мин в
течение 3 мин.
Использованная вода собирается и
возвращается при помощи всасывающей головки в
коллектор, имеющий заменяемые
пластмассовые мешки. Эти мешки можно удалять через
шлюз в вакуум без опасения разорвать их.
Душевая установка «Скайлэба» дает
возможность каждому космонавту мыться по
крайней мере один раз в неделю в течение
всего полета.
Если по тем или иным причинам
душевой способ полной санитарно-гигиенической
обработки тела не подходит, то заменой ему
будут увлажненные салфетки и полотенца
многократного или одноразового пользования.
При этом должны быть предусмотрены
устройства для надежного хранения
использованных салфеток в кабине или их удаление
из космического корабля.
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
ОТДЕЛЬНЫХ УЧАСТКОВ КОЖНОГО ПОКРОВА
Этот вид гигиенических процедур призван
заменить ежедневные умывания в земных
условиях. Сюда относятся очистка кожи лица
и рук после и перед сном, после пользования
ассенизационными устройствами и перед
приемом пищи, а также периодическое (один
раз в 2—3 суток) протирание критических в
гигиеническом отношении участков тела
(подмышечные впадины, паховая область, стопы
ног и т. д.).
В обычной жизни известно много
способов санитарно-гигиенической обработки
ограниченных участков кожного покрова
человека. Это протирание кожи различными
одеколонами, лосьонами, кремами и
обработка дезинфицирующими растворами, и
облучение ультрафиолетом. Однако единственным
практическим решением этой задачи в
условиях космического полета является
протирание кожи специальными увлажненными
салфетками многократного и одноразового
пользования.
Такого типа салфетки довольно успешно
применялись в длительных опытах в
наземных условиях [10, 18, 45, 47], а также вместе
с матерчатыми полотенцами для вытирания
насухо в полетах по программам «Джемини»
и «Аполлон». В космических полетах по этим
программам использовались небольшие
салфетки размером 8,9X10 см (3,5X6 дюймов),
смоченные антисептическим раствором гиами-
на 1620 (hyamine 1620) и упакованные
вместе с разовым пайком космонавтов. Анало-
136
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
гичный метод обработки открытых участков
кожного покрова применялся и в полетах по
программам «Восток» и «Союз».
Метод использования салфеток для
проведения гигиенических процедур в этих
условиях оказался наиболее приемлемым. Он
позволяет достаточно хорошо очищать и
освежать кожу и содержать кожные покровы в
гигиенически удовлетворительном состоянии.
Кроме того, после применения по
назначению салфетки могут быть использованы для
протирания различных поверхностей
оборудования кабины.
ГИГИЕНА ПОЛОСТИ РТА
Гигиена полости рта занимает одно лз
центральных мест среди гигиенических
процедур. И это не случайно, так как главной
задачей гигиены полости рта является
устранение местных факторов, способствующих
развитию кариеса, пародонтоза, заболеваний
слизистой оболочки, появлению запаха изо
рта. От нормального состояния полости рта
во многом зависит и состояние всего
организма в целом, ибо в полости рта
осуществляются такие важные функции, как прием,
размельчение и частично химическая обработка
пищи.
Полость рта является резервуаром
огромного количества микроорганизмов. Микрофлора
ротовой полости подразделяется на
постоянную и случайную. В составе постоянной
преобладают факультативно анаэробные а- и
^-стрептококки, строго анаэробные бактерии,
актиномицеты и спирохеты. Специфический
для ротовой полости состав постоянной
микрофлоры поддерживается эволюционно
выработанными отношениями симбиоза и
антагонизма между микробными видами и
действием защитных сил организма. Некоторые
патологические процессы в полости рта
сопровождаются выраженными сдвигами в
составе постоянной микрофлоры. Так, при
язвенно-некротических поражениях слизистой
оболочки рта усиленно размножаются все
строгие анаэробы (фузобактерии, спирохеты,
вибрионы), при кариесе зубов — анаэробы и
молочнокислые бактерии.
К случайной микрофлоре относятся
микроорганизмы других слизистых оболочек и
кожи, сапрофиты внешней среды и патогенные
микробы.
Способностью адаптироваться к обитанию
в ротовой полости в наибольшей степени
обладают стрептококки группы D
(энтерококки), ^-гемолитические стрептококки группы
А, С, F и G, патогенные стафилококки, кори-
нобактерии, грибки Candida и Nocardia,
вирусы герпеса, эпидемического паратита и
кори.
Постоянная флора полости рта служит
биологическим барьером вследствие антагонизма
со многими видами микробов, проникающих
извне. Разрушение этого барьера путем тех
или других воздействий (например,
применением антибиотиков, бактерицидов и т. п.)
приводит к интенсивному размножению
устойчивых к этим воздействиям случайных
форм флоры. Возникают «лекарственные»
поражения слизистой оболочки, виновниками
которых являются чаще всего грибки
(Candida), энтерококки и грамотрицательные
бактерии кишечника.
При понижении сопротивляемости тканей
ротовой полости и изменении реактивности
организма в целом могут проявляться
патогенные свойства некоторых представителей
симбиотической микрофлоры [16].
Хронические воспалительные процессы в
ротовой полости могут вызывать
аллергические реакции в организме и способствовать
очаговой инфекции, которая протекает чаще
всего по типу хронической интоксикации.
Все это приобретает особо важное значение
при отработке гигиенических мероприятий
для полости рта в условиях полета на борту
космического корабля.
Известно, что гигиена полости рта
складывается из регулярной чистки зубов и
полоскания рта. Для этого обычно применяют
различные зубные щетки, зубные пасты и
порошки, зубочистки, эликсиры, полоскания
и т. п.
Результаты проведенных длительных
опытов в имитаторах кабин космических
кораблей показали, что наибольшие клинические
изменения наблюдаются в состоянии зубов
[21,34,47].
В табл. 3 приведены данные по оценке
эффективности различных гигиенических
процедур полости рта в условиях серии
длительных экспериментов [47].
Как видно из приведенных данных,
наибольший эффект дает использование зубной
щетки и зубной пасты. Проведение частичных
гигиенических процедур приводило обычно к
развитию гингивитов различной степени у
всех испытуемых. Кровоточивость десен у
некоторых испытуемых развивалась через три
недели от начала опыта и сохранялась на
всем протяжении эксперимента.
В космических полетах по программе «Дже-
мини» очистка полости рта производилась
ОДЕЖДА КОСМОНАВТОВ И ЛИЧНАЯ ГИГИЕНА
137
Таблица 3. Оценка эффективности гигиенических
процедур полости рта в различных экспериментах [47]
Процедура
Результат
Зубная щетка и зубная
паста (без гексахлоро
фена)
Жевательная резинка и
межзубной стимулятор
сти-
Только межзубной *
мулятор
Электрощетка и
межзубной стимулятор
Зубная паста и вода*
(без щетки)
Зубная щетка и
проглатываемая «пищевая»
паста (USAFSAM)
Зубная щетка, вода и
зубной эликсир
Хорошее состояние
полости рта
Неэффективна —
гингивит, окрашивание зубов,
дурной запах изо рта
То же
Хорошее состояние зубов
у всех испытуемых
Различные степени
гингивита, окрашивание
зубов, незначительные
запахи
Удовлетворительное
состояние полости рта
Хорошее состояние зубов
у всех испытуемых
* В одном из экспериментов электрическая зубная щетка
использовалась только в течение первой нецели; все
другие процедуры были испытаны в течение шести недель.
при помощи зубной щетки и жевательной
резинки. В полетах на космических кораблях
«Аполлон» члены экипажей были обеспечены
небольшими тубами (около 56,5 г) с зубной
пастой и зубными щетками. По распорядку
дня зубы чистились после каждого приема
пищи с целью предупреждения образования
налета на зубах и развития гингивита.
Для космических полетов большой
продолжительности могут быть рекомендованы
только наиболее эффективные процедуры,
которые предусматривают использование зубной
щетки и зубной пасты. При этом могут быть
предложены электрические зубные щетки с
принудительной подачей жидкой зубной
пасты, которые обеспечат сбор промывной
жидкости через специальный ротовой воздушный
отсос системы удаления испрльзованной воды.
СТРИЖКА ВОЛОС, БРИТЬЕ БОРОДЫ И УСОВ,
УХОД ЗА НОГТЯМИ
Гигиенические процедуры по уходу за
волосами состоят в периодической стрижке
волос на голове, бритье бороды и усов.
Продолжительность жизни волос
колеблется от нескольких месяцев (для пушковых)
до 2—6 лет (для длинных) и связана с
временем года, полом и возрастом человека.
С волосистой части головы взрослого
человека ежедневно выпадает 25—100 волос,
находящихся в телагеновой фазе.
Продолжительность цикла роста длинных
волос человека (анагеновая фаза)
составляет от 2 до 6 лет. В среднем волосы,
расположенные на верхней части головы, ежедневно
вырастают на 0,35 мм, на подбородке —
0,38 мм, подмышками — 0,3 мм, в области
бровей — 0,16 мм [1]. У женщин волосы
растут быстрее на верхней части головы, у
мужчин — подмышками. Летом волосы
растут быстрее, чем зимой.
Отмечается [33], что размер допустимого
отращивания бороды и шевелюры
определяется как культурными привычками, так и
соображениями профессионального
характера. Наступает такой момент, когда выросшая
шевелюра вызывает дискомфорт и может
привести к развитию прямого раздражения из-за
затруднения нормального обзора.
Установлено, что после 5—6-недельного
пребывания в замкнутом объеме имитаторов
кабин космических кораблей у испытуемых
появляется желание подстричь шевелюру и
усы и подравнять бороду [33, 38, 47].
Особых осложнений в условиях наземных
экспериментов отпускание бороды не вызывало
[29].
Учитывая трудности проведения
гигиенических процедур и специфику санитарно-
гигиенических условий в кабинах
космических кораблей, при длительных полетах
рекомендации гигиенистов будут обязывать
космонавтов иметь короткую стрижку, брить
бороду и усы.
Основной проблемой гигиенического ухода
за волосами в условиях космического полета
является предотвращение попадания в
атмосферу кабины частичек состриженных или
сбритых волос.
Разработаны специальные электрические
бритвы с отсосом для улавливания срезанных
частичек волос. Однако наиболее
приемлемыми оказались обычные безопасные бритвы и
крем для бритья. В космических полетах по
программам «Союз» и «Аполлон» члены
экипажей пользовались обычными безопасными
бритвами и кремом для бритья, наносимым
на кожу лица пальцами рук без кисточки.
Бритвенные аппараты после бритья
вытирались насухо салфетками, а частички волос
оставались фиксированными кремом и не
загрязняли атмосферу кабины.
Стрижка волос на голове в длительных
полетах может быть осуществлена электри-
138
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
ческими или пневматическими стригущими
машинками, снабженными отсосом и шлангом
для удаления срезанных волос в систему
собирания отходов.
Гигиенический уход за ногтями
заключается в своевременной стрижке ногтевых
пластинок пальцев рук и ног.
Ногтевая пластинка состоит из плоских
полигональной формы роговых чешуек.
Темп роста ногтей строго индивидуален и
зависит от возраста человека, состояния
организма, профессии и др. Полное обновление
ногтей пальцев рук происходит в течение
95—115 суток. В течение одного дня ноготь
вырастает на 0,1—0,2 мм.
Исследования показали, что у половины
испытуемых ногти на пальцах рук через
четыре недели эксперимента вырастают такой
длины, что начинают мешать выполнению
рабочих операций и нарушают процесс
письма [47].
Необходимость в стрижке ногтей на
пальцах ног обычно возникает через 6—7 недель
после начала эксперимента.
В космических кораблях и пилотируемых
станциях с продолжительностью полета
больше 4—5 недель необходимо
предусмотреть возможность стрижки ногтей пальцев
рук и собирание состриженных чешуек
(частичек). Для этих целей могут быть
использованы специальные герметичные боксы,
снабженные отсасывающей воздушной
системой и соединенные со сборником твердых
отходов. Боксы должны быть оборудованы
отверстиями с манжетами, стягивающими руку
или ногу и позволяющими производить
стрижку ногтей внутри бокса. С целью
экономии места в кабине корабля бокс может
быть выполнен в виде складывающейся
системы.
В качестве одного из возможных методов
ухода за ногтями может быть предложено и
обычное подпиливание ногтей маникюрными
пилками. Однако в этом случае процедуру
необходимо будет проводить значительно
чаще (через 2—3 суток) и осуществлять ее
возле воздухозаборника системы
кондиционирования воздуха, снабженного фильтром для
сбора чешуек ногтя.
Заканчивая рассмотрение вопросов
обеспечения космонавтов полетной одеждой и
средствами личной гигиены, следует подчеркнуть,
что их обсуждение производилось на
основании данных, полученных в наземных
экспериментах продолжительностью не более 90
суток и в краткосрочных космических полетах.
Однако уже в настоящее время с достаточной
достоверностью можно говорить, что для
полетов значительно большей
продолжительности (от 100 до 500 суток и больше)
принципиальное решение этих проблем вряд ли
претерпит радикальные изменения. С
абсолютной уверенностью можно сказать, что
успешное осуществление длительных полетов
возможно лишь при обеспечении в жилых и
рабочих отсеках космических кораблей
условий, которые создали бы необходимые
комфорт и удобство. В этом отношении не
последнюю роль играют вопросы обеспечения
космонавтов полетной одеждой и средствами
личной гигиены.
Технические проекты кораблей для
длительных полетов должны предусматривать
возможность проведения на борту в полном
объеме процедур личной гигиены, стирки
белья п мытья тела, ремонта одежды и
хранения запасов средств личной гигиены и
комплектов полетной одежды, так как
оптимальные условия обитаемости окажут
положительное влияние на общую
работоспособность космонавтов-операторов и позволят им
успешно выполнить полетное задание.
ЛИТЕРАТУРА
1. Арутюнов В. Я. Проблема алопеции. Вестник
дерматологии и венерологии, 1971, № 12, 15—21.
2. Боков А. Я., Рапопорт К. А., Саутин А. И.,
Станкевич К. И. О гигиенических требованиях к
синтетическим полимерным материалам при
строительстве жилых и общественных зданий и
изготовлении одежды и обуви. Гигиена и санитария,
1966, № 3, 94—96.
3. Борщенко В. В., Завадовский А. Ф., Савинич
Ф. К., Вирник А. Д. Изучение бактерицидных
свойств различных образцов антимикробного
белья из станции «Восток» в 12-САЭ. Бюлл. 12-й
Советской антарктической экспедиции. Л., 1969.
4. Борщенко В. В., Козаръ М. И., Савинич Ф. К.,
Щеглова Г. В. Некоторые пути снижения
микробной обсемененности в длительном
космическом полете. Материалы конф. по космической
биологии и медицине. М., изд. ИМБП, 1966,
29—34.
5. Вашков В. И., Никифорова Е. Н., Рамкова Я. В.,
Щеглова Г. В. Динамика микробной
обсемененности малых замкнутых помещений при
длительном пребывании в них людей. XIII симп.
КОСПАР. Л., «Наука», май 1970.
6. Витте Я. К. Тепловой обмен человека и его
гигиеническое значение. Киев, Госмедиздат УССР,
1956, 148.
7. Горбань Н. М., Кондратьева И. М., Поддубная
Л. Т. Газообразные продукты
жизнедеятельности, выделяемые человеком при нахождении в
герметичной камере.— В кн.: Проблемы
космической биологии, 3. М., «Наука», 1964, 210—215.
ОДЕЖДА КОСМОНАВТОВ И ЛИЧНАЯ ГИГИЕНА
139
8. Гуменер П. И. Изучение терморегуляций в
гигиене и физиологии труда. М., Госмедиздат, 1962,
232.
9. Жуков В. В., Горшков В. П. К вопросу о
влиянии гиперокиси (53,8% О2) на микрофлору
ротовой полости и кожи в гермокамерном
эксперименте. Материалы III научн. конф. молодых
специалистов. М., изд. ИМБП, 1969, 10—12.
10. Зотова В. В., Козаръ М. И., Колокольчиков П. Я.,
Щеглова Г. В. Исследование состояния кожи
человека при использовании экспериментальных
образцов одежды, предметов личной гигиены из
антибактериальных текстильных материалов.
Материалы научн. конф. молодых специалистов,
посвященной памяти действительного члена
АМН СССР профессора А. В. Лебединского. М.,
изд. ИМБП, 1965, 33—34.
11. Кощеев В. С. Гигиеническая оценка одежды из
тканей, содержащих полиакрилнитрильные
полиэфирные волокна. Гигиена и санитария,
1969, № 9, 126—129.
12. Кощеев В. С, Бавро Г. В. Некоторые данные
сравнительной физиолого-гигиенической оценки
защитной одежды из синтетических и
натуральных тканей. Гигиена и санитария, 1965, № 6,
12—18.
13. Левашов В. В. Новые аспекты личной гигиены.
В кн.: Проблемы космической биологии, 4. М.,
«Наука», 1965, 165—168.
14. Левашов В. В., Финогенов А. М. Основные
требования к средствам личной гигиены
космонавтов. В кн.: Проблемы космической биологии, 6.
М, «Наука», 1967, 420—423.
15. Лиопо Т. Н., Циценко Г. В. Климатические
условия и тепловое состояние человека. Л., Гид-
рометеоиздат, 1971.
16. Малая мед. энциклопедия, т. 9. М., 1968, 267.
17. Маркова 3. С, Саутин А. #., Рапопорт К. А.
Гигиена одежды и обуви. М.? «Знание», 1967.
18. Попов И. Г., Борщенко В. В., Савинич Ф. К.,
Козаръ М. И., Финогенов А, М. Исследования
состояния кожи человека в условиях длительного
ограничения ее гигиенической обработки. В кн.:
Проблемы космической биологии, 6. М., «Наука»,
1967, 413—420.
19. Попов Я. Г., Кричагин В. И., Борщенко В, В.,
Савинич Ф. К. Гигиенические исследования
одежды космонавтов для ношения в кабине малого
объема при комфортных микроклиматических
условиях. В кн.: Проблемы космической
биологии, 4. М., «Наука», 1965, 180—187.
20. Попов И. Г., Савинич Ф. К., Кричагин В. И.
Гигиеническая оценка одежды, надеваемой под
скафандр. В кн.: Второй групповой космический
полет (Медико-биологические исследования).
Н. М. Сисакян (ред.). М., «Наука», 1965, 17—22.
21. Савинич Ф. -К. Одежда космонавтов. Краткий
справочник по космической биологии и
медицине. М., «Медицина», 1967, 179—180.
'22. Уманский С, П. Снаряжение летчика и
космонавта. М., Воениздат, 1967, 192.
23. Федоров Ю. А. Объективная оценка
дезодорирующего и освежающего действия некоторых
средств для гигиены полости рта в
специфических условиях. В кн.: Проблемы космической
биологии, 7. М., «Наука», 1967, 424—427.
24. Шинкарева М. М. Значение грибковой флоры
среды обитания и микрофлоры покровных
тканей человека при длительном пребывании его
в герметичном помещении малого объема.
Материалы III научн. конф. молодых специалистов.
М., изд. ИМБП, 1969, 21—22.
25. Berry С. A. Preliminary clinical report of the
medical aspects of Appollos VII and VIII.—
Aerospace Med., 1969, 40, N 3, 245—254.
26. Berry C. A., Coons D. O., Catterson A. D. Man's
response to long duration flight in the Gemini
spacecraft. In: Gemini Mid-program Conference.
National Aeronautics and Space Administration
Report SP-121, Houston, 1966.
27. Burton A. C, Edholm O. G. Man in a cold
environment. London, 1965.
28. Clemedson C. 7. Toxicological aspects of the
sealed cabin atmosphere of space vehicles.
Astronautics, 1959, 1, N 4, 133-158.
29. Coburn K. P. A report of the physiological,
psychological and bacteriological aspects of 20 days
in full pressure suits, 20 days at 27,000 feet in
100% oxygen and 34 days of confinement. NASA
CR-708, prepared by the U.S. Naval Air Engng
Center, Philadelphia, 1967.
30. Conkle I. P., Mabson W. E., Adams I. D., ZeftH.L,
Welch В. Е. Detailed study of contaminant
production in a space cabin simulator at 760 mm Hg.
Aerospace Med., 1967, 38, N 5, 491—499.
31. Dubos R. 7., Schaedler R. W. Effect of nutrition
on the resistance of mice to endotoxin and on the
bactericidal power of their tissues. J. Exper. Med.,
1959, 110, 935-950.
32. Fishman M., Schechmeister 7. L. I. The effect of
ionizing radiation on phagocytosis and the
bacterial power of the blood. II. The effect of
radiation on ingestion and digestion bacteria. J. Exper.
Med., 1955, 101, 275—290.
33. Fraser Т. М. The intangibles of habitability during
long duration space missions. NASA CR-1084,
prepared for the National Aeronautics and Space
Administration. Washington, 1968.
34. Hartley 7. L. Aspects of oral hygiene and
emergency dental care for long term space flight. Sto-
matologic Evaluation — USAF-NASA Nutrition
Study. Paper presented at 36th Annual Meeting,
Aerospace Medical Assoc. N.J., 26—28 April 1965.
35. hotter L. P., Horstman B. S., Rack I. V. The
potential hazard of staphylococci and micrococci for
human subjects in a life support systems
evaluation and on a diet of precooked freeze dehydrated
foods. AMRL TR-67-18. Wright-Patterson AFB,
Ohio, 1967.
36. Luckey T. D. Potential microbic shock in manned
aerospace systems. Aerospace Med., 1966, 37, N 12,
1223—1228.
37. Mattoni R. H., Sullivan G. H. Sanitation and
personal hygiene during aerospace missions. WADD-
MRL-TDR-62-68. Wright-Patterson AFB, Ohio, 1962.
38. McDonnell Douglas. 60-day manned test of a
regeneration life support system with oxygen and
water recovery. Part I. Engineering Test Results.
Prepared under Contract No NASA-1612 for
National Aeronautics and Space Administration.
Washington, December, 1968.
39. Miles A. A., Niuen 7. S. F. Enhancement of
injection during shock produced by bacterial toxins
and other agents. Brit. J. Exper. Psychol., 1950, 31,
73—95.
40. Morgan T. #., Ulvedal F.f Welch В. Е.
Observations in the SAM two-man space cabin simulator.
II. Biomedical aspects. Aerospace Med., 1961, 32,
N 7, 591—642.
41. Moyer 7. E., Farrol D. A., Lamb W. L., Mitchell
/. L. Study of man during a 56-day exposure to
140
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
an oxygen-helium atmosphere at 258 mm Hg total
pressure. XI. Oral, cutaneous and aerosol bacterio-
logic evaluation. Aerospace Med., 1966, 37, N 11,
597-601.
42. Moyer J. E., Lewis /. Z. Microbiologic studies of
the two-man space cabin simulator. Technical
Documentary Report, No Sam-TDR-64-3, March 1964,
1—10.
43. Moyer J. E., Lewis /. Z. Bacteriologic potability of
condensate water from heat exchangers of pressure
suits. Aerospace Med., 1966, 37, N 7, 701—704.
44. Reichlin S., Glaser К J. Thyroid function in
experimental streptococcal pneumonia in the rat. J.
Exper. Med., 1958, 107, 219-236.
45. Riely P. E.} Prince A. E. The effect of simulated
space conditions including diet upon the micro-
bial profiles of twenty subjects. 37th Annual Sci-
ent. Meeting Aerospace Med. Assoc; the Dunes-
Las-Vegas, Nevada, 1966, 80—81.
46. Siple P. A., Passel G. F. Dry atmospheric cooling
in subfreezing temperatures. Proc. Amer. Physiol.
Soc, 1945, 89, 177.
47. Slonim A. R. Waste management and personal
hygiene under controlled environmental
conditions. Aerospace Med., 1966, 37, N 11, 1105—1114.
48. Winslow С. Е. Л., Herrington L. P., Gagge A. P.
A new method of partitional calorimetry. Amer. J.
Physiol., 1936, 116, 3, 641-655.
49. Written by an unknown author (editor's note).
Gemini 10 bacteria analyzed. Aviat. Week and
Space Technol., 1966, 85, N 10, p. 61.
Глава 5
ИЗОЛЯЦИЯ И УДАЛЕНИЕ ОТБРОСОВ
В. В. БОРЩЕНКО
Институт медико-биологических проблем МЗ СССР,
Москва, СССР
Понятием отбросы объединяется комплекс
продуктов, образующихся в процессе
жизнедеятельности человека и функционирования
оборудования и аппаратуры, установленных
в обитаемых отсеках и не находящих
последующего применения. Правильная
организация изоляции и удаления отбросов
является одним из основных условий, необходимых
для нормальной жизнедеятельности и
высокой работоспособности членов экипажа
космических кораблей, станций и баз. Однако
техническое осуществление указанных
операций в специфических условиях полета
связано с рядом трудностей, обусловленных
жесткими эксплуатационными требованиями,
а также физиологическими и
психологическими особенностями космонавтов.
С увеличением длительности космических
полетов, расширением численности экипажа,
а также усложнением характера
деятельности космонавтов увеличивается состав
разновидностей отбросов, возрастает величина
отдельных компонентов и их комплекса в
целом, что обязывает к более строгому
выполнению санитарного режима на борту.
Настоящая глава посвящена методам и
средствам изоляции и удаления отбросов в
кабинах космических кораблей. При ее
написании использован обзор литературы США
по рассматриваемому вопросу, любезно
предоставленный У. Л. Джонсом и Дж. Н. Пе-
кореро, в связи с чем автор приносит им
искреннюю благодарность.
РОЛЬ ОТБРОСОВ
В ФОРМИРОВАНИИ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ
Отбросы, независимо от химического и
бактериального состава, а также физических и
других свойств, обладают основным общим
признаком. Они являются одним из
источников загрязнения рабочих и бытовых
помещений нежелательными или вредными
веществами и способствуют развитию
микрофлоры, некоторые представители которой могут
вызывать заболевания членов экипажа, а
также порчу оборудования.
Многие виды отбросов с течением времени
претерпевают определенные изменения. Так,
например, при аэробном и анаэробном
разложении органических веществ под влиянием
микроорганизмов и физико-химических
факторов происходит расщепление белковых
продуктов и превращение их в аммиак, пептоны,
аминокислоты и т. п. Расщепление
углеводных соединений сопровождается выделением
молочной, угольной, уксусной кислот,
спиртов и других веществ, которые поступают в
окружающую среду.
Значительная часть твердых, жидких и
газообразных веществ, существенно
влияющих на формирование среды обитания,
образуется за счет такого вида продуктов
жизнедеятельности, как выделения человека и
животных. Химический и бактериальный состав
этих выделений, а также газообразование из
них известны давно [88, 92, 94]. Однако
количественный анализ компонентов указанных
веществ применительно к условиям
космических полетов получил некоторое
распространение лишь в последние 10—15 лет.
Весьма обстоятельные исследования с
целью получения качественной и
количественной характеристики газового состава и
микрофлоры в процессе хранения фекалий
выполнены В. В. Кустовым и соавт. [34, 36].
В опытах первой серии они определяли неко-
142
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
торые токсические вещества, выделяющиеся
в окружающую среду из свежих фекалий при
температуре 18—20° С. Для этого
производили газовый анализ воздуха, поступающего из
эксикатора с содержащимися в нем
фекалиями.
Результаты опытов (табл.1)
свидетельствуют о том, что содержание определявшихся
веществ в каждом из 11 опытов подвержено
значительным колебаниям, связанным, по-
видимому, с характером принимаемой пищи
и составом бактериальной флоры кишечника
различных людей.
Вместе с тем полученные данные
показывают, что в течение уже первых двух часов
хранения из свежих фекалий выделяется
большое количество углеводородов, летучих
органических кислот, окислов азота, аммиака,
окислов углерода, фенолов. Меркаптаны и
сероводород были обнаружены в следовых
количествах. Индол и скатол определялись
эпизодически. Указанный комплекс веществ
даже при кратковременном воздействии
способен существенно повлиять на
работоспособность человека в результате рвотного
рефлекса и других неблагоприятных реакций.
В связи с возможностью усиления
токсического действия при возрастании экспозиции
содержания выделений в замкнутом объеме,
а также необходимостью получить
представление о динамике процесса газовыделения из
них в зависимости от состояния микрофлоры
были проведены санитарно-химические и
бактериологические исследования [35, 45].
Свежие фекалии от постоянных доноров
помещали в эксикаторы и хранили в течение
5 суток. После этого определяли в воздухе
эксикатора содержание газообразных веществ,
а в начале и конце каждого опыта — общее
количество микроорганизмов анаэробной и
аэробной групп, в том числе кишечной
палочки и протея в фекалиях.
Число анаэробных микроорганизмов в
фекальных массах остается примерно на одном
и том же уровне или несколько
увеличивается, в то время как количество аэробных
представителей бактериальной флоры повышается
за тот же срок хранения в 8—10 раз (в
основном за счет кишечной палочки, кокковых и
споровых форм).
Результаты исследования газовой среды
эксикатора показали, что в течение 5 суток
из фекалий выделяется значительное
количество углеводородов, аммиака и его
соединений, фенола, органических летучих жирных
кислот, окислов азота и окиси углерода.
В меньших количествах обнаружены
сернистый газ, кетоны, индол и скатол. Альдегиды
и меркаптаны присутствовали в виде следов
и не во всех пробах воздуха. Однако следует
заметить, что при определенных условиях
эти вещества могут накапливаться в
концентрациях, недопустимых для пребывания
человека в такой среде.
С целью изучения роли выделений в
формировании среды исследовали газовый состав
и микрофлору воздуха камеры объемом
около 24 м3 при ежедневном помещении в нее
мочи и фекалий животных. Температура
воздуха камеры колебалась в пределах 20—
24° С, относительная влажность не
превышала 60%. Материал собирали от двух беспо-
Таблица 2. Количество газообразных токсических веществ (в мг), выделившихся из свежих фекалий (100 г) [36]
Номер опыта
Аммиак и
алифатические амины
Меркаптаны и
сероводород
Фенолы
Индол и
скатол
Жирные
кислоты
Окислы азота
в пересчете
на N»O5
Углеводороды
в пересчете
на СН4
Окислы
углерода
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
И
Среднее
0,052
0,035
—
0,008
0,062
0
0
0,011
0
0
-0,019
Следы
—
0
0
Следы
»
»
0
0
Следы
0,113
—
0,011
0,009
0,007
0,006
0,013
0,010
—
—
0,011
0,006
—
0,009
0
0
0
0
0
0
0
0
о,
о,
о,
о,
007
008
013
002
Следы
—
0,079
0,138
0,111
0,155
0
0,203
0,31
0,846
0,500
0,259
0,007
0,005
0,042
0,008
0,009
Следы
0,078
0,094
0,236
0,123
0,007
0,061
0,120
0,248
1,780
0,696
0,173
0,696
—
—
1,230
1,480
—
0,802
—
0,023
0,081
0
0
0
0,170
0,494
0,330
0
—
0,122
ИЗОЛЯЦИЯ И УДАЛЕНИЕ ОТБРОСОВ
143
родных собак весом 6—8 кг. Ежесуточно в
камеру закладывали от 60 до 120 г кала и от
110 до 800 мл мочи. Ежедневно исследовали
газовый состав и микрофлору воздуха, а по
окончании опыта — состав мочи и фекалий.
Концентрация аммиака и аминосоединений
постоянно увеличивалась и к 15-м суткам
составила 12 мг/м3, т. е. возросла в 120 раз по
сравнению с исходными величинами, а
содержание диметиламина составляло 0,09 мг/м3.
В первые 5—7 суток наблюдался
незначительный рост концентрации альдегидов, ке-
тонов, меркаптанов и сероводорода, но затем
содержание указанных веществ
стабилизировалось и накопления их в воздухе камеры не
происходило. Спирты, жирные кислоты,
индол, сернистый ангидрид не были
обнаружены. Концентрация окиси углерода и
окисляющихся органических веществ в большинстве
проб находилась на уровне фонового периода
[8, 10, 47].
Таким образом, интенсивность выделения
летучих продуктов из экскрементов
животных в условиях описываемого опыта была
довольно большой и превосходила
аналогичные данные, полученные при вентиляции
воздухом со скоростью 0,5 л/мин через
герметизированную емкость значительно
меньшего объема с находящимися там мочой и
каловыми массами. Однако даже при такой
концентрации газообразных токсических
веществ в воздухе затравочной камеры
установлено заметное повышение в крови
подопытных животных количества ацетилхолина и
увеличение активности холинэстеразы [35].
Сдвиги в системе ацетилхолин — холинэсте-
раза, наблюдавшиеся при воздействии
газовыделений из свежих и хранившихся
экскрементов, указывают на некоторые нарушения
в нервно-гуморальном равновесии организма.
Факт возникновения таких расстройств
свидетельствует не только о раздражающем, но
и общетоксическом действии.
До опыта и в первые его сутки роста
микроорганизмов при посеве на мясо-пептонный
агар не наблюдалось. В последующие сутки
бактерии были обнаружены в количестве от
40 до 160 на 1 м3 воздуха, но не в каждой
пробе. Не отмечено роста и при посеве на
среду Эндо. Таким образом, бактериальная обсе-
мененность воздушной среды, несмотря на
интенсивное разложение продуктов
жизнедеятельности, практически не изменилась. Это
связано, вероятно, с недостаточным
перемешиванием воздуха в необитаемых помещениях.
Бактериальная обсемененность выделений
к 15-м суткам значительно возросла (мочи в
170000 раз, фекалий в 15,4 раза). За это
время резко усилился зловонный гнилостный
запах мочи и она приобрела мутный вид, не
просветляющийся при стоянии. В связи с
увеличением количества гнилостных форм
микроорганизмов на поверхности и внутри
фекалий появилась плесень.
Представленные данные, как нам кажется,
убедительно свидетельствуют о
необходимости тщательной изоляции экскрементов.
Заметные изменения в составе микрофлоры
фекалий выявлены при воздействии на
человека некоторых факторов, характерных для
космического полета. Так, количество
микробных тел в 1 г фекальных масс снижалось
в 100 раз и более в связи с изменением
обмена веществ под влиянием гиподинамии и
различных рационов питания [4, 14, 43, 48, 51,
52,59,97].
Длительное пребывание человека в
условиях относительной биологической изоляции
приводит, как правило, к неблагоприятным
сдвигам в составе кишечной микрофлоры,
которые характеризуются резким уменьшением
количества различных групп
микроорганизмов вплоть до полного исчезновения
отдельных представителей кишечной флоры.
Указанные изменения свидетельствуют о
тенденции к упрощению микрофлоры фекальных
масс (снижение числа видов).
Методом фаготипирования выделенных
штаммов стафилококков был выявлен
взаимообмен микробами между людьми в условиях
пребывания их в герметически замкнутой
кабине [5, 79]. У штаммов стафилококка
одного и того же фаготипа, выделенных от
испытуемых в процессе исследования,
обнаружено нарастание титра токсина и
появление дополнительных патогенных признаков,
которые ранее у них не определялись. Это
выражалось в увеличении количества
штаммов, продуцирующих гемолизин и фиброно-
лизин. В опытах на мышах было
установлено повышение вирулентности у штаммов
стафилококка, выделенных от испытуемых
к концу годового медико-технического
эксперимента [13] в наземном комплексе систем
жизнеобеспечения.
Ухудшение микроклиматических и сани-
тарно-бытовых условий обитаемых отсеков
вызвало изменения в микрофлоре кишечника,
обнаруженные по наличию
антагонистических и гемолитических эшерихий.
Тщательное изучение фекальной флоры
четырех человек в условиях изоляции
показало сдвиг как в анаэробной, так и в
аэробной флоре [70]. Часто высевались шигеллы
144
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
и энтеропатогенные типы кишечной палочки.
Наибольшее распространение получили виды
Candida. Были выделены и необычные
микроорганизмы. Увеличение роста полиморфных
бактерий сопровождалось уменьшением числа
энтерококков. Найдено 7 новых типов
культур анаэробных бактерий. Аналогичные
данные получены рядом других исследователей
[72,75,79,91].
Таким образом, в настоящее время
сложилось вполне вероятное предположение о
существенном изменении аутомикрофлоры
космонавтов в процессе длительных полетов.
Однако не все специалисты придерживаются
такого мнения. Большинство исследователей
считают, что количество видов микробов в
кишечнике может снизиться, но общее число
их останется почти неизменным. Полагают,
что на 1 г испражнений придется
приблизительно 109 микроорганизмов. Любой вид
бактерий, обитающих в кишечнике, может
стать превалирующим. Если, однако,
доминирующий микроорганизм не будет хорошо
адаптироваться к температуре, диете и
анаэробным условиям в желудочно-кишечном
тракте, общее количество бактерий может
уменьшиться до 106 на 1 г фекальной массы.
Состав газообразных продуктов,
выделяющихся из фекалий, отражает изменения их
микрофлоры. Например, в случае
превалирования молочнокислой флоры легко
обнаруживаются молочная кислота и ее эфиры. Запах
индола и скатола безошибочно указывает на
преобладание кишечной палочки.
Следовательно, атмосфера обитаемых отсеков тесно
связана с особенностями бактериальной флоры
выделений и подвержена нежелательным
изменениям даже при нормальном
функционировании системы регенерации и
кондиционирования газовой среды, рассчитанной на
определенное соотношение токсичных и
дурно пахнущих веществ.
Моча, хранимая в специальных емкостях
на борту космического корабля, также может
быть потенциальным источником загрязнения
атмосферы кабины некоторыми токсичными
или имеющими неприятный запах
веществами. Результаты опытов, проведенных с целью
определения количества токсических веществ,
выделяющихся из мочи, показали, что даже
из свежей мочи при продувании ее чистым
воздухом отделяется значительное
количество фенолов, аммиака и алифатических аминов,
окиси углерода и углеводородов [34].
Меркаптаны и сероводород обнаружены в
следовых количествах только в 5 пробах из 11.
Кроме тех веществ, которые выявлены при
исследовании свежей мочи, после
трехсуточного хранения ее найдены окислы азота.
Среднее количество аммиака и
алифатических аминов в обоих случаях было
практически одинаковым. Фенолов и ацетона при
хранении мочи без вентиляции воздухом
выделяется меньше, чем при барботаже чистого
воздуха через свежую мочу. Отмечено, что из
мочи, хранившейся в течение 3 суток,
выделяются значительно большие количества
жирных кислот, чем из свежей.
При исследовании мочи после 10-суточного
ее хранения установлено, что основной вклад
в спектр летучих веществ внесли диэтиловый
эфир, метан, метанол, этанол, пропанол,
бензол, ацетальдегид, ацетон и пропиловый
спирт. Поступление указанных газообразных
продуктов в значительной степени
обусловлено гнилостными и бродильными
процессами, связанными с жизнедеятельностью
микроорганизмов. Последние при попадании в мочу
со слизистых оболочек мочеполовых путей,
из окружающего воздуха и с поверхностей
и материалов устройств в системах сбора и
транспортирования выделений находят в ней
благоприятные условия для быстрого
размножения.
Одним из наиболее важных процессов
следует считать гидролиз мочевины на аммиак
и углекислый газ. В результате накопления
аммиака реакция мочи при ее хранении
сдвигается в щелочную сторону, что способствует
созданию дополнительной нагрузки на
некоторые системы жизнеобеспечения.
Разложение мочевины производится не только
типичными уробактериями, но и многими видами
аэробных гнилостных бактерий. К ним
относятся вульгарный протей, кишечная палочка,
флуоресцирующая псевдомона, грибовидная
бацилла и другие микроорганизмы, почти
всегда находящиеся в обитаемых помещениях.
Рядом исследований [32, 35, 95] показано,
что комплекс газообразных веществ,
выделяющихся из каловых масс и мочи,
отрицательно влияет на организм человека,
оказывая не только раздражающее, но и
общетоксическое действие. Кроме того, эти вещества
неблагоприятно влияют на эмоциональное
состояние человека, особенно при длительном
групповом пребывании в ограниченном по
объему помещении.
Существенную часть отходов составляют
продукты, образующиеся в процессе
функционирования кожи человека и ее придатков.
К ним относятся отшелушивающийся
эпидермис, секрет потовых и сальных желез,
а также состриженные ногти и волосы.
ИЗОЛЯЦИЯ И УДАЛЕНИЕ ОТБРОСОВ
145
Отшелушивающиеся чешуйки эпидермиса
содержат в основном кератин и некоторые
жироподобные вещества (холестерин, фосфо-
липиды и т. п.). Они оказывают заметное
влияние на химический состав комплекса
веществ, формирующегося за счет секрета
потовых и сальных желез на поверхности
тела. Разложение их сопровождается
выделением газов; некоторые из них имеют
неприятный запах [81] или, при определенных
условиях, токсические свойства. Как
органические, так и минеральные компоненты этого
комплекса сорбируются текстильными
материалами одежды.
В экспериментах с имитированными сани-
тарно-бытовыми условиями космического
полета среднесуточное суммарное загрязнение
кожи человека и его одежды хлоридами
колебалось от 117 до 403 мг, а органическими
веществами — от 335 до 886 мг (по
кислороду при определении перманганатным
методом). Под воздействием кислорода воздуха,
влаги, компонентов пота, ферментов и других
факторов химический состав органических
веществ и, в частности, лшгадов на
поверхности кожи претерпевал определенные
изменения. Так, при исключении туалета тела
и смены белья из состава мероприятий
личной гигиены один из основных показателей
химической характеристики липидов —г кис-
лотпое число увеличивалось в среднем на
21% за 30 суток, а эфирное, йодное и число
омыления уменьшались [8, 10, 42].
С изменением химического состава
указанного комплекса веществ, естественно,
изменялась и реакция среды. Концентрация
водородных ионов на поверхности кожи за время
30—60-суточных наблюдений сдвигалась в
кислую сторону и достигала к концу этого
периода 5,20—5,68 единиц рН.
В соответствии с этими условиями
варьировала и микробная обсемененность кожного
покрова испытуемых. В течение первых 2—
3 недель количество микроорганизмов на
большинстве участков кожи непрерывно
нарастало, превышая к концу указанного
срока исходные фоновые величины в 3—3,5 раза
(на свежевымытой коже обнаруживали 4—
5 колоний на 1 см2). Затем уровень
микробной обсемененности стабилизировался и не
имел тенденции к дальнейшему росту. В то
же время на коже подошвенной поверхности
стоп, промежности и ягодиц наблюдался
более бурный рост микрофлоры, которая к
концу эксперимента превышала исходные
значения в 7—12 раз. Через 30 суток в
области ягодиц обнаружено 68 колоний на 1 см2,
Ю Заказ Ni 1174, т. III.
на стопе — 82 колонии. Через 60 суток на
своде стопы найдено 180—200 колоний на
1 см2. По мере увеличения
продолжительности опыта возрастал удельный вес форм с
отдельными признаками патогенности.
В ограниченных санитарно-бытовых
условиях (при отсутствии душа или других
способов гигиенической обработки тела с
использованием воды) значительная часть
органических и минеральных веществ, а также
микроорганизмов поглощается с поверхности
кожи человека текстильными материалами
одежды, которые сорбируют до 80—95%
хлоридов и окисляющихся органических веществ
и сохраняют эту способность на протяжении
30 суток и более [41].
Многие микроорганизмы в загрязненной
одежде находят благоприятные условия для
своей жизнедеятельности, особенно при
достаточной степени увлажнения одежды.
К формам, обладающим наиболее высокой
выживаемостью в этих условиях, относятся
представители стафилококковой флоры, в том
числе микробы, имеющие патогенные
признаки. В условиях биологической изоляции уже
через 2—3 недели появляются потенциально
патогенные формы [5, 8]. Кроме того,
некоторые бактерии в процессе
жизнедеятельности продуцируют газообразные вещества,
имеющие неприятный запах, что не
безразлично для эмоционального состояния
экипажа космического корабля.
Таким образом, продукты
жизнедеятельности организма в значительной степени
определяют газовый состав герметизированных
обитаемых отсеков. Из выявленных в
настоящее время более 400 химических соединений
в составе метаболических выделений в
окружающую среду поступает с мочой 183, с
фекалиями 196 и с поверхности кожи 271 [95].
Однако токсикологическая значимость этих
продуктов неодинакова. Наиболее опасными
для образования атмосферы замкнутых
систем считаются аммиак, фенолы, метан,
водород, индол, скатол, амины, органические
кислоты, окись углерода, ацетон,
меркаптаны, сернистый водород, а также этиловый и
метиловый спирты [31, 37, 38]. Эти
соединения даже в следовых количествах оказывают
неблагоприятное влияние на
работоспособность и состояние здоровья человека, а с
увеличением длительности их воздействия этот
эффект усугубляется [25, 26].
Наряду с продуктами жизнедеятельности
обитаемые отсеки загрязняются некоторыми
отбросами экзогенного происхождения. К ним
относятся остатки пищи, упаковочная тара,
146
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
продукты деструкции, образующиеся в
процессе эксплуатации одежды, снаряжения,
предметов личной гигиены и быта,
различного рода оборудования, а также
использованные в ходе регламентных и ремонтных работ
средства и материалы. По мере увеличения
длительности полета и численности экипажа,
усложнения профессиональных обязанностей
и аппаратурного оснащения объем отбросов
может возрастать, несмотря на то, что часть
веществ будет утилизироваться на борту
[62—64]. Последние могут явиться
источником газообразования за счет
физико-химических и биохимических процессов, особенно
при содержании влаги в количестве,
достаточном для активной жизнедеятельности
микроорганизмов. Однако концентрация
летучих веществ определяется конкретным
составом разновидностей отбросов и
процентным их соотношением на данном отрезке
времени. От аналогичных условий зависит
и уровень запыленности среды обитания,
обусловленный деструкцией отбросов.
СОСТАВ И СУТОЧНОЕ КОЛИЧЕСТВО ОТХОДОВ
Перечень разновидностей отбросов и их
количественные соотношения варьируют в
довольно широких пределах, так как, кроме
разнообразных продуктов жизнедеятельности
человека и животных, в рассматриваемый
комплекс включены использованные средства
санитарно-бытового обеспечения экипажа,
а также вещества и предметы, образующиеся
в процессе функционирования систем
жизнеобеспечения и другого оборудования и не
утилизируемые в ходе конкретной экспедиции.
Тип и количество отбросов зависят от
программ, задач и продолжительности полета,
численности и характера деятельности
экипажа космического корабля, принципа и
особенностей технологии систем жизнеобеспечения
и т. п.
При открытых (незамкнутых), частично
замкнутых (по газовой среде, водному
обмену и т. п.) и полностью замкнутых системах
жизнеобеспечения членов экипажа (основап-
ных на физико-химических,
биолого-технических или смешанных способах) состав и
соотношение видов отбросов существенно
отличаются. Эти вариации особенно велики при
введении в экологическую систему таких
звеньев, как бортовая оранжерея для
выращивания высших растений, виварий для
экспериментальных или продуктивных
животных в связи с невозможностью полностью
исключить неутилизируемые промежуточные
продукты [55, 56, 58]. До настоящего
времени указанные вопросы мало изучались и
полученные данные не имеют достаточного
экспериментального подтверждения в
условиях, максимально приближенных к
реальным.
Достаточно хорошо изучен
физико-химический состав мочи, кала, секрета потовых,
сальных желез кожи и других продуктов
жизнедеятельности человека в условиях обычной
жизни [88]. Количественные соотношения
составных частей метаболитов на протяжении
относительно коротких промежутков времени
варьируют в довольно широком диапазоне в
зависимости от характера деятельности,
рациона и режима питания членов экипажа,
водопотребления, микроклиматических
условий окружающей среды, индивидуальных
особенностей космонавтов [42, 47, 48].
Под влиянием факторов, присущих
космическому полету, заметно изменяются
характер обмена веществ его участников [23] и
среднесуточное количество некоторых
продуктов жизнедеятельности. В гермокамерных
исследованиях получены существенные
изменения суточного количества фекалий и
процентного содержания в них воды, белков,
жиров, углеводов и клетчатки в зависимости
от рациона питания, степени двигательной
активности и других факторов [48, 60, 91],
При гипокинезии отмечено увеличенное
выведение кальция, некоторых белковых и
других веществ в составе мочи и фекалий [6, 43].
В условиях гиподинамии в сочетании с
высокой температурой окружающей среды, при
значительном обессоливании организма
человека наблюдалось нарушение нормальных
соотношений натрия, кальция и некоторых
других компонентов, выделяемых с мочой [3, 4,
65]. Отмечены нарушения белкового обмена
при воздействии ионизирующих излучений в
дозах, вполне вероятных для космического
полета [15]. Обнаружено достоверное
уменьшение выделения сероводорода, ацетона,
фенола, аммиака и аминов и увеличение
альдегидов у испытуемых, находившихся на
экспериментальном рационе, предназначенном для
космонавтов. Этот рацион состоял из
сублимированных и натуральных продуктов с
полным исключением видов пищи, богатой
клетчаткой (овощей, фруктов и т. п.).
ИЗОЛЯЦИЯ И УДАЛЕНИЕ ОТБРОСОВ
147
Изложенные выше данные
свидетельствуют о существенном изменении
физико-химического и бактериального состава продуктов
жизнедеятельности человека под влиянием
факторов, характерных для космического
полета. Это влечет за собой нарушение обычных
соотношений между составными частями
отбросов, находящихся в твердом, жидком и
газообразном состоянии, а в некоторых
случаях заметное отклонение в среднесуточных
величинах их веса и объема. По мере
накопления экспериментальных данных будут
уточняться состав и величины
среднесуточного накопления различных видов отбросов.
Однако уже в настоящее время имеются
достаточно обоснованные расчеты, на которых
могут базироваться исследователи и
конструкторы систем жизнеобеспечения. В
качестве примера в табл. 2 представлен один из
таких вариантов расчета.
Типичный состав и номинальные
количества основных отбросов в расчете на одного
члена экипажа в сутки, представленные в
табл. 2, свидетельствуют о том, что твердые
вещества составляют лишь незначительную
по весу и объему долю. Превалирующее
количество отбросов находится в жидком и
газообразном состоянии. Между тем сбор и
транспортирование именно таких веществ
представляет наибольшие технические
трудности б условиях измененной гравитации.
Кроме того, влажная среда создает
благоприятные условия для активной
жизнедеятельности многих микроорганизмов, что
неизбежно ведет к дополнительному выделению
газообразных продуктов, а в некоторых случаях
способствует дисбалансу бактериальной
флоры обитаемых отсеков. Указанные явления
способствуют коррозии металлов п
разрушению других конструкционных материалов.
Все это может снизить степень надежности
функционирования санитарно-бытового и
другого бортового оборудования, если свое-
Таблица 2. Состав и среднесуточное количество
основных видов отбросов за счет метаболитов
человека [78]
Отходы
Твердые компоненты
Различные материалы
кабины
Части пищи (включая
рвотные массы)
Слущенный эпителий
Волосы
выпавшие
после бритья
Ногти
Пот (сухой остаток)
Жировые вещества
Слюна (сухой остаток)
Слизи (сухой остаток)
Семя (сухой остаток)
Частицы кала
Микроорганизмы
Кал
Сухой остаток мочи
Всего
Жидкость
Вода из кала
Вода из мочи
Всего
Газы
Кишечные газы
Перспирационная вода
Всего
Без
контейнеров
вес, г
0,70
0,70
3,00
0,03
0,05
3,00
4,00
0,01
0,40
0,01
0,02
0,16
0,03
12,11
объем,
мл
0,72
0,70
2,80
0,03
0,05
3,00
4,00
0,01
0,40
0,01
0,02
0,14
0,02
11,88
2,000
1,200
3,200
В
контейнерах
вес, г
0,25
0,01
20,00
69,98
89,98
100
1330
1430
объем,
мл
0,23
0,01
19,00
65,98
85,98
100
1330
1430
временно не предпринимать мер
предотвращения указанных неблагоприятных
воздействий.
СБОР И ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ ОТБРОСОВ
Одной из важных операций в процессе
изоляции и удаления отбросов является их сбор
и транспортирование к контейнерам
хранения, устройствам для эвакуации из
обитаемых отсеков или к системам переработки.
В условиях невесомости наиболее
целесообразен принцип сбора жидкостей путем их
отсоса. Однако при этом возникает
необходимость разделения жидкой и газообразных фаз
в трубопроводах и узлах систем
транспортирования. В противном случае трудно
избежать превышения допустимых размеров
контейнеров для жидких отбросов, так как
значительную часть объема занимают газы, а
также утечки газообразных продуктов в
связи с повышением давления внутри
системы [96].
Важность разделения жидкой и
газообразной фаз отбросов становится очевидной, если
учесть, что смешение указанных компонентов
10*
148
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
в трубопроводах, предназначенных для
движения жидкостей, может вести к закупорке
трубопроводов пузырьками газа, увеличению
нагрузки на насосы и повышению степени
вероятности выхода из строя всей системы.
Этому способствует непрерывное
газообразование, которое имеет место при брожении и
гниении большинства влагосодержащих
субстратов биологического происхождения.
Сбор и транспортирование твердых отходов
в условиях невесомости сопряжены с
меньшими техническими трудностями.
Упаковочную тару из-под пищи, использованных
средств личной гигиены и предметов быта с
остатками их содержимого, а также другие
аналогичные отбросы можно легко собрать и
поместить в соответствующие устройства или
контейнеры, не прибегая к помощи
специальных агрегатов. Однако при этом следует
учитывать психологическую приемлемость той
или иной операции.
Манипуляции с фекальными или рвотными
массами в условиях космического полета
сопровождаются рядом осложнений,
обусловленных не только их консистенцией, но и
эмоционально-этическим аспектом данной
проблемы. Значение указанных обстоятельств
возрастет при увеличении длительности
полета и численности экипажа, когда нормальные
взаимоотношения между членами коллектива
особенно важны для слаженной работы по
выполнению сложных, разносторонних
наблюдений, испытаний и управлению системами
[1,93].
Разнообразие отбросов и различие их
химических, физических и бактериологических
свойств осложняет работу по
конструированию устройств, предназначенных для сбора
и транспортирования как продуктов
жизнедеятельности, так и материалов тары,
упаковки, предметов, используемых в процессе
выполнения физиологических отправлений,
средств туалета и т. п. Особые трудности
возникают при использовании составных частей
некоторых отбросов в качестве исходного
продукта для регенерации полезных для
человека веществ.
Поскольку устройства для сбора и
транспортирования отбросов являются частью
систем жизнеобеспечения экипажа и тесно
связаны с другими видами оборудования, вряд
ли целесообразно ставить вопрос о создании
универсальных типов указанных агрегатов.
В зависимости от назначения космического
корабля или станции, их конструкционных
особенностей, а также характера
деятельности экипажа и программы полета набор и
принцип функционирования приемных
устройств и средств транспортирования
отбросов могут меняться. Но во всех случаях они
должны полностью соответствовать
требованиям, диктуемым основными положениями
личной гигиены, применительно к
конкретному комплексу биологических и технических
условий [53].
Отбросы должны собираться и
транспортироваться таким образом, чтобы исключить
загрязнение членов экипажа, а также
внутренних поверхностей обитаемых отсеков и
оборудования, расположенного в них. С целью
предотвращения образования вредных
газообразных веществ и роста микроорганизмов
в коллекторах, узлах систем
транспортирования к контейнерам-хранилищам, отбросы в
большинстве случаев должны обрабатываться
во время их сбора. Это особенно важно для
систем жизнеобеспечения,
предусматривающих длительное хранение на борту всех или
некоторых видов отбросов, когда возрастает
вероятность заражения среды обитания
бактериями в силу нарушения герметичности
устройств [54].
Одним из важных критериев оценки
принципа, заложенного в основу
функционирования санитарно-бытового оборудования,
является его надежная работоспособность в
условиях невесомости. Последняя почти
полностью исключает возможность использования
обычных, зависящих от величины силы
тяжести, способов сбора и транспортирования
отбросов. Наиболее приемлемо применение
давления, тяги или ручной силы. Кроме того,
для удобства пользования устройствами в
условиях невесомости могут потребоваться
привязные ремни для фиксации ног и тела либо
другие аналогичные приспособления.
Изложенные особенности и специфические
эксплуатационные требования к бортовым
системам значительно усложняют
конструирование агрегатов для сбора и
транспортирования отбросов. Предложено и апробировано
несколько типов подобных устройств.
Чтобы поддержать в течение полета
(продолжительностью до одного года и более)
нормальные условия жизнедеятельности и
высокую работоспособность членов экипажа,
космический корабль должен быть
оборудован устройствами для сбора, транспортировки
и изоляции не только мочи и фекалий, но и
воды, использованной при умывании,
принятии душа, приготовлении пищи, стирке белья
и т. п.
В условиях невесомости сбор и
транспортирование жидкости не могут быть выполнены,
ИЗОЛЯЦИЯ И УДАЛЕНИЕ ОТБРОСОВ
149
за редким исключением, при помощи
способов, использующих силу тяжести. В условиях
невесомости поведение жидкости и ее
распределение в резервуарах определяются главным
образом силами поверхностного натяжения и
смачивания. Доказано теоретически и
проверено на практике [29], что если в условиях
невесомости жидкость не находится в
контакте со стенками резервуара или они не
смачиваемы, то она стремится принять
шарообразную форму как имеющую минимальную
поверхность при данном объеме. Если же
стенки резервуара хорошо смачиваются,
жидкость за счет сил смачивания прилипает к
внутренней поверхности резервуара и
стремится принять его форму.
Исходя из изложенного, для сбора и трапс-
портирования жидких отбросов на первых
биоспутниках были использованы
гигроскопические материалы (мох, активированный
уголь.и т. п.). Одно из таких устройств
представлено на рис. 1.
На космических кораблях «Восток»,
«Восход», «Союз», «Меркурий», «Джемпни» и
«Аполлон», а также на орбитальных
станциях «Салют» и «Скайлэб» способы сбора и
транспортирования отбросов постоянно
совершенствовались [66, 67, 71, 83]. Общая
схема размещения составных частей системы
ассенизации первоначальных вариантов
подобного типа показана на рис. 2.
На пилотируемых кораблях «Восток» был
впервые применен пневматический способ
транспортирования жидкости скоростным
потоком воздуха (рис. 3). Последняя из
приемника 1 перемещалась по шлангу 3 в
контейнер 6 потоком воздуха, создаваемым
вентиляторным устройством 8. Внутри контейнера
помещался специальный влагопоглощающий
материал (поливинилформаль и др.). Для
того чтобы влагопоглощающий материал
оказывал минимальное гидравлическое
сопротивление потоку воздуха, его применяли в виде
шихты, нарезанной кубиками со сторонами
7—10 мм, в результате чего образовывались
необходимой длины лабиринтные каналы.
Шихту размещали внутри контейнера между
двумя перфорированными стенками.
Проходя сквозь слой шихты, воздух
полностью освобождался от жидкости и поступал в
адсорбционный фильтр 7. В фильтре воздух
очищался от вредных газообразных примесей
и с помощью вентиляторного устройства
возвращался в атмосферу корабля.
Описанный метод благодаря простоте,
надежности и незначительному потреблению
электроэнергии имеет определенные преиму-
Рис. 1. Схема ассенизационного устройства для
экспериментальных животных (собак) при
кратковременных космических полетах [20]
а — мочекалоприемник,
б — «лифчик»,
в — связки;
1 — раскрой,
2 — патрубок,
3 — отверстие для хвоста,
4 — обтюратор,
5 «- отверстие для задних лап,
6 — отверстие для головы,
7 — отверстие для передних лап
и 12
10
15.х
Рис. 2. Схема устройства для раздельного сбора мочи
и фекалий человека при 14—30-дневном полете [69]
1 — сферический сборник для фекалий,
2 — рама сферического сборника,
3 — вентилятор кабинного воздуха,
4 — клапан разделительных путей,
5 — гибкий шланг,
6 — патрон с бактериальным фильтром,
7 — патрон с активированным углем,
8 — съемная крышка,
9 — клапан соединения с космическим вакуумом,
10 — быстрый перекрыватель,
11 — латексный мочеприемник,
12 — вкладыш мочеприемника,
13 — сферическая емкость для хранения мочи,
14 — коробка для стерилизационных таблеток,
15 — коробка для туалетной бумаги,
26 — трубопровод для мочи
150
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
щества при полетах продолжительностью до
12—14 суток и обеспечивает членам экипажа
вполне удовлетворительные гигиенические
условия. Результаты санитарно-бактериоло-
гических и санитарно-химических
исследований подтвердили положительные данные
субъективной оценки указанного
технологического процесса и устройств, созданных на
его основе. Однако для более длительных
полетов сбор жидкостей в контейнерах,
заполненных шихтой, становится
нецелесообразным из-за значительного веса и объема
контейнеров, а также больших затруднений при
осуществлении «принудительного»
перемещения собранной жидкости в систему
регенерации воды (при наличии таковой). Так,
например, для обеспечения полета
продолжительностью в 360 суток с экипажем из трех
человек при отсутствии возможности удаления
отбросов за борт корабля потребовались бы
контейнеры весом около 500 кг и общим
объемом свыше 3300 л.
При полетах кораблей «Джемини» и
«Аполлон», наряду с пневматической
транспортировкой, сбор мочи производился с
помощью эластичных приемников в виде
специальных мешков. После заполнения
внутренняя полость таких приемников
соединялась с забортным вакуумом через
соответствующее отверстие и жидкость удалялась
наружу. Моча, предназначенная для
последующих медико-биологических исследований,
сохранялась в мешке.
Подобная система сбора и
транспортирования жидкости недостаточно надежна в
работе, так как отверстие для выброса постоянно
находится под угрозой замерзания или
закупорки сухим остатком мочи после испарения
из нее воды. Для предотвращения
замерзания отверстия на кораблях «Аполлон»
потребовалось ввести специальный подогрев.
Кроме того, выброс жидкости или мочи за борт
корабля нерационален при создании
замкнутых экологических систем.
Осуществление регенерации воды на борту
предъявляет дополнительные требования к
системе транспортирования жидких отходов
жизнедеятельности членов экипажа и сани-
тарно-бытовой воды. Система должна иметь
специальные сепараторы для отделения
жидкости от воздуха и перекачивать собранную
жидкость в приемные устройства системы
регенерации воды. В данном случае возможно
применение разделителей периодического и
непрерывного действия.
На рис. 4, а изображен один из возможных
вариантов сепаратора периодического
действия. Принцип его устройства аналогичен
сборнику с шихтой. В отличие от последнего
разделитель снабжен эластичной мембраной и
запорными устройствами на входном и
выходном штуцерах. Поступающая жидкость
поглощается шихтой. После насыщения шихты
запорные устройства закрываются и в над-
мембранную полость подается сжатый воздух,
который отжимает жидкость в сборники.
Однако, как показали проведенные испытания,
в процессе отжима вместе с жидкостью из
сепаратора уходит до 40% воздуха,
находящегося между кубиками шихты.
Система транспортирования жидкости с
последующим отжимом влагопоглощающей
шихты может найти применение в
длительных космических полетах для
предварительного отделения жидкости от перемещающего
воздуха, а в случае создания систем
регенерации воды, способных работать при
повышенном содержании воздуха в
восстанавливаемой жидкости, может быть использована
как самостоятельная система.
В последние годы для организации
процессов кипения и конденсации в условиях
невесомости широкое распространение
получил способ отделения жидкости от газа с
помощью гидрофильных мембран. Примером
применения такого способа в системе
транспортирования жидких отбросов может
служить сепаратор, изображенный на рис. 4, б.
В этом устройстве жидкость, поступающая
в разделитель, сначала впитывается слоем
влагопоглощающего материала, а затем через
гидрофильную мембрану откачивается в
сборник насосом, создающим на мембране
определенный перепад давления.
В сепараторах с гидрофильными
мембранами достигается практически полное
отделение жидкости от воздуха. Но, как показали
испытания созданных на этом принципе
разделителей, применение мембран в системах
транспортирования жидких отбросов при
длительных полетах нецелесообразно. В связи с
засорением капиллярных пор твердыми
частицами, содержащимися в жидкости,
применение их ограниченно с точки зрения
продолжительности функционирования или, точнее,
количества пропущенной через них жидкости.
На рис. 4, в изображен сепаратор для
отделения жидкости от газа. Процесс разделения
фаз в этом варианте сепаратора происходит
за счет отжатия жидкости в расширяющуюся
часть клиновидной щели, а воздуха в
сужающуюся часть. Такой агрегат может
использоваться в системах снабжения водой разного
назначения.
ИЗОЛЯЦИЯ И УДАЛЕНИЕ ОТБРОСОВ
151
Перемещать жидкость в условиях невесЪ-
мости можно и другими способами, например
с помощью фитилей. На рис. 4, г
представлено одно из устройств, основанное на этом
способе. Поступающая жидкость сначала
накапливается в промежуточной емкости с вла-
гопоглотителем, а затем под действием
капиллярных сил фитилей перетекает в общий
сборник, который также заполнен влагопог-
лощающим материалом. Такой способ
транспортирования жидкости не отличается
высокой производительностью, так как передача
жидкости в нем происходит медленно.
Однако при этом способе отпадает необходимость
в затратах энергии, что позволяет широко
применять его на биологических спутниках
с собаками и другими животными на борту
для отвода их жидких выделений [20]. В
некоторых системах приемлемы разделители,
основанные на действии центробежных сил.
Применение того или иного способа
транспортирования жидкости зависит как от
продолжительности полета, так и от конкретного
назначения самой системы. В сложных
системах, предназначенных для обслуживания
экипажа перспективных межпланетных
кораблей, целесообразна комбинация нескольких
способов с учетом особенностей приемных
устройств, коммуникаций и агрегатных
блоков, размещенных в различных отсеках [1].
В созданных к настоящему времени
экспериментальных комплексах санитарно-бытового
оборудования предусматриваются как
стационарные, так и переносные приемники
выделений человека с раздельным и
комбинированным сбором и транспортированием мочи
и фекалий. При пользовании ими моча за счет
естественного напора попадает в воронку и
увлекается потоком воздуха, создаваемым
центробежным сепаратором и вентилятором.
В сепараторе происходит разделение
подаваемой смеси на жидкость и воздух. Жидкость
под действием напора около 0,25 атм,
создаваемого центробежным сепаратором,
транспортируется по трубопроводам в
гидроаккумуляторы. В случае увеличения в
магистральном трубопроводе гидравлического
сопротивления более указанной выше величины напор
жидкости с помощью приемно-дожимного
устройства повышается автоматически.
Загрязненный воздух пропускается во влагоулови-
тель и перемещается в систему очистки
газовой среды. Для улучшения гигиенических
условий мочеприемники после каждого
пользования промываются из дозаторов порцией
воды (около 75 см3), содержащей
консервант.
о ю
Рис. 3. Схема системы с пневматическим
транспортированием жидкости и разделением фаз влагопо-
глощающим материалом
1 — мочеприемник,
2 — запорный кран,
3 — подводящий шланг,
4 — перфорированная стенка,
5 — влагопоглощающий материал,
6 — контейнер,
7 — адсорбционный фильтр,
8 — вентиляторное устройство,
9 — сигнальная лампочка,
10 — пульт включения
*£?
Рис. 4. Разделители смеси отбросов на жидкую и
газообразную фазы с использованием капиллярных
сил [29]
а — периодического действия с влагопоглотителем,
б — с гидрофильной мембраной,
в — щелевой клиновидный,
г — с использованием фитилей;
1 — воздухожидкостная смесь,
2 — жидкость,
3 — воздух
152
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
Использованная санитарно-бытовая вода от
умывальников, душевой установки,
стиральной машины и других агрегатов
транспортируется аналогичным образом. Роль
консервантов выполняют соответствующие
компоненты моющих средств [12].
При одновременном отправлении
естественных надобностей используется
комбинированное приемное устройство (рис. 5), в
котором мочеприемник смонтирован совместно
с корпусом приемника 1 и крышкой 7,
закрепленными на панели сидения 10.
Мочеприемник состоит из воронки 6, соединенной
с фильтром 13. В нижней части воронки
имеется кольцевая щель, соединенная со
штуцером 12, к которому подводится вода для
промывания фильтра после пользования.
Мочеприемник соединен с патрубком корпуса
приемника.
Корпус приемника представляет собой
конструкцию, выполненную в виде
цилиндрической емкости. На передней стенке корпуса
установлен патрубок 16, соединяющий
емкость корпуса 1 с мочеприемником. К
патрубку подсоединены трубка со штуцером 4
(штуцер предназначен для присоединения
дополнительных мочеприемников) и
переключающий кран 15, через который производится
отсос воздуха и мочи. В корпусе приемника
помещается сменный вкладыш 2 для сбора
Рис. 5. Комбинированное приемное устройство
1 — корпус, 9 — замок,
2 — вкладыш, 10 — панель,
3 — седло, 11, 14 — микровыключатели,
4 — штуцер, 12 — штуцер,
5 — кольцо, 13 — фильтр,
6 — воронка, 15 — кран,
7 — крышка, 16 — патрубок
8 — ручка,
фекалий. Вкладыш крепится на выступах
кольца 5. Сверху кольцо закрыто откидным
седлом 3.
Крышка 7 предназначена для изоляции
помещения от вредных газообразных веществ,
выделение которых возможно в то время,
когда не включен агрегатный блок. Крышка
соединена с панелью сидения посредством
петель. На крышке имеется замок 9,
обеспечивающий плотное прижимание ее к уплотни-
тельной прокладке. Открытие и закрытие
замка производится за ручку 8. При
закрытии крышки концевой выключатель
размыкает электрическую цепь, что ведет к
прекращению функционирования насосных и
вентиляторных устройств.
Переключающий кран 15 соединяется
транспортирующими шлангами с двумя
сепараторами (один из них дублирующий),
расположенными в агрегатном блоке. В корпус
крана вмонтирован микровыключатель 14,
предназначенный для включения основного
или дублирующего сепаратора в зависимости
от положения ручки крана.
Вкладыш 2 представляет собой рукав,
выполненный из полиэтиленовой пленки или
другого водо-воздухонепроницаемого
материала. Во внутреннюю часть рукава заделана
тканевая сетка, обеспечивающая просос
воздуха и задерживающая фекалии. В нижней
и верхней частях вкладыша продеты шнурки
(удавки), которые вручную затягиваются
после пользования. Полезный объем
вкладыша — около 600 см3. Для крепления
вкладыша в приемном устройстве предусмотрены
петли, расположенные на широкой части
рукава. Вкладыши используются один раз,
после чего помещаются в соответствующий
герметичный контейнер.
Исследования по гигиенической оценке
указанного оборудования в процессе
испытаний в имитаторе корабля с участием
человека показали его физиологическую и
психологическую приемлемость. Превышения
предельно допустимых концентраций вредных
газообразных веществ не наблюдалось.
В частности, в атмосфере обитаемых
отсеков содержание сероводорода не
превышало 0,011 мг/л, углеводородов — 0,02 мг/л,
аммиака — 0,02 мг/л. Скатол, индол и
меркаптаны не обнаружены.
Химические и бактериологические
показатели состава мочи и использованной санитар-
но-бытовой воды на протяжении
эксперимента постоянно возрастали [1]. Найденные
микроорганизмы относились главным образом к
кокковым формам и грамположительным па-
ИЗОЛЯЦИЯ И УДАЛЕНИЕ ОТБРОСОВ
153
дочкам, реже к грамотрицательным.
Неоднократно наблюдался рост вульгарного протея.
Указанные данные свидетельствуют о
необходимости использования эффективных
средств предотвращения гниения и брожения
влагосодержащих отбросов.
Принцип раздельного сбора мочи и
фекалий имеет ряд преимуществ перед
комбинированным. В частности, он позволяет
использовать метаболиты для различных
экспериментальных исследований. Ассенизационные
устройства, основанные на принципе
раздельного сбора, могут использоваться как на
пилотируемых объектах, так и на кораблях с
животными на борту. Приемлемость такого
типа устройства показана во время 22-суточ-
ного полета биоспутника Земли «Космос-110»
с собаками Ветерок и Уголек [39, 50].
Система уборки твердых и жидких отходов
на спутнике «Космос-110» функционировала
совместно с системами кондиционирования и
регенерации воздуха в индивидуальных
кабинах животных и вентиляции кабин (рис. 6).
Кабина представляет собой герметичный
контейнер. Собака может находиться в
контейнере в различных положениях. На нее надет
специальный костюм-корсет для фиксации в
кабине и присоединения различных датчиков
и коммуникаций, служащих для научных
исследований и подачи пищи.
Под животом собаки на полу контейнера
расположен сборник жидких отходов 1. Он
имеет форму куба и заполнен влагоемким
материалом (поливинилформаль). Сторона
контейнера, обращенная к животу собаки,
выполнена из металлической сетки для
пропускания мочи, рассеивающейся при акте
мочеиспускания. В поливинилформаль перед
полетом был введен консервант мочи паранит-
рофенол, обеспечивающий дезодорацию и
сдерживание роста микробной обсеменен-
ности.
Позади собаки находился сборник твердых
отходов 2 открытого типа. Твердая фаза
выделений животных увлекалась током
вентиляционного воздуха. При этом происходило
снижение степени увлажнения фекальных
масс, что способствовало консервации
высушиванием.
Кондиционированный воздух подавался
внутрь контейнера с животными через
воздухозаборник 9 прозрачного колпака §.
Вентилятор 5, приводимый во вращение
электродвигателем, отсасывал воздух из контейнера
через сборник твердых отходов 2 и фильтры 7,
служащие для очистки воздуха от капельной
влаги и вредных примесей.
Рис. 6. Схема системы -раздельного сбора твердых
и жидких отбросов в кабине животного (собики)
для полетов продолжительностью до 30 суток (био~
спутник «Космос-110»)
а — вид сбоку,
б — вид спереди;
1 — контейнер для жидких отходов,
2 — контейнер для твердых отходов,
3 — основной вентилятор воздуха,
4 — дублирующий вентилятор,
5 — мощный вентилятор для периодической очистки,
6 — устройство для автоматического включения
вентиляторов,
7 — фильтры,
8 — прозрачный колпак,
9 — воздухозаборник
Создаваемое в результате работы
вентилятора разрежение воздуха внутри контейнера
обеспечивает поступление в него свежего
воздуха через воздухозаборник 9.
В случае отказа вентилятора 3 специальное
электронное устройство 6 автоматически
включает дублирующий вентилятор 4. В
условиях невесомости в воздухе контейнера
могут накапливаться взвешенные твердые и
жидкие частицы отходов, для их удаления
используется особое программное устройство,
которое через каждые два часа полета
включает на полминуты дополнительный мощный
вентилятор 5.
В процессе подготовки к полету описанный
способ удаления и консервации отходов
оценивался по гигиеническим показателям при
наземных испытаниях в макетах кабин
животных. Исследовались газовый состав и
микробная обсемененность воздуха кабин, а
также количественное содержание санитарно-
показательных видов бактерий в моче и
фекалиях при их хранении в кабине в течение
срока до 30 суток. Превышения предельно
допустимых величин по исследованным
показателям не зарегистрировано. Положительная
оценка этого способа подтверждена при
апробации его в условиях полета.
154
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
КОНСЕРВАЦИЯ ОТБРОСОВ
Изложенные выше данные
свидетельствуют о целесообразности сочетания сбора и
транспортирования отбросов с их обработкой,
направленной на снижение активной
жизнедеятельности содержащихся в них
микроорганизмов, выделяющих вещества,
обладающие вредными свойствами для человека и
животных. Такую обработку принято называть
консервацией отбросов. Она может
проводиться с помощью физических, химических,
биологических методов или их комбинации. Эти
методы должны быть приемлемы для условий
космического полета и совместимы с
технологией последующей переработки или
методикой лабораторных исследований отбросов,
если таковые предусмотрены программой
конкретного эксперимента [61, 86—89].
Изученные способы регулирования
процесса разложения отбросов включают
замораживание, нагревание, высушивание,
воздействие ионизирующим излучением, химическую
обработку и т. п. Каждый из этих способов
имеет свои преимущества и недостатки.
Процесс разложения продуктов
жизнедеятельности человека и животных можно
задержать путем замораживания и хранения при
— 10° С. Основной недостаток этого способа
состоит в том, что выделения нужно держать
замороженными в течение всего периода
хранения, что во многих случаях невозможно по
техническим причинам.
Эффективность термического метода при
малой экспозиции делает его перспективным
для объектов, в которых имеется большое
количество доступного для использования
тепла. Правильное нагревание может
предотвратить разложение пищевых отходов и
продуктов жизнедеятельности организма человека.
Для стерилизации влажным теплом
требуется пар с минимальной температурой 121° С
в течение 15 мин., а для стерилизации сухим
теплом нужна минимальная температура
160° С в течение одного часа [90]. Ни один
из упомянутых способов не обеспечивает
стерильного состояния отбросов после обработки
(если их не герметизировать в асептических
условиях в специальной упаковке).
Органические продукты можно
предохранить от разложения высушиванием. С этой
целью можно использовать вакуум
космического пространства, но это приведет к
некоторым потерям воздуха в кабине корабля при
каждой вентиляции сушильной камеры.
Использование же бортовых систем
кондиционирования воздуха или других аналогичных
агрегатов целесообразно лишь в весьма
ограниченных пределах. В данном случае имеется
в виду небольшая часть отбросов, имеющая
в своем составе незначительное количество
воды.
Сжигание органических соединений
представляется весьма заманчивым способом
уничтожения отбросов. Но при этом способе
поглощается много кислорода и образуется
большое количество углекислого газа, окиси
углерода и вредных загрязняющих примесей.
Все это может создать серьезную
дополнительную нагрузку на системы регенерации и
кондиционирования воздуха, что во многих
случаях является неприемлемым.
В некоторых установках мог бы быть
применен принцип биологического окисления. Но
этот процесс предполагает использование
органических отбросов в водных растворах в
качестве питательной среды для бактерий.
Одна часть этой среды в процессе окисления
выделяет энергию, а другая преобразуется
в бактериальное клеточное вещество.
Биологическое окисление широко применяется для
обработки отходов лишь в санитарной
технике. Использование же данного способа в
условиях космического полета требует
тщательной разработки. К примеру, обработка
различных городских отбросов протекает при
нормальной силе тяжести, причем
питательная среда бактерий имеет очень низкую
концентрацию (состоит почти на 99% из воды
и 1% твердых веществ). Эти особенности
существенно изменяют характер
биохимических процессов.
Подлежит дальнейшему изучению и метод
обезвреживания органических продуктов,
содержащихся в отбросах, путем применения
гамма-облучений.
Воздействие на отбросы
антибактериальными химическими веществами имеет много
преимуществ: обработанные продукты не
образуют вредных газов; не требуется
обеспечивать хранение их в асептических условиях;
оставшиеся дезинфицирующие соединения
уничтожают микроорганизмы, которые могут
попасть в продукты жизнедеятельности уже
после первоначальной обработки. В связи с
изложенным метод консервации с помощью
химических агентов рассматривается более
подробно.
Вопрос о консервации остатков пищи
освещается в главе 2 «Питание и водообеспече-
ние». Однако следует помнить, что
существенная часть отбросов состоит из пищевых
ИЗОЛЯЦИЯ И УДАЛЕНИЕ ОТБРОСОВ
155
остатков, и мы не можем, хотя бы коротко, не
остановиться на этом вопросе. Одним из
наиболее приемлемых средств предотвращения
разложения пищевых остатков является 8-ок-
сихинолин в таблетках, предназначающийся
для дезинфекции остатков пищи в
полиэтиленовых пакетах при хранении на борту
космического корабля [69].
Осуществление консервации фекалий в
условиях космического полета — одна из
наиболее сложных задач в комплексе мероприятий
по обеспечению нормальных условий для
деятельности экипажа. Изысканию химических
препаратов для этой цели посвящено немало
исследований [11, 44, 45, 78, 82].
Как показали результаты исследований,
эффективными консервантами являются
сернокислое, фтористое и азотнокислое серебро,
окись серебра, бромистая и сернокислая медь,
йод кристаллический, фезиомон, катамин «К»
и другие вещества. Консервация препаратами
серебра и меди достигается при дозировке
5—8 г на 100 г фекалий. Сернокислая медь
действует слабее, лишь при дозировке 30 г.
В проведенных опытах эффект консервации
не ослаблялся на протяжении года.
Специфический запах фекалий значительно
уменьшался, что свидетельствовало о выраженном
дезодорирующем действии указанных
веществ. Однако полностью устранить
неприятные запахи удалось только при комбинации
упомянутых препаратов с высушиванием.
При сопоставлении эффективности и
стоимости препарата предпочтение должно быть
отдано бромистой меди. Опыты с
применением этого консерванта показали, что он
приводит к резкому уменьшению количества
микроорганизмов, причем в большинстве
случаев анаэробы не были обнаружены совсем,
а аэробы погибли в 99,99%. В результате
консервации резко снизилось также
выделение аммиака и окислов азота
(соответственно в 4 и 10 раз), что свидетельствует о
подавлении процессов гниения и брожения [34].
Содержание фенолов, индола со скатолом,
жирных кислот, сернистого газа, кетонов
оставалось примерно на том же уровне, что и
в фоновых опытах.
Обращает на себя внимание значительное
увеличение (приблизительно в 10 раз)
количества окиси углерода, выделяющейся в
процессе хранения экскрементов с консервантом.
Известно, что вещества, подобные бромистой
меди, вызывают энергичное окисление
органических веществ, входящих в состав кала.
Вполне вероятно, что в данном случае
образование окиси углерода является результатом
этих процессов. Таким образом, можно
предполагать, что выделение токсических веществ
в процессе хранения фекальных масс с
консервантом может быть значительно
уменьшено только тогда, когда он будет не только
подавлять микрофлору, но и ингибировать
процессы окисления органических веществ.
С большими трудностями связаны поиски
химических консервантов мочи, приемлемых
для различных вариантов экологических
систем. Однако необходимость таких поисков
становится очевидной, если учесть почти
полное исключение возможности использования
физических и биологических методов для
консервации жидкой фазы выделений
человека и животных [84, 85]. К настоящему
времени предложено немало препаратов из
различных классов соединений в качестве
средства консервации мочи для тех или иных
условий.
Среди фенолсодержащих соединений
изучены бензилфенол, бензилхлорфенол, фенил-
трихлорацетат, гексахлорофен, резорцин, па-
ранитрофенол и другие вещества. Все они
имеют слабый запах, не дают осадков в моче
и не образуют дополнительных пахучих
газов при вступлении в химическую реакцию
с компонентами мочи. Кроме того, они
являются хорошими дезодорантами, не вызывают
коррозии металлов и мало токсичны для
теплокровных.
Указанные вещества, добавленные к моче
в 1%-ной концентрации, предохраняли ее от
загнивания в течение 100 суток. Наиболее
прозрачной была моча, в которую в качестве
консерванта был добавлен паранитрофенол.
Он хорошо растворялся в моче, оказывал
сильное антимикробное действие и в 0,05%-
ной концентрации задерживал размножение
микроорганизмов в моче при ее хранении.
Фенилтрихлорацетат обладал сравнительно
малой эффективностью.
При работе с мочой, искусственно
инфицированной устойчивыми к фенолу штаммами
кишечной палочки и золотистого
стафилококка (1000 микробных тел в 1 мл), наименьшая
доза паранитрофенола, обеспечивающая
консервацию в течение 100 суток, составляла
0,2 г на 100 мл мочи [7].
Бензилхлорфенол, бензилфенол и резорцин
были также эффективными, но имели слабый
запах, который удерживался при длительном
хранении мочи с этими веществами. В связи
с изложенными данными использование
перечисленных веществ в герметизированных
обитаемых помещениях может быть
рекомендовано только после тщательного изучения га-
156
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
зового состава пахучих веществ и их сорб-
ционных свойств.
Поскольку большинство газообразных
токсических веществ образуется при микробном
разложении органических продуктов,
содержащихся в моче, было проведено
исследование интенсивности газопродукции жидкой
фазы выделений человека, обработанной па-
ранитрофенолом. Добавление консерванта
уменьшало поступление в воздух над
хранящейся мочой аммиака и алифатических
аминов, ацетона, летучих органических кислот,
окислов азота, фенолов и не оказывало
существенного влияния на выделение окиси
углерода и органических веществ,
определяемых суммарно по углероду [40].
Расчеты показывают, что по сравнению с
фоновыми опытами исследованный
консервант снижал выделение в воздух веществ
группы аммиака в среднем в 47 раз, ацетона
примерно в 1,4 раза, жирных кислот больше,
чем в 9 раз. Окислы азота обнаруживались
в воздухе над мочой, как правило, в следовых
количествах, в то время как в контрольных
опытах их содержание в 5 пробах из 8
колебалось от 0,004 до 0,036 мг/л.
Если связать эти данные с бактериостати-
ческим действием консерванта, то можно
сделать вывод, что продукция перечисленных
выше газообразных химических веществ
зависит в основном от микробного разложения
мочевины и других органических соединений,
входящих в состав мочи. Что касается окиси
углерода, то ее выделение из хранящейся
мочи, по-видимому, не связано с
жизнедеятельностью микроорганизмов.
Таким образом, проведенные опыты
показали, что с помощью консерванта можно
значительно уменьшить выделение из
хранящейся мочи некоторых токсических веществ
и снизить тем самым потенциальную
опасность газовыделений из мочи в целом.
Задачей следующего этапа исследований
явилось определение степени приемлемости
использования паранитрофенола в условиях
невесомости с учетом конструкционных
особенностей некоторых типов ассенизационных
устройств с применением гигроскопических
материалов для поглощения жидкой фазы
выделений. Изучение физико-механических
свойств ваты, марли, поливинилформаля и
других влагоемких материалов,
перспективных для использования в санитарно-бытовом
оборудовании, показало, что при обработке
их паранитрофенолом несколько снижается
фактическая влажность (до 0,9% от
исходного значения). Однако величина этого
отклонения настолько мала, что не имеет
практического значения. Не отмечено
существенной разницы и в показателях капиллярного
поднятия жидкости между образцами
влагоемких материалов, обработанных этим
антисептиком, и контрольными. Упомянутые
свойства паранитрофенола позволяют
рекомендовать его в качестве консерванта мочи в тех
случаях, когда не предполагается ее
использование для получения питьевой воды. В
противном случае решить вопрос можно только
после соответствующих токсикологических и
других исследований.
Ряд авторов [17, 68, 78] рекомендуют в
качестве консервантов мочи и других видов
жидких отходов четвертичные аммониевые
соединения. К наиболее эффективным
дезинфицирующим средствам из этой группы
соединений относится алкилдиметилбензил-
аммоний-хлорид, известный под торговыми
названиями как цефироль, роккаль, цетавлон,
дезивон, С-4, бензалконий-хлорид и др.
Действующим началом в упомянутых препаратах
является смесь соединений одного
гомологического ряда алкилдиметилбензиламмоний-
хлорида, в которых алкиловые радикалы
имеют различное число атомов углерода —от 8
до 10. Как известно, четвертичные
соединения принадлежат к классу катионактивных
веществ, так как органическая часть
молекулы несет положительный заряд.
Четвертичные аммониевые соединения
хорошо растворимы в воде; их водные растворы
имеют низкое поверхностное натяжение,
обусловливающее пенообразующее и
эмульгирующее свойства. Эти соединения мало
токсичны для теплокровных, наряду с моющими
обладают смачивающими и бактерицидными
свойствами. Так, антимикробное действие
бензилкониум-хлорида в отношении
вегетативных форм бактерий проявляется в
разведениях 1:12 000—20 000. Он эффективен в
широком диапазоне значений химической
реакции среды (от 3 до 10 единиц рН) и
имеет большую активность в щелочной зоне.
В СССР синтезирован ряд гомологов ал-
килдиметилбензиламмоний-хлорида (катами-
ны) и катионактивные препараты из
пиридиновых соединений (катапины). Для
консервации мочи, искусственно инфицированной
культурой золотистого стафилококка и
кишечной палочки из расчета 1000 микробных
тел в 1 мл, достаточна 0,1%-ная
концентрация катапина «К» [17]. Однако для
окончательной рекомендации упомянутых
консервантов необходимы испытания в условиях
конкретной экологической системы, особенно
ИЗОЛЯЦИЯ И УДАЛЕНИЕ ОТБРОСОВ
157
в тех случаях, когда моча плп другие
продукты жизнедеятельности используются для
получения воды, пригодной для пищевых целей.
Так как даже упрощенный
бактериологический анализ в условиях космического
полета весьма затруднен, технология регенерации
воды должна включать элементы,
гарантирующие ее обеззараживание. При вакуумной
перегонке мочи в дистилляте содержится
большое количество бактерий, в связи с чем
предлагается фильтровать дистиллят через
бактерицидный фильтр [33, 68].
При изучении процесса перегонки мочи с
высокотемпературным каталитическим
окислением летучих веществ отмечена
обеззараживающая роль каталитической печи. В
исследованиях по многофильтровой системе
регенерации в воде, сконденсированной из
атмосферы обитаемой кабины, выявлено обилие
микрофлоры, что вызывает необходимость
в применении средства, предотвращающего
указанное явление. Содержание
микроорганизмов в регенерированной воде зависит от
двух факторов: обсемененности исходных
продуктов (мочи и атмосферной влаги) и
воздействия физических процессов, химических
реактивов и материалов, которому
подвергаются исходные продукты в процессе
извлечения и очистки воды.
Наиболее перспективным методом
регенерации воды из мочи является ее
выпаривание, выполняемое технологически в
различных вариантах (перегонка при атмосферном
давлении, вакуумная перегонка, испарение в
потоке воздуха и т. п.), с последующей до-
очисткой конденсата воды па сорбентах.
Перегонка воды при температуре выше 100° С
сопровождается ее обеззараживанием. При
вакуумной перегонке и при испарении в
потоке воздуха выпаривание воды из мочи
протекает, как правило, при комнатной или
близкой к ней температурах. В этом случае
неизбежно попадание микроорганизмов в
конденсирующуюся воду. Микроорганизмы
заносятся в конденсатор из испарителя с потоком
воздуха или водяных паров в составе
аэрозолей. В условиях невесомости вероятность
заноса бактерий в конденсатор увеличивается.
Вода, сконденсированная из атмосферы
обитаемых отсеков, загрязнена
микроорганизмами, которые попадают в нее из потока
охлаждаемого воздуха вместе с пылью и
аэрозолями. Степень загрязненности конденсата
атмосферной влаги находится в прямой
зависимости от числа бактерий, находящихся
в воздухе, и определяется многими
факторами. Из них наибольшее значение имеют
следующие: эффективность очистки воздуха от
микрофлоры в процессе его регенерации,
общее санитарное* состояние обитаемых
отсеков, белья и снаряжения экипажа и т. п.
В конденсате постоянно встречаются белый
и золотистый стафилококки, желтая сарцина,
различные виды плесеней и другие
микроорганизмы. Гемолитических штаммов в
конденсате содержится меньше, чем в воздухе; это
можно объяснить более выраженным
антагонизмом между бактериями в жидкой среде.
В связи с тем, что часть отходов поступает
в конденсат атмосферы обитаемых отсеков,
в результате чего в нем создаются
благоприятные условия для развития микрофлоры,
представляется целесообразным использовать
следующий комплекс мероприятий:
консервация свежевыпущенной мочи
химическими реагентами;
использование ионообменных смол и
активированного угля для снижения микробной
обсемененности сконденсированной воды;
изготовление некоторых деталей системы
из меди или других материалов, обладающих
в водной среде антимикробными свойствами,
с целью подавления развития микрофлоры в
процессе регенерации воды.
При эксплуатации системы регенерации
воды из мочи неизбежно хранение последней в
течение некоторого времени до начала
технологического процесса. В этот период моча
подвергается разложению, что вызывает
необходимость консервации ее с целью:
снижения общей микробной
обсемененности и прекращения жизнедеятельности
микроорганизмов, находящихся в моче, а также
обеззараживания в случае попадания
патогенной флоры;
освобождения мочи от механических
загрязнений (слизь, белок и некоторые другие
включения);
связывания некоторых компонентов мочи
в прочные химические соединения (мочевина,
аммиак и т. д.);
поддержания определенной величины рН
консервируемой мочи.
При выборе консервантов применительно к
системе регенерации воды из мочи
необходимо учитывать, что эти препараты или их
комбинация должны иметь следующие
свойства:
обладать достаточно высокими
антимикробными свойствами по отношению к
вегетативным микроорганизмам (кишечной палочке и
золотистому стафилококку), обитателям
мочеполовых путей человека, а также тормозить
жизнедеятельность микрофлоры при хране-
158
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
нии мочи в течение периода до двух недель
и более при комнатной температуре;
не иметь запаха и не образовывать пахучих
веществ при реакции с компонентами мочи;
не терять антибактериальных свойств при
контакте с материалами, применяемыми в
системе регенерации воды из мочи, и
не вызывать изменения физико-химических
свойств материалов системы;
иметь минимальный вес, объем и удобную
для применения в условиях невесомости
физическую форму [28].
В той или иной степени достаточно полно
удовлетворяют вышеприведенным
требованиям следующие вещества: сернокислая медь
с пергидролем, смесь хромового ангидрида с
концентрированной серной кислотой,
концентрированная серная кислота с пергидролем,
паранитрофенол, формалин и едкий натрий,
а также некоторые другие вещества и их
комбинации [46, 78].
Изучение консервирующего действия
химических реагентов проводилось на
установке восстановления воды из мочи,
предназначенной для исследования процесса
извлечения влаги с поверхности материалов в
воздушный поток при замкнутой
циркулирующей системе с последующей конденсацией.
Перед подачей в установку моча подвергалась
консервации с применением одного из
отобранных комплексов веществ, а затем в
течение 6—7 час. пропускалась через указанное
устройство.
При применении в системе регенерации
воды из мочи в качестве консервантов
сернокислой меди с пергидролем, смеси хромового
ангидрида с серной кислотой,
концентрированной серной кислоты с пергидролем, смеси
хромового ангидрида с серной кислотой, па-
ранитрофенола, формалина с едким калием
в полученном конденсате наблюдалось
снижение количества аммиака, общего
содержания органических веществ, исчезновение
запаха и мути по сравнению с конденсатом,
полученным при испарении неконсервирован-
ной мочи.
Перечисленные консерванты оказывали в
испытанных дозировках бактерицидное
действие на представителей обычной
микрофлоры мочи. Лучшие результаты выявлены при
использовании серной кислоты с
пергидролем, а также раствора хромового ангидрида
в серной кислоте. При применении
указанных консервантов окисляемость конденсата
снижалась до 6,1—7,9 мг О2/л, содержание
аммиака — до 5,9—6,6 мг/л, что
существенно меньше соответствующих величин,
найденных при исследовании аналогичного
продукта, явившегося результатом дистилляции не-
консервированной мочи. Концентрация
водородных ионов раствора поддерживалась в
интервале 5,0—5,5 (среднее 5,2) единиц рН.
Оптимальные количества серной кислоты
(2 мл/л) и пергидроля (2 мл/л), а также
хромового ангидрида в серной кислоте
(2,49 мл/л), используемые для консервации
мочи, вполне приемлемы для
рассматриваемых типов систем регенерации воды.
Конденсат, полученный в испарительной
установке при применении медного
купороса п пергидроля, серной кислоты и
пергидроля, хромового ангидрида в серной кислоте,
паранитрофенола, формалина и едкого калия,
соответствует требованиям принятых
стандартов на питьевую воду по содержанию в
ней микроорганизмов, прозрачности и запаху.
Однако он несколько превышает
установленные пределы допустимых величин
содержания аммиака, в связи с чем необходима до-
очистка на ионообменных смолах. При
отсутствии благоприятных условий для такой
очистки вода указанной кондиции может быть
использована для некоторых санитарно-быто-
вых нужд.
В США рекомендована смесь серной
кислоты, трехокисп хрома и сульфата меди и
другие комплексы, обеспечивающие надежное
консервирующее действие [68, 77].
Предпочтение отдано трехокиси хрома в связи с тем,
что, помимо бактерицидных свойств, она в
смеси с серной кислотой препятствует
образованию осадка, который может закупорить
трубопроводы системы регенерации воды.
Таким образом, в качестве консервантов
мочи, подлежащей использованию с целью
извлечения из нее воды, предложен ряд
соединений, обладающих бактерицидными
свойствами. К ним относятся кислоты, ионы
тяжелых металлов (меди, железа, серебра,
кобальта, ртути и др.) и окислители (трехокись
хрома, перекись водорода, гипохлорит,
хлорноватистый натрий, перманганат калия
и др.). Однако многие из них обладают
наряду с положительными и некоторыми
отрицательными свойствами. Так, хлорсодержащие
препараты в большинстве своем токсичны,
имеют резкий запах, коррозируют металлы,
выпадают в осадок; при храпении теряют
бактерицидную активность.
Ионы серебра и меди характеризуются
бактерицидным действием по отношению к
вегетативным формам микробов в водных
растворах при концентрации 1:1000. При
значительной же исходной бактериальной обсеме-
ИЗОЛЯЦИЯ И УДАЛЕНИЕ ОТБРОСОВ
159
ненности использование их вряд ли
целесообразно ввиду того, что соли и органические
вещества, содержащиеся в моче, являются
антагонистами олигодинамического действия
серебра. Кроме того, ряд соединений
последнего выпадает в осадок.
Антибиотики избирательно действуют на
микробов, могут вызывать развитие антибио-
тикоустойчивых форм, а также
способствовать размножению плесеней в трубопроводах
системы, что почти полностью исключает
возможность их использования в качестве
консервантов.
Применение в замкнутых системах
перекиси водорода и других веществ, способных
выделять активный кислород, ограничено их
высокой реакционной способностью в
присутствии избытка органических веществ.
Недостатком окислителей следует считать также
образование газов, что вызывает
необходимость разделения фаз. Последнее усложняет
конструкцию системы, увеличивает ее вес и
снижает надежность работы. Изложенные
данные свидетельствуют об отсутствии
универсального консерванта и обусловливают
целесообразность изыскания новых веществ
применительно к конкретным условиям.
Для повышения эффективности средств
консервации следует комбинировать их с
другими мероприятиями по снижению исходной
микробной обсемененности различных
элементов экологически замкнутой системы.
В первую очередь это относится к воздуху и
поверхностям обитаемых отсеков, кожному
покрову, слизистым оболочкам, одежде и
снаряжению членов экипажа [7, 8, 10, 16].
Одним из возможных путей достижения
упомянутой цели является придание
антимикробных свойств материалам, из которых
изготовляются белье, предметы личной гигиены
космонавтов и т. п.
Придание волокнистым материалам
антимикробных свойств наиболее целесообразно
осуществлять путем присоединения
бактерицидных препаратов к макромолекулам волок-
нообразующего полимера с помощью
химической связи. В последнее десятилетие получен
ряд материалов, в состав которых введены
биологически активные группировки.
Разносторонней оценке подвергались целлюлозные
ткани. Для придания им антимикробных
свойств применялись следующие вещества:
соли тяжелых металлов, антибиотики,
четвертичные аммониевые соединения и препараты
фенольного ряда.
Целлюлозные и синтетические текстильные
материалы, содержащие в своем составе
указанные препараты, обладают достаточно
высокой антимикробной активностью по
отношению к представителям обычной
микрофлоры обитаемых помещений. При этом обсеме-
ненность золотистым стафилококком и
кишечной палочкой снижается на 82—100%;
угнетается способность к прорастанию спор
некоторых микроорганизмов. Присоединение
указанных веществ к текстильным
материалам с помощью химической связи имеет
преимущество перед импрегнацией.
Антимикробная активность таких тканей практически
почти не снижается даже после 20—50
стирок и других воздействий в процессе
длительной эксплуатации. Указанные материалы
нетоксичны для теплокровных животных.
Нательное и постельное белье, а также
некоторые предметы личной гигиены,
изготовленные из текстильных материалов,
содержащих гексахлорофен (до 6% веса ткани) и
5-нитрофурил-2-акролеин (до 20%),
испытаны в длительных исследованиях с участием
человека. Бактериальная обсемененность их
в процессе опытов была значительно ниже (от
2 до 130 раз), чем в контрольных образцах.
Более выраженными антимикробными
свойствами по отношению к одному из наиболее
вероятных возбудителей возможных
инфекционных заболеваний в условиях обитаемых
герметических помещений — стафилококку
обладают ткани с гексахлорофеном. Каких-
либо вредных или нежелательных
воздействий на кожу и организм человека в целом при
применении указанных материалов не
наблюдалось [9, 10, 12, 80].
Антимикробную обработку рвотных масс и
отбросов, возникающих в процессе санитарно-
гигиенических процедур, рекомендуется [73,
98] производить путем использования
устройства, основным назначением которого
является высушивание фекалий. Оно включает
следующие основные компоненты:
механический вакуумный клапан, приемную
камеру, подвесной мотор с ротором, линию
выпуска, бактериальные и древесно-угольные
фильтры.
Рвотные массы высушиваются таким же
образом, как и фекальные. Индивидуальный
гигиенический аппарат и вакуумный
очиститель можно прикреплять к контрольной
воздухопроводной цепи. Этот блок должен
собирать волосы, обрезки ногтей, отходы при
бритье и т. п. Для сушки и хранения таких
видов отбросов могут использоваться мешки-
коллекторы.
Аналогичное устройство успешно прошло
испытания с участием человека в имитаторе
160
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
кабины космического корабля при
биотехнической лаборатории в Санта Моника
(Калифорния, США). На протяжении 60 суток
система действовала безотказно. Древесно-
угольные фильтры хорошо устраняли запахи,
и в этом отношении жалоб от членов экипажа
не поступало.
Таким образом, результаты проведенных к
настоящему времени работ по изысканию
методов и средств консервации отбросов
позволяют заключить, что целесообразным
является дифференцированный подход к решению
этого вопроса. Отбросы, содержащие в своем
составе не более 75—80% воды, выгоднее
подвергать обработке, направленной на
снижение влагосодержания до величин,
обеспечивающих инактивацию микрофлоры и
торможение химических процессов (30—40% и
ниже). Для консервации мочи и воды,
использованной для санитарно-бытовых нужд, более
приемлемым является способ воздействия
антисептическими препаратами. При этом в
полетах большой продолжительности
предпочтителен электрохимический метод,
существенным преимуществом которого является
минимальный вес расходуемых веществ [90].
ХРАНЕНИЕ И УДАЛЕНИЕ ОТБРОСОВ
Собранные в процессе полета отбросы
должны размещаться в приемлемом виде как с
точки зрения эстетики, так и санитарии либо
выбрасываться за борт корабля или станции.
Способы осуществления этих операций
зависят от специфических особенностей
программы полета и разновидности санитарно-бы-
тового оборудования, а также связанных с
ним агрегатов. В частности, отбросы могут
быть использованы в качестве топлива для
ракетных двигателей; контейнеры,
освободившиеся от кислорода, воды и т. п.,— как
хранилища мочи, фекальных масс и др. [71].
Отходы можно сохранять, просто
закупорив их в контейнеры. Однако если отбросы
содержат микроорганизмы, воду и пищевые
или другие органические продукты, в них
могут начаться биологические процессы,
сопровождающиеся образованием вредных или
нежелательных газообразных веществ. С
увеличением времени хранения интенсивность
газообразования, как правило, нарастает, что
приводит к повышению давления в
контейнерах.
Давление зависит от многих переменных
величин: степени герметичности контейнера,
количества имеющейся воды, пищевых и
других органических продуктов, типа наличных
бактерий, состава окружающего газа и
температуры хранения. В идеальных для
газообразования условиях каждый грамм
отбросов может продуцировать до 0,3 м3 газа [78].
Помещение отбросов в контейнеры без
соответствующей предварительной обработки
вряд ли можно рекомендовать для хранения
в течение длительного времени. Это касается
мочи, фекалий, рвотных масс,
неиспользованных пищевых и других остатков. Следует
предотвратить или свести к минимуму
биологическую активность в них. В противном
случае объем контейнеров-хранилищ должен
быть рассчитан на потенциальное
газообразование при предельных величинах давления
или должен быть предусмотрен
периодический сброс либо части, либо всего
содержимого контейнера.
Удаление отбросов за борт корабля или
станции имеет наряду с положительными и
некоторые отрицательные стороны. Среди
последних необходимо отметить прежде всего
потерю газовой среды обитаемых отсеков,
выход из строя оптических приборов (в связи
со снижением прозрачности стекол), расход
топлива на стабилизацию корабля (выброс
может сопровождаться импульсным
движением в ответ на силу струи истекающих
газов), а также возможное загрязнение
космического пространства и опасность заражения
планет [30]. Кроме того, часть метаболитов
используется в качестве материала для
медико-биологических исследований как на
разных этапах полета, так и после него.
Дальнейшие исследования покажут,
насколько существенна роль факторов и
явлений, послуживших основанием для избрания
того или иного варианта хранения и
удаления отбросов. Однако уже сейчас можно
считать приемлемым для некоторых видов
космических программ удаление отбросов за борт
корабля. При этом необходимо определить
состав отбросов, подлежащих удалению,
периодичность и порядок проведения этой
операции с учетом предотвращения
загрязнения космического пространства и планет, а
также других неблагоприятных последствий.
По мере увеличения продолжительности
автономного существования космических
кораблей, станций и баз, несомненно, будет
возрастать доля продуктов из состава отбросов,
вовлекаемая в круговорот веществ экологиче-
ИЗОЛЯЦИЯ И УДАЛЕНИЕ ОТБРОСОВ
161
ских систем с той или иной степенью
замкнутости [21, 57, 74, 76]. Но при
функционировании систем жизнеобеспечения экипажа,
основанных на использовании как
физико-химических, так и биолого-технических
способов, нельзя полностью исключить
необходимость складирования, уничтожения или
удаления за борт ряда неиспользованных
продуктов. К последним относятся ботва растений
(при наличии бортовой оранжереи),
клетчатка, обрезки ногтей, волос, использованные
средства личной гигиены, продукты
деструкции в процессе эксплуатации одежды,
снаряжения, оборудования и т. п. [49, 55, 56, 58,
59, 78]. Количество и виды объектов будут
существенно меняться в зависимости от
конкретных условий, что обусловит
соответствующие вариации методов и средств изоляции
и удаления отбросов.
Заключая изложение материалов настоящей
главы, мы должны подчеркнуть важность
вопросов, связанных с изоляцией и удалением
отбросов, в комплексе мероприятий по
медико-биологическому обеспечению
космических полетов. Использованное до настоящего
времени санитарно-бытовое оборудование
космических кораблей в основном адекватно
условиям эксплуатации, но в некоторых
случаях лежит на грани приемлемости с
психологической или иных точек зрения.
По-видимому, при создании конкретных образцов
подобного оборудования неизбежен
компромисс между стремлением к комфортным
условиям и техническими возможностями их
осуществления [2, 22].
С увеличением длительности автономного
существования, усложнением программы и
задач полета возрастают и конкретизируются
требования к различным аспектам
психической и физической работоспособности членов
экипажа [27]. Существенно повышается
значение мер по предупреждению аутоинфек-
ционных и других заболеваний человека.
Одним из путей достижения этой важной
цели является постоянное совершенствование
способов изоляции и удаления отбросов, а
также оборудования для их осуществления.
Эффективность работы по созданию таких
систем в значительной степени определяется
плодотворностью творческого контакта
представителей медицины, техники и смежных
специальностей.
ЛИТЕРАТУРА
1. Адамович Б. А., Корсаков В. А., Ефимов В, П.,
Борщенко В. В., Зарубина К. В. Исследование
экспериментального комплекса санитарно-быто-
вого оборудования в имитаторе корабля. Тезисы
докл. XXIV Конгресса Междун. астронавт,
федерации. М., ВИНИТИ, 1973, 8—10.
2. Адамович Б. А,, Нефедов Ю. Г., Тер-Минасъян
Г. Г. Некоторые проблемы создания и
испытаний систем жизнеобеспечения для длительных
космических полетов. В кн.: Проблемы
космической медицины и биологии. Труды пятых
чтений, посвященных разработке научного наследия
и развитию идей К. Э. Циолковского. М., изд.
Ин-та истории естествознания и техники АН
СССР, 1971, 11—18.
3. Балаховский И. С, Вировец О. А., Киселев Р. К.,
Гусев Г. П., Лаврова Е. А., Наточин Ю. В. Связь
между выделением различных катионов
почками в условиях нарушения солевого баланса.
Космическая биология и медицина, 1971, № 3, 74—
76. ■
4. Балаховский И. С, Наточин Ю. В. Обмен
веществ в экстремальных условиях космического
полета и при его имитации. В кн.: Проблемы
космической биологии, 22. М., «Наука», 1973.
5. Венгсон М. X., Томе Ф. У. Значение гнотобио-
логии в изучении космических полетов. В кн.:
Симпозиумы IX Международного конгресса по
микробиологии. М., изд. Организационного
комитета конгресса, 1966, 285—293.
6. Бирюков Е. Я., Какурин Л. И,, Козыревская
Г. И., Колоскова Ю. С, Пак 3. П., Чижов С. В.
Изменение водно-солевого обмена в условиях
63-суточной гипокинезии. Космическая биология
и медицина, 1967, № 2, 74-79.
7. Борщенко В. В., Вашков В, И., Рогатина Л. Я.
Изучение метода консервации мочи
применительно к условиям космического полета. В кн.:
Проблемы космической биологии, 16. М.,
«Наука», 1971, 249—253.
8. Борщенко В. В., Берников Я. Я., Межлумова
Р. П., Рогатовская А. П., Прищеп А, Г.
Исследование способа санитарной обработки белья
применительно к условиям длительного
космического полета. В кн.: Космическая биология
и авиакосмическая медицина, т. 1. М.—Калуга,
1972, 172—175.
9. Борщенко В. В., Завадовский А. Ф., Савинич
Ф. К., Вирник А. Д. Изучение бактерицидных
свойств различных образцов антимикробного
белья на станции «Восток» в Двенадцатой
советской антарктической экспедиции. Информ.
бюлл. САЭ, 1969, вып. 74, 110—113.
10. Борщенко В. В., Козаръ М. И., Савинич Ф. К.,
Щеглова Г. В. Некоторые пути снижения
микробной обсемененности в длительном
космическом полете. В кн.: Проблемы космической
медицины. Материалы конф. М., «Медицина», 1966,
29—34.
11. Борщенко В. В., Прищеп А. Г., Зарубина К. В.,
Шумилина Г. Л. Изыскание средств
консервации мочи применительно к условиям
длительного космического полета. В кн.: Космическая
биология и авиакосмическая медицина, т. 1.
М.— Калуга, 1972, 175—178.
12. Борщенко В. В., Савинич Ф. К., Рогатовская
А. П., Шумилина Г. А., Беликова Л. С, Волкова
Р. И. Состояние кожи человека при
ограниченных санитарно-бытовых условиях и личная
гигиена. В кн.: Космическая биология и авиакос-
11 Заказ № 1174, т. III
162
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
мическая медицина, т. 1. М.— Калуга, 1972, 178—
181.
13. Бурнааян А. И., Ларин В. В., Нефедов Ю. Г.,
Адамович Б. А., Максимов С. Б., Самсонов Н. М.,
Кирилов Г. Я. Годовой медико-технический
эксперимент в наземном комплексе систем
жизнеобеспечения. Космическая биология и медицина,
1969, № 1, 9—19.
14. Бычков В. П. Особенности обмена веществ у
человека при питании рационом из обезвоженных
продуктов в течение 120 суток. Космическая
биология и медицина, 1969, № 1, 84—89.
15. Васильев Г. А., Тиунов Л. А., Медведев Ю. А.,
Кустов В. В,, Укше А. Н. К вопросу об
устойчивости экспериментальных животных к острой
гипоксии в различные стадии лучевой болезни.
В кн.: Проблемы космической биологии, 14. М.
«Наука», 1971, 350—355.
16. Вашков В. Я. Современные методы и средства
стерилизации космических объектов. В кн.:
Жизнь вне Земли и методы ее обнаружения. М.,
«Наука», 1970, 167—176.
17. Вашков В, Я., Никифорова Е. Н., Рамкова Н. В.,
Адамов Р. В, Методы и средства максимального
снижения микрофлоры в помещениях малого
объема, предназначенных для проведения
длительных экспериментов с испытателями. В кн.:
Проблемы космической биологии, 7. М., «Наука»,
1967, 408—412.
18. Вашков В, Я., Рогатина Л. Я. К вопросу
консервации мочи. В кн.: Проблемы дезинфекции и
стерилизации. Труды Центр, научно-иссл.
дезинфекционного ин-та, 1969, вып. 20, 141—144.
19. Газенко О. Г., Гюрджиан А, А. Фиксация
животного в герметической кабине, тканевая
«одежда» и расположение датчиков для регистрации
физиологических функций. В кн.: Проблемы
космической биологии, 1. М., Изд-во АН СССР,
1962, 336-344.
20. Газенко О. Г., Гюрджиан А. А., Захарьев Г. А.
Ассенизационное устройство в герметической
кабине. В кн.: Проблемы космической биологии,
1. М., Изд-во АН СССР, 1962, 328—335.
21. Газенко О. Г., Шепелев Е. Я. Развитие идей
К. Э. Циолковского о биологическом методе
обеспечения обитаемости космических аппаратов.
В кн: Проблемы космической медицины и
биологии. Труды шестых чтений, посвященных
разработке научного наследия и развитию идей
К. Э. Циолковского. М., изд. Ин-та истории
естествознания и техники АН СССР, 1972, 3—6.
22. Гении А. М. Некоторые принципы
формирования искусственной среды обитания в кабинах
космических кораблей. В кн.: Проблемы
космической биологии, 3. М., «Наука», 1964, 59—65.
23. Гении А. М., Пестов Я. Д. Экспериментальное
обоснование некоторых методов профилактики
неблагоприятного действия невесомости. Труды
IV Междун. симп. «Человек в космосе». М.,
«Наука», 1974, 76-90.
24. Гении Л. Ж, Шепелев Е. Я. Некоторые
проблемы и принципы формирования обитаемой среды
на основе круговорота веществ. Труды XV
Международного конгресса по астронавтике, т. 4.
Варшава, 1964, 65—-75.
25. Горбань Г. М., Кондратьева Я. Я., Поддубная
Л. Т. Газообразные продукты
жизнедеятельности, выделяемые человеком при нахождении в
герметической камере. В кн.: Проблемы
космической биологии, 3. М., «Наука», 1964, 210—217.
26. Городинский С, М., Седов А. В., Мазин А. Я.,
Газиев Г. А., Клепцова А. П., Жукова Л. И.
Скорость выделения продуктов метаболизма у
человека, находящегося в изолирующем снаряжении
(при различной физической нагрузке и
рационах питания). Космическая биология и
медицина, 1971, № 5, 68—72.
27. Гуровский Н. Н., Крупина Т. Я. Общие
положения отбора космонавтов. Космическая биология
и медицина, 1970, № 6, 3—7.
28. Гурьева Г. С, Синяк Ю. Е., Гусаров Б. Г., Дагае-
ва Г. И., Заблоцкий Л. Л., Кузьменко М. В., Кра-
сотченко Л, М.} Чижикова Г. Я, Иванова Я. В.
Проблемы переработки продуктов
жизнеобеспечения. В кн.: Проблемы космической медицины
и биологии. Труды пятых чтений, посвященных
разработке научного наследия и развитию идей
К. Э. Циолковского. М., изд. Ин-та истории
естествознания и техники АН СССР, 1971, 124—
131.
29. Ефимов В. Я., Фролов В. А. Некоторые способы
транспортировки жидких отходов
жизнедеятельности экипажа и санитарно-бытовых вод в
условиях космического полета. Космическая
биология и медицина, 1972, № 3, 24—28.
30. Имшенецкий А. А. Обнаружение жизни вне
Земли. В кн.: Жизнь вне Земли и методы ее
обнаружения. М., «Наука», 1970, 27—41.
31. Каутроун Ф. Д. Удаление следовых концентраций
вредных примесей. В кн.: Человек под водой
и в космосе (пер. с англ.). М., Воениздат, 1967.
316—333.
32. Колосова Т. С, Тиунов Л: А., Кустов В. В.,
Иванова Л, В., Васильев Г. А., Лемеш Г. А.,
Ахматова М. А. Токсическое действие газообразных
продуктов жизнедеятельности организма. В кн.:
Проблемы космической биологии, 16. М.,
«Наука», 1971, 182—190.
33. Крючков В. А., Рогатина Л. Н. Исследования по
технологии обеззараживания воды,
регенерируемой из жидких продуктов жизнедеятельности
человека. В кн.: Проблемы космической
биологии, 16. М., «Наука», 1971, 206—211.
34. Кустов В. В,, Михайлов В. Я, Поддубная Л. Т.
Токсические газообразные вещества,
выделяющиеся при хранении мочи. В кн.: Проблемы
космической биологии, 7. М., «Наука», 1967, 432—
35. Кустов В. В., Михайлов В. Я, Поддубная Л. Т.
Некоторые особенности биологического действия
газообразных токсических веществ, выделяемых
в атмосферу из мочи и фекалий. В кн.:
Проблемы космической биологии, 16. М., «Наука», 1971»
164-170.
36. Кустов В, В., Михайлов В. Я, Поддубная Л. Т.,
Рогатина Л. Я. Токсические газообразные
вещества, выделяемые при хранении человеческих
фекалий. В кн.: Проблемы космической
биологии. 7. М. «Наука», 1967, 428—432.
37. Кустов В. В., Тиунов Л. А. Токсикология
продуктов жизнедеятельности и их значение в
формировании искусственной атмосферы
герметизированных помещений. Проблемы космической
биологии, И. М., «Наука», 1969.
38. Нефедов Ю. Г., Залогуев С. Я., Шилов В, М.,
Борщенко В. В. К проблеме формирования
среды обитания кабины космического корабля.
В кн.: Проблемы космической медицины.
Материалы конф. М., 1966, 287.
39. Парии В. В., Правецкий В. Я., Гуровский Я. Я.,
Нефедов Ю. Г., Егоров Б. Б., Киселев А. А.,
Николаев С. О., Юров Б. Я. Некоторые итоги ме-
ИЗОЛЯЦИЯ И УДАЛЕНИЕ ОТБРОСОВ
163
дико-биологического эксперимента на
биоспутнике «Космос-110». Космическая биология и
медицина, 1968, № 2, 7—14. 53.
40. Поддубная Л. Т., Рогатина Л. Я., Кустов В. В.,
Михайлов В. И. Влияние химического
консерванта на интенсивность выделения некоторых
газообразных продуктов из хранящейся мочи. 54.
В кн.: Проблемы космической биологии, 16. М.,
«Наука», 1971, 170—179.
41. Попов И. Г., Борщенко В. В., Савинич Ф. К., Ко-
заръ М. И., Финогенов А. Н. Исследование
состояния кожи человека в условиях длительного 55.
ограничения ее гигиенической обработки. В кн.:
Проблемы космической биологии, 7. М., «Наука»,
1967, 413—420.
42. Попов И. Г., Кричагин В. Я., Борщенко В, В.,
Савинич Ф. К. Гигиенические исследования
одежды космонавтов для ношения в кабине малого 56.
объема при комфортных микроклиматических
условиях. В кн.: Проблемы космической
биологии, 4. М., «Наука», 1965, 180—187.
43. Попов И. Г., Сызранцев Ю. К., Лобзин П. Я.,
Романова И. А., Бугров С. А., Кудрова Р. В. Состоя- 57.
ние обмена веществ при длительном пребывании
человека в помещении малого объема с
циклически изменяющейся газовой средой. В кн.:
Проблемы космической биологии, 16. М.,
«Наука», 1971, 98—108. 58.
44. Рогатина Л. Я. Изыскание препаратов для
консервации фекалий применительно к условиям
космического полета. В кн.: Проблемы
космической биологии, 7; М., «Наука», 1967, 435—438.
45. Рогатина Л. Н., Карагодина А. Ж., Панченко 59.
В. А. Консервация мочи в системе регенерации
воды из нее. В кн.: Проблемы космической
биологии, 16. М., «Наука», 1971, 173—177. 60.
46. Рогатина Л. Я., Поддубная Л. Т. Токсические
вещества и микрофлора фекалий при хранении. 61.
В кн.: Проблемы дезинфекции и стерилизации.
Труды Центр, научно-иссл. дезинфекционного 62.
ин-та. М., 1967, вып. 18, 65—69.
47. Савина В. Н. Степанов Л. Н., Соколов Н. Л., Не-
федов Ю. Г. Газохроматографические исследова- 63.
яия летучих продуктов метаболизма человека
при пониженном рационе питания и голодании.
Космическая биология и медицина, 1972, № 5, 64.
67—69.
48. Серегин М. С, Попов И. Г., Лебедева 3. Я., Го- 65.
рячева О. А., Камфорина С. А.} Облапенко П. В.,
Вахманин Я. Ф., Андреева Л. А. Питание и
обмен веществ при длительной гиподинамии. В кн.:
Проблемы космической биологии, 13. М., «Hay- 66.
ка», 1969, 78—93.
49. Синяк Ю. Е., Чижов С. В. Регенерация воды в
кабине космического корабля. В кн.: Проблемы
космической биологии, 3. М., «Наука», 1964, 104— 67.
112.
50. Сисакян Я. М., Правецкий В. Я., Егоров Б. Б.
Биологическая лаборатория на орбите. «Прав- 68.
да», № 60 (17377), 1 марта 1966 г.
51. Удалое Ю. Ф., Кудрова Р. В., Кузнецов М. И.,
Лобзин А. П., Петровых В. А., Попов Я. Г., Ро- 69.
манова Я. А., Сызранцев Ю, К., Терпиловский
А, М., Рогатина Л. Я., Челнокова Я. А. Обмен
веществ в условиях ограниченной подвижности '"•
при качественно различном питании. В кн.:
Проблемы космической биологии, 7. М.,
«Наука», 1967, 348—355. 71.
52. Удалое Ю. Ф., Рогатина Л. Я. О зависимости
экскреции 4г-пиридоксиновой кислоты от
состава рациона и состояния микрофлоры
кишечника. Материалы XVI научн. сесси
ния АМН СССР. М., 1966, 138—140.
сессии Ин-та пита-
Хазен Я. М. (составитель). Ассенизационное
устройство космических объектов. Краткий
справочник по космической биологии и медицине,
изд. 2-е. М., «Медицина», 1972, 24.
Хазен И. М. (составитель). Санитарно-техниче-
ское оборудование космических кораблей,
станций и планетных баз. Краткий справочник па
космической биологии и медицине, изд. 2-е. М.,
«Медицина», 1972, 248—249.
Халтурин В, С, Шепелев Е. Я*, Крючков В. А*,
Гайдамакин Я. А. О возможности
использования воды, сконденсированной из атмосферы
обитаемой кабины для питья и других пищевых
целей. В кн.: Проблемы космической биологии,.
7. М., «Наука», 1967, 400—408.
Чижов С. В, Пути и методы утилизации
продуктов жизнедеятельности в кабинах космических
кораблей. Материалы конф. по космической
биологии и медицине (10—12 ноября 1964 г.). М.г
изд. ИМБП, 1966, 18—22.
Шепелев Е. Я., Мелешко Г. Я. Некоторые итоги
физиолого-экологического исследования
культуры хлореллы как звена замкнутой
экологической системы. В кн.: Проблемы космической
биологии, 7. М., «Наука», 1967, 451—460.
Шилов В. И., Лизъко Я. Я., Фофанов В. П.,
Клюшкина Я. С. Влияние диеты, содержащей
биомассу одноклеточных водорослей, на состав
кишечной микрофлоры у животных.
Космическая биология и медицина, 1967, № 5, 31—34.
Элъпинер Л. Я. Физиолого-гигиеническая оценка
регенерированной питьевой воды. Космическая
биология и медицина, 1971, № 6, 73—77.
Bannister J. R. Food for spaceflight. Spaceflight,
1968, 10, N 4, 118—121.
Beiberdorf F. W. A study of microbiological waste
treatment techniques. AMRL-TDR-63-64, 1963, Jan.
Berry Ch. A. Preliminary clinical report of the
medical aspects of Apollo VII and VIII.
Aerospace Med., 1969, 40, N 3, 245—254.
Berry Ch. A. Summary of medical experiments in
the Apollo 7 through 11 spaceflights. Aerospace
Med., 1970, 41, N 5, 500—519.
Berry Ch. A., Catterson A. D. The Final Gemini
Summary Conference Publication. 1967, Oct.
Brodzinski R. L., Rancitelli L. A., Haller W. A.,
Dewey L. S. Calcium potassium and iron loss by
Apollo VII, VIII, IX, X and XI astronauts.
Aerospace Med., 1971, 42, N 6, 621—626.
Charanian T. R., Rollo ]., Cluecker A. /., Hurley
T. L. Extended mission Apollo study on water
reclamation, waste management and personal
hygiene. AGARD Rept 1276-6070, 1965, Nov.
Des Jardins, Zeff J. D., Bambenek R. A. Waste
collection unit for a space vehicle. WADD-TR290.
1960, May.
Dodson /., Wallman Я. Research on a waste
system for aerospace stations. AMRL-TDR-64-33*
1964, May.
Dodson /., Wallman H. Research and development
of a waste management unit for a manned space
vehicle. AMRL-TR-67-2. 1967, April.
Gall L. S., Riely P. E. Anaerobic microflora of
human feces. Dept Commerce Technical Services.
AMRL-TR-64-107. 1964.
Giotta A. J. Crew personal hygiene for longterm
flight. AIAA/ASMA Weightlessness and Artificial
Gravity Meeting. Williamsburg, Virginia, 1971,
Aug.
11*
164
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
72. Goldberger E. N. A primer of water, electrolyte
and acid-base syndromes. 2-nd ed. Philadelphia,
Leo and Febiger, 1962.
73. Goldblith S. A., Wick E. L. Analysis of human
fecal components and study of methods for their
recovery in space systems. ASD-TR 61419.
Aerospace Medical Laboratory, Wright-Patterson Air
Force Base. Ohio, 1961, Aug.
74. Ingram W. T. The engineering biotechnology of
handing wastes resulting from a closed ecological
system. AFROSR— TR-58-148. 1958, Febr.
75. Ingram W. T. et al. Microbiological waste
treatment process in closed ecology. AMTL-TDR-62-126.
N. Y., Univ. Press, 1962.
76. Jones W. L. Habitability factors in long-duration
space mission. Washington, 1970.
77. Jones W. L. Statement prepared for the Committee
on science and astronautics. U.S. House of
Representatives. 1970.
78. Jones W. L., Pecoraro J. N. Isolation and removal
of waste products. Washington, 1970.
79. Luckey T. D. Potential microbic shock in manned
aerospace systems. Aerospace Med., 1966, 37, N 12,
1223—1228.
80. Mattoni R> #., Sullivan G. H. Sanitation and
personal hygiene during aerospace missions. MRL
TDR 62-68, 6570th Aerospace Medical Research
Laboratories, Wright-Patterson Air Force Base,
Ohio, 1962, June.
SI. McGord C. P., Withiridge W. H. Human body
odors in health. N. Y., McGraw-Hill Book
Company, Inc., 1949.
82. Metzger C. A., Herald А. В., Me Mullen В. С
Evaluation of water reclamation systems and
analysis of recovered water for human consumption.
AMRL-TR-66-37, 1967, Febr.
83. Miner H. C, Sandford H. L., Segal M. R., Wallman
#. Collection unit for wastes during space travel.
ASD-TR-61-314, 1961, July.
84. Putnam D. F., Thomas E. С Recovery of potable
water from human urine. Aerospace Med., 1969,
40, N 7, 736—739.
85. Reed A. Biological waste treatment systems. ADR-
04-03-69. 1969, May.
86. Rollo E. /., Honegger R. L., Langes R. A. Apollo
application program of waste management
systems. GATX Rept 1276—9598. Undated.
87. Rollo R. J., Popoff N. A. Manned orbital research
laboratory waste management system. AGARD
Final Rept 1252—7080. 1965, Dec.
88. Roth N. G., Wheaton R. В., Grace R. A. Waste.
Section 13. In: Bioastronautics Data Book.
Scientific and Technical Information. Webb. P. (Ed.).
NASA SP-3006. Washington, D. C, 1964.
89. Sandage C. N. Techniques for sterilization of
wastes. ASD-TR-61-575. 1961, Nov.
90. Secord Т. С Life support for large space station.
Astronautics and Aeronautics, 1970, N 2, 56—64.
91. Slonim A. R. Waste management and personal
hygiene under controlled environmental
conditions. Aerospace Med., 1966, 37, N 11, 1105—1113.
92. Spector W. S. (Ed.). Handbook of biological data.
Philadelphia, W. B. Saunders Co., 1956.
93. Thompson W. Orbital workshop, fecal collection
unit in zero gravity (a functional evaluation).
Final Rept MS 115T0009-04, 1969, December.
94. Webb P. Bioastronautics Data Book. NASA
SP-3006, Washington, D. C, 1964.
95. Weber Th. A. Symposium on Toxicity in the
Closed Ecological System, Palo Alto, California, 1963.
96. Wheaton R. В., Symons /., Roth N. G., Morris
H. H. Gas production by stored human wastes in
a simulated manned space craft system. AMRL
TDP 62-116, 6570th Aerospace Medical Research
Laboratories, Wright-Patterson Air Force Base,
Ohio, 1962.
97. Wilkins J. R., Grana D. С Microbiological studies
in a water management subsystem for manned
space flight. SAE Preprints, N 680718, 1968.
98. Zeff J. D., Heveril R. В., Norall M. W., Davidson
D. A., Bambenek R. A. Storage unit for waste
materials. ASD-TR-61-200, 1961, June.
Глава 6
ФИЗИОЛОГО-ГИГИЕНИЧЕСКИЕ
И ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
ОРГАНИЗАЦИИ ЖИЗНИ
В КАБИНЕ КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ
Ю. А. ПЕТРОВ
Институт медико-биологических проблем МЗ СССР,
Москва, СССР
Длительный космический полет требует
разрешения широкого комплекса проблем
организации жизни и деятельности
космонавтов, находящихся на борту корабля. При
постановке и решении этих проблем
необходимо иметь в виду, что человек-оператор в
космическом полете имеет две
взаимозависимые сущности. С одной стороны, космонавт —
это сложная биологическая система, которую
необходимо защищать от различного рода
экстремальных воздействий, с другой —
космонавт — оператор, активное и в
значительной степени определяющее звено в сложном
контуре управления кораблем. Обе эти
сущности непосредственно влияют на общую
надежность системы корабль — человек и
поэтому требуют особого внимания при
регламентировании режима труда экипажа,
организации быта и отдыха космонавтов,
разработке инженерно-психологических и
технико-эстетических вопросов построения
рабочих помещений, кают-компаний, бытовых
отсеков, помещений для сна и отдыха. Весьма
значимы в длительном космическом полете
социально-психологические проблемы,
разрешение которых далеко не всегда аналогично
их решению в условиях Земли.
Перечисленный круг вопросов трудно
объединить в единое целое, не обратившись
к очень сложному и недостаточно четко
ограниченному понятию обитаемости.
На неопределенность понятия обитаемости
обращает внимание Р. Барнес. Понятие
обитаемости, считает он, не может иметь иного
приемлемого определения, кроме как
требований размещения человека в пределах
какого-либо пространства, и представляет
соотношение между привычными требованиями
человека и характеристиками данного
пространства, обеспечивающими определенные
условия обитания [58].
Более определенно пытается
сформулировать понятие обитаемости Т. Фразер [69].
По его мнению, обитаемость — это качества
условий окружающей среды, оцениваемое в
плане приемлемости этих условий для
человека. Таким образом, человек становится, па
Фразеру, мерой обитаемости.
Иначе подходит к определению
обитаемости К. Джонсон [73]. Он вместо поисков
обобщающей формулировки дает перечень
составляющих, сумма которых претендует на
исчерпывающее раскрытие понятия
обитаемости.
1. Условия окружающей среды,
температура и создание необходимой атмосферной:
среды для дыхания, акустика, освещение и:
защита от радиации.
2. Архитектурно-планировочное решение"
кабины экипажа, рабочего места, проходов,
места для кладовой и для размещения
оборудования.
3. Перемещение членов экипажа, их
фиксирование в условиях невесомости и
управление аппаратурой, кинематика
передвижения и закрепления на месте, уход за
оборудованием и нормальный режим работы.
4. Продукты питания, их хранение,
приготовление и подача, оборудование и
средства обслуживания, питьевая вода и вода для:
восстановления обезвоженных продуктов.
5. Специальная одежда и личное
снаряжение, обычная одежда, предметы личного
пользования и мелкие галантерейные предметы.
6. Личная гигиена — сбор отходов
организма, уход за телом и одеждой.
7. Ведение хозяйства — уборка помещения,-
сбор мусора, удаление различных отходов,,
стирка белья, возобновление запасов,
соблюдение порядка.
8. Связь —только внутренняя.
9. Условия для отдыха — благоприятные
условия окружающей среды, внутреннее
спокойствие, а также по возможности
оборудование для занятий физкультурой и для
развлечений.
166
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
Сопоставив представления различных
исследователей об обитаемости, нетрудно
видеть, что это понятие вбирает в себя элементы
психофизиологии труда, инженерной
психологии и технической эстетики, гигиены
питания и быта, социальной психологии и
социологии. Вместе с этим было бы ошибочно
считать, что обитаемость космического
корабля — это механическая сумма разделов
перечисленных выше отраслей знаний. Поясним
это на примере соотношения гигиены
питания космонавта с соответствующими другими
условиями обитаемости космического корабля.
Известно, что рациональное питание —
важный фактор существования человека в
условиях продолжительного космического
полета. В соответствии с требованиями
гигиены питания должны быть определены в
зависимости от режима труда экипажа
калорийность, количество белков, жиров,
углеводов, воды, витаминов, солей и других
составных частей суточного рациона, а также
периодичность приема пищи и меню для
завтрака, обеда и ужина. Но для гигиены
питания в конечном итоге не очень существенно,
будет ли пища подана на изящных тарелках
шля в простом котелке, принимает ли пищу
оператор на своем рабочем месте или обед
проходит в комфортабельных условиях кают-
компании, есть ли на корабле разнообразные
ложечки или пища потребляется
непосредственно из соответствующей тубы.
Для оценки же обитаемости все
перечисленные моменты наряду со вкусовыми
характеристиками пищи являются
первостепенными, органически входящими в общую
систему обитаемости данного объекта.
Аналогичное соотношение элементов
обитаемости с элементами инженерной
психологии можно видеть на примере построения
операторской кабины космического корабля. Для
инженерной психологии в высшей степени
существенно рациональное определение
номенклатуры индикаторов на данном корабле,
исключение возможности перепутывания
шкал различных приборов, точность съема
информации с различного рода индикаторов,
размещение органов управления в пределах
зоны досягаемости оператора, а для
обитаемости важнее другие элементы. Здесь на
первом месте эстетичность общей планировки
кабины и оформления отдельных элементов
приборных панелей и пультов управления.
Оборудование кабины не должно иметь
назойливых бликов, неупорядоченного
нагромождения средств отображения информации,
ручек и кнопок на пульте управления.
Кресла операторов должны быть удобными: для
выполнения штатных операций и
кратковременного отдыха в паузах. Рациональная
окраска и освещение кабин также важные
факторы обитаемости операторской кабины.
Перечень факторов обитаемости не может
считаться определением понятия
обитаемости. В определении понятия должно быть
обобщенное отражение наиболее
существенных сторон сущности определяемого. По этой
причине нам представляется целесообразным
определить обитаемость как степень
комфортабельности и эстетичности условий
существования, труда и отдыха человека-оператора.
Все остальное, нередко именуемое как
составная часть обитаемости,— это компоненты
сложной экологической системы
космического корабля.
При оценке обитаемости того или иного
космического объекта существенны
назначение этого объекта, продолжительность
полета, размеры и геометрия жилых и рабочих
отсеков. То, что было приемлемо для первых
космических полетов по околоземным
орбитам, продолжительностью около суток,
совершенно недопустимо для длительных
межпланетных полетов [60].
Особую привлекательность имеет идея
количественной оценки обитаемости. Один из
методов предложен Селентано под названием
индекс обитаемости. В предложенной им
интегральной модели обитаемость включает в
себя комплекс варьирующих факторов:,
регулирование окружающей среды, питание,
личная гигиена, гравитация, жилое пространство,
пригодность экипажа, режимы труда и
отдыха. Эта модель имеет смысл в том случае,
если варьирующие факторы поддерживаются
в количественно приемлемых границах [69].
Для оценки индекса обитаемости
используется метод вариационной статистики —
вычисление средней взвешенной. При
рассмотрении каждого элемента системы высчиты-
вается относительная «стоимость» RV
(relative values). Для каждого рассматриваемого
элемента RV определяется как процентное
отношение имеющегося значения к
оптимальному уровню элемента. Значение RV может
колебаться от 0 до 100. За ноль принимается
минимальная или максимальная
переносимость, а оптимальный уровень равен 100.
Поясним сказанное на примере СО2,
являющегося одним из компонентов окружающей
среды. Предельно переносимым уровнем
парциального давления СО2 для длительных
полетов является 20 мм Hg, а оптимальным —
менее 5 мм Hg. Если в системе имеется уро-
ОРГАНИЗАЦИЯ ЖИЗНИ В КАБИНЕ КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ
167
вень СО2 — 8 мм Hg, то вычисление
производится по формуле:
RV--
(Рд-Рп). 100
где Рд — действительный уровень, Ро —
оптимальный уровень, Рп — переносимый уровень
(минимальное значение). Таким образом,
(8 —20). 100
= 8Оо/о.
(5 — 20)
Если берется максимальное значение Рд, то
формула принимает вид
(Рд-Рп). 100
Д7 = -
р р
Когда индивидуальные RV получены, они
подразделяются на четыре группы, каждая
пз них имеет свой индекс, на которые и
умножаются полученные средние значения по
каждой группе. Так, регулирование
параметров среды умножается на 4, питание и личная
гигиена — на 2, гравитация — на 1, жилое
пространство — на 2, режимы труда и отдыха
вместе с пригодностью экипажа — на 1.
Сумма этих взвешенных средних затем
делится на 10. В результате получается индекс
обитаемости HI, который в идеальной
ситуации равен 100: _
2(ЛУ.д)
Я/=-
Zq
где q — значимость фактора, RV — среднее
значение RV для обобщенной группы.
Предложенный метод, по мнению Т.
Фразера [69], достаточно прост и эффективен.
Однако его применение ограничено случаями,
когда все параметры изучаемых факторов
хорошо изучены и измерены, а также, когда для
них определены и оптимальные и предельно
допустимые уровни.
Автор выражает признательность Б. С.
Алякринскому, У. Джонсу, В. В. Зефельду
и В. А. Тышлеру за предоставленные
материалы.
ОБИТАЕМОСТЬ ОПЕРАТОРСКИХ КАБИН
Значительную часть своего времени члены
экипажа межпланетного космического
корабля будут проводить в операторских кабинах,
систематически выполняя весьма сложную и
ответственную работу. Поэтому правильная
планировка рабочих отсеков, рациональное
построение приборных панелей и пультов
управления, кресел космонавтов — важный
фактор высокой работоспособности
операторов как во время очередных вахт, так и в
течение всего полета.
. При проектировании межпланетных
космических кораблей конструкторы будут
испытывать трудности в поисках разумного
компромисса между ограниченностью объемов
корабля, пригодных для построения
операторских кабин и жилых отсеков, и
требованиями со стороны психофизиологии,
направленными на повышение надежности работы
оператора в сложном контуре управления.
В настоящее время не может быть предложен
общий стандарт для распределения полезных
объемов по номенклатуре и размерам
помещений. Эти вопросы будут решаться для
каждого конкретного проекта в зависимости от
задач корабля и технических возможностей
производства.
Предлагаемые различными авторами
классификации функциональных участков внутри
корабля и пропорции распределения
площадей и объемов следует рассматривать как
сугубо ориентировочные. Вместе с тем такие
данные дают материал для критического
анализа проблемы формирования внутренних
отсеков и в известной степени соответствуют
реальным соотношениям, которые могут
найти воплощение в кораблях будущего.
В 1966 г. Т. Фразер [69] предложил
следующую классификацию основных
помещений корабля, предназначенных для
экипажа:
1) рабочий отсек, в котором космонавты
выполняют свои обязанности по управлению
кораблем и системами жизнеобеспечения,
2) общий отсек для приготовления пищи,
приема пищи, выполнения физических
упражнений, проведения свободного времени,
3) личный отсек для сна, хранения личных
вещей,
4) бытовой отсек с общей кладовой для
белья и совершения туалета.
Эта классификация в общем-то довольно
очевидна и содержит перечисление наиболее
установившихся потребностей экипажа в
различного рода помещениях. Представляют
интерес рекомендации того же автора по
процентному распределению объемов:
Рабочий отсек —40 Личный —20
Общий —25 Бытовой —15
168
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
Общая тенденция приведенных величин не
вызывает возражения. Однако следует
ожидать значительного варьирования объемов
общего и личного отсеков в зависимости от
задач и габаритов корабля.
Р. Барнес в своей классификации
расширяет перечень возможных помещений на
корабле [74]. По его мнению, экипажу
должны быть предоставлены следующие сектора и
отсеки:
1) командно-контрольный центр,
2) жилой отсек с местом для сна,
3) участок для принятия пищи, отдыха,
развлечений в свободное время,
4) санитарно-гигиенический участок с
необходимым оборудованием,
5) место для ремонтных работ,
6) внутренние проходы.
Помимо этого перечня, Р. Барнес
предлагает рекомендации по коммуникациям и
связям помещений на корабле. Так, им
рекомендуется жилой отсек для экипажа расположить
по соседству с командным участком, все
спальные места — по соседству с санитарно-
гигиеническими узлами и т. п.
Остановимся подробнее на планировке,
размещении оборудования и других деталях
интерьера рабочего отсека космического
корабля.
Существующие публикации по инженерной
психологии и примыкающим к ней отраслям
знаний содержат сведения об обстоятельной
разработке проблемы организации рабочего
места оператора.
Здесь прежде всего следует отметить
работы Н. В. Зимкина [19], Н. М. Добротворского
[13], С. П. Розенберга [49], П. Фиттса [67,
68], В. Вудсона [85, 86], А. Чапаниса [63]
Е. Мак-Кормика [77], Б. Ф. Ломова [35, 36"
В. П. Зинченко [20], О. А. Сидорова [50'
М. И. Бобневой [8] и Р. Мак-Фарланда [78;
Процесс проектирования и построения
операторских кабин космического корабля имеет
две главные основы:
1) перечень функций, выполнение которых
обеспечивает управление кораблем и
бортовыми системами;
2) антропометрические данные,
определяющие минимально необходимые объемы
кабин и расстояния органов управления от
кресел космонавтов.
В табл. 1 и на рис. 1 даны основные
размеры тела человека [86].
Антропометрические характеристики,
рекомендуемые В. Вудсоном и Д. Коновером
[86], О. А. Сидоровым [50] и др. [20, 35, 36,
77], позволяют проектировщикам построить
Таблица 1. Размеры (в мм) тела мужчины [86]
Измеряемая величина
Наименьший
(исключая
5% снизу)
Наибольший
(исключая
5% сверху)
Вес, кг
Зона вертикальной
досягаемости руки
Рост
Высота глаз над полом
Зона боковой досягаемости
руки (от оси тела)
Длина шага
Зона передней досягаемости
руки
Обхват
груди
талии
таза
бедра
голени
лодыжки
Длина стопы
Высота локтя над полом
Ширина головы
Межзрачковое расстояние
Длина головы
Высота головы
Расстояние от подбородка
до глаз
Обхват головы
Длина кисти
Ширина кисти
Толщина кисти
Обхват кисти
Обхват запястья
Угол отведения руки назад
в горизонтальной плоскости,
град.
Ширина стопы
Ширина плеч
Рост сидя (от пола)
Высота глаз над полом в
положении сидя
Высота стандартного стула
Наибольший диаметр таза
Ширина предплечья
Зона передней досягаемости
руки
Зона вертикальной
досягаемости руки
Рост сидя (от поверхности
кресла)
Высота глаз над сиденьем
Высота плеча над сиденьем
Высота локтя над сиденьем
Наибольший диаметр бедра
61
1950
1650
1550
740
760
710
890
710
865
510
330
204
250
1040
145
57,
185
550
175
94
26,8
265
160
40
430
1320
1200
460
330
380
760
1150
860
92
2260
1850
1750
865
915
840
1090
965
1065
635
405
250
283
1170
163
70
208
260
127
600
204
112
32,6
310
190
40
102
480
1420
1310
460
380
510
890
1350
965
750
535
180
120
850
635
280
165
ОРГАНИЗАЦИЯ ЖИЗНИ В КАБИНЕ КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ
169
Таблица 1 (окончание)
Измеряемая величина
Наименьший
(исключая
5% снизу)
Наибольший
(исключая
5% сверху)
Расстояние от локтевой точки
до оси захвата кистью
Высота колена над полом
Высота подколенной ямки над
полом
Редуцированная длина ноги
(Длина сиденья)
Длина бедра в положении сидя
Расстояние от спинки сиденья
до кончика большого пальца
ноги
Длина ноги в положении сидя
344
510
400
376
555
810
990
410
585
460
545
930
940
1160
Рис. 1, Основные размеры тела человека
геометрическую схему рабочего места
операторов. Детальная разработка
взаиморасположения оператора, кресла и пультов с
индикаторами и рукоятками осуществляется с
учетом общих и частных задач оператора по
приему информации и подачи различного
рода команд, номенклатуры и вида
оборудования, общего объема проектируемого корабля.
В планировке рабочего места рекомендуется
идти от целого к деталям, от идеального
варианта к практическому, т. е. в той или иной
степени компромиссному.
В работах В. В. Зефельда [17, 18] в
качестве отправной основы в проектировании
кабин космических кораблей рекомендуется
геометрия сенсомоторного поля. Эта геометрия
получена экспериментально при помощи
специально разработанного стенда. Автор
выходит за пределы формальной антропометрии и
приближается к максимальному «моторному
полю», которое может быть эффективно
использовано оператором в одной из
возможных поз — сидя, стоя или лежа (рис. 2).
Анализируя понятие «функционального»
пространства, В. В. Зефельд [15, 16]
связывает его с характером производственных и
бытовых операций. Организация предметно-
пространственного окружения, по его мнениюг
должна осуществляться следующим образом.
1. Проведение анализа характера
двигательной активности членов экипажа с целью
определения общего числа и типа рабочих
поз, а также времени пребывания каждого
члена экипажа в той или иной рабочей позе.
2. На основе полученных в первом пункте
данных максимальное моторное рабочее
пространство сокращается до нужного размера и
геометрической формы, соответствующих
данному виду деятельности для конкретного
рабочего места.
3. Функциональные пространства
объединяются в функциональные зоны (рабочая
зона, зона отдыха, сантехническая зона и
т. д.), которые располагаются в пространстве
по оптимальным типам взаимосвязи между
людьми и оборудованием. Эти связи могут
быть связями управления (человек —
оборудование, оборудование — оборудование) или
любыми другими типами связи, например
визуальными, голосовыми, тактильными и
т. п. Типы связи обычно выбираются по
принципу частоты обращений или
значимости объектов.
4. На сетку, образованную
вышеназванными связями, «нанизываются» отдельные
функциональные пространства и зоны.
Функциональные пространства работающих рядом
170
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
Рис. 2. Границы и конфигурации максимального
«моторного поля» оператора в положении сидя,
стоя и лежа в трех проекциях [16]
людей могут накладываться друг на друга
только в строго ограниченном объеме.
Автор приходит к выводу, что таким путем
можно значительно сократить объем
неиспользуемых пространств и создать
оптимальные траектории операторских движений.
Такой подход является хорошим
дополнением к тому, что накоплено многолетними
исследованиями в области антропометрии.
Однако не следует забывать, что чрезмерный
рационализм в объеме операторской кабины
неприемлем для длительных космических
полетов. Оператор не должен ощущать
непрерывного «давления» со стороны плотно
придвинутого к нему оборудования.
Рациональное размещение оборудования в
установленной «геометрии» кабины — очень сложный
и ответственный этап в организации
рабочего места космонавтов.
О. А. Сидоров [50] приводит ряд
требований к конструкции оборудования. Наиболее
существенные из них следующие: надежность
работы в заданных условиях, удобство и
безопасность эксплуатации, минимальные
габариты и вес, максимальное использование
стандартных деталей, удобство доступа к
деталям, узлам и приборам при их замене.
Е. Мак-Кормик [77] считает, что оператор
должен работать сидя. Высота сидения,
размеры стола, приборной доски, органов
управления, педалей должны быть рассчитаны на
основании данных антропометрии. Угол па-
клона доски рекомендуется в 30°, угол
наклона педали — 45°, расстояние от доски до
глаз оператора должно быть равно примерно
70 см. Рукоятки следует размещать на уровне
согнутой в локте руки, а выключатели —
прямо под кистью руки. Приборную доску
рекомендуется членить на секции, ряды, группы.
Однако эти деления не должны привлекать
к себе внимания оператора, оставаясь, как
правило, в области фона.
Им же сформулированы пять принципов
для рационального размещения сигнальных
устройств и органов управления.
1. Принцип функциональной организации.
Группирование приборов и органов
управления осуществляется по их функции. Приборы
с родственными функциями объединяются в
общие группы.
2. Принцип значимости. Индикаторы
группируются в зависимости от их роли в
выполнении функции управления. Приборы,
имеющие важное значение, помещают в
«наилучшем» месте, например в центре панели.
Значимость прибора устанавливается в
результате анализа деятельности операторов.
3. Принцип оптимального размещения.
Этот принцип требует размещения приборов
с соблюдением оптимальной позиции для
каждого из них. Оптимальная позиция
определяется в понятиях, характеризующих
использование прибора (точность, с которой он
должен быть прочитан, скорость восприятия,
частота использования, удобство и т. д.).
ОРГАНИЗАЦИЯ ЖИЗНИ В КАБИНЕ КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ
171
4. Принцип последовательности
использования. В соответствии с этим принципом
элементы оборудования должны располагаться
согласно порядку выполняемых операций.
5. Принцип частоты использования. При
размещении приборов или органов
управления принимается во внимание частота их
использования. Часто используемые
размещаются преимущественно в центре, а редко
используемые — по периферии.
Заслуживают внимания соображения по
организации элементов приборных панелей,
сформулированные Б. Шекелом [82].
Числа, деления, отметки, указатели и
прочие детали лицевой части прибора должны
четко контрастировать по тону и цвету с
общей цоверхностыо лицевой части прибора.
Этот контраст необходимо сочетать с
хорошим освещением, устранением блескости, с
размещением циферблата или шкалы на
уровне глаз и т. д.
Для передачи точной цифровой
информации лучше использовать не циферблаты, а
счетчики.
Подвижные указатели в отличие от
подвижных шкал позволяют определить темп
изменения показаний и ориентировочно
последующее положение указателя.
Рекомендуется нумеровать шкалы по
часовой стрелке слева направо или снизу вверх.
Нулевую позицию размещать таким
образом, чтобы положение указателя, являющееся
нормальным или встречающееся наиболее
часто, падало на область верхних квадрантов.
Начальные и конечные точки шкалы
должны ясно различаться. Деления должны
располагаться равномерно по всей шкале.
Логарифмические и нелинейные шкалы не
рекомендуются.
Оптимальный размер циферблата 5—7 см
в диаметре. Приборы для особо точных
показаний должны иметь размер в 1,5—2 раза
больший. Числовые прогрессии на шкале
должны быть рациональными. Интервал
между делениями шкалы выбирается с учетом
величины технической ошибки прибора. Чем
меньше делений, тем лучше читается шкала.
В. Вудсон и Д. Коновер [86] дают сводную
таблицу для выбора индикаторов (табл. 2).
Обеспечивая оператора необходимой
качественной и количественной информацией,
приборы имеют вместе с тем существенный
недостаток, заключающийся в отсутствии или
слабом проявлении привлекающего действия
их указателей [82].
Точность восприятия и оценки оператором
сигнализаторов значительно больше, чем при
восприятии и оценке показаний приборов.
Это объясняется прежде всего тем, что
сигнализатор дает в основном качественную
характеристику соответствующему
контролируемому режиму. Содержательная сторона его
показания проще показания прибора. Чаще
всего сигнализатор имеет однозначную
информацию, реже — двух-трехзначную.
Прибор же, как известно, часто содержит на
шкале свыше тысячи единиц измерения.
При выборе конкретного вида
сигнализатора необходимо учитывать их общее
количество и вероятность одновременного
воздействия на космонавта во время полета.
По практическим соображениям некоторые
анализаторы (вкусовой, обонятельный,
двигательный, болевой) нерационально
использовать как основу для конструирования
сигнализаторов.
В этом отношении световые сигнализаторы
имеют преимущества перед всеми другими и
в том числе перед звуковыми. Действительно,
если одновременно загораются два, три или
более сигналов, то оператор имеет
возможность оценить их значение в рациональной
последовательности. Воздействие же на
космонавта нескольких звуковых раздражителей
не позволит ему дифференцировать
содержание сигналов, вследствие чего сигнализаторы
из важных вспомогательных факторов
превращаются в помехи.
Компоновку следует производить по
функциональному принципу, группируя
родственные по значению сигналы. Это позволит
космонавту делать предварительные выводы о
характере происшедшего события по месту
появления сигнала. Чаще для этого будет
достаточно восприятия сигнала периферическим
зрением. В дальнейшем, переведя взгляд йа
включившийся световой сигнал, оператор
сумеет точно установить отклонение режима
полета или работы двигателя бортовой
аппаратуры за допустимые границы.
В связи с восприятием космонавтом
сигнала об опасном событии возникает вопрос о
рациональном внешнем оформлении сигнала.
При построении системы сигнализации
следует позаботиться о том, чтобы сигналы не
обладали слепящим действием, что особенно
важно для условий низкого уровня
освещенности. В противном случае сигнал,
предупреждая об опасности, может стать помехой
для восприятия и оценки других сигналов.
С этой целью помимо образного характера
сигнала (цвет, форма) желательно сообщить
ему словесно-понятийное качество. Это, в
частности, достигается надписями, делаемыми
172 ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
Таблица 2. Выбор типа визуального индикатора [86]
Чтобы отразить
Следует применять
Обоснование
Работает, не работает, стоп,
включено, выключено
Опознание объекта
Предостережение,
предупреждение
Словесная инструкция
(последовательность операций)
Точное количество
Приближенная количественная
оценка
Данные для регулирования
количества
Отбор данных
Слежение
Положение движущегося
объекта
Географическое положение
Командное устройство
Анализ работы оборудования
Лампочки
Сигнальное табло
Счетчик
Прибор с движущейся
на неподвижной шкале
То же
Электронное или
электромеханическое следящее устройство с
индикацией параметра на
электронно-лучевой трубке. Координаты переводятся
на цифровой счетчик автоматически
Прибор с одной стрелкой или
крестом нитей на неподвижной шкале
Механический или электронный
прибор, указывающий положение
движущегося объекта относительно
исходной точки или направления
(указатель прибора может быть
графическим или изобразительным)
План, отражающий положение
объекта
Устройство, отображающее
предполагаемое положение объекта или курс
его движения
Контрольно-измерительный прибор
Электронно-лучевую трубку
Самописец
Обычно легко определить, включены
или выключены
Легко обнаружимы (можно
применить кодирование расстановкой,
цветом, положением или частотой
мелькания; при использовании на
приборной панели они могут также иметь
надписи)
Привлекают внимание, при
достаточной яркости видны на большом
расстоянии (для большей заметяости
могут мигать)
Четкое и ясное «указание действия»
снижает время принятия решения
Видна только одна .цифра, что
снижает возможность ошибки при
считывании
стрелкой Положение стрелки позволяет быстро
определить количество и
относительную скорость изменения
Имеется наглядная связь между
движением органа управления и стрелки
прибора
Простое средство указания
положения без необходимости расшифровки
или расчета действительного значения
параметра
Дает информацию об ошибке,
облегчает ее устранение
Дает возможность непосредственного
сравнения истинного положения
объекта с заданной точкой или заданным
курсом
Показывает положение
непосредственно относительно естественных
географических ориентиров
Позволяет наблюдателю предвидеть,
что может произойти в будущем
Одиночный параметр легко
интерпретировать
Показывает связь между многими
параметрами
Обеспечивает постоянную запись для
дальнейшего анализа
около сигналов, или оформлением световых
табло.
Особого внимания требует период
отсутствия воздействия сигнала, когда световые
импульсы не достигают рецепторов зрительного
анализатора. Специальные эксперименты
показали, что во время выполнения полета
такие периоды иногда исчисляются десятками
секунд. В этом случае на помощь приходит
возможность использования раздражителей,
адресующихся к другим анализаторам.
Наиболее подходящим для этой цели является
звуковой анализатор. Его использование,
однако, должно осуществляться с учетом
недостатков звуковых раздражителей. Следует
исключить возможность одновременного воз-
ОРГАНИЗАЦИЯ ЖИЗНИ В КАБИНЕ КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ
173
Таблица 3. Подбор органов управления для рабочей операции [86]
Функция
Применение
Вид органа управления
Конструктивные
соображения
Эргономические
соображения
Выбор между
двумя вариантами
Выбор между
тремя (или больше)
вариантами
Точное
регулирование
Грубое
регулирование
Быстрая установка
величины
параметра
Приложение
большого усилия
Многоступенчатая
(непрерывная
установка)
Пуск и установка
оборудования.
Последовательность
включений и выключений.
Подача срочного
сигнала
Задание режимов
работы оборудования.
Выбор каналов связи.
Выбор диапазонов
Непрерывное
регулирование параметра.
Тонкая подстройка
или калибровка
Непрерывное
регулирование (дроссель или
акселератор).
Изменение характеристик
канала. Водопроводный
кран
Например, установка
электронного
указателя курса
Торможение. Рулевое
управление
Положение и
ориентация транспортного
средства. Снятие
показаний электронного
прибора
Тумблер.
Переключатель с рукояткой.
Нажимная кнопка.
Ножной включатель. Пуш-
пульная схема.
Триггер. Скользящие
круговые переключатели
Переключатель с
указателей
фиксированных положений.
Тумблер , переключатель
с рукояткой
Круглая ручка
Круглая ручка.
Рычаг управления.
Педаль. Штурвал
Коленчатая рукоятка.
Тумблер или
переключатель с
рукояткой (приводящий в
действие
электрический привод)
Рычаг управления.
Штурвал. Педаль.
Рулевой рычаг
Рычаг управления.
Сочетание штурвала с
рычагом управления.
Пантограф. Рукоятка
пневмоклапана
Щелчок при
переключении. Зрительно
хорошо различимые
положения органа
управления
Фиксация положения
Плавность
выполнения операции.
Небольшое трение
Плавность
выполнения операции.
Умеренное трение
Естественное
направление движения.
Рациональный расчет
усилий. Правильное
расположение.
Форма, удобная для
захвата
То же
То же, что и выше,
+ совместимость
движения органа
управления с движением
указателя прибора
То же
Плавность
выполнения операции. Трение
от небольшого до
умеренного в
зависимости от размера
органа управления (в
случае применения
коленчатой рукоятки)
Оптимальные размеры То же
То же, что и выше,
+ оптимальная
скорость движения
указателя прибора
Плавность
выполнения операции. Трение
от небольшого до
умеренного.
Оптимальные размеры.
Оптимальное смещение
органа управления
То же, что и выше,
+ совместимость
движения органа
управления с движением
указателя прибора,
самоцентровка и
отсутствие
перекрестного влияния
различных движений
действия нескольких звуковых сигналов. Если
же через звуковой сигнализатор поступает
сразу несколько сигналов, то должна быть
предусмотрена автоматика для подачи их
космонавту поочередно в порядке значимости.
Это исключит возможность возникновения
крайне нежелательного смешения звуков.
При построении конкретной системы
сигнализации следует искать рациональный
компромисс многочисленных, нередко
противоречивых требований [43].
При выборе и размещении органов
управления в операторской кабине космического
корабля необходимо учитывать факторы,
существенно влияющие на общую
эффективность использования их космонавтами:
скорость и точность выполнения операций по
управлению, сохранение высокой
работоспособности операторов в течение длительного
времени.
Прежде всего необходимо в соответствии с
задачами управления правильно выбрать
величину и форму органа управления. Далее
с учетом положения тела оператора и
особенностей его одежды установить их места
расположения. Очень важно подобрать
амплитуду и направление управляющих движений,
необходимое сопротивление (искусственная
174
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
Рис. 3. Пульты управления космического корабля
«Аполлон» [39]
а — главная панель пульта управления в отсеке
экипажа:
1 — альтиметр,
2— переключатели индикатора ориентации и индикатора
ускорений относительно продольной оси,
3 — индикаторы параметров двигателей ракеты-носителя
и бортовых двигателей корабля,
4 — индикатор ориентации,
5 — световые индикаторы состояния ракеты-носителя,
6 — приборы системы ориентации,
7 — индикаторы давления,
8 — переключатели различных бортовых систем,
9 — переключатели антенн метрового диапазона,
10, 11 — световые индикаторы различного назначения,
12 — индикаторы системы вспомогательных двигателей,
13 — переключатели радиотехнического оборудования,
14 — световое табло и кнопки управления
вычислительным устройством,
и — различные индикационные системы;
б — пульт управления в лунной кабине:
1 — панель переключателей различных бортовых систем
у рабочего места командира корабля,
2 — панель переключателей системы электропитания и
регуляторов радиотелефонной связи,
3 — панель переключателей пиротехнических устройств,
радиолокаторов и аварийной системы наведения,
4 — панель переключателей источников света,
5 — главная приборная панель системы наведения и
навигации,
6 — панель переключателей источников питания,
системы кондиционирования в хранилищах криогенной
жидкости,
7 — центральная панель командира корабля,
8 — центральная панель пилота лунной кабины,
9 — панель переключателей источников света (у
рабочего места пилота лунной кабины),
10 — панель переключателей различных бортовых систем,
11 — панель переключателей системы распределения
электроэнергии,
12 — панель переключателей радиотехнической системы
ОРГАНИЗАЦИЯ ЖИЗНИ В КАБИНЕ КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ
175
11
12
|—I Р'|""|""|""1Ч
о
□ □□□
cziezz1izziczi]
си сппп cd
cdcdcdcd
ПЗПЗПЗ 1=3
СИ СНИЗИЛ
си си си си
СИ СИ СИ СИ
7с
¥ ■
©
©
Рис. 4, Пульт управления космического корабля
«Союз» [39]
а — командно-сигнальное устройство:
1 — кнопки управления режимами и системами,
2 — транспарант сигнализации,
3 — кнопки выбора режимов;
6 — пульт космонавтов:
1 — индикатор напряжения и тока,
2 — индикатор навигационный,
з— индикатор давления и температуры в отсеках
корабля,
4 — ручка управления перемещением космического
корабля в пространстве,
5 — бортовые часы,
6 — электролюминесцентная сигнализация основных
систем,
7 — кнопки управления командно-сигнальным
устройством,
8 •— регуляторы громкости,
9 — ручка управления ориентацией,
Ю — индикатор расстояния и скорости,
11 — комбинированный электронно-лучевой индикатор,
12 — индикатор контроля программ,
13 — визир-ориентатор,
14 — блок цифровой информации,
25 — индикатор шлюзования и ранца скафандра
«загрузка»), соотношение величины
отклонения органа управления с величиной
перемещения указателя соответствующего
индикатора.
В. Вудсон и Д. Коновер [86] дают
обобщенную сводку, связывающую
функциональную характеристику органов управления с их
видом и некоторыми конструктивными и
эргономическими соображениями (табл. 3).
Пример конструкторского решения операторской
кабины космического корабля «Аполлон»
представлен на рис. 3.
На рис. 4 изображена компоновка
оборудования на пульте управления космического
корабля «Союз» [39].
Для того чтобы правильно оценить
применительно к астронавтике значение
автоматизации управления, перспективность ее
развития, обоснованно выявить области, где
автоматика с наибольшей эффективностью
замещает человека, необходимо вспомнить те
функции человека-оператора, которые до
настоящего времени не могут успешно
выполняться автоматическими устройствами Г 7, 20,
56,86].
Если в быстроте некоторых решений и
дедуктивных умозаключений «думающая»
машина может превзойти человека, то
формирование новых понятий, необходимых для
познания открывающихся в космическом
путешествии событий и явлений, построение
индуктивных заключений, позволяющих
подняться от единичного, частного к
закономерности,— это область деятельности, где
человек в настоящее время не имеет
конкуренции со стороны автоматики. Исключительно
важной особенностью для познавательных
процессов человека является его способность
правильного восприятия в условиях помех
или, как принято говорить на языке техники,
«шумов». Это существенно при реализации
сверхдальней связи по радио и
телевизионным каналам и восприятии объекта в
условиях его вибрации или колебаний
промежуточной среды. В дополнение к этому следует
отметить и другие преимущества человека
перед машиной: в способности обнаруживать
слабые звуковые и световые сигналы, хранить
огромный объем информации и адекватно
использовать ее в нужный момент, в
способности к обучению, возможности правильно
176
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
Таблица 4, Сравнение человека и машины [86]
Показатели, по которым человек
превосходит машину
Показатели, по которым машина
превосходит человека
Обнаружение полезных сигналов, имеющих очень
низкий энергетический уровень
Чувствительность к чрезвычайно широкому
диапазону стимулов
Опознавание образов и их обобщение
Обнаружение сигналов при высоких уровнях шумов
Способность хранить большие количества
информации в течение длительного времени и вспоминать
полезные сведения в нужный момент
Способность выносить суждения при неполной
информации о событиях
Нахождение и использование эвристических методов
решения
Способность реагировать на непредвиденные
маловероятные события
Проявление оригинальности в решении проблем
Способность учитывать прошлый опыт и менять
способ действия
Способность выполнять тонкие операции, особенно
в непредвиденных ситуациях
Способность продолжать действия даже в условиях
перегрузки
Предостережение (как человека, так и машины)
Выполнение однообразных чрезвычайно точных
операций
Способность очень быстро реагировать на управляющие
сигналы
Плавное и точное приложение больших усилий
Хранение и использование больших количеств
информации в течение кратковременных периодов
Выполнение сложных вычислений быстро и с большой
точностью
Чувствительность к стимулам, лежащим за пределами
чувствительности человека (инфракрасное излучение,
радиоволны и т. д.)
Одновременное выполнение разнообразных действий
Дедуктивные процессы
Нечувствительность ко многим посторонним факторам
Способность в течение длительного периода быстро и
точно повторять однообразные операции
Действия в условиях, вредных или вообще
невыносимых для человека
действовать в сложных непредвиденных
ситуациях (табл. 4).
Автоматическая система имеет отчетливое
преимущество перед человеком в условиях
космического полета, когда аварийно
нарушены системы терморегулирования, регенера-
ционных установок или произошла
внезапная разгерметизация кабины. В этих
ситуациях состояние членов экипажа может не
позволить им выполнять некоторые функции,
не представляющие трудностей в
номинальных режимах полета. Совершенно очевидно,
что регулирование параметров микросферы
должно осуществляться автоматическими
устройствами. Помимо этого, машина имеет
превосходство над человеком в быстроте
ответной реакции на сигнал, выполнения
повторных стереотипных действий, хранении
информации, скорости сложных расчетов,
способности выполнять плавно и точно
одновременно несколько различных по характеру
функций.
Отмечается превосходство машины над
человеком в физических характеристиках и в
надежности работы при выполнении
повторных действий. Машина не подвержена
воздействию субъективных качеств человека. По
М. Гродскому и О. Леви, ошибки человека-
оператора в ракетных системах составляют
от 20 до 53% ненадежности систем в целом
[7,70].
Д. Бродбент [61, 62] установил, что при
выполнении задачи по наблюдению
вероятность быстрой и правильной реакции
уменьшается как функция времени работы. Он
считает, что оператор в благоприятных условиях
может точно вести наблюдение до 30 мин.
После этого требуются повышенное
напряжение оператора и использование
вспомогательных сигналов для привлечения его
внимания к контролируемому параметру.
Таким образом, операторская кабина
космонавтов строится и организуется с учетом
следующих требований: операторы должны
иметь удобное расположение в фиксирующих
позу креслах, приборные панели и пульты
должны обеспечивать своевременное
поступление необходимой информации в форме,
удобной для ее восприятия и оценки, должна
быть обеспечена подача команд при помощи
различного рода органов управления (ручки,
рукоятки, маховики, кнопки и т. п.).
Интерьер операторской кабины не должен быть
«давящим» и иметь ярких отвлекающих
элементов, кабина должна иметь рациональную
систему освещения.
ОРГАНИЗАЦИЯ ЖИЗНИ В КАБИНЕ КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ
177
ОРГАНИЗАЦИЯ РЕЖИМА
Как было показано выше, современный
космический корабль оснащен сложным и
разнообразным оборудованием, позволяющим
контролировать параметры и режим полета,
работу установленных на борту корабля
энергетических систем и систем
жизнеобеспечения.
При создании межпланетных космических
кораблей будущего еще более увеличится и
усложнится их бортовое оснащение.
Ограниченность экипажа, как по
численности, так и номенклатуре специалистов при
сложности решаемых задач обусловливает
повышенную нагрузку на каждого из членов
экипажа. В некоторых случаях операторы
должны будут нести круглосуточную
вахту, находясь за бортовыми пультами
управления.
В связи с этим возникает проблема
рационального распределения функций между
человеком и автоматическими средствами
управления.
Рациональное распределение функций —
одна из наиболее ответственных задач при
организации деятельности экипажа по
управлению космическим кораблем.
В целом проблема распределения функций
может быть классифицирована следующим
образом:
1) распределение функций между
«Землей» * и космическим кораблем,
2) распределение функций между
автоматическими бортовыми системами и экипажем
корабля,
3) распределение функций между
отдельными членами экипажа.
При распределении функций и организации
рабочего режима космонавтов должны
учитываться задачи полета, габариты операторских
средств управления, состав экипажа и его
особенности.
В одной из американских работ [64]
приводится ориентировочное расписание работы
экипажа в полете по трассе Земля —
Венера — Марс — Земля (табл. 5). Из данных
табл. 5 видно, что на участке полета Земля —
Венера на каждого члена экипажа отводится
844 рабочих часа, на участках трассы
Венера — Марс и Марс — Земля соответственно
1 Под условным понятием «Земля» имеется в виду
сложная система, куда входят большие
коллективы людей, комплексы счетных машин,
аппаратура наблюдения и связи.
12 Заказ М 1174, т. III
ТРУДА КОСМОНАВТОВ
1457 и 1150 рабочих часов. При этом
обращает на себя внимание большой объем
различного рода исследовательских работ.
Ниже приводится вариант распорядка дня
при полетах на Марс [64]:
свободное время — 1 час 34 мин.;
гигиена — 7 мин.; прием пищи — 48 мин.;
гигиена — 4 мин.; физические упражнения —
28 мин.; рабочий цикл — 1 час 58 мин.;
гигиена — 4 мин.; физические упражнения —
28 мин.; рабочий цикл — 1 час 52 мин.;
свободное время — 34 мин.; гигиена — 11 мин.;
прием пищи — 48 мин.; физические
упражнения — 28 мин.; рабочий цикл — 1 час
45 мин.; свободное время —34 мин.;
гигиена — 3 мин.; прием пищи — 48 мин.;
гигиена — 30 мин.; физические упражнения —
38 мин.; сон — 7 час. 41 мин.
Сложной проблемой организации труда
космонавтов следует считать обоснование и
выбор продолжительности космических суток
для данного корабля. Длительное развитие и
существование человека в условиях Земли
выработало у него сложные и устойчивые
стереотипы физиологических и психических
функций. У человека сформировались ритмы
жизнедеятельности, связанные с
колебаниями некоторых факторов внешней среды. Их
условно называют «датчиками» времени. Для
человека наряду с чисто физическими
явлениями (восход солнца, рассвет, сумерки,
звездное небо и т. д.) огромное значение
имеют «датчики» времени социального
характера (завтрак, обед, ужин, работа на
производстве, различного рода развлечения и
отдых) [3—5].
При рассогласовании ритмов
жизнедеятельности организма и «датчиков» времени
возникает сложная картина
психофизиологических перестроек, что приводит к явлениям
так называемого десинхроноза [52].
Б. С. Алякринский [2] дает следующую
классификацию десинхроноза:
1. Десинхронизация датчиков времени и
ритмов организма — сдвиг по фазе всей
иерархии циркодианных ритмов по
отношению к стабильной точке отсчета времени:
а) при смене временных поясов (трансме-
ридиальные перелеты, переезды на
значительные расстояния с пересечением времен-
нйх поясов при помощи других видов
транспорта) ;
б) при изменении ритма «сон —
бодрствование» в рамках местной системы датчиков
времени;
178
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
Таблица о. Расписание работы в дальних космических полетах [64]
Члены
экипажа —
специалисты
Фаза III: Земля — Венера
(844 рабочих часа на члена
команды)
деятельность
часы
Фаза V: Венера — Марс
(1457 рабочих часов на члена
комайды)
деятельность
часы
Фаза XI: Марс — Земля
(1150 рабочих часов на члена
команды)
деятельность
часы
Биолог Физиологические иссле- 23
дования
Физик Физические исследова- 434
ния
Геолог Физические исследова- 433
ния
Оператор Медико-психологические 315
обследования
Техник Физиологические иссле- 23
дования
Физические L исследова- 773
ния
Заместитель Оперативное управление 294
командира
Инженер
Командир
То же
294
294
Навигатор Считывание навигацион- —
ных приборов**
Физические исследова- 778
ния
Психолог Медико-психологические 315
обследования
Физиологические иссле- 147
дования
Экзобиологические ис- 56 Экзобиологические ис- —
следования следования*
Физиологические иссле- 33 Физиологические иссле- 32
ттгтятп/гст ттппятага
дования
дования
Физические исследова- 835 Физические исследова-
rtvta Hirer
НИЯ
То же
ния
834 То же
Медико-психологические 419
обследования
Экзобиологические ис- 16
следования
Физиологические иссле- 32
дования
Физические исследова- 1393
ния
Оперативное управление 507
То же 507
Оперативное управление 507
Экзобиологические ис- 112
следования
Считывание навигацион- —
ных приборов **
Физические исследова- 1393
ния
Физиологические иссле- 299
дования
Медико-психологические 490
обследования
Экзобиологические
обследования
56
• Ш; мере возможности.
♦* Периодическая деятельность при минимальной трате времени.
807
Медико - психологические 385
обследования
Экзобиологические ис- —
следования *
Физиологические иссле- 31
дования
Физические исследова- 1050
ния
Оперативное управление 400
Физические исследова- 277
ния
Оперативное управление 400
То же
400
Считывание навигаци- —
онных приборов**
Физические исследова- 1050
ния
Физиологические иссле- 201
дования
Медико-психологические 385
обследования
в) при построении ритма «сон —
бодрствование» на основе принципа мигрирующих
суток (импульсное или непрерывное
изменение продолжительности «суточного» периода,
положения фазы).
2. Частичное или полное исключение
географических датчиков времени (условия
Арктики, Антарктиды, орбитальных и
межпланетных космических полетов).
3. Заболевание самой различной
этиологии.
В. Л. Ярославцев [57] исследовал
нарушения суточного ритма физиологических
функций при переезде в отдаленные места.
Изучалось состояние организма у 90 жителей
Иркутска после переезда в Москву,
Ленинград и другие города европейской части
СССР.
ОРГАНИЗАЦИЯ ЖИЗНИ В КАБИНЕ КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ
179
Наблюдения, как правило, велись за
спортсменами.
В первые дни пребывания на новом месте
у большинства обследованных имело место
некоторое снижение кровяного давления и
уменьшение числа сердечных сокращений в
минуту. На электрокардиограмме отмечалось
укорочение атриовентрикулярной
проводимости с замедлением ритма. Уменьшались
жизненная емкость легких, сила рук и
становая сила, изменялась суточная
температурная кривая. Ухудшался сон, наблюдаемые
часто просыпались, отмечались жалобы на
вялость, отсутствие или снижение аппетита,
головную боль, шум в ушах. Через 7—14 дней
наблюдавшиеся сдвиги исчезали.
Г. М. Гамбашидзе [10] проводила
наблюдение за рабочими хлебозавода при
трехсменной работе. По данным измерения частоты
пульса, кровяного давления, мышечной силы
и выносливости, латентного периода
зрительно-моторных реакций были установлены
отрицательные сдвиги в ночную смену по
сравнению с утренней и вечерней.
П. П. Фукалова [55] изучала режим труда
и отдыха операторов на радиостанциях
непрерывного действия. В качестве теста
использовалось мышечное усилие правой руки.
Она обнаружила максимальное снижение
выносливости к 3 час. ночи.
В работе Д. И. Иванова и др. [21]
предметом исследования было влияние изменения
нормального суточного режима на состояние
испытуемых. Для каждого из двух
испытуемых, находившихся в барокамере с полезным
объемом 5 м3, ими был разработан
индивидуальный суточный режим. Режим № 1 был
близок к обычному. Испытуемый спал с 3.00
до 9.00 час. и с 15.00 до 17.00 час. В
соответствии с режимом № 2 испытуемый спал с
20 час. 30 мин. до 2 час. 30 мин. и с 12.00 до
14.00. В повторных исследованиях
испытуемые менялись режимами. В опытах,
продолжавшихся от 10 до 30 суток, регистрировали
электрокардиограмму, дыхание,
электроэнцефалограмму, артериальное давление,
температуру тела, реакцию сердечно-сосудистой
и дыхательной систем на дозированную
физическую нагрузку, энерготраты
организма.
Эксперименты показали, что при режиме
№ 1 суточная периодика частоты пульса,
дыхания, артериального давления была близка
к норме. Режим № 2, неблагоприятный для
организма, или сглаживал периодику
изучаемых функций, или приводил их к
извращению.
Так, частота пульса и дыхания,
температура тела в период бодрствования были
ниже, чем во время сна.
Интересное исследование, провел А. Н. Ли-
цов [29, 33, 34]. Обследовались молодые
здоровые мужчины в условиях одиночной
изоляции в сурдокамере. В 9—11-суточных
экспериментах применялись обычный,
инвертированный и дробный режимы труда и отдыха.
В опытах регистрировались частота пульса и
дыхания, температура тела,
электроэнцефалограмма, работоспособность.
Были установлены неравномерность
перестройки различных показателей
суточной периодики и значительно более
быстрый темп приспособления к новому режиму
у людей, чем у животных (5—7 суток вместо
14-21).
Это, по мнению автора, следует объяснить
высокой целенаправленностью человека на
перестройку, волевыми качествами,
мотивацией, строгостью соблюдения нового режима,
изоляцией от влияния социальных и
физических датчиков времени.
С. И. Степанова [53] обратилась к
проблеме социальных датчиков времени. К числу
социальных датчиков времени автор относит
те социальные явления, которые повторяются
с достаточной систематичностью и
сигнализируют, таким образом, об определенном
времени суток. Это в первую очередь распорядок
нашей деятельности в период бодрствования,
куда включается ежедневная процедура
утреннего и вечернего туалета, утренней
гимнастики, просмотра утренних газет, поездок
на работу и с работы, часы деловых свиданий,
время приемов пищи, прослушивания радио
и просмотра телевизионных передач, сюда
же относится вид вечерних городских улиц,
ярко освещенных фонарями, световыми
рекламами.
В настоящее время не только трудно, но,
по-видимому, невозможно предвидеть все
последствия многомесячного межпланетного
полета. Экстраполяция по результатам
разнообразных экспериментов, выполненных в
земных условиях, не может заменить собой
единого комплекса особенностей межпланетного
полета. Имеющиеся данные о сокращении
потребности у космонавтов в количестве
часов для сна, полученные в орбитальных
полетах, могут оказаться решающими при
переходе на новый режим труда и отдыха.
Такой переход в межпланетном полете,
по-видимому, будет необходимым и вместе с тем
не всегда безболезненным. Перестройка на
новый ритм сокращенных по сравнению с зем-
12*
180
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
ными суток повлечет за собой явные или
скрытые формы десинхроноза. Для
смягчения отрицательных последствий
десинхроноза, ускорения процесса перестройки
физиологических функций организма, сохранения
удовлетворительного уровня
работоспособности космонавтов необходимо осуществить
комплекс мероприятий профилактического
характера. Прежде всего нужно тщательно
изучить индивидуальные
психофизиологические особенности космонавтов и, в частности,
их возможности по перестройке на рабочий
ритм со сдвинутыми и инвертированными
сутками.
Общая схема организации режима труда и
отдыха космонавтов должна основываться не
только на психофизиологических
исследованиях, подобных изложенным выше; важными
факторами при этом будут подробная
планировка полета, конструкция корабля, его
жилых и рабочих отсеков, численность и состав
экипажа.
ОСВЕЩЕНИЕ РАБОЧИХ И ЖИЛЫХ ОТСЕКОВ
КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ
Как и в подавляющем большинстве других
видов операторской деятельности, основной
поток информации космонавт получает через
зрительный анализатор. Эта информация
прежде всего является основой для
управления полетом корабля и его многочисленными
бортовыми системами. Как следствие этого
особую актуальность имеет рациональное
освещение рабочих мест и мест отдыха
членов экипажа. В длительных межпланетных
полетах космонавты практически непрерывно
будут пользоваться искусственным
освещением.
Много исследовательских работ посвящено
проблеме освещения промышленных или
жилых помещений. При обсуждении требований
к освещению на производстве отмечается, что
наилучшим для уменьшения утомляемости
глаз является рассеянное или отраженное во
всех направлениях освещение.
Регулирующими факторами при рассеянии света в
условиях производства являются стены, потолки,
полы и объекты в рабочей зоне.
Рекомендуется избирательное окрашивание потолков,
стен, полов с таким расчетом, чтобы сделать
освещение более эффективным, регулировать
интенсивность освещения в зависимости от
различных обстоятельств и качества
светильников.
В табл. 6 приводятся уровни освещенности
в зависимости от задач и условий.
Все эти принципы применимы и для
космических кораблей и орбитальных станций.
Однако при работах на подводных лодках
выяснилось, что обычно принятые правила
для непрямого освещения, предусматриваю-
Таблица 6. Уровни общего освещения и типы освещения для различных задач и условий [69]
Задачи, условия
Типы задач или зоны
Уровень
освещенности
(фт-св)
Типы освещения
Мелкие элементы, низкий ярко-
стный контраст в течение
продолжительного времени, высокая
скорость, высокая точность
Мелкие элементы,
удовлетворительный контраст
Детали средней величины,
продолжительное время работы
Шитье, осмотр темных материалов
и т. д.
Машинная обработка, черчение
деталей, починка часов, осмотр
опосредствующих материалов
Чтение, лабораторная работа
Детали средней величины, непро- Туалетные комнаты, силовые ус-
должительное время работы тановки, приемные, кухни
Хороший контраст, довольно
большие объекты
Большие объекты
Оборудование или средства
обслуживания при организации отдыха
Лестницы, продовольственные
склады магазинов
100 Общее с дополнительным
(например, настольная
лампа)
50—100 Общее с дополнительным
20—50
10—20
5—10
2—5
Общее (например,
осветительная арматура на
потолке над головой)
Общее (случайное,
естественное или
искусственное)
Общее
»
ОРГАНИЗАЦИЯ ЖИЗНИ В КАБИНЕ КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ
181
щие высокую степень отражения наверху,
оказались неприемлемы из-за низких
потолков. Очень вредна блескость освещенных
поверхностей, расположенных на уровне глаз
[69]. Некоторые особенности космических
станций (ограниченный внутренний объем,
неправильные конфигурации отсеков,
многоцелевое использование одних и тех же зон,
компактность строения рабочих консолей и
др.) значительно ограничивают применение
принятых стандартов освещения.
Рекомендации по освещению космического
корабля во многом обязаны работам, которые
проведены по освещению подводных лодок.
Так, М. Тинкер [69] указывает, что на
подводных лодках применяется только
искусственное освещение. В соответствии с этим
необходимо рассмотреть те факторы, которые
являются основными для обеспечения такого
искусственного освещения. Он
останавливается на следующих: 1) качество и цвет света,
2) интенсивность света, 3) распределение
освещения в окружающей среде. Эти
факторы должны придать помещениям наиболее
приятный вид и пропорции, вызывать у
живущих чувство комфорта и «домашней
обстановки». Освещение, различающееся по
спектральным характеристикам, имеет присущий
ему цвет, который в известной степени влияет
на остроту зрения.
М. Тинкер [69] на основании работ
многочисленных исследователей приходит к
выводу, что при нормальном зрении острота его
очень мало усиливается с увеличением
освещенности выше 25 футо-свечейi и
практически совсем не меняется, если интенсивность
больше 50 фт-св. Для больших объектов, с
угловыми размерами 4 мин. и более,
практически нет улучшения зрительного различения
объектов при освещенности свыше 20 фт-св.
Для меньших объектов улучшение
зрительного различения имеет место до освещенности
в 40—50 фт-св.
В отношении яркостного контраста, когда
контраст между объектом и фоном является
большим, различение объектов с угловым
размером в 1 мин. улучшается при
освещенности, равной 50—60 фт-св. Чем больше
яркостный контраст, тем лучше зрительное
различение, хотя процесс зрительного
восприятия становится при высоком контрасте
более утомительным. Чрезмерное освещение
не компенсирует малого размера объекта или
низкого контраста.
Таким образом, по Тинкеру, при
увеличении освещенности до 5 фт-св эффективность
зрения повышается быстро, до 10 фт-св —
медленнее, до 20 фт-св — очень медленно;
свыше 20 фт-св — совсем незначительно. Все
это справедливо до углового размера объекта
различения около 3—6 мин. Если объект
меньше, то зрение ощутимо улучшается при
освещенности до 40—50 фт-св.
Цвет, как и оттенок, не оказывает
существенного влияния на эффективность
восприятия. В этом смысле коэффициент отражения
стен, потолков и оборудования жилого или
рабочего пространства является более
значимым, чем цвет, в который они окрашены,
поскольку отражающие поверхности
становятся в действительности вторичными
источниками освещения [69]. Отражательная
способность любой поверхности есть отношение
потока света, отраженного от поверхности,
к потоку, падающему на нее. В зависимости
от характера поверхности отражение может
быть рассеянным (от матовой поверхности),
зеркальным (от полированной) или
смешанным. Зеркальная поверхность дает блескость.
Отражение от различных поверхностей
существенно влияет на общий уровень
освещения. Поэтому для освещения помещений,
содержащих сильно отражающие поверхности,
требуется меньшая интенсивность источников
света, чем для помещений со слабо
отражающими поверхностями.
Рекомендуются следующие величины
отражения на рабочем месте в различных
зонах: 20—40% от деталей консолей, 80—100%
от приборов, 15—30% от полов, 40—60% от
стен, 60—95% от потолков [69].
Во время запуска корабля космонавт
должен точно оценивать состояние
контролируемых систем по показаниям приборов. Как
известно, под влиянием перегрузок и
вибрации острота зрения оператора снижается.
При перегрузках до 2 g эффективность
считывания показаний приборов уменьшается
незначительно, но по мере того, как
перегрузки возрастают, эффективность отсчета
заметно снижается [84].
Уменьшение остроты зрения может
компенсироваться увеличением уровня освещения
(рис. 5). При 42 миллиламбертах2
перегрузки до 4 g не снижают качества считывания
шкал. Если же уровень освещения снижен до
4,2 миллиламберта, то имеет место снижение
качества отсчета [84]. Понижение остроты
i футо-свеча (фт-св) = люмен/кв. фут
са.
10,76 люк-
2 1 ламберт = 3183 нитам; 1 миллиламберт=1/1000
ламберта.
182
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
70
60
5
3
Б.
50
40
30
20
10
Q
>
\
\
\
\
V
\
S
\3
\
\ \
wmmm
0,001 0,01 0,1 1 4,2 10
Яркость, миллиламберты
42 100
Рис. 5. Влияние ускорений на точность считывания
показаний приборов в зависимости от освещения
[84]
1 — 1 g И 2 g, 2 — 3 g, 3 — kg
18
17
16
15
14
13
12
И
| 10
§ 9
5 8
I 7
# 6
5
4
3
2
li
°0 1 2 3 4 5 6 7
Амплитуда вибрация ( угол зрения в шга.)
Рис» 6. Влияние вибрации на точность считывания
показаний приборов при различных яркостях [84]
Яркость (в фт-л):
1 —0,046, 4 — 1,000, 6—10,100,
2 — 0,210, 5 — 5,400, 7 — 15,100
3 — 0,940,
о-—
о—
■-—
о—.--
Amm
.-*
пнлтп
-О1
-® 2
-ЮЗ
-■4
-а 5
-^6
■■А 7
/
/
/
тятЗЯ
1
1
>
/
/
/
/ d
/
/
::гттт:
1
Г
/
/
/
/
/ -
/ i
/
¥
/
/
Г
1
f
зрения под влиянием вибрации также может
компенсироваться увеличением уровня
освещения экранов системы индикаций [84]. На
рис. 6 показано, что по мере того, как уровень
освещения увеличивается с 0,046 фут-лам-
берта1 до 15,0 фт-л, эффективность работы
по считыванию значительно улучшается,
хотя разницы в количестве ошибок,
допускаемых при освещении в 5,4 фт-л и 15,10 фт-л,
не отмечается. В связи с изложенным,
несмотря на весовые и энергетические
ограничения, на фазе запуска следует необходимым
считать уровень освещения не менее 5,0 мил-
лиламбертов.
Требования к освещению в процессе
космического полета зависят от задач,
специфических для разных его фаз. Космонавты
выполняют зрительные задания в условиях
резкой смены интенсивностей освещения,
идентифицируя знакомые и незнакомые объекты.
Управление полетом в номинальном
режиме может выполняться при уровне освещения
белым светом в 0,1 миллиламберта [84].
При необходимости осуществлять внека-
бинные наблюдения могут быть использованы
различной плотности фильтры для защиты
от внешнего освещения.
Освещенность в полетах по земным
орбитам может варьировать от 104 миллиламбер-
тов (отражение солнечного света от облаков)
дб 10~6 миллиламбертов. Интенсивность
освещения в кабине может резко меняться в
течение нескольких секунд при изменении
положения корабля всего на несколько
градусов. Это определяется положением
иллюминатора по отношению к солнцу. При встрече
и стыковке кораблей космонавты
неоднократно переводят взгляд с приборов на
окружающую среду, что, как и переход на ночную
сторону Земли или с ночной на дневную,
вызывает переадаптацию зрения. Для
смягчения отрицательного влияния внешнего
освещения на космической станции или корабле
желательно освещать главные приборы
отдельно регулирующимися источниками света.
Возможность видеть приборы после яркой
засветки уменьшается до тех пор, пока не
произойдет адаптация к более низкому
уровню освещенности, и является функцией
продолжительности и интенсивности вспышки
света и освещенности внутри корабля.
Исследования Р. Меткалфа и Р. Хорна [84]
показали, что время восстановления при
освещении в 71 фт-л равно 4,8 сек., в 7 фт-л —
11,6 сек., в 0,45 фт-л —35 сек. При опреде-
1 1 фут-ламберт = 3,426 нита.
ОРГАНИЗАЦИЯ ЖИЗНИ В КАБИНЕ КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ 183
Таблица 7. Рекомендации по освещению индикатора, приборной доски и карты [41]
Условия применения
Освещение
Яркость, фт-л
Регулирование яркости
Считывание данных индикатора,
необходима темновая адаптация
Считывание данных индикатора,
темновая адаптация желательна
Считывание данных индикатора,
темновая адаптация не нужна
Работа на приборной доске,
необходима темновая адаптация
Работа на приборной доске, темновая
адаптация не нужна
Работа на приборной доске, с
возможным воздействием яркой
вспышки
Работа на приборной доске на очень
болыпоц высоте и при ограниченном
дневном свете
Чтение карты, темновая адаптация
необходима
Чтение карты, темновая адаптация
не нужна
Красное заливающее или
отраженное
Красное, белое
заливающее или отраженное
Белое заливающее
Красное или белое
заливающее
Белое заливающее
То же
0,02—0,1
0,02—1,0
1—20
0,02—1,0
10—20
10—20
Непрерывное по всему
диапазону
То же
Фиксированное
или непрерывное
Непрерывное по. всему
диапазону
Фиксированное
или непрерывное
Фиксированное
10—20
Красное или белое зали- 0,1—1,0
вающее (на белых частях
карты)
Белое заливающее 5—20
Непрерывное по всему
диапазону
Фиксированное
или непрерывное
лении норм освещенности космической
станций следует учитывать необходимость поиска
и идентификации внешних объектов
наблюдения за небесными телами при навигации
и т. п. Через окно корабля солнечный свет
большой интенсивности может проникать
либо непосредственно, либо как отраженный
от облаков. В первом случае имеет место
эффект «прожектора». Такие резко
контрастирующие световые эффекты затрудняют или
делают невозможным видение в тени.
Окраска диффузными красками всех поверхностей
внутри корабля в светло-серые тона и
использование фильтров для окон с целью рассеять
или устранить источники света большой
интенсивности могут ослабить отрицательный
эффект. Если фильтры не помогают,
рекомендуются для освещения важных зон станции
точечные источники света.
При использовании светящихся
индикаторов следует найти способы защиты их от
эффекта «прожектора». При облете «ночной»
стороны Земли космонавты должны видеть
слабые источники света (звезды, светящиеся
точки на земле), вместе с тем внутри корабля
освещение должно обеспечивать наблюдение
за приборами.
С целью уменьшения световых отражений
рекомендуются матовая полировка
металлических поверхностей и нанесение на
стеклянные поверхности уменьшающих отражение
покрытий. Экранирование лицевой стороны
приборов и других отражающих поверхностей
затруднено потому, что угол отражения
зависит от соотношения в положении источника
света и глаза оператора [84].
В табл. 7 даны обобщенные рекомендации
по освещению приборной панели операторов,
карт и индикаторов.
Эффективное освещение космического
корабля требует, чтобы: освещение белым
светом было преимущественно в течение всего
полёта;
интенсивность освещения варьировала от'
0,1 до 40 миллиламбертов (с самой высокой
интенсивностью в фазе запуска);
предусматривалось выключение всех ламп
внутри помещения, самостоятельное
освещение самых необходимых приборов,
обеспечивалась возможность легко поддерживать
баланс между внутренним и внешним
освещением;
предусматривалось обеспечение гибкими
потоками света для уменьшения влияния
резкого контраста путем размывания теней;
все источники света были снабжены
красными фильтрами (6400 А) для темновой
адаптации;
освещенные с внутренней стороны
индикаторы были защищены от маскирующего
влияния источников света большой
интенсивности;
184
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
лампы, индикаторы и самоосвещающиеся
приборы были размещены таким образом,
чтобы предотвратить отражение от окон и
других приборов;
фильтры или козырьки были легко
регулируемы;
цвет и интенсивность предупреждающих и
предостерегающих световых сигналов
выбирались с учетом того, что они могут повлиять
на уровни освещения окружающей среды и
темновую адаптацию, особенно на «ночной»
(темной) стороне Земли;
цветные наиболее важные отметки на
приборах и легенды обозначались так, чтобы их
можно было видеть при красном свете.
Для продолжительных полетов
добавляются следующие рекомендации:
освещение должно быть непрямым или
рассеянным;
коэффициенты отражения стен, потолков,
пола и мебели должны быть подобраны с
таким расчетом, чтобы поддержать
правильное соотношение отраженного от
окружающей среды света и увеличить имеющееся
освещение;
общее отношение контраста яркостей
должно быть не больше, чем 5:1;
качество света должно быть таким, чтобы
сохранить естественные краски, в частности
естественный цвет лица.
Освещенность должна быть равной 25—
30 фт-св на любой рабочей поверхности, где
требуется различение, с дополнительным
освещением до 40 фт-св, где это необходимо;
20—25 фт-св на рабочей поверхности в общих
зонах; 5—10 фт-св в личных и других зонах,
с дополнительным освещением, когда
потребуется [69].
ОБИТАЕМОСТЬ И ЦВЕТ
Одним из эффективных направлений
оптимизации условий пребывания экипажа на
борту космического корабля является
разработка проблем искусственного свето-цвето-
вого климата. Необходимость организации
света и цвета в целостный климат доказана
многими исследователями [30, 31, 45, 47, 48,
54]. Под цвето-световым климатом следует
понимать организованное распределение
света и цвета внутри помещения. Свето-цветовой
климат должен создавать благоприятные
условия для зрительного анализатора
человека. Однако если построение свето-цветового
климата осуществляется без учета характера
режима труда операторов, состояния членов
экипажа, психофизиологической активности
цветов, яркости и освещенности, то эффект
может оказаться не только слабым, но и
определенно отрицательным.
В конечном итоге свето-цветовой климат
существенно влияет на состояние
физиологических и психических функций оператора
[59], а следовательно, и на его
работоспособность и надежность.
Большинство работ в этом направлении
проведено применительно к обычной
производственной и бытовой обстановке.
Психофизиологическими экспериментами
установлено, что цвета имеют различную
предпочтительность и могут быть
расположены по убыванию в следующем порядке:
голубой, красный, зеленый, фиолетовый,
оранжевый, желтый.
Привлекательность цвета в известных
пределах зависит от размера цветовой зоны. При
небольшой площади насыщенные цвета более
предпочтительны, в то время как на
больших площадях предпочтение отдают
оттенкам и теням. Среди насыщенных цветов
отмечаются как лучшие красный, оранжево-
красный и зелено-голубой. Желтый и желто-
зеленый иногда вызывают отрицательные
эмоции.
В технической эстетике принята
терминология, в определенной степени
характеризующая эмоциональную направленность той или
иной раскраски. О цвете говорят: холодный,
теплый, сухой, сочный, легкий, тяжелый,
безжизненный, безжалостный, спокойный,
диссонирующий. Прохладными, спокойными и
располагающими к отдыху являются цвета:
голубой, зеленый, фиолетовый, так же как их
оттенки. Красный, оранжевый и желтый
цвета стимулируют психофизиологические
функции и могут в известной степени считаться
симпатикотропными средствами. В
соответствии с эмоциональной направленностью
оттенки голубого, зеленого и фиолетового цветов
рекомендуется применять при раскраске
спальных помещений, мест отдыха; красный,
желтый и оранжевый используются в рабочих
отсеках, салонах для игр и развлечений.
При формировании свето-цветового
климата космических кораблей и станций
необходимо учитывать многие обстоятельства,
главными из которых являются:
ОРГАНИЗАЦИЯ ЖИЗНИ В КАБИНЕ КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ
185
1) назначение корабля и его общие
габариты,
2) продолжительность полета,
3) назначение данного помещения
(рабочий отсек, спальня, общий салон, помещение
для принятия пищи),
4) возможности изменения свето-цветового
климата в процессе полета.
Система свето-цветового климата решается
как в статическом, так и динамическом
вариантах.
При создании свето-цветового климата
особое внимание следует уделять проблеме
своевременного распознания операторами
сигнальных и кодирующих цветов, которые, как
правило, являются строго нормированными
(гостированными). В качестве сигнальных
цветов применяются цвета,
характеризующиеся чистотой, яркостью, насыщенностью.
В качестве фона для сигнальных цветов
рекомендуется применять черные, белые или
оттенки серого цвета.
В. Калером [75] установлено, что
оптимальные условия для зрительного восприятия
имеют место при светлоте рабочего поля
зрения несколько большей, чем окружающего
его фона. При окраске потолка
рекомендуется выбирать цвет, имеющий большой
коэффициент отражения. Это определяется
стремлением снизить контраст между источником
света и его фоном. Во избежание бликов
поверхность следует делать матовой с
коэффициентом отражения 80—90%. Боковые стены
операторских пунктов целесообразно
окрашивать в светлые тона с коэффициентом
отражения 50—60%. Это позволяет снизить
контраст между потолком и стенами. Для
пола рекомендуются цвета с коэффициентом
отражения 15—30%, для оборудования и
мебели—15—50%.
При раскраске потолка, стен, пола и
предметов окружения операторов необходимо
иметь в виду, что цветовые характеристики
имеют совершенно определенную
эмоциональную активность.
Для смягчения монотонного воздействия
однообразной гаммы цветов рекомендуется
использовать на общем фоне небольшие пятна
насыщенного цвета. Цвет этих пятен должен
быть дополнительным к доминирующему
цвету интерьера [69].
Л. Н. Мельников рекомендует создание в
общем интерьере помещения декоративного
центра с использованием настенных ковров,
тканей, эстампов, рисунков. Он формулирует
основные требования к нему [38]:
обобщенность и лаконичность цвета, насыщенность,
яркость цветового тона, контрастность
цветовой гаммы декоративного пятна по
отношению к цветовой гамме интерьера,
выразительность фактуры, большой масштаб.
Цветовое пятно не должно попадать в поле
зрения работающего оператора. Оно будет в
этом случае неблагоприятным, отвлекающим
внимание оператора фактором.
Имея ряд достоинств, стационарный
вариант свето-цветового климата содержит и
существенные недостатки. Главным из них
следует считать «назойливость» тех цветов,
которые были использованы при раскраске
различных элементов интерьера. К тому же
во время длительного космического полета
могут возникать стойкие отклонения в
состоянии психики. Так, например, естественный
для обычных условий оттенок фиолетового
цвета в помещении для отдыха окажется
нежелательным при возникновении у членов
экипажа явлений депрессии. Более
эффективным следует считать динамический свето-
цветовой климат, т. е. такое решение
проблемы раскраски элементов интерьера и цветовых
засветок, которое позволяет целенаправленно
воздействовать на экипаж в целом или его
отдельных членов в зависимости от их
состояния, режима работы, этапа полета
космического корабля.
Идея динамической подачи цвета не
является новой. Так, еще в 1904 г. Ш. Фере [66]
экспериментально показал, что чередование
белого и цветового освещения способствует
более высокой работоспособности, чем
освещение постоянным светом. Д. О. Хеббом [71,
72] отмечена связь между состоянием
функций зрительного анализатора и изменением
цветовой гаммы освещения. М. Дерибере [12]
работал с цветом в связи с проблемой
длительной изоляции (подводные лодки). Он
отметил смягчение угнетающего действия
замкнутого помещения при смене освещения и
цветовой гаммы.
Одним из первых высказал идею создания
в рамках интерьера космического корабля
элементов земной природы с имитацией
суточных и сезонных ритмов С. Л ем [32].
В 1964 г. В. В. Зефельд [15] предложил
имитировать на борту космического корабля
земные условия существования человека в
стилизованном виде. Близки к этой точке зрения
высказывания Г. К. Микушкина [40].
Динамическое световое освещение рекомендуется
М. О. Красниковым [27] и Н. Ю. Ивановым
[22].
В своей повседневной жизни человек
непрерывно ощущает богатейшую динамиче-
186
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
скую гамму колористических характеристик.
Свето-цветовые воздействия природы
меняются и в течение суток и посезонно. Причем
разнообразие колорита сочетается со
строгими закономерностями смены одних красок
другими. Благодаря этому так велико
значение зрительных восприятий человека в его
суточной ритмике психофизиологических
процессов.
Одной из оригинальных форм изменения
цветовой фактуры в кабине космического
корабля является разработка и создание
колористических программ, фиксируемых в виде
диапозитивных изображений. Программы
могут иметь узконаправленный характер, с
элементами распорядка данного дня
(интенсивная работа, отдых после работы, отдых
перед работой, спортивные упражнения,
принятие пищи, игры, собеседования).
Изображения с кадров диафильма проецируются на
белый экран. Помимо этого, свето-цветовые
программы должны помогать экипажу
поддерживать в своем сознании привычный ход
месяцев, смену времен года. Такие
программы на основе суточных и сезонных ритмов
освещенности и колорита созданы в нашей
лаборатории Л. Н. Мельниковым [37].
Для установления закономерностей
изменений метеорологических и астрономических
явлений были проанализированы данные
гидрометслужбы и составлены годовые карты-
таблицы этих явлений. Затем производился
подбор материала для диапозитивов в
соответствии с цветоколористическими
характеристиками сезона и времени суток. При этом
учитывался спектральный состав потока
солнечных лучей и отражательные свойства
покровов поверхности Земли.
Е. Л. Криновым [28] дана классификация
предметов естественного ландшафта по их
способности отражать различные участки
спектра солнечного излучения:
1-й класс — нейтральные с
ахроматическими и близкими к ним тонами (снег,
водоемы, засохшая растительность), 2-й класс —
красные (сухая растительность, грунты).
3-й класс — зеленые (растительный покров).
Применение светоколористической
композиции будет иметь не только
психофизиологический смысл, ослабляя отрицательное
влияние сенсорной недостаточности и
регулируя в определенных пределах состояние
функций оператора. Не менее важным
оказывается социологический аспект.
Действительно, оторвавшись в прямом смысле этого
слова от Земли, космонавт с помощью
цветовых реалистических картинок ощущает
дыхание города и деревни, воспроизводит
картины трудовой жизни человека на Земле,
сохраняет связи с ритмикой земной жизни.
Детальные построения цветовых схем
выполнены Л. Н. Мельниковым [37, 38] и
имеют следующий вид.
Зима. Нейтральный колорит спящей
природы, господствует резкий контраст светлого
и темного, отсутствуют сколько-нибудь ярко
выраженные цвета.
Весна. Динамическое в колористическом
отношении время года, преобладают звонкие,
светлые краски.
Лето. Пора уравновешенных цветовых масс
с преобладанием трех характерных цветов,
Осень. Характерные насыщенные цвета
осени выражают великолепие наряда
засыпающей природы, в это время года преобла^!
дают желтые тона.
Январь. Гамма черного и белого выражает
колорит сурового глухозимья.
Февраль. Голубые тона передают колорит,
преддверия «весны света».
Март. Гамма голубых, белых, золотистых
тонов является образным обобщением
содержания этого месяца — «голубой весны света».
А прель. Золотисто-перламутровый
колорит — образный эквивалент первого тепла
этого месяца.
Май. Венец зеленой весны — передан
соответствующей цветовой схемой
(отличительные признаки месяца: зелень и облака).
Июнь. Для этого месяца характерны два
цвета: желтый (солнце) и зеленый
(растительность) .
Июль. Горячий колорит цветовой схемы
передает температурные особенности месяца.
Август. Пестрая гамма цветов
соответствует краскам августовских цветов и фруктов*
Сентябрь. Колорит этого месяца
определяют яркие краски листопада.
Октябрь. Тусклые краски первого холодного
месяца, цепенеющей и засыпающей природы.
Ноябрь. Монотонная гамма месяца
предзимья, «сумерек года».
Декабрь. Серебристые тона передают
характер колорита мглисто-туманных морозных
дней.
Разработки цветовых схем «привязаны» к
средней полосе европейской части СССР.
Естественно, что для других районов Земли,
например Южной Калифорнии, цветовая
схема времени года будет иметь другой вид.
Весьма перспективной представляется идея
применения на борту межпланетных
космических кораблей цветомузыкальных
воздействий на членов экипажа [44]. В настоящее
ОРГАНИЗАЦИЯ ЖИЗНИ В КАБИНЕ КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ
187
время достигнуты значительные успехи в
разработке теории и реализации цветомузыкаль-
ного синтеза [6, 9, 44, 46].
Составление цветомузыкальных программ
включает в себя следующие основные этапы:
анализ эмоционального содержания
музыкальных произведений, поиски цветовых
эквивалентов музыкальных образов и их
выражение в рисунках, разработка цветовой
динамики, разработка способов записи цветовой
партии, съемка цветодинамических
композиций на кинопленку, синхронизация цветовой
партии с музыкой. Наиболее важным этапом
является поиск цветовых образов,
эмоционально коррелирующих с музыкальными.
Найденные художественные колористические
композиции — это и есть та отправная точка,
которая получает в дальнейшем свое
развитие в динамическом цветовом сопровождении
музыки.
При составлении цветомузыкальных
программ и последующей реализации их в виде
фильмов музыка является основополагающим
фактором. Поэтому первый этап данной
работы — это рациональный подбор
музыкальных произведений, позволяющих оказывать
выраженный активизирующий или седатив-
ный эффект. Цветовая часть программ
исходит из присущих людям зрительных образно-
цветовых ассоциаций, возникающих при
восприятии конкретных музыкальных
фрагментов. Образно-цветовое восприятие является
функцией звуко-высотных соотношений
(мелодии) , тонально-ладового строя, темпа,
ритма и тембра музыкального произведения»
Изготовление цветомузыкальных фильмов
осуществлялось с помощью специально
сконструированного для этих целей устройства —
«Цветовариатора», позволяющего получить
динамические цветовые образы,
коррелирующие с характером музыки. «Цветовариатор»
относится к растровому типу оптических
устройств. Его экран — это мозаика из 520
разноцветных лампочек накаливания со
светофильтрами. Спектральная характеристика
подбирается в соответствии с музыкальным
произведением. Пульт управления,
выполненный в виде сплошного кнопочного поля,
представляет собой точную копию взаимного
расположения цветных лампочек на экране.
Касаясь его пальцами рук, цлоскостью или;
ребром ладони, исполнитель включает и
выключает соответствующие лампочки.
Применение цвета в оформлении интерьера
космических кораблей имеет большое
будущее. Обладая психофизиологической и
эстетической активностью, не имея отрицатель7
ных качеств лекарственных средств, цвет как
самостоятельно, так и в сочетании с музыкой
окажется эффективным средством
поддержания жизненного тонуса космонавтов,
сохранения у них высокой работоспособности в
условиях длительного межпланетного
полета.
ОРГАНИЗАЦИЯ ДОСУГА КОСМОНАВТОВ
В межпланетном полете члены экипажа
космического корабля будут иметь много
свободного времени, которое они могут проводить
по собственному усмотрению [ 65 ]. Максимум
такого времени следует ожидать на участках
трассы, где не включаются двигательные
силовые установки, а бортовая аппаратура
работает в номинальном режиме.
О деятельности людей, которые
находились некоторое время в относительной
изоляции (защитные убежища, места
расположения ракетных баз, антарктические
экспедиции, макеты космических кораблей) Дж.
Эберхард [64] сделал следующие
заключения:
1) отдается предпочтение труду,
2) выявляется большее количество
ненормальных симптомов в поведении,
3) досуг определяется желанием каждого
члена экипажа,
4) изобретаются оригинальные занятия
для заполнения досуга,
5) характер проведения досуга не таков,
как в обычных условиях, и меняется с
течением времени,
6) наиболее популярные виды
деятельности — беседы, чтение беллетристики,
просмотр кинофильмов и телевизионных
передач,
7) на принятие пищи уходит почти в два
раза больше времени, чем в обычных
условиях,
8) физическими упражнениями
занимаются редко,
9) интерес к самообразованию является
чисто индивидуальным и был
зарегистрирован только в отдельных случаях,
10) к таким занятиям, как рисование, игра
в карты, шахматы и шашки, прибегают
относительно редко.
188
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
Тридцати космонавтам, работающим в
центре по исследованию космоса НАСА,
Дж. Эберхардом был роздан вопросник,
касающийся их вкусов в проведении досуга и
того инвентаря, который они при этом исполь-
Таблица 8. Занятия в часы досуга (в порядке
предпочтения)
зуют. Результаты опроса приводятся в табл. 8,
9, причем в каждой таблице указывается
относительная предпочтительность отдельных
видов развлечений [73].
Обращает на себя внимание, что первое
место занимает деятельность, связанная с
работой. Далее идут чтение, физические
упражнения, учеба, игровые виды спорта.
В табл. 10 приводится относительная ча-
Вид деятельности
Связанная с работой
Чтение
Физические упражнения
Учеба
Игровые виды спорта
Прослушивание записей
Связанная с общением с семьей
Просмотр телевизионных программ,
кинофильмов
Уединение
Сочинительство на технические темы
Отправление обрядов
Сочинительство на личные темы
Отдых, расслабление
Перекусывание
Постройка моделей
Игра в карты
Рисование, лепка, фотографирование
Настольные игры
Азартные игры
Игра на музыкальных инструментах или
пояпо
Коллекционирование марок или монет
чтительность
1
2
3
5
5
5
7
8
9
10,5
10,5
12
13
15
15,5
15,5
17,5
17,5
19
20
21
Таблица 9. Использование оборудования для проведения
досуга (в порядке предпочтения)
Оборудование
Иллюминаторы для обзора
Для физических упражнений
Магнитофон или проигрыватель
Книги
Спортивное
Радио
Газеты
Журналы
Фото
Радио для личной связи
Телевизор
Письменные принадлежности
Игральные карты
чтительность
1
2,5
2,5
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
стота обращения космонавтов-инженеров к
различным видам проведения досуга [65].
Из табл. 10 видно, что на первом месте
стоит чтение, далее идут просмотр
телевизионных программ, занятие музыкой и
ручные поделки.
Спортивные развлечения по их
предпочти-
тельности для космонавтов-инженеров
распределяются следующим образом
[65].
Существенно выделяются по
тельности плавание, мяч, футбол,
Намерения проводить досуг тем
способом в условиях изоляции не
(табл. 11)
предпочти-
баскетбол.
[ ИЛИ ИНЫМ
всегда осу-
ществляются на практике. Д. Рорер [64] ука-
Таблица 10. Ранжирование значений
времени,
затрачиваемого на досуге у космонавтов-инженеров
Ранг
Деятельность
1 Чтение
2 Телевидение
3 Музыка
4 Ручные поделки
5 Игра в бридж
в Общеобразовательная
7 Разнообразная работа
8 Общественная
Относительная
частота
0,725
0,300
0,275
0,213
0,163
0,150
0,125
0,125
9 Путешествия"и езда на автомобиле, 0,100
мотоцикле
Ю Семейные дела
И Фотография
12 Спорт
13 Охота и рыбная ловля
14 Садоводство
15 Шахматы
16 Художественная
17 Игра в гольф
18 Плавание
19 Решение кроссвордов
20 Прогулки
21 Моделирование
22 Просмотр кино и спектаклей
23 Прочие виды
0,100
0,100
0,088
0,088
0,075
0,063
0,050
0,038
0,038
0,038
0,038
0,025
0,025
0,025
ОРГАНИЗАЦИЯ ЖИЗНИ В КАБИНЕ КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ
189
Таблица 11. Расположение по рангу спортивных
занятий, предпочитаемых космонавтами-инженерами
Ранг
Деятельность
Относительная
частота
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Плавание
Игра в мяч
Футбол
Баскетбол
Теннис
Игра в шары
Настольный теннис
Гольф
Пешеходные экскурсии и прогулки
Плавание на лодке и на яхте
Охота, рыбная ловля
Бадминтон
Волейбол
Прочие виды
0,463
0,425
0,413
0,350
0,275
0,263
0,238
0,213
0,150
0,113
0,100
0,100
0,050
0,050
зывает на основании собственных
экспериментов в Антарктике, что, собираясь в
экспедицию, ее участники строили планы
конструктивно использовать свое свободное
время: читать серьезные романы или
технические книги, изучать иностранные языки,
слушать научные и технические лекции,
повышать квалификацию и т. д. Со временем,
однако, подобные занятия начали сменяться
более простыми, такими, как воспоминания,
рассказывание невероятных историй и т. д.
Это противоречит данным Эберсола [69],
который при обсуждении занятий для досуга
на борту атомной подводной лодки сообщает
об усилении тяги к чтению более серьезных
книг. На ранней стадии плавания выбирались
драматические романы; по мере того как
проходило время, члены экипажа обращались к
книгам, требующим большой
сосредоточенности. Аналогичные сведения приводит и
Д. Кинси [69] относительно изменения
интересов в пользу серьезной литературы у
членов экипажа подводной лодки «Наутилус».
Противоречие между данными Д. Рорера и
Эберсола и Д. Кинси может быть объяснено,
по мнению Т. Фразера [69],
индивидуальными особенностями исследуемых.
Очень популярны на подводной лодке были
шахматы и карты. Игра на музыкальных
инструментах доставляет огромное наслаждение
играющему и не всегда слушателям.
Пассивные развлечения — радио,
телевидение, кино и чтение — являются, по данным
Т. Фразера, основными в свободное время для
большинства лиц. По данным 7000 интервью,
проведенных в США в течение одной недели,
приблизительно 72% населения в возрасте
старше 12 лет проводят почти 2 биллиона
час. у телевизоров; около 60% тратят свыше
1 биллиона час. на слушание радио; свыше
80% тратят более чем 400 биллионов час. на
чтение газет и почти 30% тратят 150
биллионов час. на посещение кино. В табл. 12
приведены данные по использованию досуга
городским населением [69].
Таблица 12. Деятельность городского населения
в часы досуга
Деятельность
% от общего
числа людей
в группе
Радио, телевидение, кино
Чтение
Другие виды
Вне дома
Искусство или ремесло
Музыка (игра или слушание)
Любимое занятие
Спортивные зрелища
Общественная работа
Самоусовершенствование
«Ничегонеделание»
62
48
42
35
25
24
15
13
9
9
3
Значение правильной организации
развлечений во время отдыха показано в
эксперименте по программе «Тектайт», когда
испытуемые находились длительное время под
водой в условиях изоляции [80].
Большие возможности для развлечения и
самообразования представляют
художественная и научно-техническая литература.
Однако обеспечение чтением в
продолжительном космическом полете связано с
серьезными трудностями. Микрофильмирование не
может решить всех вопросов, так как чтение
длинных микрофильмов утомляет и вызывает
отрицательные эмоции. К тому же сама
аппаратура весьма громоздка. По-видимому, более
приемлемой будет звукозаписывающая
аппаратура с воспроизведением текста через
наушники.
Перспективным видом проведения досуга в
длительном космическом полете будет
занятие искусством (живопись, графика, лепка).
При наличии талантов среди членов экипажа
может быть создан ансамбль музыкального
или драматического характера. Однако
аудитория у такого ансамбля будет отсутствовать.
Поэтому вся его работа будет заключаться в
репетициях. В настоящее время практически
190
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
невозможно предвидеть эволюцию отношения
космонавтов к различного рода развлечениям
на 10, 12, 15-м месяцах полета. Есть все
основания считать^ что салоны межпланетного
корабля должны иметь книги, фильмотеку,
записи ! музыкальных произведений,
«настольные» и специально придуманные для
космонавтов игры, управляемый генератор цвета,
малогабаритные музыкальные инструменты.
Истинная ценность каждого из элементов,
заполняющих досуг космонавтов, выявится
лишь в многомесячных космических полетах.
БЫТ В КОСМОСЕ
В длительном космическом полете уборка
помещения и индивидуальных мест в жилых
отсеках, приготовление пищи, стирка белья и
одежды, уход за телом будут производиться
каждым членом экипажа. Грязная одежда
будет стираться, а затем высушиваться с
помощью холода или путем выжимания в
мешках, аналогичных мешкам для сбора
отходов. Уборка волос и всякого мелкого
мусора будет производиться с помощью
пылесосов. Большинство поверхностей внутри
корабля доступно для влажной уборки, которая
Таблица 13, Выполнение гигиенических задач в «невесомости» [76]
Задание
Описание
tc
Примечание
Вынуть' список с
инструкциями
Вынуть одежду
(перчатку)
Взять одежду
(перчатку)
Надеть перчатку
Очистить все участки
тела (мыть)
Надеть перчатку
Очистить все участки
тела
Убрать перчатку
Открывает отделение отсека. Выни- 17
мает список и вставляет его в выемку
(вместилище) на переборке.
Закрывает отделение отсека
Открывает отделение отсека. Берет 7
защитный мешок, содержащий одну
перчатку. Закрывает отделение отсека
Раскрывает защитный пластичный 20
мешок, берет перчатку и убирает
мешок
Всовывает правую руку в перчатку 23
Касается всех доступных участков 17
тела — левой руки, левого бока
и левой ноги
Снимает с правой руки перчатку 26
и надевает на левую руку
Касается всех доступных участков 18
тела — правой руки, правого бока,
правой ноги, спины и груди
Снимает с руки и кладет в отсек 12
с отходами
Убрать список с
инструкциями
Снимает список с переборки и кла- 13
дет в склад отсека
Стоит твердо с ограничителями из резной
набивки на обуви. Использует правую
опору на рабочем столе левой рукой,
помогая устанавливать положение тела, когда
наклоняется, чтобы добраться до отделения
отсека
Освобождается от ограничителей на ногах.
Использует дверь отделения отсека как
опору
Не пользуется ограничителями, когда
открывает защитный мешок или убирает его
в отделение отсека. 0,8 сек.
восстанавливает положение тела на резной набивке
пола, после того как убрал пластичный
мешок. Использует опоры на рабочем столе,
чтобы поставить ноги в позицию,
обеспечивающую устойчивое положение тела.
3,0 сек. читает инструкцию
Использует ограничители для ног, чтобы
удержать положение тела во время
надевания перчатки
Использует ограничители для ног, чтобы
удержать положение тела, и периодически
использует левую опору для
придания устойчивости положению тела
Дрейфует, освободившись от ограничителей
движения ног при помощи правой ручной
опоры, и продолжает надевать перчатку
Использует левую опору на рабочем столе
как основной ограничитель для этого
маневра. Иногда пользуется ограничителями
движения ног (резные подошвы)
Применяет сочетание нарезных
ограничителей для ног и правую опору, чтобы
поддержать нужное положение тела, когда
дотягивается до отсека
Стоит твердо на нарезных ограничителях.
Использует правую опору для
поддержания, положения тела, когда
наклоняется, чтобы дотянуться до склада отсека
ОРГАНИЗАЦИЯ ЖИЗНИ В КАБИНЕ КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ
191
в ряде случаев более удобна, чем пылесосы.
Удаление мусора и кухонных отбросов
является трудной проблемой, так как почти
каждый грамм потраченного вещества
превращается в грамм отходов.
Для создания благоприятных условий
должна соблюдаться личная гигиена, а
именно: 1) гигиена зубов и полости рта, 2) мытье
рук и; умывание лица, 3) мытье тела,
4) стрижка волос и ногтей, 5) бритье, 6)
смена одежды и стирка.
Существенным фактором обитаемости
космического корабля является возможность
выполнения требований личной гигиены.
Р. Мэттони и Г. Сюливэн [79] делят
продукты жизнедеятельности человеческого
организма, не считая отходов, на следующие
группы:
1) кожа и придатки: шелушение эпителия,
волосы, ногти;
2) секреция желез: пот, сальные
выделения, слюна, слизь, семенная жидкость;
3) микрофлора и продукты ее
жизнедеятельности.
Загрязнение тела, помимо физических
признаков (жир, пот, перхоть и др.)? имеет
отрицательный психологический резонанс.
Появление перхоти на голове может вызвать
серьезные осложнения. Частицы ее, попадая
в атмосферу, могут вдыхаться, проникать в
глаза, прилипать к шкалам приборов.
Результаты экспериментов А. Слонима [83]
показали, что при отсутствии возможности
мытья или обтираться губкой через 7—
10 дней появляется неприятный запах от
тела. Субъективная реакция на запах
уменьшалась со второй недели. Имели место
жалобы на перхоть и зуд, невозможность сменить
нижнее белье.
В табл. 13 приведен перечень
гигиенических процедур, выполненных в условиях
имитации невесомости с опорами и
ограничителями, а в табл. 14 дается оценка процедур
гигиены полости рта.
Выше было отмечено, что организация
питания в значительной степени определяется
гигиеническими и физиологическими
нормами потребления белков, жиров, углеводов,
солей, воды и других элементов. Рассмотрим
более подробно питание как фактор
обитаемости межпланетного космического корабля.
Полеты межпланетных кораблей — дело
отдаленного будущего. Поэтому особый интерес
представляют те эмпирические факты из
области питания, которые получены в условиях,
более или менее приближающихся к условиям
длительного космического полета. В этом
Таблица 14. Оценка процедур гигиены полости рта
[69]
Процедура
Результат
Зубная щетка и зубная
паста
Стимулятор для десен
и зубов
Электрическая щетка
и зубной стимулятор
Один зубной стимулятор
Только зубная паста
и вода
Зубная щетка и съедоб-'
нал зубная паста
Зубная щетка, вода
и зубной эликсир
Хорошее состояние
полости рта
Воспаление десен, порча
зубов, дурной запах изо
рта
Хорошее состояние
полости рта
Воспаление десен, порча
зубов, дурной запах изо
рта
Разные степени
воспаления, порча зубов, запах
изо рта в небольшой
степени
Хорошее состояние
полости рта
• Хорошее состояние
полости рта
смысле весьма любопытны некоторые
результаты американской подводной экспедиции под
названием «Тектайт». Как известно, четверо
ученых-акванавтов в течение 60 дней жили
и работали на подводной станции объемом
около 57 м3 [80].
В. Джонс [74] отмечает, что обед для
членов экспедиции был крупным событием дня.
Во время обеда акванавты активно
обсуждали различные проблемы, делились свежими
впечатлениями. Двум из четырех членов
экипажа доставлял неподдельное удовольствие
сам процесс приготовления пищи. На этом
примере отчетливо видно, что процедура
питания выходит за рамки физиологии и
гигиены. Здесь выявляется ее
социально-психологический аспект.
При организации питания на
межпланетном космическом корабле очень важно
правильно подобрать ассортимент продуктов.
Наряду с консервированной основной частью
пищи космонавтов должны иметься
натуральные продукты: свежие овощи и фрукты, яйца,
птица, икра, сыр. Запас продуктов должен
позволять не только разнообразить
ассортимент блюд в течение дня и недели, но и хотя
бы частично удовлетворять требования
индивидуальных вкусов членов экипажа.
Рекомендуют выбор из 15—20 блюд, что
соответствует возможностям хорошего ресторана [74].
Кухонное оборудование должно
обеспечивать разнообразие в способах приготовления
пищи. Должны быть привлекательными как
вид, так и запах пищи. Существенное внима-
192
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
ние следует уделить сервировке стола.
Тарелки, блюда, чашки и стаканы должны иметь
приспособление для закрепления. Легкими
и изящными должны быть ножи, вилки и
ложки. Определенные заботы будут у
космонавтов в связи с возможностью
разбрызгивания жидкой пищи и блуждания по кабине
крошек твердой пищи. Внимательного
отношения потребует потребление таких специй,
как перец и горчица, так как попадание их
в дыхательные пути весьма нежелательно.
В. Джонс [74] рекомендует использование
пищи в виде заранее заготовленных кусочков,
которые не надо будет откусывать. Но здесь
не следует забывать, что таким образом
можно снять некоторые трудности приема пищи,
но поплатиться за это потускнением
колорита привычного обеденного ритуала. Место
приема пищи на межпланетном космическом
корабле должно быть достаточным по
размерам, соответствовать численности экипажа и
иметь уровень освещенности около 70—
100 лк. Раскраска стен кают-компании
должна создавать иллюзию увеличенного объема.
В качестве настенных украшений, помимо
живых цветов, рекомендуются натюрморты,
изображение морских просторов, живописные
горные пейзажи.
Проведенный в 1968 г. 60-дневный опыт на
человеке по использованию регенерационной
системы жизнеобеспечения в закрытой
камере дал много сведений относительно
проблемы питания в подобных условиях. Четырем
участникам этого опыта были предложены
четыре вида меню, согласно которым в
течение недели пища ежедневно менялась. Меню
обеспечивало приблизительно от 2400 до
2800 ккал в день, причем каждый из четырех
видов еды состоял из 4—6 блюд,
приготовленных из консервированных продуктов. Раз
в неделю участники опыта получали полный
обед, приготовленный
специалистами-поварами. Этот обед, сохранявший тепло, был
равноценен хорошему ресторанному обеду. Он
обычно состоял из бифштекса, большой
печеной картофелины, сметаны, салата, хлеба с
маслом, свежего молока и десерта [74].
Такой обед, подаваемый по пятницам, стал
значительным событием для участников опыта.
Очень часто они отсчитывали время от дня
обедов, и если обед вовремя не подавался,
высказывали признаки нервозности. Этот обед
был, несомненно, положительным фактором
для создания хорошего настроения у
участников опыта.
Совершенно очевидно, что обед,
приготовленный из натуральных продуктов, имеет
значительное преимущество перед
консервированной пищей. И поэтому проблема заготовки
рационов для межпланетных полетов остается
весьма сложной и актуальной.
Дальнейшие пути оптимизации питания
космонавтов как фактора обитаемости
космического корабля следует искать в
совершенствовании консервации продуктов питания,
разработке специальных блюд с учетом
ресурсов космической кухни, расширении (прямого
и иллюзорного) объема кают-компании
(столовой), подборе и специальной разработке
сервировки столовой посуды, создании
портативных многофункциональных аппаратов для
обработки продуктов и приготовления пищи.
ФИЗИЧЕСКИЕ УПРАЖНЕНИЯ В ДЛИТЕЛЬНОМ ПОЛЕТЕ
Состояние невесомости и ограничения
пространства обитания на борту космического
корабля с неизбежностью ведут к
гиподинамии (гипокинезии), изменению в работе
различных групп мышц и в функционировании
центральной нервной системы.
А. В. Коробковым, В. А. Шкурдодой и
Н. Н. Яковлевым [25, 26] показана роль
физической тренировки для повышения
устойчивости организма к воздействию
неблагоприятных факторов внешней среды.
Обстоятельную работу по исследованию
влияния физических упражнений на людей,
находящихся в состоянии гипокинезии,
выполнили в 1969 г. А. В. Еремин и др. [14].
В опыте были обследованы две группы
молодых людей, из которых одна пребывала в
течение 70 суток в условиях постельного
режима. Постельный режим в известной степени
моделировал гиподинамию космонавтов во
время полета. Испытуемые первой группы во
время всего периода эксперимента не
нарушали режима полной гипокинезии. Лица
второй группы ежедневно в течение одного часа
выполняли комплекс упражнений, не
нарушая при этом горизонтального положения
своего тела. Применявшийся комплекс
включал упражнения изометрического и
изотонического характера. В качестве снарядов
приняли резиновые эспандеры, велоэргометр,
третбан. Благодаря подвесной конструкции
кровати испытуемые имели возможность
имитировать ходьбу и бег. По окончании 70-су-
точного эксперимента испытуемые, выпол-
ОРГАНИЗАЦИЯ ЖИЗНИ В КАБИНЕ КООМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ
193
нявшие ежедневно физические упражнения,
сразу же могли самостоятельно ходить без
видимых отклонений от их обычной походки.
На исходном уровне оказались мышечная
сила, выносливость, функционирование
сердечно-сосудистой системы. У участников
второй группы (с полной гипокинезией)
.наблюдались отчетливые признаки «гипокинезиче-
ского синдрома». Почти месяц потребовался
для восстановления обычной для них
походки.
Аналогичные эксперименты проведены
Л. И. Какуриным и М. А. Черепахиным [24].
Продолжительность постельного режима в их
опытах колебалась от 20 до 62 суток. Во
время эксперимента испытуемые выполняли
комплексы физических упражнений. В 62-су-
точном опыте физические тренировки,
занимавшие суммарно 2,5 часа, проводились
дважды за сутки с энергетическими
затратами около 1100 ккал/сутки. Нетренированные
испытуемые, (контрольная группа) к концу
эксперимента снизили силовые показатели
разных мышечных групп на 14—24%,
динамическую выносливость на 26—55%,
статическую выносливость на 24%. Физическая
нагрузка вызывала у них одышку,
тахикардию, побледнение кожных покровов. У
тренированных испытуемых результаты
оказались противоположными. Так, показатели
основных характеристик повысились на 19—
21%, динамическая выносливость — на 25—
27%, статическая выносливость — на 20—
30%. При этом повысился общий уровень
тренированности, что можно было отметить
по характеру вегетативных реакций.
Заслуживают внимания результаты
исследований Л. Р. Исеева и Ю. Г. Нефедова [23],
выполненные во время 4-месячного
пребывания испытуемых в замкнутом пространстве.
Было выявлено повышение энергозатрат
испытуемых при выполнении физической
нагрузки. В связи с отчетливым снижением
работоспособности испытуемых каждый из них
на четвертом месяце регулярно выполнял
комплекс физических упражнений.
Следствием этого было повышение
работоспособности испытуемых с 30% от исходного уровня
до 70%.
В специально проведенных экспериментах
[76] одежда испытуемых при выполнении
физических упражнений состояла из
стандартного летного костюма с сандалиями на
резной подошве и привязными поясами.
Испытуемый начинал упражнения, стоя на
резной набивке пола лицом к рабочему столу
и складу со спортивным инвентарем. Исполь-
13 Заказ № 1174, т. III
зуя упор на рабочем столе, испытуемый
наклонялся и вынимал необходимый ему
инвентарь. Затем испытуемый затягивал
привязные пояса таким образом, что фактически
оказывался в подвешенном положении. При
этом он имел возможность касаться пола
носками ног. Вращая тело на 90°, испытуемый
ставил ноги на переднюю стенку отсека,
зафиксировав тело в этой позиции.
После ослабления привязных поясов
испытуемый занимал положение стоя на резной
набивке для ног. В этой позиции он начинал
упражнения.
Такая система фиксации тела испытуемых
позволяет выполнять как изотонические, так
и изометрические упражнения
применительно к условиям космического полета.
В положении стоя на резной набивке пола
испытуемый мог вставить ноги в стремена
тренировочного устройства и выполнять
круговое вращение рук.
После выполнения последнего упражнения
испытуемый сбрасывал привязные пояса и
возвращался в положение стоя перед рабочим
столом. Используя опоры для рук на рабочем
столе для установления нужного положения
тела, испытуемый укладывал тренировочное
устройство и инвентарь в соответствующие
отделения отсека.
На космическом корабле должно быть
отведено место — «гимнастический зал» — для
выполнения физических упражнений [76].
В нем следует разместить устройство для
изометрических упражнений, привязные ремни
и специально изготовленный велоэргометр.
При наличии искусственной гравитации
может оказаться ценной шведская стенка.
Необходимыми принадлежностями
межпланетного космического корабля будут
различного вида динамометры и резиновый или
пружинный эспандер.
Космический комплекс гиподинамии будет
значительно отличаться от его земных
моделей, и главная причина этому — непрерывное
воздействие невесомости. И все же
исследования на Земле дают достаточные основания
для подготовки и использования различных
комплексов физических упражнений в
длительных космических полетах. Надо полагать,
что перед полетом на Марс программа
физических упражнений будет дана как
ориентировочная. В самом же полете в зависимости
от состояния экипажа в целом и его
отдельных членов форма и продолжительность
физических тренировок будет подбираться с
целью получения максимального эффекта от
их применения.
194
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
ОСОБЕННОСТИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ КОСМОНАВТОВ
ВНУТРИ КОРАБЛЯ
Механизм перемещения экипажа в
обитаемых отсеках космического корабля и за его
пределами (в открытом космосе)
существенно отличается от земного. Поэтому
космонавты вынуждены приобретать новые навыки
управления своим телом, старый же
филогенетически закрепленный запас навыков
утрачивает свое значение в условиях полной
невесомости. Формирование новых навыков
передвижения должно осуществляться с
применением достаточного ассортимента
вспомогательных средств.
В США, в исследовательском центре Ленг-
ли, проведено исследование по программе
задач, выполняемых во время космического
полета [76]. Имитация условий невесомости
производилась путем применения водной
иммерсии. Основной целью исследования было
определение применимости ограничительных
(привязных и прочих) средств и
приспособлений для передвижения в связи с
выполнением на корабле различных работ и операций.
Испытуемые носили промокаемый костюм,
покрытый сверху стандартным летным
костюмом ВВС. Туфли имели набивную резную
подошву из специального материала. Груз
привязывали таким образом, чтобы
обеспечить нейтральную плавучесть испытуемых.
Воздух подавался из специальных
резервуаров.
Макеты вместе с кинокамерой были
погружены на глубину 3,4 м под водой.
Выполнялись четыре основных типа задач:
1) общие маневры и домашнее хозяйство,
2) операции с оборудованием,
3) переноска груза и размещение его в
складе,
4) экспериментальные операции (уход и
ремонт за системами жизнеобеспечения).
В этом эксперименте испытуемые надевали
и снимали костюм, отдыхали (сон), готовили
пищу, выполняли физические упражнения и
различные гигиенические процедуры.
Эксперименты показали, что выполнение
операторами гигиенических задач не требует
разработки сложных приспособлений
ограничения и передвижения в невесомости.
Наиболее удобными приспособлениями в этом
плане оказались опоры.
Фиксированные опоры оказались также
очень эффективным средством ограничения
движений при всех операциях с
оборудованием. Упоры для носков ног удобны, когда
заняты руки. В кабине с оборудованием, когда
у испытуемого заняты обе руки, некоторым
средством ограничения при установлении
положения тела служит малый объем
операторской кабины.
Таблица 15. Оптимальные средства для
передвижения и фиксации при выполнении заданий
по разделу «Общее и домашнее хозяйство»
Задание
Ограничитель
Средство
передвижения
Одевание и Опоры, поручни, санда- Опоры,
раздевание лии со специальной по- поручни
дошвой
Отдых (сон) Пояса на сидении, крес- —
ла и койки, сандалии со
специальной подошвой
Приготовле- Опоры, поручни, санда- Опоры,
ние пищи лии со специальной по- поручни
дошвой
Физические Опоры, поручни, санда- То же
упражнения лии со специальной
подошвой, 2 привязных
пояса
Гигиена Опоры, поручни Опоры,
поручни,
сандалии со
специальной
подошвой
Таблица 16. Некоторые приспособления для
передвижения и ограничители движений,
применявшиеся во время действий вне корабля
«Джемини»
Устройство
Номер корабля
9А
10
li
12
Большой цилиндрический пору- -J- — + +
чень
Прямоугольный поручень + -|- — +
Малый цилиндрический поручень — — _- +
Телескопический поручень — — — +
Укрепленная опора для рук — — + +
Жесткая с внутренней нарезкой __ __ _ +
переносная опора для рук
Гибкая с нарезкой на задней сто- + — — —
роне переносная опора для рук
Привязные пояса — — — -|-
Прикрепляющееся противовраща- — — — +
тельное устройство
Ограничители для ног + — — +
ПОЯС ПрИ СТОЯНИИ __ _|_ _|_ -f-
Стропы для ног — — + -f
ОРГАНИЗАЦИЯ ЖИЗНИ В КАБИНЕ КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ
195
Опоры являются и лучшим средством при
передвижении. При парении опоры помогают
испытуемому установить или изменить
определенное положение тела. Для операций с
индикациями наведения и навигации
компонентом ограничения служит ремень на сидении
кресла.
В обобщенном виде рекомендации по
применению средств передвижения и фиксации
при выполнении общих и хозяйственных
задач приводятся в табл. 15.
Специальные исследования Е. Морриса и
др. [76] привели к заключению, что для
перемещения в новых для человека условиях
необходимо использовать различные опоры
для рук. Их роль могут играть выступы и
ручки, имеющие самостоятельное назначение.
Помимо этого, на корабле должна быть
предусмотрена система опор для быстрого
перемещения членов экипажа в любом
направлении. Сочетая свободное плавание с
кратковременными захватами опорных элементов,
космонавты после непродолжительных
тренировок полностью овладевают новой
механикой перемещения.
Для монтажных работ в открытом космосе
рекомендуется [76] выдвижной поручень,
помогающий манипулировать с грузами и
инструментом.
При длительных работах у рабочих
консолей целесообразно использовать систему
кресла с привязными ремнями. Для инструмента
должны быть оборудованы специальные
щитки с фиксаторами. При движении вне
космического корабля, когда космонавт совершает
свободное плавание, необходимо пользоваться
страховочным фалом. В дальнейшем по мере
развития автономных ранцевых двигательных
устройств и надежных индивидуальных
навигационных средств у космонавтов при выходе
из кабины отпадет необходимость
пользоваться фалами.
В табл. 16 приводятся данные по
использованию ограничительных приспособлений во
время выхода космонавтов из космических
кораблей «Джемини» [76].
СОЦИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ
В ДЛИТЕЛЬНОМ ПОЛЕТЕ
Перспектива длительных межпланетных
полетов остро ставит наряду с
биологическими и психофизиологическими проблемами
вопросы социальной психологии. Экипаж
космического корабля нельзя рассматривать как
механическую сумму индивидуумов. Это
прежде всего сложный коллектив,
объединенный ответственными задачами. В экипаж
войдут люди разных возрастов и профессий,
имеющие свой жизненный опыт. Велико
значение психологических особенностей
космонавтов, среди которых будут холерики,
сангвиники, флегматики, а может быть, и
меланхолики.
В процессе отбора и формирования
экипажа безусловно отсеются лица, индивидуально-
психологические особенности которых
заведомо неприемлемы для работ в подобного рода
коллективах. И все же психологическая
напряженность членов экипажа на некоторых
этапах космического полета может
оказаться самой сложной проблемой для командира
корабля.
Существующие подходы к определению
психологической совместимости людей лишь
в незначительной степени смягчают остроту
проблем социальной психологии. Так,
например, выявление «лидера» при помощи
аппарата «гомеостат» [11, 42] дает возможность
раскрыть некоторые психологические
особенности людей и установить иерархию
испытуемых. Однако неясно, далеко ли можно
прогнозировать методом экстраполяции
устойчивость этой иерархии в других условиях
деятельности.
Чрезмерная продолжительность полета,
необратимая в каждый конкретный момент
изоляция, эмоциональные потрясения в сложных
и опасных ситуациях способны полностью
расшатать коллектив, который на Земле
казался гармоничным по составу и
монолитным.
Наблюдения с наземными изолированными
группами людей, подвергающимися реальной
опасности в процессе выполнения общей
работы, дают некоторый материал для анализа
социальной психологии ограниченных
коллективов. Но он все же недостаточен для
определенных и надежных выводов об эволюции
социальных связей в межпланетном
путешествии.
С. Селлз [81] анализирует с позиций
социологии одиннадцать «микросообществ», в
числе которых коллективы исследовательских
партий, подводных лодок, морских судов,
отдаленных станций обслуживания, команды
профессиональных спортсменов,
производственные рабочие коллективы, тюремные сооб-
13*
196
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
щества, больничные щшаты для психических
больных.
Наиболее близки к условиям
существования на межпланетном космическом корабле,
по его мнению, условия коллективов
подводных лодок, исследовательских партий и
экипажей дальних бомбардировщиков. Как и на
борту космического корабля, перечисленные
коллективы людей могут попасть в
критическое положение без реальной возможности
получить помощь, совет или указания с
«Большой Земли». И все же подводная
лодка имеет возможность прекратить плавание
и направиться на ближайшую базу для
ликвидации аварийной ситуации, аналогично
могут поступить изыскательские партии и
экипажи бомбардировщиков. При полете же к
Марсу обратный ход «в любой момент»
практически исключен. Поэтому командир
корабля должен обладать не только отличными
знаниями дела, но и способностью быстро и
глубоко оценивать сложившуюся обстановку
для принятия правильного решения. Не менее
существенны его морально-волевые качества.
Слабовольный не сумеет в трудные часы
поддержать строгость субординации Земля —
командир — экипаж, не найдет правильного
подхода к членам экипажа, может полностью
выпустить управление из своих рук.
В тех критических ситуациях, когда с
Землей поддерживается устойчивая
двусторонняя связь и обстоятельства позволяют
передать достаточную информацию в центр
управления полетом, решающее значение
должны иметь рекомендации с Земли. Если
же события требуют незамедлительных
действий со стороны экипажа или радиосвязь не
позволяет в достаточной мере информировать
Землю о деталях возникших осложнений в
полете, командир экипажа самостоятельно
решает все текущие вопросы, консультируясь
по своему усмотрению с различными
специалистами из числа членов экипажа.
Возвращаясь к проблеме совместимости
членов экипажа, отметим, что в принципе
психологический конфликт между
отдельными членами экипажа может возникнуть в
любое время и вчерашние друзья могут
почувствовать вражду друг к другу. Поэтому моти-
вационная основа поведения человека в
конечном итоге является решающей для
стабильности функционирования экипажа и в
номинальных и в аварийных режимах полета.
Требуют особого внимания проблемы
оценки соматической патологии и психопатологии,
с которыми, по-видимому, неизбежно
придется столкнуться за многие месяцы полета.
Само собой разумеется, что экипаж будет
иметь значительную прослойку медиков и
биологов с заданиями тщательного
наблюдения за всеми функциями человеческого
организма. В межпланетном полете будут
получены такие результаты исследований, с
которыми не приходилось встречаться в условиях
земной жизни.
Рабочие вахты и другие обязанности
членов экипажа будут конкретизироваться в
зависимости от состояния их здоровья.
Трудности возникнут в том случае, если
значительные сдвиги в работе внутренних органов
появятся у большинства членов экипажа.
Различные варианты таких затруднений
потребуют принятия оперативных решений в
соответствии с фактическим положением дел.
В составе экипажа межпланетного
космического корабля необходимо иметь группу
высококвалифицированных психологов и
психиатров (3—4 человека). В случае
возникновения и развития у кого-либо симптомов
психопатологии должны быть срочно приняты
меры по установлению диагноза, лечению и
по необходимому ограничению деятельности
больного. Последнее особенно важно, так как
человек в состоянии душевного расстройства
может нанести непоправимый ущерб
оборудованию корабля с катастрофическими
последствиями для экипажа.
Проблемы социальной психологии в
космонавтике находятся еще в начальной стадии
своего развития. Последовательная
разработка проблем этого профиля в значительной
мере повысит вероятность успешного
осуществления полетов к ближайшим и
отдаленным планетам Солнечной системы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Алякринский Б. С. Пути и принципы развития
биоритмологии и ее роль в организации
космических полетов. В сб.: Биологические ритмы и
вопросы разработки режимов труда и отдыха. М.,
изд. МЗ СССР, 1967, 3—4.
2. Алякринский Б. С. Принципы и пути
исследования проблемы космических суток. В сб.:
Очерки психофизиологии труда космонавтов. М.,
«Медицина», 1967, 68—76.
3. Алякринский Б. С. Биологические ритмы в
условиях космоса. Труды вторых чтений,
посвященных разработке научного наследия и развитию
идей К. Э. Циолковского. М., 1968.
4. Алякринский Б. С. Проблема приспособления
человека к периодически изменяющимся режимам
труда и отдыха. Труды Всес. межвузовской конф.
«Научная организация труда и экономическая
реформа». Изд. Таллинск. политехи, ин-та, 1968.
ОРГАНИЗАЦИЯ ЖИЗНИ В КАБИНЕ КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ
197
5. Алякринский Б. С. Проблема десинхроноза в
условиях космического полета. Труды III Всес.
конф. по авиационной и космической медицине.
(Калуга, 10—13 июня 1969 г.). М., изд.Всес.фи-
зиол. общ-ва. им. И. П. Павлова при АН СССР.
6. Барзман М. Я. Метод определения и
моделирования эмоционального состояния человека при
помощи света. Тезисы докладов конф. «Свет и
музыка». Изд. Казанск. авиационного ин-та, 1969,
72—73.
7. Бобнева М. Я. К проблеме надежности
человека (о закономерных и случайных отказах в
работе оператора). В сб.: Проблемы инженерной
психологии, вып. 2. Л., изд. Общ-ва психологов,
1965,7.
8. Бобнева М. Я. Техника и человек. Вопросы
философии, 1961, № 10, 70—81.
9. Галеев Б. М. Проблема синэстезии в искусстве.
В кн.: Проблемы художественного восприятия.
Л., «Медицина», 1968, 22—25.
10. Гамбашидзе Г. М. О значении суточной
периодичности физиологических функций в оценке
работоспособности при трехсменной работе.
Гигиена труда и профессиональных заболеваний,
1961, № 6, 13—18.
11. Горбов Ф. Д. Экспериментальная групповая
психология. В сб.: Проблемы инженерной
психологии, вып. 4. Л., изд. Общ-ва психологов, 1966.
12. Дерибере М. Цвет в деятельности человека. М.,
Стройиздат, "1964, 182.
13. Добротворский Н. М. Летный труд. М., Изд-во
Военно-воздушной академии им. Н. Е.
Жуковского, 1930, 99.
14. Еремин А. В., Бажанов В. В., Марищук В. Л.,
Степанов В. И., Джамгаров Т. Т. Физическая
тренировка человека в условиях длительной
гиподинамии. В кн.: «Проблемы космической
биологии», 13. М., «Наука», 1969, 191—199.
15. Зефелъд В. В. Предметно-пространственное
окружение кабины космического корабля. В кн.:
Проблемы космической биологии, 3. М.,
«Наука», 1964. 125—129.
16. Зефелъд В. В. К вопросу о пространственном
обеспечении деятельности человека. Техническая
эстетика, 1969, № 7, 12—14.
17. Зефелъд В. В. Геометрические характеристики
предметно-пространственного окружения
человека. В сб.: Проблемы сенсорной изоляции. М.,
изд. Ин-та психологии АПН СССР, 1970.
18. Зефелъд В. В., Салманов Л. П.
Психофизиологические аспекты компоновки обитаемых отсеков.
Космическая биология и медицина, 1972, 6, № 1,
67—73.
19. Зимкин Я. В. Психофизиологическая оценка
шкал на циферблатах авиаприборов. Труды
Центр, лаб. авиационной медицины ГВФ, 1937,
2, 48—60.
20. Зинченко В. П., Леонтьев А. Я, Панов Д. Ю.
Проблемы инженерной психологии. В кн.:
Инженерная психология. Изд-во МГУ, 1964, 5—23.
21. Иванов Д. Я., Малкин В. Б., Черняков И. Я.
Изменение основных физиологических функций
при длительном пребывании человека в
условиях пониженного барометрического давления и
ограниченного пространства. Материалы конф.
«Авиационная и космическая медицина». М.,
Изд-во АН СССР, 1963, 202—206.
22. Иванов Н. Ю. Пути использования цвета для
повышения работоспособности оператора. В сб.:
Проблемы инженерной психологии. М., «Наука»,
1967, 190—195.
23. Исеев Л. Р., Нефедов Ю. Г. Переносимость
физических напряжений во время 4-месячной
изоляции человека в замкнутом пространстве.
Космическая биология и медицина, 1968, 2, № 1.
24. Какурин Л. И., Черепахин М. А. Влияние
гиподинамии на локомоторные функции человека.
В кн.: Физиологические проблемы детренирован-
ности. М., «Физкультура и спорт», 1968.
25. Коробков А. В. Физические упражнения как
средство сохранения постоянства внутренней
среды организма космонавта. В кн.: Проблемы
космической биологии, 2. М., Изд-во АН СССР, 1962.
26. Коробков А. В., Шкурдода В. А., Яковлев Я. Я.
Физическая культура людей разного возраста.
(Биологические основы). М., «Физкультура и
спорт», 1962, 372.
27. Красников М. О. О динамическом цветовом
освещении герметизированных помещений.
Техническая эстетика, 1969, № 7, 18—19.
28. Кринов Е. Л. Спектральная отражательная
способность природных образований. М., «Наука»,
1947, 272.
29. Кузнецов О. Я., Лебедев В. Я., Лицов А. Я. К
вопросу об индивидуально-психологических
особенностях приспособления человека к
измененным суточным режимам. Материалы симп.
«Биологические ритмы и вопросы разработки
режимов труда и отдыха (20—21 июня 1967 г.)». М.,
изд. МЗ СССР, 1967, 40—41.
30. Лапин Ю. С. Цвет как фон в производственном
процессе. Техническая эстетика, 1965, № 1, 5^—9.
31. Лапин Ю. С, Устинов А. Г. Методика
применения цвета в производственной среде.
Техническая эстетика, 1964, № 6, И—17.
32. Лем С. Магелланово облако. М., Детгиз, 1960.
33. Лицов А. Я. Суточная динамика некоторых
физиологических функций и работоспособности
человека в условиях изоляции. Космическая
биология и медицина, 1968, 2, № 4, 83—86.
34. Лицов А. Я. Экспериментальное изучение
суточной периодики физиологических функций и
работоспособности человека при сдвинутом
распорядке сна и бодрствования. Космическая
биология и медицина, 1969, 3, № 4, 59—66.
35. Ломов Б. Ф. Об оптимальном кодировании
информации, передаваемой человеку-оператору.
В сб.: XV Междун. съезд прикладной
психологии (резюме докл.). Югославия, Любляна, 1964.
36. Ломов Б. Ф. Человек и техника. М., «Советское
радио», 1966, 464.
37. Мельников Л. Я. Особенности
художественно-образного построения светоколористических
динамических программ. Техническая эстетика, 1970г
№ 10, 12—15.
38. Мельников Л. Я. Имитация суточных и сезонных
ритмов в интерьере космического корабля.
Космическая биология и медицина, 1972, 6, № 6.
39. Меньшов А. И. Космическая эргономика. Л.,
«Наука», 1971, 295.
40. Микушкин Г. К. Восприятие как конкретное
мышление и космический полет. В кн.:
Материалы XVIII Междун. психолог, конгресса. М.,
1966.
41. Морган К. Т., Чапанис А. Инженерная
психология в применении к проектированию
оборудования (пер. с англ. Б. Ф. Ломова, В. И. Петрова).
Мм «Машиностроение», 1971, 483.
42. Новиков М. А. Индивидуальные различия при
групповой деятельности. В сб.: Проблемы
инженерной психологии. Л., изд. Общ-ва психологов,
1964, 42—44.
198
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
43. Петров Ю. А. К вопросу физиологии и
психологии применения сигнализаторов. В кн.: Военная
инженерная психология. М., 1970, 318—323.
44. Петров Ю. А., Мельников Л. Я. К вопросу об
использовании цветомузыки при работе
оператора в условиях изоляции. Космическая
биология и медицина, 1971, 5, № 3, 42—45.
45. Повилейко Р. П. Цвет и свет на производстве.
Изд. Новосибирск, электротехн. ин-та, 1964.
46. Правдюк Ю. А. Цветомузыка — синтез
музыкального и изобразительного искусства. Тезисы
докладов конференции «Свет и музыка». Изд. Ка-
занск. авиационного ин-та, 1969, 24—25.
47. Рабкин Е. Б. Цвет в интерьере промышленных
предприятий. В кн.: Интерьер промышленных
зданий. Информ. бюлл. Союза советских
архитекторов, 1965, № 6, 16—21.
48. Раутиан Г. И., Демкина В. И. Влияние размеров
поля зрения на результаты колориметрических
измерений. Проблемы физиологической оптики,
1948, 6, 44—51.
49. Розенберг С. П. О стандартизации монтажной
доски приборов учебных самолетов. Вестник
воздушного флота, 1928, № 7, 22—25.
50. Сидоров О. А. Физиологические факторы
человека, определяющие компоновку поста управления
машиной. М., Оборонгиз, 1962, 363.
51. Слоним А. Д. О значении мышечной
деятельности в формировании суточного стереотипа.
Теория и практика физической культуры, 1954, 17,
№ 4, 248—256.
52. Степанова С. И. Некоторые требования к
организации режимов труда и отдыха в условиях
наземных испытаний. Материалы симпозиума
«Биологические ритмы и вопросы разработки
режимов труда и отдыха (20—21 июня 1967 г.)».
М., изд. МЗ СССР, 1967, 64—65.
53. Степанова С. И. Некоторые пути регуляции
суточных ритмов человека в космическом полете.
Труды III Всес. конф. по авиационной и
космической медицине (Калуга, 10—13 июня 1969 г.),
т. II. М., изд. Всес. фпзиол. общ-ва им. И. П.
Павлова при АН СССР, 1969, 228—231.
54. Устинов А. Г. Цвет в производственной среде.
М., изд. ВНИИТЭ, 1967, 283.
55. Фукалова Я. Я. Особенности режима труда и
отдыха на радиостанциях непрерывного действия
в условиях воздействий электромагнитного
облучения. Гигиена труда и профессиональных
заболеваний, 1969, № 9, 15—20.
56. Шнор Ч. Система «человек — машина». В сб.:
Современная буржуазная военная психология.
М., Воениздат, 1964, 169—172.
57. Ярославцев В. Л. Нарушение суточного ритма
физиологических функций при переезде в
отдаленные места. Материалы III Всес. совещ. по
экологической физиологии, биохимии и
морфологии. Новосибирск, изд. СО АН СССР, 1967.
58. Barnes R. Habitability requirements for multiman,
long-duration mission. Unpublished report
prepared for Biotechnology and Human Research
Division, OART. NASA Headquarters, September 1969.
59. Birren F. Colour psychology and colour therapy.
N. Y., 1961, 291.
60. Berry C. A. Preliminary clinical report of the
medical aspects of Apollo VII and VIII. Aerospace
Med., 1969, 40, N 3, 245—254.
61. Broadbent D. E. Growing points in multichannel
communication. JASA, 1956, 28, N 4.
62. Broadbent D. E. Perception and Communication.
London, Pergamon Press, 1958, p. 338.
63. Chapanis A. Research techniques in human
engineering. Baltimore, John Hopkins Press, 1959.
64. Eberhard J. W. Verification of off-duty time and
activities in long-duration space flights.
Washington, NASA, 1969, p. 107.
65. Eddowes E. E. Survey of leisure time activity —
implications for the design of a space vehicle.
Aerospace Med., 1961, 32, N 6, 541—544.
66. Fere Ch. Travail et plaisir. Paris, 1904.
67. Fitts P. M. Functions of man in complex systems.
Aerospace Engng, 1962, 21, N 1, 34—39.
68. Fitts P. M., Schipper L., Kidd h S., Shelly M.,
Kraft С Some concepts and methods for the
conduct of man-machine system research in a
laboratory setting. Air Force Human Engineering,
Personnel and Training Research, NAS-NRC PubL,
N 516, p. 174—187, Washington, 1958.
69. Fraser Т. М. The intangibles of habitability during
long-duration space missions. Lovelace Foundation,
Albuquerque, NASA Report, CR-1084, June 1968.
70. Grodsky M. A. Risk and Reliability. Aerospace
Engng, 1962, 21, N 1, 28—33.
71. Hebb D. O. Alice in wonderland, or psychology
among the biological sciences. In: Biological and
Biochemical bases of Behaviour. Univ.
Wisconsin Press, Wise, 1958.
72. Hebb D. O. Organisation of behaviour. N. Y.,
Wiley, 1959.
73. Johnson С. С Habitability of manned spacecraft.
Paper presented at Joint Meeting Amer. Astronaut.
Soc. and Operations Res. Soc. Denver, June 17—
20, 1969.
74. Jones W. L. Habitability in long-duration space
missions. In: Environmental Biology and
Medicine, v. 1, 1973, p. 29—45.
75. Kahler W., Meachem J. Correlation of brightness
ratios and decoration. Illumin. Engng, 1948, 43,
2, 175-193.
76. boats H., Hay G. M., Morris E. Study of the
astronauts capabilities to maintain life support systems
and cabin habitability in weightless conditions.
NASA Report, CR-1405. Washington, August 1969.
77. McCormick E. J. Human Engineering. N. Y.,
McGraw-Hill Book Co., Inc., 1957, 467.
78. McFarland R. A. Human factors in air transport
design. N. Y., McGraw-Hill, 1946, p. 670.
79. Mattoni R. H., Sullivan G. H. Sanitation and
personal hygiene during aerospace missions. WADD-
MRL-FDR-62-68, 1962.
80. Naval Research Reviews. Tektite 1: 1140 hours
on the bottom of the sea. Febr. 1969.
81. Sells S. B. Model for the social system for the
multiman extended-duration spaceship. Aerospace
Med., 1966, 37, N 12, 1130—1135.
82. Shackel B. A note on panel layout for numbers
of identical items. Ergonomics, 1959, 2, N 3.
83. Slonim A. R. Waste management and personal
hygiene under controlled environmental
conditions. Aerospace Med., 1966, 37, Nil, 1105—1114.
84. Urmer A. H., Jones E. R. The Visual Sub-System
Concepts and Spacecraft Illumination. Human
Factors, 1963, 5, N 3, 275—283; also in Visual
Capabilities in the Space Environment. Oxford,
Pergamon, 1965, p. 101—109.
85. Woods on W. E. Human engineering guide for
equipment designers. Berkeley and Los Angeles,
Univ. California Press, 1954, p. 260.
86. Woodson W. E., Conover D. W. Human
engineering guide for equipment designers. Berkeley, Univ.
California Press, 1965.
Глава 7
ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА
ВНЕ КАБИНЫ КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ.
СКАФАНДРЫ И КАПСУЛЫ
УОЛТОН Л. ДЖОНС
Управление медико-биологических исследований, НАСА,
Вашингтон, О. К., США
Космические скафандры, используемые в
настоящее время при космических полетах
в Соединенных Штатах и в Советском
Союзе,— весьма сложное снаряжение, которое
разрабатывалось в течение последних 40 лет
усилиями многих стран. Хотя эти скафандры
явились плодом многих лет исследований и
непрерывных усовершенствований, принцип,
лежащий, в их основе, весьма прост. Он
заключается в создании вокруг человеческого
тела подвижной надувной капсулы. Эта
капсула изолирует человека от окружающей
среды, создает и поддерживает вокруг его тела
постоянное атмосферное давление и
обеспечивает условия для нормального дыхания и
теплообмена, для приема пищи и жидкости,
для отправления естественных надобностей,
при этом она позволяет перемещаться и
выполнять полезную работу. Основное
назначение космического скафандра аналогично
назначению любой герметичной кабины, и его
можно осуществить различными способами в
зависимости от поставленных задач и условий
космического полета, а также от общей
конструкции всех других систем
жизнеобеспечения и узлов летательного аппарата.
Скафандры, которые на сегодняшний день
используются в космонавтике, рассчитаны на то,
чтобы позволить человеку безопасно работать в
условиях вакуума открытого космоса, на
поверхности Луны независимо от основного
космического летательного аппарата и выжить
в случае внезапной разгерметизации кабины
космического корабля, при этом все время
должен поддерживаться известный уровень
комфорта и должна сохраняться возможность
выполнения полезной работы. В настоящей
главе описаны системы космического
скафандра, подробно рассмотрены
физиологические и эксплуатационные требования,
которым должны удовлетворять указанные
системы, и описаны технические
усовершенствования, использованные в наиболее
перспективных скафандрах.
Автор выражает свою признательность
Л. Г. Головкину, представившему обзор
советских исследований по созданию
скафандров.
ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ
И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КОСМИЧЕСКИХ СКАФАНДРОВ
Армированные скафандры для защиты
человека от повышенного давления впервые
были предложены в 1838 г., когда Тейлор
изобрел сочлененный армированный
скафандр для подводных операций. Жюль Берн,
по-видимому, первый предложил
использовать надувной скафандр для защиты от
пониженного давления на больших высотах.
В 1872 г. он описал работу скафандра для
пребывания вне корабля при полете вокруг
Луны [21]. Примерно в 1875 г. русский
химик Дмитрий Иванович Менделеев
предложил герметическую гондолу для защиты
людей в стратосферных полетах на воздушном
шаре. Хотя патенты на надувные летные
костюмы были выданы во Франции в 1910 г.,
а в США в 1918 г., первыми, кто
сконструировал защитный скафандр с поглощением
двуокиси углерода и испытал его в камере с
низким давлением, были англичане Д. Холден
и Г. Дэвис. В 1933 г. в ответ на просьбу
американского воздухоплавателя Марка Риджа
физиолог Холден и специалист по
водолазным скафандрам Дэвис сконструировали
и изготовили скафандр, предназначенный
для подъема в стратосферу. Ридж надевал
200
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
6100
* 7120
9 950
14 300
.400
-£300
- Я1200
|юо
l| о
1
L
F=
1
1
11 з
г—
\
**—*
L
2
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
Время, мсек.
Рис. 7. Характеристики системы скафандра при
взрывной декомпрессии (от высоты 5490 м до
высоты 22 875 м за ПО мсек)
1 — абсолютное давление в скафандре;
2— уровень равновесного давления в скафандре 195 мм
рт. ст. (соответствует высоте 10 065 м), достигнутый
за 3000 мсек.;
3 — уровень давления в барокамере 27,9 мм рт. ст.
(соответствует высоте 22 570 м), достигнутый за
110 мсек.;
4 — абсолютное давление в барокамере
Рис. 2. Схема системы регулирования давления
в скафандре
1 — анероид,
2 — емкость с анероидом,
3 —запас кислорода 375 см3 под давлением 122 кг/см2,
4 — от кислородной системы корабля, давление 122 кг/
/см2,
5 —редуктор, понижающий давление с 122 кг/см2 до
3,4 кг/см2,
6 — редуктор, понижающий давление с 122 кг/см2 до
4,76 кг/см2,
7 — емкость, соединенная со скафандром,
8 — отсек регулирования давления в скафандре,
9 — выходное отверстие регулятора,
10 — пружина,
11 — вход вентиляционного воздуха,
12 — выход вентиляционного воздуха,
13 — скафандр,
14 — диафрагмы,
15 — отсек регулирования расходного клапана,
16 — расходная емкость,
17 — расходный (поворотный) клапан,
18 — отверстие для сброса давления,
19 — отверстия
скафандр и многократно испытывал его в
камерах с низким давлением. В последнем
испытании он в течение 30 мин. находился в
камере с давлением 17 мм рт. ст., что
соответствует высоте 25,6 км, и не ощущал никаких
болезненных явлений. Это были первые в
мире испытания, в которых человек в
надувном скафандре успешно выдержал низкое
барометрическое давление, имитирующее очень
большую высоту [22]. К сожалению,
планируемый полет на воздушном шаре с
использованием скафандра так и не состоялся.
Ввиду интереса к скоростным полетам в
начале 30-х годов были предприняты
дальнейшие усилия по разработке скафандра.
В разработку прототипа высотных
скафандров включились США и СССР в 1934 г.,
Германия и Испания в 1935 г. и Италия в 1936 г.
[21].
В августе 1934 г. американец В. Пост на
своем самолете «Вини мэй» совершил близ
Акрона, штат Огайо, первый полет в
высотном скафандре.
Скафандр, который надевал Пост, был
предварительно испытан в барокамере до
давления, соответствующего высоте 7015 м, в
течение 35 мин. В скафандре было
предусмотрено большое отверстие в вороте, через
которое и надевали скафандр (вместо разрезной
талии). Он был двухслойным: внутренняя
резиновая оболочка рассчитана на поддержание
давления заполняющего скафандр газа,
а внешняя тканевая оболочка — на
сохранение желаемой формы скафандра. В этом
скафандре Пост совершил не менее 10 полетов,
пока не погиб в августе 1935 г. в авиационной
катастрофе, не связанной с программой
испытания высотных костюмов. Усилия Поста
ясно показали возможность использования
скафандров в высотных самолетах и
возможность использования жидкого кислорода для
дыхания и для наддува скафандра [21].
В 1936 г. в Институте авиационной
медицины СССР В. А. Спасский приступил к
исследованиям по определению медицинских
критериев, которыми могли бы воспользоваться
конструкторы при создании стратосферного
оборудования. Одновременно под
руководством инженеров Е. Е. Чертовского и
А. И. Бойко были разработаны несколько
моделей скафандров, прошедших лабораторные
и летные испытания [4, 6].
В США до Второй мировой войны
проводилась небольшая исследовательская работа
по скафандрам. К этому времени ВВС и ВМС
США начали программы разработок
плексигласового шарообразного шлема и съемных
секций для рук и ног, которые присбединя-
ются к основному корпусу скафандра [14].
В 50-х годах военная авиация стала
уделять повышенное внимание высотным
характеристикам самолетов. Имитация полётов в
барокамерах придала летчикам, одетым в
скафандры, уверенность в возможности
преодоления существовавших мировых рекордов вы-
ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
201
Шш
Рис. 3. Воздухоплаватели М. Росс и В. Празер,
защищенные только высотными скафандрами, в
открытой гондоле перед стартом стратостата
соты. 72 часа имитированного полета до
высоты 42 395 м в легком скафандре фирмы Гид-
рич ВМС США в 1958 г. открыли путь к
рекордному по высоте полету Флинта в 1959 г.
на реактивном самолете Ф-4 (Фантом)
(30060 м) [20].
Тем временем ВВС США весьма успешно
работали над созданием высотно-компенси-
рующих костюмов с использованием
принципа кабестана. Это была одежда из пористой
ткани, не нуждающаяся в охлаждающем
устройстве, которое требовалось для скафандра,
В тот период такие костюмы широко
использовались в военной авиации.
Скафандр ВМС с небольшими
модификациями стал первым космическим скафандром
США и был использован в полете
«Меркурия». Этот скафандр разработан главным об-.
разом при содействии Лаборатории летного
снаряжения ВМС (Филадельфия, штат
Пенсильвания) и нескольких гражданских
подрядчиков.
В 1949 г. сотрудники этой лаборатории
внесли важный вклад в науку о скафандрах,
разработав комбинированный
компенсированный регулятор дыхания [13]. Этот регулятор
позволял использовать респираторную
систему, полностью отделенную от газа,
надувающего скафандр, и упрощенную дыхательную
маску, не требующую клапанов. Скафандр
был снабжен застежками-молниями, которые
позволяли создать в нем ряд распахов для
облегчения надевания и снимания. Проблема
утечек была в значительной мере решена
использованием метода вулканизации.
Подвижность структуры обеспечивалась устройством
герметических вращающихся подшипников и
рифленых соединений. Разработка фирмой
«Файвел компани» автоматического
устройства для наддува . скафандра впервые
обеспечила проведение эффективных экспериментов
202
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
Рис. 4. Первый выход в космос в космическом
скафандре, выполненный Алексеем Леоновым в марте
1965 г.
l
Рис. 5. Космонавт Эдвард Уайт в открытом космосе
в космическом скафандре типа G-IV-C, июнь 1965 г.
с человеком в высотном скафандре в
барокамерах при очень низких давлениях.
Автоматический наддув позволял оценить степень
защиты, которую обеспечивает скафандр в
условиях очень больших высот и в условиях
взрывной декомпрессии.
На рис. 1 показаны результаты
исследования влияния взрывной декомпрессии на
человека, проведенные в Лаборатории летного
снаряжения ВМС. В этих исследованиях
испытуемые, одетые в скафандр, подвергались
декомпрессии от давления, соответствующего
высоте 5490 м, до давления,
соответствующего высоте 22 875 м, в течение короткого
времени 110 мсек. [13]. Следует заметить, что
давление в скафандре постепенно снижалось,
чтобы обеспечить безопасные для жизни
условия. На рис. 2 показана схема системы
регулирования давления для одной из первых
успешных моделей скафандра ВМС.
Высотный скафандр ВМС подвергался
серьезным испытаниям в мае 1961 г., когда в
двухместной открытой гондоле стратостата
«Стратолаб» Малкелом Росс и Виктор Празер
поднялись на рекордную высоту 34169 м
(рис. 3). Этот стратостат, поднявшийся с
военного корабля-авианосца «Антиетум», был
самым большим из когда-либо применявшихся
для полетов с людьми.
Стратостат достиг максимальной высоты
через 2 часа 36 мин. после взлета. Во время
высотной части 9-часового полета
терморегулирование гондолы до некоторой степени
обеспечивалось за счет особого расположения
боковых жалюзи, которые можно было
открывать вручную, чтобы пропускать желательное
количество прямых солнечных лучей.
Высотные скафандры начали работать на высоте
7930 м и обеспечили воздухоплавателям
необходимую защиту в течение всего полета,
включая 2 часа пребывания на максимальной
высоте [17]. Полет показал надежность
длительного использования высотных скафандров
для индивидуальной защиты организма на
больших высотах.
Как указывалось выше, высотные
скафандры, которые использовались в космической
программе США, были созданы на базе
военного высотного скафандра.
В 1959 г. скафандр МК IV ВМС был
использован в проекте «Меркурий». Скафандры
для программы «Джемини» были созданы на
базе скафандра ВВС, разработанного для
опытного самолета Х-15. Скафандры
«Аполлон» были специально разработаны для целей
Национального управления по аэронавтике
и исследованию космического пространства.
ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
203
К 1965 г. техника высотного скафандра
достигла состояния, позволяющего людям
выходить в открытый космос. В этом году
советский космонавт Алексей Леонов первым
отважился на выход в космический вакуум; он
был одет в специально сконструированный
скафандр. Его деятельность вне корабля
продолжалась 10 мин. Это было в марте 1965 г.
во время полета корабля «Восход-2» (рис. 4).
Первый космонавт США, который вышел в
открытый космос в скафандре, был Эдвард
Уайт. Это произошло в июне того же года во
время полета корабля «Джемини-4».
Деятельность Уайта в открытом космосе (рис. 5)
продолжалась 21 мин. С помощью ручной
маневровой установки (которая будет рассмотрена
ниже) космонавт Уайт мог совершать
прямолинейные перемещения и повороты. При этом
он ни разу не терял ориентации и контроля
над своими движениями. Подвижность
космического скафандра была достаточной для
выполнения задания вне корабля. Результаты
первых выходов космонавтов в открытый
космос показали необходимость большего
охлаждения полости космического скафандра. В то
же время они показали (и это более важно),
что деятельность вне корабля может стать
обычным и безопасным мероприятием.
ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИИ
И ОСОБЕННОСТИ СУЩЕСТВУЮЩИХ КОСМИЧЕСКИХ СКАФАНДРОВ
И ПОРТАТИВНЫХ СИСТЕМ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ
ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
К ВЫХОДНЫМ КОСМИЧЕСКИМ СКАФАНДРАМ
По способам использования космических
скафандров последние можно разделить на
два класса:
1. Космические скафандры для
деятельности в открытом космосе, позволяющие
космонавтам производить различные работы на
поверхности космического корабля или
космической станции или на некотором удалении
от них.
2. Космические скафандры для внебортовой
деятельности на поверхности небесных тел.
К этому типу относятся скафандры, которые
надевали космонавты при прогулках и
работе на поверхности Луны.
В. Смит [19] приводит следующие четыре
группы факторов, определяющих
перспективы скафандростроения на ближайшие 5, 10,
15 лет:
1) связанные с программой полета,
2) с системой корабля,
3) с эксплуатацией скафандра,
4) с взаимодействием человек — машина.
Первая группа факторов приведена на
рис. 6, где перечислены основные операции
в космосе по программе перспективных
полетов США, основные этапы, которые можно
предвидеть в большинстве этих полетов, и
вытекающие отсюда эксплуатационные
характеристики, которым должны удовлетворить
разрабатываемые в обеспечение этих полетов
космические скафандры. Вообще говоря, эти
эксплуатационные требования связаны с
возможностью космонавта выполнять
специфические задачи, которые потребуются от него
в этих полетах.
На рис. 7, а показано, что факторы,
определяемые системой, включают тип системы,
специфические подсистемы — типы космического
скафандра, конструктивные решения
подсистем и конструктивные ограничения. К
группе конструктивных решений подсистем
относятся особенности скафандров: «мягкий»
космический скафандр — это подсистема
скафандра, изготовленная почти целиком из
гибких материалов; «полужесткий» космический
скафандр изготовляется из гибких и негибких
материалов, взятых примерно в равных
пропорциях; в «жестком» космическом
скафандре для большинства деталей использованы
негибкие материалы. Следует заметить, что
некоторые конструкторы вместо термина
«полужесткий» используют термин «гибридный».
Факторы связанные с системой, т. е.
мощность, вес, объем и т. д.,— это те основные
моменты для инженера, который должен
объединить требования к системам
жизнеобеспечения с требованиями к другим
элементам космического корабля.
Эксплуатационные факторы, как показано
на рис. 7, б, принципиально связаны с
физическими условиями, при которых будут
использоваться космические скафандры. Здесь
встают вопросы снабжения, обслуживания и
общего применения, а также физических
воздействий, которые необходимо учитывать в
каждом случае применения скафандров. Сюда
также входит учет психологических факторов,
которые могут возникнуть при работе в
данных условиях. Конструктор должен учесть,
что эти факторы могут привести к
повышенному расходу запасов системы.
На рис. 8 представлены факторы
«человек — машина».
204
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
Тип операции в космосе
Факторь
, связанные с
Этап полета
полетом
Эксплуатационные
требования
Орбитальный контроль
за окружающем средой
Сборка на орбите
Снабжение
Спасение
Исследование Луны
и планет
•Ремонт и обслуживание
транспортных аппаратов
Взлет
Возвращение
Операции на поверхности
Луны и планет
Операции на орбите
Операции в полете
Операции в аварийных
ситуациях
Малые моменты вращения
Общие перемещения
Тонкие движении
Возможностг» спасения
Малые утечки
Хорошая обзорность
Стабильность сохранения
позы в нейтральном
положении
Рис. 6. Особенности полета, учитываемые при
проектировании систем космического скафандра
Факторы, определяемые системами корабля
Тип системы
Космический корабль
„Аполлон"
Лунным модуль
Орбитальная станция
Лунный домик
Марсианский домик
Рабочая платформа
космонавта
Тип скафандра
Антропоморфический
Неаитропоморфическип
Конструктивные
решения
Элементы защиты
Модульпая
конструкция
„Мягкий"
„Гибридным"
„Жестким"
Обслуживание
Ремонт
Конструктивные
ограничения
Энергоснабжение
Стоимость
Вес
Объем
Безопасность
Состояние
технологии
Эксплуатационные факторы
Место
использования скафандра
Орбитальная
космическая станция
Станция на
поверхности планеты
Межпланетным
космическим корабль
Борт корабля
Количество
Применение
Расположение
распределенных
систем
Элементы
Операции
Обслужинапие
Снабжение
Рис. 7. Факторы, связанные с системами корабля
(а), и эксплуатационные факторы (б), которые
следует учитывать при проектировании космического
скафандра
Физические
факторы
Влажность
Вибрация
Ускорение
Торможение
Давление
Состав
атмосферы
Радиация
Потоки микро-
метеоритов
Психологические
факторы
Мотивация
Моральное
состояние
Опасность
(безопасность)
Ограниченность
времени
Информационная
нагрузка
Стресс, связанный"
с полетом
Стресс, обуслоилен-
ныи задачей
Стресс, связанный
с авариен
ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
205
Факторы „человек-машина"
1
Задачи в системе
„человек- машина"
1
Ограничения возможностей
человека и машины
Человек
Физические
Психологические
Машина
Статические
Динамические
Рис. 8. Факторы «человек — машина»,
рассматриваемые при проектировании систем космического
скафандра
Они относятся к применению скафандра и
определению задач системы «человек
—машина», так как степень согласованности
между человеком и машиной влияет на
выполнение задач.
Требования, описанные выше, относятся
главным образом к функциональным
характеристикам скафандра. Имеются, однако,
и другие важные требования, которые
необходимо учитывать и которые могут оказать
существенное влияние на окончательную
конструкцию скафандра. Прежде всего для
выполнения полезной работы необходима
подвижность скафандра. Этот важный элемент
конструкции скафандра более подробно
рассматривается в последнем разделе. С этим
требованием связано другое — приемлемые
размеры скафандра. Третье требование
заключается в огнеупорности. В некоторых случаях
скафандр может вентилироваться газом,
обогащенным кислородом. Скафандром можно
также пользоваться внутри космического
корабля, в атмосфере которого может быть
высокое парциальное давление кислорода. В
связи с программой пилотируемых космических
полетов были разработаны многочисленные
неметаллические огнеупорные ткани. В табл. 1
представлены скорости горения этих тканей
наряду с их физическими свойствами и
газообразованием. Дополнительным требованием
является легкость надевания и снимания
скафандра. Наконец, для материалов, выбранных
для изготовления космического скафандра,
важнейшими качествами являются прочность
и износоустойчивость. Материал должен не
только полностью выдерживать все
возможные разности давления, но и не протираться
при ходьбе космонавта, при вставании на
колени и не рваться при случайном падении;
в то же время скафандр должен позволять
космонавту выполнять полезную работу и
проводить эксперименты как внутри
космического корабля, так и на внешней
поверхности, как, например, на поверхности Луны.
ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
К НАСПИННЫМ РАНЦАМ
Основной источник снабжения для
космонавта, одетого в скафандр,— это портативная
система жизнеобеспечения, которую
космонавт может носить за спиной. Эта установка
снабжает человека кислородом для дыхания,
регулирует давление в скафандре,
обрабатывает рециркулирующий газ путем удаления
двуокиси углерода, запахов, некоторых
газообразных микропримесей и излишней влаги,
регулирует температуру системы путем
отвода избытка тепла, обеспечивает сигнализацию
о неисправностях, голосовую связь и передачу
основных параметров по телеметрии. Система
теплоотвода должна быть рассчитана не
только на тепло, образующееся в процессе обмена
веществ космонавта и выделяемое узлами
портативной системы жизнеобеспечения, но и
на тепло, поступающее (или сбрасываемое)
от лунной или планетарной среды через
теплоизоляцию [8].
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ
ПАРАМЕТРЫ
В табл. 2 обобщены физиологические и
эксплуатационные параметры существующих
и будущих систем жизнеобеспечения.
Интересно заметить, что еще в 1940 г. В. А.
Спасский дал проектные рекомендации по
оборудованию для регенерации воздуха в отсеках
космического корабля, многие из которых
весьма близки к рекомендациям,
разработанным для сегодняшних систем.
ГАЗОВЫЕ СМЕСИ ДЛЯ ДЫХАНИЯ,
ВЕНТИЛЯЦИЯ И ТЕРМОРЕГУЛИРОВАНИЕ
Основные параметры атмосферы в
скафандре (барометрическое давление, газовый
состав, температура, влажность и скорость
вентиляции) должны быть выбраны, исходя из
физиологических потребностей человека (при
желательном уровне его активности) и из
технической возможности удовлетворить эти
требования.
Физиологически важной для космонавта
является величина давления в полости
космического скафандра, которая должна быть
такой же, как и в отсеке космического корабля
или станции. Однако создание космического
скафандра с такой атмосферой, особенно с
атмосферой, близкой по составу к земной,
Таблица I. Скорости горения и другие свойства материалов, из которых изготавливают космические скафандры [16]
Материал
Скорость горения, см/сек
й*
Ч
§s
я
oo
« tt
К О
So
Физические свойства
p.
g
II
si
w о
ag
&
II
tr«r
Iе
Сев
н и
к 2
IS
Й
S
Газообразование
s
Нейлон
Бета 4190 Б
Бета 4484/Тефлон
Тефлон отбеленный
Т162-42
Тефлон натуральный 4,0 —
Номекс (НТ90-40) 1,5 —
Номекс обработанный 1,7 —
РОС1зВг2
Полибензимидазоль 1,2 —
необработанный
Иолибензимядазоль, 1,9 0
обработанный РОСЬ
Полибензимидазоль, 1,4 —
обработанный
РОСЬВг2
Дюретт (Х-400) 1,5 -
Х-410 1,2 -
Х-420 1,3 -
Хромид никеля (ткань 4,3 0
Карма или Кро-
мель-Р)
Фипро S007/7 1,4 0
Ткань Киноль — —
1,6 — — 2,0 — — 22 62,559 >6400 174 >5000 1-10-5
1,5014 0 0 0 0 8,1 18,946 2400 148 >5000 МО-*
1,4 0 0 0 0 0 8,9 25,381 >6400 151 >5000 ЬЮ-5
2,0 — 0,29 0,3 1,1 — 67 10,546 5100 93 >5000 1-10-6
— 0,5 1,8
0,121 1,6 2,54
— 1,1 -
— 0,01 0,02
— 0 —
— 0,36 —
56 30,743 5400 343 >5000 1-10-5
40 58,090 >6400 689 >5000 5,6-10-*
10 22,879 3000 353 >5000 2-10-5
20 26,632 4600 206 >5000 2-10~5
60 33,603 >6400 234 >5000 1.10-5
20 32,888 5700 721 >5000 М0-*
SE15 0,78 2,1 — 30 24,666 5900 126 >5000 1,7-10-»
SE 0,74 — — 14 35,748 3000 96 >5000 5,6-10-*
__ 0,76 — — 13,322,163 4100 93 >5000 1-10-5
0 0 0 0 — 31,458 5400 869 >5000 4-10-5
0,29 1,8 - 2,0 24 27,526
0,27 1,8 — 12,7 20
(SE) (SE) (SE)
3800 836 >5000 1.Ю-5
_ — >5000 —
2468 870 4,06 8,0 1,49-10-* 0,037 12 1,20,0003
198 85 0,25 2,0 1,69-10^0,020 — — —
125 1200 11,5 18,0 1,2-10-4 0,020 — —
0,023
584 600 2,4 20,0 2,1-10-4 0,023 0,9 0,7 34,0
1075 1952 5,7 32,0 1,8-10-* 0,046 1,7 4,2 9,0
943 260 2,5 8,0 1,58-10-4 0,033 7 0,4 1,0
450 227 5,5 0,06 1,6-10-4 0,036 —
629 143 50,1 40,0 3,0-10-5 0,035 5 2,4 3,0
2481 1651 13,7 2,6 33,2-10-5 0,043 — — —
1200 1500 19,7 2,4 4,8-10-5 0,036 — — —
467 116 45,3 2,0 1,3-10-4 0,031 — 3,7 0
145 65 14,7 18,0 1,8-10-4 0,030 11 2,8 1,0
100 350 22,1 0,01 2,0-10-4 0,033 — — —
2304 977 34,9 0 — 0,025 — — —
217 41 24,9 12 2,0-10-4 0,038 0,7 4,0 1,0
1 Метод физических испытаний по федеральному
стандарту, 191, метод 5401.
* М!етод физических испытаний по федеральному
стандарту, 191, метод 5104.
3 Метод физических испытаний по федеральному
стандарту, 191, метод 5132.
4 Метод физических испытаний по федеральному
стандарту, 191, метод 5302.
в Метод физических испытаний по методике 2176
Американского общества по испытанию материалов.
8 Метод физических испытаний по федеральному
стандарту, 191, метод 5202.
» Метод физических испытаний по федеральному
стандарту, 191, метод 6306.
• Метод физических испытаний по федеральному
стандарту, 191, метод 5304 (бумага с зернистостью 600).
9 Метод физических испытаний по федеральному
стандарту 191, метод 5450.
10 Метод физических испытаний по Суиии.
11 Метод физических испытаний по Сенко-Фитчу.
I2.Метод физических испытаний по федеральному
стандарту 191, метод 5030.
13 Метод физических испытаний по методике MSC-PA-
Д-67-13; 2,5 или меньше.
14 Обработанный.
1* Самогашение.
ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Таблица 2. Сравнение портативных систем жизнеобеспечения [15]
207
Наименование
Тип
Вес,
кг
Объем,
м»
Источник
кислорода
Теплоеъем
Метод
охлаждения
1-й прототип
PECS*
2-й прототип
PECS
«Аполлон» с
кислородной
очисткой
«Скайлэб»
ALSA PSU **
(длина шланга
18,2 м)
Замкнутый контур 46
То же
Замкнутый контур с
системой очистки
кислорода. Открытый
контур при аварийных
работах
Открытый контур Ог.
Закрытый контур
воды и энергии;
привязной фал
64
66
0,057 Свечи из хлор-
новатокислого
натрия
0,075 Газообразный
кислород
0,104 То же
14 0,002 »
ALSASOP*** Открытый контур 22 0,016 »
* Портативная система регулирования атмосферы.
** Узел жизнеобеспечения космонавта, узел регулирования давления.
*** Вторичная кислородная установка.
2000 ккал — общий, Газовый поток,
500 ккал/час за 4 ча- одежда с жидкост-
са, 875 ккал/час за ным охлаждением
3,2 часа
2400 ккал —общий, То же
400 ккал/час за 6 час.
300 ккал/час за 6 час., »
500 ккал
/час—кратковременный
175—400 ккал /час за »
4 часа. При выходе
из строя
жидкостного охлаждения —
250 ккал/час за 1час
175 ккал/час за Газовый поток
0,5 часа
технически затруднительно, главным образом
из-за того, что подвижность человека,
одетого в скафандр с большим перепадом давлений
на стенках, резко ограничивается.
Для обеспечения большей подвижности
космонавта в космическом скафандре, для
облегчения его, для снижения утечек и по
целому ряду других технических
соображений желательно в полости скафандра
поддерживать минимальное физиологически
допустимое давление (с учетом^ давления
окружающей среды).
До недавних пор указанные выше факторы
побуждали инженеров и физиологов искать
компромиссное решение для особых условий
и задач планируемого полета. Последние
разработки открыли возможность увеличения
подвижности, практически не прибегая к
компромиссным решениям. Эти разработки
рассмотрены ниже.
В зависимости от реальных условий полета
и возможности десатурации азота из
организма давление в скафандре, рассчитанном на
продолжительное пребывание в нем
космонавта, обычно выбирается в пределах от 200
до 300 мм рт. ст. [3].
В крайних случаях давление в скафандре
может быть снижено до такого уровня, при
котором еще может поддерживаться
достаточное для выполнения заданной работы
кислородное обеспечение.
Конечно, при любом выбранном режиме
давления для космонавта необходима газовая
смесь, обогащенная кислородом, чтобы
обеспечить необходимое парциальное давление
кислорода в альвеолярном воздухе.
Для определения оптимального
процентного содержания кислорода в газовой смеси
можно использовать несколько
модифицированную формулу, которую применяют для
контроля содержания кислорода в
кислородных приборах [2].
150-100
Jo*-
"**-«
где Psp — абсолютное давление в скафандре
в мм рт. ст., СОг — содержание кислорода в
процентах.
Если применить эту формулу к случаю,
когда давление в скафандре равно 300 мм
рт. ст., то окажется, что газовая смесь для
дыхания должна содержать не менее 60%
кислорода, а при давлении в скафандре
200 мм рт. ст. необходимо подавать почти
чистый кислород. В практике полетов
«Аполлона», «Скайлэба» применяли чистый
кислород (одногазовую атмосферу) при
номинальном давлении 194 мм рт. ст.
208
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
Двуокись углерода, выдыхаемую
человеком, удаляют из атмосферы скафандра путем
принудительной вентиляции. Объем
необходимой для этого вентиляции зависит от
количества углекислоты, выделяемой
космонавтом, ее содержания в атмосфере скафандра
и ее концентрации в газовой смеси,
поступающей извне или от регенерационного
патрона (концентрация прорыва). Этот объем
приближенно можно определить с помощью
классической формулы Петтенкофера,
которую для расчетов вентиляции в космических
скафандрах впервые применил В. А.
Спасский [6]. Для удобства формула была
несколько модифицирована [2],
у 760 Гд1
где V — скорость вентиляции (в л/мин); q —
количество двуокиси углерода, выдыхаемой
космонавтом (в л/мин); Ррег — допустимое
парциальное давление двуокиси углерода в
атмосфере космического скафандра (в мм
рт. ст.); Рраг — парциальное давление
двуокиси углерода в газовой смеси, поступающей от
регенерационного патрона (в мм рт. ст.).
При расчетах объема вентиляции С. А. Го-
зулов и Л. Г. Головкин [3] и Д. М. Иванов
и А. М. Хромушкин [4] рекомендуют
ориентироваться на среднее ожидаемое выделение
двуокиси углерода и его допустимое
парциальное давление (от 7 до 8 мм рт. ст.). Такое
содержание двуокиси углерода во вдыхаемой
газовой смеси не приводит к заметным
ответным реакциям в функциональном состоянии
человеческого организма даже при
длительном пребывании в такой атмосфере в течение
нескольких дней.
Расчет вентиляции производится с учетом
среднего уровня выделения двуокиси
углерода, причем предполагается, что
концентрация двуокиси углерода во время усиленной
физической работы космонавта может
превысить рекомендованное значение в 2 раза.
В этом случае парциальное давление
двуокиси углерода может приблизиться к
предельной величине, указанной В. А. Спасским [6],
т. е. к 15 мм рт. ст.
Расчетные характеристики ранцевой
системы скафандра «Аполлон» в отношении
двуокиси углерода были следующими: 1) первые
2,5 часа уровень парциального давления
двуокиси углерода не должен превышать 7,6 мм
рт. ст., 2) следующие полчаса — 10 мм рт. ст.
и 3) остальное время — 15 мм рт. ст.
Фактические уровни парциального давления
двуокиси углерода в полете «Аполлон» при
выполнении работ на поверхности Луны были
примерно на 2 мм рт. ст. меньше. Для
разрабатываемого внебортового космического
скафандра с давлением 414 мм рт. ст.
парциальное давление двуокиси углерода не должно
превышать 7,6 мм рт. ст. (у носовой полости)
при скорости вентиляции 3304 см3/сек и
при установившемся уровне метаболизма
302 ккал/час. Уровень метаболизма является
важнейшим элементом при разработке систем
подачи дыхательной смеси в шлем.
Повышенное парциальное давление двуокиси углерода
в космическом скафандре, если оно имело
место в течение короткого времени, не приводит
к отрицательным последствиям, хотя и
вызывает повышенную нагрузку на
физиологические системы организма.
Температура и влажность относятся к
числу параметров газовой среды внутри
космического скафандра, которые менее всего
поддаются стандартизации. Это можно
объяснить особыми условиями системы
терморегулирования в космических скафандрах. Можно
также объяснить это и большой способностью
человеческого организма приспосабливаться
к меняющимся условиям теплообмена и
существенными колебаниями величин
выделяемых космонавтом тепла и влаги при
выполнении различных операций в космическом
скафандре. При выполнении тяжелой физической
работы выделение человеком тепла в 5—6 раз
превышает тепловыделение в состоянии
покоя (450—500 ккал/час против 80—90 ккал/
/час соответственно). Еще большая разница
наблюдается в отношении выделения
человеческим организмом влаги в тех же
сравниваемых условиях (600—800 г/час против 40—
50 г/час) [5].
Для обеспечения нормальных условий
теплообмена в различных условиях
тепловыделения необходимо, чтобы системы
терморегулирования и регулирования влажности в
космическом скафандре имели широкий
диапазон.
Принимая во внимание существенные
различия в требованиях людей в отношении
теплового комфорта и сложность автоматических
регулирующих устройств, которые могли бы
следить за уровнем тепловыделения и
выделения влаги человеком, управление
удалением влаги и избыточного тепла в
космическом скафандре предпочтительно выполнять
вручную. Это позволяет космонавту создавать
в своем космическом скафандре такие
условия, которые отвечают его индивидуальным
потребностям и степени его физической
активности в данный период.
ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
209
Традиционным методом регулирования
теплообмена и удаления влаги, который
используется в большинстве скафандров пилотов
боевых и гражданских самолетов, является
продувка полости скафандров осушенным
воздухом (содержание влаги не более 5—8 г/
/м3), охлажденным или нагретым до
значительной температуры (от 10 до 80° С) [2, 3J.
Приближенная оценка возможностей этого
метода показывает, что для вентиляции
космических скафандров при приемлемых
расходах (до 300 л/мин) применение
вентиляционного воздуха позволит удалить из скафандра
до 200 ккал/час тепла и до 200—270 г/час
водных паров.
При высоком уровне расхода энергии
космонавтами, выполняющими работы в
замкнутом пространстве, и существенном снижении
теплообмена между космическим скафандром
и внешней средой необходимо, чтобы, кроме
вентиляции космического скафандра,
использовались и другие, более эффективные
методы теплорегулирования. Эти методы должны
обеспечить отвод всего тепла и всей влаги,
выделяемых космонавтом, а также тепла,
выделяемого в результате работы
индивидуальных систем и устройств самого скафандра.
Если использовать для этих целей
контактные или радиационные методы охлаждения,
космонавт может испытывать определенные
колебания температуры и влажности, которые
трудно рассчитать и стандартизировать.
Кроме того, величины степени вентиляции
космического скафандра (50 л/мин), температуры
(от +10 до +15° С) и влажности (от 20 до
85%), приведенные в некоторых
исследованиях [2, 3], были установлены без учета
индивидуальных колебаний тепловыделения и
влагоотделения космонавтов, и принимать эти
величины в качестве нормальных для
космического скафандра было бы опрометчиво.
В американских системах пользуются
двумя видами охлаждения при длительной
работе вне корабля. При внебортовых работах
вентиляция со скоростью 2832 см3/сек
(фактических) обеспечивает некоторое
охлаждение за счет испарения влаги с поверхности
тела космонавта. В основном же охлаждение
выполняется за счет использования одежды
с жидкостным охлаждением (LCG) путем
теплопроводности. Такая одежда состоит из
нейлонового шифона, между слоями которого
находятся поливиниловые трубки,
расположенные так, чтобы одежда была достаточно
удобной. Для обеспечения охлаждения за счет
теплопроводности предусмотрен спандекс-
слой (Spandex), который плотно прижимает
14 Заказ № 1174, т. III
трубки к телу. Такой способ охлаждения
позволяет космонавту выдерживать
метаболические тепловые нагрузки величиной
до 300 ккал/час при теплопритоке извне
75 ккал/час в течение 5 час.
Советские ученые описывают несколько
способов отвода тепла из космических
скафандров при внебортовой деятельности
космонавтов.
1. Охлаждение газовой смеси,
циркулирующей в космическом скафандре, в
радиационных, испарительных или сублимационных
теплообменниках или в теплообменниках, где
источником холода является жидкий
кислород.
2. Удаление тепла за счет испарения воды
в специальных панелях, расположенных в
космическом скафандре или в рукавах.
3. Удаление тепла с помощью хладагента,
циркулирующего по трубкам особой системы
охлаждения, с последующим охлаждением
циркулирующей жидкости в
теплообменниках. Система водяного охлаждения такого
типа может удалять из космического
скафандра до 400—500 ккал/час тепла.
Температура воды на входе в космический скафандр
при этом должна быть в пределах 10—12° С,
расход воды должен составлять 1,5—2 л/мин.
Способы удаления тепла можно сочетать,
можно также дополнить один способ другим.
Проблему теплорегулирования, связанную с
использованием автономных скафандров,
можно решить, либо выбором материала,
покрывающего космический скафандр снаружи,
с тщательно подобранными свойствами для
уменьшения обмена теплоизлучением между
скафандром и окружающей средой, либо
использованием экранно-вакуумной
теплоизоляции. Предлагается для этой цели
использовать алюминизированную пленку.
ИЗМЕРЕНИЕ МЕТАБОЛИЧЕСКИХ
ПОТРЕБНОСТЕЙ
Обеспечение максимальной
работоспособности космонавта, одетого в космический
скафандр, требует исследования биомеханики
системы человек — скафандр при различных
условиях. Е. Рот [18] представил
биомеханические расчеты рабочих характеристик
человека и расхода энергии при различных
рабочих ситуациях. Эти данные полезны при
расчете космического скафандра, который был
бы адекватен общей метаболической
стоимости работы, выполняемой в скафандре.
Однако прямую экстраполяцию делать нельзя,
поскольку характеристики лунной среды
210
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ1
сильно отличаются от характеристик земной
среды.
Одной из важнейших проблем, возникшей
перед высадкой на поверхность Луны, было
предсказание уровня энерготрат космонавта
[10]. Уровень энерготрат представляет собой
важный параметр, связанный с
длительностью снабжения, которую может обеспечить
ранцевое устройство, и со степенью удобств
космонавта. При более тяжелой работе
человек выделяет больше метаболического тепла,
расходует больше ^шслорода и выделяет
больше двуокиси углерода и водяных паров.
Все это оказывает сильное влияние на
конструкцию и использование ранцевой системы,
носимой космонавтом. Энергетические
уровни, как уже указывалось, можно определить
для данных задач в условиях земного
тяготения, но было неизвестно, будут ли эти
пропорции выше или ниже в условиях лунного
притяжения. Уменьшенный вес самого
человека, скафандра, ранцевой системы
жизнеобеспечения и т. п. на Луне, казалось бы,
должны привести к снижению скорости
обмена веществ. Однако уменьшенный вес
может означать пониженное сцепление с
грунтом при ходьбе. А это в сочетании со
свойствами лунного грунта и возможным
нарушением равновесия между космонавтом и
оборудованием может привести к усилению обмена
веществ [10].
Существенная работа по определению
действительного уровня энерготрат была
выполнена во время самих лунных полетов. Эти
сведения представляют большую ценность для
планирования и разработки компонентов
систем жизнеобеспечения будущих космических
полетов. В табл. 3 приведены средние
величины энерготрат космонавтов космических
кораблей «Аполлон» во время выполнения
операций на поверхности Луны. Уровень
энерготрат определяли с помощью
телеметрии тремя способами: измерениями теплового
баланса, расхода кислорода и по частоте
пульса. Тепловой баланс определяли по
сравнению температур воды на входе в водоох-
лаждаемую одежду и на выходе из нее во
время деятельности на лунной поверхности,
расход кислорода измеряли непосредственно
в портативной системе жизнеобеспечения, а
частоту пульса во время работ на лунной
поверхности сравнивали с тарировочной кривой
расхода энергии, полученной на Земле на
велоэргометре перед полетом. Берри [9]
сообщает, что для полета «Аполлона-11» методы
определения теплового баланса и расхода
кислорода дали совпадающие результаты и точ-
Таблица 3. Время внебортовой деятельности
на Луне и средний уровень энерготрат
Полет
Космонавт
«Аполлон-11» Армстронг(1)
Олдрин (1)
«Аполлон-12» Конрад (1)
Бин (1)
Конрад (2)
Бин (2)
«Аполлон-14» Шепард (1)
Митчел (1)
Шепард (2)
Митчел (2)
«Аполлон-15» Скотт (1)
Ирвин (1)
Скотт (2)
Ирвин (2)
Скотт (3)
Ирвин (3)
«Аполлон-16» Янг (1)
Дыок (1)
Янг (2)
Дыок (2)
Янг (3)
Дыок (3)
«Аполлон-17» Сернан (1)
Шмитт (1)
Сернан (2)
Шмитт (2)
Сернан (3)
Шмитт (3)
Дата
VI.1969
XI.1969
1.1970
VI.1971
IV.1972
XII. 1972
5л§о .
Продолн
тельност
внеборто
деятельн
сти, мин
168
168
241
241
235
235
288
288
275
275
393
393
432
432
290
290
431
431
443
443
340
340
432
. 432
475
475
436
436
сте-
ло-
sell
194
279
231
232
210 .
237
187
225
225
262
262
262
237
200
250
212
200
262
187
212
212
215
269
275
219
212
231
237
Примечание. Цифры в скобках означают количество
выходов на лунную поверхность, сделанных космонавтом.
но отражали физическую активность,
наблюдаемую по телеметрии. Данные по сердечной
деятельности оказались наименее надежным
показателем энерготрат. Расход энергии,
оцененный по тепловому балансу и расходу
кислорода, оказался на 61% ниже, чем
оцененный по частоте пульса. Эти методы, подробно
описанные М. Карсоном [10], вкратце
изложены ниже.
Метод определения теплового баланса. Этот
метод (рис. 9) включает расчет общего
количества тепла, удаленного замкнутой систе-
ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
211
мой жидкостного охлаждения, и скрытой
теплоты, отведенной контуром кислородной
вентиляции. Общее количество этого тепла
приравнивается к сумме метаболического тепла,
теплопритока в скафандр и тепла,
накопленного человеком. Ощутимое тепло, отведенное
вентиляционным контуром, считается
пренебрежимо малым и не учитывается.
Основные уравнения теплового баланса:
QTL + QvENT = QmET + QhL ~~ QsT'
QTL = ™>TLCAT>
QvENT = mo£h,
где Q — передача, накопление или выделение
тепла, ккал/час; т — массовый расход, кг/час
(определяется в предполетных испытаниях);
С — удельная теплоемкость, ккал/кг»оС; AT—
перепад температур на одежде с жидкостным
охлаждением (определяется по телеметрии);
Aft — приращение энтальпии, кал/кг; TL —
контур теплопередачи; VENT — контур
вентиляции; МЕТ — метаболическое; ST —
накопленное; HL — утечка тепла; О2 — сухой
кислород.
Скрытая теплота испарения, уносимая
потоком вентиляции, вычисляется умножением
изменения энтальпии вентиляционного газа
на фактический расход сухого кислорода.
Энтальпию можно определить из
психрометрических карт для кислорода при давлении,
равном давлению в скафандре, если известны
точки росы при входе и выходе. Точка росы
для выхода из портативной системы
жизнеобеспечения равна температуре газа,
выходящего из сублиматора. Точка росы при входе
в портативную систему устанавливается по
данным предполетных испытаний. Далее,
расход в вентиляционном контуре определяется
по напору вентилятора с использованием
кривых зависимости расхода от напора в
скафандре. Расход сухого кислорода находят
вычитанием расхода водяных паров из общего
расхода вентиляционных газов.
Уровень энерготрат, вычисленный по
данному методу, для командира экспедиции
«Аполлон-12» во время первого выхода
оказался равным от 229 до 265 ккал/час. Метод
нуждается в допущении стабильности точки
росы на входе в портативную систему
жизнеобеспечения и имеет еще несколько
источников ошибок, таких, как неточности в
измерении расхода хладагента, вентиляционных
расходов, перепадов температуры на одежде
с жидкостным охлаждением и утечки тепла.
Метод определения расхода кислорода.
Расход кислорода зависит только от скорости
Рис. 9. Схема для расчета теплового баланса
1 — космонавт,
2 — теплоизлучение организма,
3 — запас тепла в организме,
4 — тепловой поток через шлем,
5 — портативная система жизнеобеспечения,
6 — питьевая вода,
7 — контур теплопередачи,
8 — тепло от контура теплопередачи,
9 — контур вентиляции,
ю — тепло от контура вентиляции,
11 — электрооборудование,
12 — тепло от электрооборудования,
13 — гидроокись лития,
14 — тепло от гидроокиси лития,
15 — сублиматор,
16 — тепло от сублиматора,
17 — тепло к питьевой воде
обмена веществ. Поэтому этот метод
представляет собой наиболее прямое измерение
скорости обмена веществ и утечек из
скафандра, которое можно выполнить на основе
телеметрических данных. Соотношение
между расходом кислорода и скоростью обмена
веществ известно давно. Основное уравнение,
выражающее это соотношение, имеет вид
п Ю*.т0, _
3,074—0,221
RQ— 0,707
0,293
где Qmet — метаболическая нагрузка, ккал;
пго2 — массовый расход кислорода, кг; RQ —
дыхательный коэффициент, выражающий
отношение объема выделяемой двуокиси
углерода к объему израсходованного кислорода.
Масса кислорода, выданного портативной
системой жизнеобеспечения, вычисляется по
падению давления в баллоне
(телеметрические данные) с использованием
коэффициента сжимаемости, учитывающего отличие
кислорода от идеального газа. Массу
израсходованного кислорода находят вычитанием
утечки кислорода из скафандра из массы
кислорода, продуцируемого портативной
системой жизнеобеспечения. Значение дыха-
14*
212
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
тельного коэффициента берут по данным
наземных испытаний.
Используя этот метод, установили, что
уровень энерготрат у командира экспедиции
«Аполлон-12» во время первого выхода
составил 211 ккал/час. Источником ошибки в
этом методе является неопределенность
утечек из скафандра, неточность отсчета
давления кислорода и произвольный выбор
дыхательного коэффициента RQ.
ПОДВИЖНОСТЬ
Одной из главных проблем при создании
надувных скафандров еще со времен Б.
Поста является их подвижность. Когда скафандр
находится под давлением, он теряет гибкость
и препятствует движениям космонавта. По
этой причине конструкторы пытаются
совместить минимальное давление в скафандре с
физиологическими- требованиями
жизнеобеспечения и декомпрессии.
Требование подвижности к надувному
скафандру наиболее трудно удовлетворить
технически [12]. Сочленения скелета допускают
два вида движений: вращение и сгибание
Таблица 4. Классификация и механизация основных
движений тела
Сустав
Луче-запя-
стный
То зке
»
Локтевой
Плечевой
»
Голеностопный
То же
Коленный
Тазобедренный
То же
»
Талия
Движение
Сгибание-разгибание
Приведение-отведение
Супинация-пронация
Сгибание
Сгибание-разгибание
Приведение-отведение
Сгибание-разгибание
Приведение-отведение
Сгибание
Вращение
Сгибание
Приведение-отведение
Сгибание
Механизм
в скафандре
Шарнир
»
Вращательный
механизм
Шарнир
Вращательный
механизм (шарнир]
Шарнир
»
»
»
Вращательный
механизм
Шарнир
(вращательный
механизм)
Шарнир
»
(соответствует техническим соединениям: вал
с втулкой и шаровой шарнир). Сложные
движения, которые допускаются шаровым
шарниром (плечевой или тазобедренный
суставы), можно разложить на два указанных
выше простых движения. Технический успех
жесткого скафандра определяется
конструкцией его сочленений, которые могут
двигаться подобно сочленениям тела с минимальным
трением и минимальным изменением объема
скафандра. Характер движении в суставах и
сочленениях представлен в табл. 4.
Проблему подвижности локтевых и
коленных сочленений можно решить, используя
секции в виде апельсиновых долек в
скафандре с прочными продольными струнами,
расположенными вдоль нейтральной линии,
длина которых не изменяется при сгибании
сустава. Шарниры плечевого и бедренного
сочленений скафандра чаще всего делают из
гофрированных металлических листов,
которые снабжены дополнительными тягами,
скользящими по роликам или направляющим
стержням. Подвижность кисти
обеспечивается герметически уплотненными сочленениями
с небольшим вращением. Плечевое
сочленение разрешает свободное движение рук в
вертикальной плоскости. Локтевое сочленение
допускает движение руки вдоль продольной оси.
Перчатки космического скафандра
обеспечивают подвижность и комфорт следующим
образом: они раскроены так, что пальцы
наполовину согнуты, и снабжены сочленениями
типа апельсиновых долек. Шлемы бывают
двух типов — пространственные или
вращающиеся. В пространственных
(трехмерных) шлемах возможно свободное движение
головы внутри них. Вращающиеся шлемы
поворачиваются при повороте головы
космонавтом. Герметизация при повороте
обеспечивается в месте сочленения шлема с воротом
скафандра.
ОБЗОРНОСТЬ И ЗАЩИТА ГЛАЗ
Длительный космический полет требует,
чтобы человек работал в совершенно
своеобразных условиях среды, в которых
интенсивность видимой и невидимой радиации
изменяется, уровни контраста также меняются, а
зрительные сигналы, основанные на
эффектах тени и рассеяния света, совершенно
различны.
Одной из наиболее критических проблем
для конструкторов космических скафандров
является создание обзорного устройства,
обеспечивающего необходимую защиту зрения.
ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
213
В табл. 5 перечислены некоторые основные
факторы, которые приходится учитывать при
проектировании обзорного устройства для
шлема космического скафандра.
Таблица 6. Физиологические факторы, влияющие
на конструктивные решения обзорного устройства
Радиация
Фактор
Ультрафиолетовая
Видимая
Инфракрасная
Фотофтальмия
Ослепление
Острота зрения
Адаптация к темноте
Ожог сетчатки
Перегрев роговицы
Ожог сетчатки
Перегрев роговицы
Обзорное* устройство, разработанное для
варианта космического скафандра «Аполлон»,
предназначенного для выхода на лунную
поверхность, было спроектировано с учетом
факторов, перечисленных в табл. 5. Внешнее
смотровое стекло этого двойного устройства
обладает высокой отражательной
способностью в отношении инфракрасной радиации
(общая прозрачность примерно 18%). Такое
свойство было обеспечено осаждением в
вакууме тонкого слоя золота (толщина слоя
375 А). Проблема устранения обратного
отражения изображения самого космонавта,
которое может вызвать некоторые зрительные
искажения, была решена с помощью интерфе-
ренцирующего покрытия. При его
исследовании было установлено, что обратное
отражение составляет всего 8—9%.
Внутреннее остекление защищает
космонавта от ультрафиолетовых лучей. Оно
отличается высокой прозрачностью, необходимой
для работы в условиях лунной ночи. Стекло
отражает инфракрасные лучи, что позволяет
использовать теплоизлучение головы
космонавта для предотвращения конденсации и
замерзания влаги на внутренней поверхности
смотрового окна [7]. Светофильтр
космического скафандра, спроектированного в СССР,
снижает интенсивность солнечного света до
3—15%; часть солнечной радиации с длиной
волны менее 0,35 мкм, которая биологически
особенно вредна, не проходит через
остекление, а прозрачность для инфракрасной
области спектра ограничивается 5—10%-
КОСМИЧЕСКИЙ СКАФАНДР
И ПОРТАТИВНЫЕ СИСТЕМЫ
ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ
В табл. 6 приведены данные о
функциональных и конструктивных особенностях
скафандров США, а в табл. 7 — о системах
выходных скафандров и о деятельности
космонавтов вне корабля. Космические скафандры,
использованные в советской программе
исследования космоса, разделяются на два типа.
Системы космических скафандров «Восток» й
«Восход-2» отличаются вентиляцией
открытого цикла. На рис. 10 приведена схема
системы космического скафандра, который
использовали на космическом корабле
«Восток».
В скафандре «Восход-2» космонавт
выходил в открытый космос, неся на спине
резервуар, с чистым кислородом.
Второй тип космического скафандра,
используемого в космических исследованиях в
СССР, относится к регенеративному типу.
Такой скафандр был применен в программа
«Союз». На рис. 11 приведена блок-схема
системы жизнеобеспечения для таких
космических скафандров.
Основными элементами космических
скафандров являются обол очка,. съемные_лерчат-
ки, гермошлем и автономная или бортовая
системы жизнеобеспечения. Оболочка состоит
из силового слоя, состоящего из прочной тка^
ни и системы троссов и шнуровки. Эта обо^-
лочка создает прочность скафандру,
сохраняет форму, противодействует избыточному
давлению, а также обеспечивает возможность
регулировки размеров* Под силовым слоем
размещается герметический слой. Тепловая
изоляция обеспечивается эластичным слоем
с низкой теплопроводностью. На внутренней:
поверхности этого слоя выполнена система
вентиляции, через которую поступает газовая:
смесь к различным участкам: скафандра. Эти:
слои космического скафандра, в различных:
моделях могут быть едиными или
комбинированными.
Первый американский космический
скафандр для пребывания вне корабля известен
под обозначением G-IV-C (рис. 12). Самый
внешний слой этого скафандра был выполнен
из теплостойкого нейлонового материала.
Следующий силовой слой -- из сетчатого
материала, специально рассчитанного на
обеспечение подвижности и на противостояние
давлению в скафандре. Герметический слой
выполнен из нейлона, покрытого неопреном.
Для защиты от теплового излучения и от мик-
214
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
Таблица 6. Сравнение особенностей космических скафандров
Характеристики
«Меркурий»
«Джемини»
«Аполлон»
Новый
Вес, кг
Надевание (снимание), мин.
Момент/расчетное число
циклов
Утечка, см8/мин (STPD)
Размерность
Обзорность
Негорючесть
Протявометеоритная защита
Тип сочленений
11,4
>15
Большой/10000
-1000
По мерке
Ограничена
Удовлетворительная
Удовлетворительная
Непостоянного
объема
18,2
>15
Большой/10000
-1000
По мерке
Ограничена
Удовлетворительная
Кратковременная
Непостоянного
объема
29,5* 35,4
31,8**
>15 <5
Умеренный/10000 Малый/100 000
<180
По мерке
Номинальная
Улучшенная
<200
Безразмерный
Улучшенная
Улучшенная
Долговременная Долговременная
Непостоянного
объема
Постоянного
объема
♦ Модель «Аполдон-11»,
♦♦ Модель «Аполлон-16», в нее внесены усовершенствования, позволившие расширить возможности выполнения различных
операций.
Таблица 7. Итоги внебортовой деятельности в открытом космосе
Полет
«Восход-2»
«Джемини-4»
«Джемини-9-А»
«Джемини-10»
«Джемини-11»
«Джемини-12»
«Союз-4»7
«Союз-5»7
«Аполлон-9»
«Алоллон-15»8
«Аполлон-16» 8
«Аполлон-17»
«Скайлэб-2»ЕУА1
«Скайлэб-2»ЕУА2
«Скайлэб-2»ЕУА2
«Скайлэб-2» EVA 3
Тот же
Космонавт
Леонов
Уайт
Серная
Коллинз
Гордон
Олдрин
Елисеев
Хрунов
Швейцкарт
Уорден
Маттйнгли
Эванс
Вейц
Конрад
Кервин
Конрад
Вейц
Дата
полета
III.1965
VI.1965
VI.1966
VII.1966
IX.1966
XI. 1966
1.1969
L1969
Ш.1969
VII.1971
IV. 1972
ХП.1972
V.1973
V.1973
V.1973
V.1973
V.1973
Система
жизнеобеспечения
VCM3
ELSS-AMU*
ELSS5
ELSS
»
5PLSS
PEV»
PEV
»
ECS*0
ALSA "
ALSA
»
»
Устройство для
маневрирования
HHMU4
AMU
ними
»
—
—
—
—
Штанговое
—
С
рельсами
_
Время
свободного
маневрирования вне
корабля на
фале1
Время работы
в
разгерметизированном
шлюзе1>а
10 мин. —
36 мин. —
2 часа 07 мин.
39 мин. 50 мин.
33 мин. 2 часа 10 мин.
2 часа 06 мин. 3 часа 24 мин.
1 час —
1 час —
46 мин. —
38 мин. —
1 час 24 мин. —
1 час 7 мин. —
— 35 мин.
3 часа 23 мин. —
3 часа 23 мин. —
1 час 36 мин.
1 час 36 мин.
Общее время1
внебортовой|
деятельности
10 мин.
36 мин.
2 часа 07 мин.
1 час 29 мин.
2 часа 43 мин.
5 час. 30 мин.
1 час
1 час
46 мин.
38 мин.
1 час 24 мин.
1час 7 мин.
35 мин.
ЗЧаса 23 мин.
3 часа 23 мин.
1 час 36 мин.
1час 36 мин.
* Время от открытия до закрытия люка.
* Включает время отделения от корабля.
« Модуль управления вентиляцией.
* Устройство маневрирования с ручным управлением.
5 Внебортовая система жизнеобеспечения.
6 Устройство маневрирования космонавта.
7 Космонавты выходили в открытый космос одновременно
во время встречи друг с другом и стыковки. После 1 часа
пребывания в открытом космосе оба вошли в корабль
«Союз».
• Вне пояса Ван-Аллена.
9 Клапан контроля давления с фалом; возможность
увеличения времени,
н> Система жизнеобеспечения командного модуля.
" Система жизнеобеспечения с кабелем, приборы для
регулировки давления и дополнительным кислородным
прибором.
ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
215
лз.
'^хЩЮ ~5.
Рис. 10. Система жизнеобеспечения космического
скафандра на корабле типа «Восток» [7]
1 — основной вентилятор,
2 — резервный вентилятор,
3 — экономайзер,
4 — баллоны с воздухом,
5 — баллон с кислородом,
6,7 — зарядные штуцеры,
8 — редуктор для регулирования скорости потока,
9 — кислородный прибор,
Ю — редуктор кислородного баллона,
и — разъем,
12 — баллон с кислородом,
13 — регуляторы давления,
14 — вентиляционный шланг
рометеоритов в скафандре имеется слой из
алюминизированного материала.
Шлем снабжен откидным козырьком,
предназначенным для защиты внутреннего
смотрового стекла от ударов и для дополнительной
защиты глаз от повышенного уровня
ультрафиолетовой радиации вне атмосферы Земли.
Кислород к скафандру поступал через
привязной шланг длиной 7,6 м, подсоединенный
к кислородной системе космического корабля,
и далее через небольшую коробку,
закрепленную на космическом скафандре. В этой
коробке размещалось небольшое устройство,
управляющее величиной давления и
вентиляционным потоком. На рис. 13 показана
система жизнеобеспечения для этого скафандра.
Сбор мочи и кала в скафандре «Джемини»,
так же как и в скафандре «Меркурий»,
осуществлялся с помощью сборных мешков.
Сборником мочи служил эластичный латекс-
ный резервуар, прикрепленный к
прорезиненному мешку. Сборником кала — пластмас-
гХ
—\
Ч^!Щ
«f=
11
I £—И
12
Рис. 11. Блок-схема основных агрегатов автономной
системы жизнеобеспечения скафандра на корабле
«Союз»
1 — вентилятор,
2 — блок поглощения углекислоты,
3 — блок терморегуляции и отделения влаги,
4 — основной кислородный баллон,
5 — агрегаты кислородного оборудования,
6 — датчик абсолютного давления в космическом
скафандре и в системе,
7 —датчик температуры воздуха, поступающего в
скафандр,
8 — датчик содержания углекислоты,
9 — к скафандру,
ю — к приборам управления кораблем и
телеметрической системе,
11 — отвод паров,
12 — от скафандра
совый мешок с круговой адгезивной
обкладкой.
Во всех пилотируемых космических
полетах осуществлялось медицинское наблюдение
за космонавтами в реальном времени с
помощью телеметрических устройств.
Измеряемые параметры получали с
помощью наклеек с мягкими биодатчиками.
Таким образом можно было получать
электрокардиограмму, измерять частоту дыхания и
получать дополнительную физиологическую
информацию, включая температуру тела или
скафандра и уровень содержания
углекислоты. Устройство мягких наклеек с
биодатчиками показано на рис. 14. При исследовании
Луны наряду с жидкостным охлаждением
внутренней одежды, портативной системой
жизнеобеспечения (в наспинном ранце) и
аварийной кислородной системой
применялись лунное обзорное остекление шлема и
другие устройства, входящие в специальный
подвижный внебоРтовой узел «Аполлон»
Рис. 12. Космический скафандр проекта «Джемини»
для выхода в открытый космос
J — нижнее белье,
2 — вентиляционный слой для создания комфортных
условий,
3 — герметичная оболочка,
4 — силовая оболочка (соединительная сетка),
5 — буферный слой,
6 — термослой с алюминиевым покрытием,
7 — фетровая прокладка,
8 — наружный слой
Рис. 13. Система жизнеобеспечения «Джемини-4»
для выходного скафандра
1 — клапан,
2 — регулятор давления,
3 — запорный клапан,
4 — баллон с кислородом,
5 — расходный регулятор скафандра и клапан сброса
давления,
6 — манометр,
7 — ручной кислородный аварийный клапан,
8 — ограничитель питающего канала потока,
9 — штуцер питающего канала,
ю — биотелеметрия и коммуникации,
11 — фал,
12 — соединение с парашютом,
13 — контрольный клапан,
14 — привязной фал в сборе длиной 25 футов (7,62 м),
15 — ограничитель расхода,
1 в — и-образные штуцера,
17 — быстроразъемное соединение,
18 — клапан восстановления давления в кабине
ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
217
(EMU). На рис. 15 показано снаряжение для
деятельности на поверхности Луны по
программе «Аполлон». Как видно на фотографии,
внебортовой скафандр состоял из основного
космического скафандра «Аполлон», поверх
которого надевалась одежда для защиты от
теплоизлучений и метеоритов. Основной
скафандр состоял из нейлонового внутреннего
слоя, нейлоновой покрытой неопреновым
каучуком герметической оболочки и нейлонового
же ограничивающего слоя силовой оболочки.
Внешние слои с внутренней стороны
изготовлялись из материала «Номекс» и двух слоев
ткани «Бета», покрытой тефлоном.
Кислородное соединение, коммуникации и провода
биомедицинских датчиков были прикреплены к
разъемам на туловище скафандра. Под это
снаряжение надевалась внутренняя одежда
с жидкостным охлаждением. Она
выполнялась из трикотажного материала «нейлон-
спандекс» с сетью пластиковых трубочек,
по которым циркулировала охлаждающая
вода.
Жизнеобеспечение во время деятельности
на поверхности Луны осуществлялось с
помощью ранцевой портативной системы
жизнеобеспечения. Эта система снабжала
космонавта кислородом и подавала охлаждающую
воду к внутренней одежде (рис. 16). В нее
входили также оборудование связи и
телеметрии, источники питания и т. п. Система
удаляла углекислоту из вентиляционного потока
и обеспечивала передачу информации по
телеметрии. В верхней части ранца (см. рис. 15)
была расположена дополнительная система
подачи кислорода, которая была рассчитана
на снабжение газообразным кислородом в
непредвиденном случае в течение минимум
40 мин.
Работа портативной системы
жизнеобеспечения происходила следующим образом. Вода,
циркулирующая по трубкам охлаждения
внутренней одежды, отбирала метаболическое
тешго и обеспечивала охлаждение за счет
теплопроводности. Затем эта вода проходила в
сублиматор и там охлаждалась. Система
кислородной вентиляции подавала кислород,
удаляла двуокись углерода и другие газы и
регулировала влажность. Загрязняющие примеси
удалялись из кислорода при входе его в ранец
с помощью патрона из активированного угля.
Двуокись углерода связывалась химически с
Рис. 14. Наклейки с биодатчиками (программа
«Джемини»)
Рис. 15. Снаряжение для выхода на поверхность
Луны (программа «Аполлон»)
218
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
Рис.16
Рпс.17
Рис.18
Рис.19
ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
219
гидроокисью лития. Излишняя влага в
газовом потоке задерживалась фитильным водо-
сепаратором. Поток газа охлаждался в
теплообменнике (сублиматорном). Система
кислородной подачи являлась независимым
устройством открытого цикла, которое могло или
подавать кислород в случае аварии основной
системы снабжения, или открывать контур
потока в случае полного выхода из строя
вентиляционной системы ранца.
Удаление отходов во внебортовом
скафандре осуществлялось с помощью калоприемни-
ка и сборника мочи и устройства передачи
(рис. 17). Калоприемник состоял из
эластичных трусиков с адсорбирующим
подкладочным слоем в области ягодиц и с отверстием
для половых органов в передней части. Эта
система допускала непреднамеренную
дефекацию в момент, когда космонавт одет в
скафандр и последний находится под давлением.
Подсистема собирала кал и предотвращала
его попадание на одежду. Влага из фекалий
абсорбировалась подкладочным слоем и
испарялась в атмосферу скафандра, откуда затем
удалялась через систему вентиляции.
Емкость системы сбора фекалий составляла
примерно 1000 см3 твердого вещества. До сих
пор система сбора фекалий во время вылазок
на Луну космонавтами не использовалась.
Устройство сбора и передачи мочи в
скафандре обеспечивало сбор и промежуточное
хранение жидких отходов во время запуска, вне-
бортовой деятельности или в непредвиденных
случаях, когда бортовая система удаления
отходов космического корабля не могла быть
использована. Эта система могла собирать
до 950 см3 жидкости со скоростью до 30 см3/
Рис. 16. Нижнее белье с жидкостным охлаждением
1 — застежка-молния,
2 — штуцер,
3 — магистраль,
4 — трубки,
5 — дозиметр
Рис. 17. Устройства для сбора фекалий (а) и сбора
и отвода мочи (б)
Рис. 18. Остекление лунного скафандра
1 — боковое стекло,
2 — центральное стекло,
3 — козырек,
4 — солнцезащитное устройство,
5 — защитное устройство,
6 — покрытие,
7 — застежка
Рис. 19. Мешочек с водой для пользования при
выходе на поверхность Луны в скафандре «Аполлон»
/сек. Для работы этой системы никаких
ручных регулировок не требовалось. Створчатый
обратный клапан предотвращал обратное
течение из сборного мешка. Собранную мочу
можно было перелить через оболочку
скафандра в бортовые емкости для мочи
командного отсека или лунного модуля во время его
наддува или декомпрессии. Устройство для
сбора мочи размещалось поверх внутренней
одежды или под ней; оно соединялось
шлангом с мочепроводным ниппелем на
скафандре.
Остекление шлема (LEVA) в лунном
скафандре, как и в снаряжении «Джемини»,
было двойным. Стекла устанавливались на
шарнирах на поликарбонатной оболочке,
прикрепленной к шлему. Остекление
обеспечивало защиту космонавта от ударов
микрометеоритов, от теплового, ультрафиолетового и
инфракрасного излучений.
Внутреннее лицевое стекло использовалось
для работы в темноте или в тени и
отличалось высокой прозрачностью в области
видимых лучей. Это стекло было сделано из
поликарбоната, который обеспечивает защиту от
ультрафиолетовой радиации. Наружное
стекло защищало космонавта от инфракрасных
лучей, отражаемых лунной поверхностью
благодаря покрытию его внутренней
поверхности тончайшим слоем золота. Начиная с
полета «Аполлона-12» к остеклению добавили
сверху солнцезащитный козырек в средней
части обода шлема. На рис. 18 показано
остекление лунного скафандра.
Другой модификацией со времени полета
«Аполлона-12» было добавление мешочка с
питьевой водой объемом 1080 см3, который
крепится внутри шейных колец скафандра
(рис. 19). Космонавт мог сделать глоток воды
объемом от 15,3 до 20,3 см3 из мешочка
через трубку диаметром 3,2 мм, конец которой
был расположен недалеко от рта. Мешочек
заполнялся водой из переносного водяного
бачка лунного модуля.
НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ КОСМИЧЕСКИХ
СКАФАНДРОВ
В настоящее время прилагаются большие
усилия для решения новых проблем и
устранения недостатков, обнаруженных при
пользовании космическими скафандрами и их
системами. В результате этих усилий увеличена
подвижность скафандра (рис. 20).
Уменьшение величины моментов вращения и
увеличение срока службы (числа вращательных
движений) сочленений, достигнутое во всех со-
220
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
1
1
подв
ф
с
в
Q)
Вт*
Увел!
/
•г
1
2** 3**
Системы скафандров
Рис. 20. [Подвижность различных космических
скафандров
1 — «Меркурий»,
2 — «Джемини»,
3 — «Аполлон-Скайлэб»,
4 — новые скафандры
* Повышенная подвижность определяется как
увеличенные степени подвижности во всех плоскостях плюс
пониженные моменты трения в сочленениях плюс
стабильность многопозиционных сочленений
** Скафандры предназначены для внебортовых работ на
орбитах и лунной поверхности
^
Рис. 21. Космический скафандр типа RX-1
единениях усовершенствованных космических
скафандров для внебортовых операций,
представляется большим техническим
достижением. Это было обеспечено путем
использования сочленений с постоянным объемом, в
которых не совершается работа по изменению
объема против давления.
Для сравнения можно отметить, что в
сочленениях первых скафандров «Джемини»
использовалась соединительная сетка (не
сохраняющая постоянного объема), а
сочленения в первых скафандрах «Аполлон»
представляли собой фасонные гофрированные
сочленения, также не сохраняющие постоянного
объема.
Примером жесткого скафандра, имеющего
сочленения с постоянным объемом, является
скафандр модели RX-1 (рис. 21). В рабочем
состоянии скафандр сохраняет практически
любую форму, так как при этом
обеспечивается поддержание постоянного объема. В то
же время он позволяет выполнять
практически любые движения тела с минимальными
затратами энергии. Основным принципом
скафандра постоянного объема является
использование вращающихся гофрированных
сочленений [12].
Во вращающемся гофрированном
сочленении используются жесткие кольца,
снабженные ограничителем продольного движения;
благодаря этому ткань сочленения легко
складывается и разворачивается, сохраняя объем
сочленения при максимальном диапазоне его
движения.
Металлические кольца в гофрированном
сочленении входят одно в другое. Рукав из
прорезиненной ткани закрепляется между этими
кольцами и действует как герметичная
оболочка. Кольца размещены таким образом, что
ткань между ними укладывается в виде
складок или гармошки. В этом случае
максимальная нагрузка является чистым растяжением,
которое может легко поглощаться
подвижными стальными тросиками, соединяющими все
кольца. Первое и последнее кольца
приварены к жестким частям конструкции
скафандра. При сгибе сочленения ткань складывается
или расправляется между кольцами; при
этом увеличение объема на одной стороне
сочленения компенсируется таким же
уменьшением объема на другой стороне.
Таким образом, общее изменение объема
равно нулю и на это не тратится каких-либо
усилий. Поэтому момент вращения,
необходимый для изгиба сочленения, определяется
только внутренним трением ткани и тросов
[12].
ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
221
В исследовательском центре Эймс НАСА
разработан другой жесткий скафандр АХ. За
исключением мягких перчаток, весь скафандр
выполнен из жестких материалов и
отличается исключительной подвижностью с малыми
моментами трения и малыми утечками.
Особенностью программы разработки этого
скафандра, обеспечивающего такую большую
подвижность, было использование сочленений
в виде «самоварной трубы» (рис. 22).
Для преодоления недостатков, связанных со
складыванием «негнущихся жестких
скафандров», в НАСА предпринята
разработка «гибридного» скафандра. Такой
скафандр конструируют из жесткого материала,
но с участками из более мягкой ткани
(рис.23).
Такая комбинация объединяет
преимущества жестких и мягких космических
скафандров. В этих скафандрах в плечевых и
тазобедренных сочленениях использованы
сочленения типа «самоварная труба», а в локтевом,
коленном, лодыжечном суставах и в области
талии — фасонные сильфонные складки. При
складывании скафандра ткань сочленений
спадается.
Для облегчения надевания в скафандре
сделан единый разъем в области талии.
Моменты трения в таком скафандре почти вдвое
меньше, чем в существующих конструкциях.
Кроме того, он получается «безразмерным».
Такой скафандр отличается также вновь
разработанным плечевым сочленением на пятп
подшипниках. В целом скафандр вместе с
теплоизоляцией и противометеоритной
защитой можно сложить в пакет с размерами
37,46 см по высоте, 71,1 см в длину и 66 см
в ширину.
Гибридная конструкция этого скафандра в
сочетании с улучшенными сочленениями
постоянного объема обеспечивает прекрасные
характеристики подвижности. В плечевом
сочленении имеются четыре сегментные
секции и пять уплотненных подшипников. Углы
сегментов выбраны так, чтобы можно было
делать движение рукой в любой плоскости без
ограничения и без предварительного
программирования. В локтевом сочленении
использовано одноосевое складчатое сочленение
постоянного объема. Постоянное сочленение
состоит из двух эллиптических складчатых
секций; одноосевые сочленения выполнены так,
что плоскости изгиба расположены под углом
90° друг к другу. Боковые наклоны в талии
допустимы в диапазоне примерно ±20°.
Наклон вперед в талии допускается в
диапазоне 65°; в предыдущих скафандрах этот диа-
Рис. 22. Космический скафандр типа АХ-1
Рис. 23. Новейший космический скафандр (гибрид*
ный) для внебортовой деятельности
222
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
„45Х107
^30*Ю7
Г
(-
Л
""*"i
— 2
15x10'
20 40 60 80 100 120
Диапазон изгиба, град.
Рис. 24. Моменты, необходимые для изгиба талии
в космических скафандрах с сочленением
непостоянного объема (1) и в гибридном скафандре с
сочленением постоянного объема (2); давление в
скафандре 191 мм рт. ст.
Рис. 25. Перчатки космического скафандра,
обеспечивающие большую подвижность
пазон был значительно меньше. На рис. 24
указаны моменты, необходимые для
различных степеней изгиба в талии для
существующих скафандров с сочленениями
непостоянного объема и для разработанного гибридного
скафандра, диапазон изгибов которого
расширяется до 100° и более.
Скафандр, рассчитанный на давление
414 мм рт. ст., соответствующее высоте
4880 м. В разработке такого скафандра
для внебортовой деятельности будет
использована технология создания гибридного
скафандра.
При использовании этого скафандра можно
отказаться от предварительного дыхания
(prebreathing) кислородом,
предотвращающего декомпрессионные расстройства.
Космонавты экспедиций «Аполлон» прежде чем
перейти в атмосферу космического корабля,
состоящую из чистого кислорода при давлении
252—264 мм рт. ст., должны были вдыхать
чистый кислород в течение примерно трех
часов. При такой мере предосторожности
никаких инцидентов, связанных с декомпрессией,
в космической программе США не
наблюдалось.
Однако, если разработка скафандра на
давление 414 мм рт. ст. увенчается успехом,
при переходе от давления 760 мм рт. ст.
в космическом корабле к давлению в
скафандре надобность в такой процедуре
отпадет.
В процессе выполнения указанной
программы на сегодняшний день созданы
системы сочленений космического скафандра,
которые могут работать в диапазоне давлений
в скафандре от 258 до 363 мм рт. ст. Эти
системы высокого давления основаны на
технике сочленений постоянного объема и
используют технологические процессы,
удовлетворяющие в принципе требованиям
работоспособности, надежности и разрывающего
усилия, предъявляемым к скафандру с
давлением 414 мм рт. ст.
Усовершенствованные перчатки. По мере
увеличения объема и сложности работ в
открытом космосе повышаются требования к
подвижности пальцевых и кистевых
сочленений скафандров. Космические инструменты
в будущем станут более разнообразными и
более сложными, поэтому необходимо улучшить
технологию изготовления перчаток
космического скафандра.
На рис. 25 показаны улучшенные перчатки,
в которых для обеспечения лучшего захвата
использован принцип сочленения
постоянного объема. Кроме того, сочетание тканей,
использованное для изготовления пальцев
перчаток, улучшает их тактильные
характеристики.
ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
223
ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ СРЕДСТВА
ДЛЯ ВНЕБОРТОВОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Космические инструменты. Различные типы
инструментов, которые требуются для
выполнения работ в космосе, например при
исследовании лунной поверхности, можно
видеть на рис. 26.
Исследования показывают, что: 1) силовые
инструменты должны быть компактны; 2)
необходима разработка какой-то системы для
удержания инструмента возле человека
независимо от типа инструментов, используемых
при внебортовой деятельности, и 3) если
человек привязан, инструменты без отдачи не
имеют особых преимуществ перед обычными
инструментами [11].
Подвижная платформа для внебортовой
деятельности. Разработка конструкции
рабочей платформы для внебортовой деятельности
(рис. 27) показала, что маневренная
тележка с открытым основанием может помочь
космонавту выполнять его задачи в космосе.
Рис. 26. Инструменты для работы в космосе
1 — совок,
2 — укладка для 20 пакетов,
3 — кинокамера с объективом 20 мм,
4 — молоток,
5 — портативная система жизнеобеспечения,
6 — ранец пилота,
7 — укладка для колпачков пробозаборных трубок,
8 — ранец командира,
9 — сменные пробозаборные трубки и шомпол,
ю — мешок для сбора образцов,
11 — маркерный карандаш,
12 — карандаш с подсветкой,
13 — специальный контейнер для забора проб внешней
среды,
14 — камера с объективом 500 мм,
15 — ручные часы — хронограф,
16 — манжета для записей,
17 — клещи,
18 — карман для листков с записями
224
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
Движитель платформы доставит космонавта
к месту работы. Манипуляторы помогут
космонавту при швартовке и будут служить как
бы продолжением рук или «внешними
руками» после швартовки. Платформа крепится
к рабочей площадке якорями.
Телеоператоры. Для расширения
пространственных человеческих возможностей, для
проникновения во вредную для человека
среду, а также для увеличения его
энергетических и силовых возможностей можно
использовать телеоператоры. Эти устройства могут
принимать различные формы. На рис. 28
показаны плечо и рука жесткого космического
скафандра НАСА, предназначенного для вне-
бортовой работы с биоэлектрическим
манипулятором (телеоператором). Здесь между
движениями руки космонавта в скафандре
и механическим исполнителем, размещенным
па рабочей платформе, имеется управляемая
связь «один-к-одному».
Широкий набор функций телеоператоров
включает монтаж спутников, их: ремонт,
обслуживание, строительство и использование
аварийных устройств.
УСТРОЙСТВА ДЛЯ МАНЕВРИРОВАНИЯ
В ОТКРЫТОМ КОСМОСЕ
Автономная ручная маневровая установка.
На рис. 29 показано устройство, которое
использовал космонавт Эдвард Уайт в
программе полета «Джемини-4». Эта система
содержит собственный источник холодного газа
высокого давления с необходимыми клапанами
и соплами для создания управляемой тяги.
Для перемещения вперед космонавт
нажимает переднюю часть гашетки. Для остановки
или для движения назад нужно нажать
заднюю часть гашетки. Эта система позволяет
выполнять движения вне корабля с
существенно меньшей затратой энергии космонавта.
Транспортные средства космонавта. Для
программы «Скайлэб» созданы более сложные
устройства маневрирования, которые прошли
экспериментальную проверку в полетах по
этой программе. Сюда входят маневровый
исследовательский транспортный аппарат
космонавта и маневровый аппарат с ножным
управлением. Маневровый исследовательский
транспортный аппарат (рис. 30) можно
использовать в четырех режимах: в качестве
Рис. 27. Рабочая платформа для внебортовой
деятельности
Рис. 28. Телеоператор (справа)
ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
225
Рис. 30. Космонавт, управляющий транспортной
установкой
Рис. 29. Автономная ручная маневровая установка
а — схема,
б — общий вид;
1 — заправочный штуцер,
2 — запорный вентиль,
3 — патрубок,
4 — муфта,
5 — регулятор давления,
6 — кланан толкающего сопла,
7 — узел ручного управления,
8 — тянущее сопло,
9 — клапан тянущего сопла,
ю — толкающее сопло,
11 — баллоны,
12 — штифт
lite
Рис. 31. Транспортный аппарат с ножным
управлением
226
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
ручной маневровой установки, для
обеспечения прямолинейного движения, для
гироскопической стабилизации пространственного
положения и для гироскопического контроля
вращательного движения. Аппарат
обеспечивает шесть степеней свободы при
маневрировании с автономными перезаряжаемыми
подсистемами и снабжен широким набором
приборов для измерения характеристик системы
в полете, движений человека и движения
привязного фала. В транспортном аппарате
ножного управления (рис. 31) используются
ножные рычаги управления,
несбалансированные двигатели пространственного
положения и двигатели перемещения, действующие
примерно в направлении вертикальной оси
тела. Космонавт садится на этот аппарат, как
на велосипед. Двигатели, прикрепленные к
раме, обеспечивают ускорения при
перемещении около 0,03 м/сек2 и номинальные
ускорения при изменении пространственного
положения около 4 град/сек2.
ЛУННЫЕ ЭКСПЕДИЦИИ
Хождение по лунной поверхности.
Уменьшенное в шесть раз ускорение силы тяжести
на Луне в сочетании с особенностями
состава лунного грунта и весом оборудования,
которое несет космонавт, делает простой акт
хождения сильно отличающимся от того, что
человек делает на Земле. По этой причине
космонавты вырабатывают особые
приспособительные походки. Космонавт Конрад
заметил, что для этого приходится прилагать
сознательное усилие. Выход на лунную
поверхность экипажа «Аполлон» показал
необходимость в создании обуви с тепловой и
абразивной защитой.
Лунная тележка. Расширение исследования
поверхности Луны стало возможным после
создания транспортной системы — лунной
тележки, которая снижает расход энергии
космонавтов, одетых в скафандры.
Четырехколесная тележка (рис. 32) весит около 218 кг
Рис. 32. Лунная тележка
ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
227
Рис. 33. Индивидуальная ракетная установка для
земных условий
и способна нести более 454 кг груза — двух
космонавтов с их портативными системами
жизнеобеспечения (космонавт вместе со
своим оборудованием весит 181 кг), научное
оборудование (около 90 кг), инструменты
космонавтов и образцы лунных камней и грунта.
Тележкой может управлять любой космонавт
так же, как и на Земле, используя небольшую
рукоятку управления для придания тележке
нужного направления и скорости. Запас хода
тележки (22 км) ограничен радиусом 9,6 км
от лунного модуля; это расстояние, которое
космонавты могут пройти пешком в случае
аварии тележки, возвращаясь к лунному
модулю. Управление лунной тележкой
потребовало повышенной подвижности
космического скафандра «Аполлон» для внебортовой
деятельности, что было достигнуто заменой
сочленения в талии скафандра.
Ракетно-реактивный пояс. Работы по
созданию индивидуальной ракетной системы,
которая могла бы обеспечить перемещения
человека на большие расстояния, были начаты
еще в 1953 г. фирмой «Бэлл аэро системз».
Первый полет такой системы (рис. 33) в
условиях земной гравитации состоялся в 1961 г.;
за 13 сек. человек пролетел 34 м. В
последующие годы было проведено более 3000
демонстрационных полетов со 100%-ной
надежностью. Поскольку такая же система может
оказаться полезной в условиях ув£, фирма
«Бэлл» провела ее испытания на имитаторе
Ye g в Исследовательском центре НАСА в
Ленгли. Эти испытания, при которых пилот
был одет в космический скафандр, прошли
успешно.
*
Скафандростроение менее чем за 40 лет
прошло большой путь от создания грубых
демонстрационных моделей до изготовления и
использования весьма совершенных систем
космических скафандров, которые позволяют
эффективно работать в условиях пониженного
барометрического давления с приемлемой
степенью удобства. Начаты работы в
направлении создания космического скафандра на
давление 414 мм рт. ст., который снимет
необходимость длительного периода
предварительного насыщения крови кислородом и продувки
космического скафандра перед переходом
из среды с давлением 760 мм рт. ст. в среду
пониженного давления- Ведутся также
работы по снижению веса космического
скафандра.
Период времени, в течение которого
космонавт может пребывать в открытом космосе,
ограничен работой портативной системы
жизнеобеспечения, которая пока еще не
может регенерировать необходимые вещества.
На разработку способов регенерации этих
веществ сейчас направлены большие усилия.
ЛИТЕРАТУРА
1. Абрамов И. П. Некоторые результаты работы
автономной системы жизнеобеспечения в
полетах космических кораблей «Союз-4» и «Союз-5».
Космическая биология и медицина, 1970, № 4,
75-78.
2. Алексеев С. М., Балкинд Я. В., Гершкович А. М.,
Еремин В. С, Новицкий А. С, Уманский Н. Л.
Современные средства аварийного покидания
самолета. М., Оборонгиз, 1961.
3. Гозулов С. А., Головкин Л. Г. Обеспечение
безопасности космических полетов. В кн.:
Космическая биология и медицина. М., «Наука», 1966.
363—391.
4. Иванов Д. И., Хромушкин А. М. Системы
жизнеобеспечения человека при высотных и
космических полетах. М., «Машиностроение», 1968.
5. Романов Ф. В. Скафандры для космического
полета. Авиация и космонавтика, 1964, № 1, 52—
55.
6. Спасский В. А. Физиолого-гигиеническое
обеспечение полетов в стратосфере. М.— Л., Медгиз,
1940.
15*
228
ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
7. Уланский С. П. Человек в космосе. М., Воениз-
дат, 1970.
8. Beggs /. С, Goodwin F. П. Apollo PLSS —
Environmental Control of the «Smallest Manned Space
Vehicle». NASA SP-302. Washington, D. C., 1972.
9. Berry C. A. Summary of medical experience in
the Apollo 7 through 11 manned spaceflights.
Aerospace Med., 1970, 41: 500—519.
10. Carson M. A. Apollo Portable Life-Support System.
Proceedings of the Second Conference on Portable
Life-Support System. NASA SP-302. Washington,
D. C, 1972.
11. Deutsch S., Heer E. Manipulator systems extend
man's capability in space. Astronautics and
Aeronaut, 1972, 10: 30-41.
12. Fonda-Bonardi G., Buckley C. P. The design for
a self-contained, articulated, one-atmosphere
undersea suit. Litton Industries, undated.
13. Gell С F., Hays E. L., Correale 7. V.
Developmental history of the aviators' full pressure suit in the
Navy. J. Aviation Med., 1959, 30.
14. Hays E. L. Space Suits. In: Manned Space Craft:
Engineering Design and Operation. Purser P. E.
et al. (Eds). New York, Fairchild, 1964.
15. Matrix Manned Systems. Extravehicular Activities
Quidelines and Design Criteria, January 1972.
16. Radnofsky M. I. New Materials for Manned
Spacecraft, Aircraft, and Their Applications. Presented
at the Conference on Materials for Improved Fire
Safety. Houston, Texas, May 1970.
17. Ross M. D. We saw the world from the edge ot
space. Nat. Geogr., 1961, 120: 671—685.
18. Roth E. N. Bioenergetics of Space Suits for Lunar
Exploration. NASA SP-84. Washington, D. C, 1966.
19. Smith W. L. Advanced Space Suit Technology.
Presented at the 38th Annual Scientific
Meeting of Aerospace Medical Association. Washington,
D. C, April 1967.
20. Van Vleet C, Pearson L. M., Van Wyen A. O,
United States Naval Aviation. NAVAIR 00-80P-1,
Naval Air Systems Command, Washington, D. C,
1970.
21. Wilson C. L. Wiley Post: First test of high altitude
pressure suits in the United States. Arch. Environ.
Health, 1965, 20: 805—810.
22. Wilson С L. Soviet high altitude pressure suit
development, 1934—1955. Aerospace Med., 1965, 36:
874—877.
Часть II
КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
СИСТЕМ ОБЕСПЕЧЕНИЯ
ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Глава 8
СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
ЭКИПАЖЕЙ
ПРИ КРАТКОВРЕМЕННЫХ ПОЛЕТАХ
И ПОЛЕТАХ СРЕДНЕЙ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ
Б. А. АДАМОВИЧ
Институт медико-биологических проблем МЗ СССР,
Москва, СССР
Проблема обеспечения жизни человека в
космическом полете в последнее время стала
предметом тщательных научных
исследований, проводимых на Земле и в космическом
пространстве. Именно от решения этой
проблемы во многом зависит дальнейшее
проникновение человека в космос с целью познания
тайн природы, и их практического
использования.
Впервые обеспечению необходимых
условий для нормальной жизнедеятельности и
работы человека на борту космического корабля
большое внимание уделил основоположник
космонавтики К. Э. Циолковский [21].
Для успешного выполнения программы
полета в ограниченной по объему кабине в
первую очередь должна быть создана
благоприятная среда обитания.
Необходимые для обеспечения
жизнедеятельности экипажа условия среды в кабине
космического корабля поддерживаются
комплексом средств, входящим в состав
космического корабля. Этот комплекс должен
обеспечивать человека продуктами питания,
питьевой водой, кислородом для дыхания, сани-
тарно-техническими средствами. Состав,
весовые и объемные характеристики этого
комплекса зависят от количества членов экипажа
и продолжительности полета космического
корабля.
В кратковременных полетах и полетах
средней продолжительности (20—30 суток)
задачи обеспечения жизнедеятельности
экипажа решаются путем использования
запасаемых на борту необходимых продуктов
питания, питьевой воды, кислорода и других
средств [3,4, 8, 10, 15,20].
Все созданные до настоящего времени в
СССР и США космические корабли
предназначались для полетов малой и средней
продолжительности. Поэтому
рассматриваемые в данной главе системы
жизнеобеспечения могут быть проиллюстрированы
реальными проектами для кораблей «Восток»,
«Восход», «Меркурий», «Джемини», «Союз»
и «Аполлон».
Глава написана по материалам,
подготовленным в СССР Б. А. Адамовичем и А. Д. Се-
ряпиным и в США У. Л. Джонсом. Автор
выражает глубокую признательность доктору
Уолтону Л. Джонсу и А. Д. Серяпину за их
кропотливый труд.
ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ,
ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К СИСТЕМАМ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ
Система жизнеобеспечения предназначена
для обеспечения космонавтов всеми
необходимыми для жизни веществами и
поддержания параметров среды в кабинах кораблей в
диапазоне, определяемом физиолого-гигиени-
ческими нормативами.
Основные требования к системам
жизнеобеспечения экипажей космических кораблей
с продолжительностью полета до 30 суток
могут быть сформулированы следующим
образом [10, 23, 26]:
1) надежное функционирование на всех
этапах космического полета,
2) безопасность для экипажа,
3) отсутствие необходимости в
профилактическом обслуживании систем во время
полета,
4) максимальное обеспечение комфортных
условий для экипажа,
5) возможность изменения экипажем
условий в кабине в заданных пределах,
6) возможность контроля (телеметрическо-
232
ЧАСТЬ И. КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ
го и, если необходимо, бортового) качества
функционирования систем,
7) возможность проведения предстартовых
проверок и обслуживания систем,
8) минимальный вес,
9) минимальное энергопотребление,
10) минимальный объем [2, 8, 9, 14, 15,
17, 31].
Эти требования могут быть уточнены при
учете конструктивных и компоновочных
особенностей корабля, конкретных ограничений,
которые налагаются на корабль ракетной
системой.
Независимо от назначения космического
корабля, длительности его полета и
возможных способов технологического и
конструктивного воплощения систем
жизнеобеспечения список их основных функций остается
неизменным [1, 3, 14, 16, 18, 22, 26, 28, 29].
1. Регенерация газовой среды обитаемых
отсеков, поддержание ее состава и давления
в соответствии с медицинскими требованиями
путем:
— удаления из воздуха углекислого газа,
выделяемого экипажем;
— пополнения поглощаемого экипажем
кислорода;
— удаления вредных примесей,
источниками которых могут быть экипаж и
оборудование, находящееся в отсеках;
— удаление пыли и микроорганизмов;
— поддержание ионного состава
атмосферы;
— компенсация утечек воздуха за борт.
2. Обеспечение экипажа питьевой водой.
3. Обеспечение экипажа пищей.
4. Удовлетворение санитарных и
гигиенических потребностей экипажа.
В соответствии с этими функциями система
жизнеобеспечения состоит из подсистем
регенерации атмосферы, водообеспечения,
обеспечения пищей, санитарно-гигиенического
обеспечения и переработки отходов.
Имеются описания многих технологических
принципов, которые могли бы быть
использованы в системах жизнеобеспечения для
кратковременных полетов и полетов средней
продолжительности [1, 2, 7, 10, 27, 31].
1. Для очистки воздуха от углекислого газа
возможно применение:
— поглотителей на основе щелочных и
щелочноземельных металлов,
— синтетических цеолитов,
— активированного угля или других
сорбентов,
— твердых регенерируемых поглотителей
на основе карбоната щелочных металлов,
— надперекисных соединений щелочных
металлов,
— обратимых аминов.
2. Для обеспечения кислородом приемлемо
применение бортовых запасов в виде:
— сжатого газообразного кислорода,
— жидкого кислорода,
— перхлората калия,
— перекиси водорода,
— надперекисных соединений щелочных
металлов [6, 10, 15].
3. Экипаж обеспечивается питьевой водой
либо из запасов, имеющихся на борту
корабля, либо из запасов воды, образуемой водород-
но-кислородными топливными элементами и
сохраняемой посредством добавления ионов
серебра, хлора или препаратов йода, либо
применением запасов воды в сочетании с
регенерацией питьевой воды из конденсата
атмосферной влаги при помощи адсорбции
примесей на комплексной шихте с
включением ионообменных смол. Регенерация воды из
жидких и твердых продуктов
жизнедеятельности космонавтов на корабле с
продолжительностью полета до 30 суток
нецелесообразна, так как потребует существенного
увеличения веса системы энергопитания корабля
[10, 15].
4. При очистке воздуха от вредных
продуктов (помимо СО2), образуемых экипажем
и оборудованием, можно использовать
различные сорбенты (например, активированный
уголь). Кроме того, возможно окисление этих
примесей до СО2 и воды на специальных
катализаторах.
5. Очистка атмосферы от пыли и
микробной флоры предполагает использование
механических и электростатических
пылеуловителей, бактерицидных фильтров,
циклонных сепараторов и др.
6. Обеспечение экипажа пищей
осуществимо при использовании запасов как
натуральных, так и консервированных и
замороженных продуктов.
7. Для удовлетворения
санитарно-гигиенических потребностей экипажа могут
использоваться определенные технологические
процессы в различных вариантах. Например,
обеспечение чистоты кожных покровов
возможно как при мытье рук, лица и тела водой
с применением различных моющих средств,
так и при помощи протирания специальными
гигиеническими салфетками.1 Загрязненное
белье должно заменяться чистым из запасов
белья на борту. Для изоляции отходов
возможно применение герметических емкостей,
СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРИ КРАТКОВРЕМЕННЫХ ПОЛЕТАХ 233
различных способов консервации и удаление
их за борт.
Для обеспечения жизнедеятельности и
высокой работоспособности человека в
герметической кабине космического летательного
аппарата должны быть созданы такие условия
среды, которые были бы близки к
естественным и привычным для организма.
Даже незначительные отклонения
параметров внешней среды от допустимых
пределов создадут для организма человека
дополнительную нагрузку и потребуют
дополнительного напряжения его физиологических
систем.
Это в свою очередь может создать
неблагоприятный фон для переносимости перегрузок,
невесомости и других факторов полета. Кроме
того, специфика космических полетов
требует известного компромисса между
стремлением к созданию оптимальных комфортных
условий для членов экипажа и техническими
возможностями их осуществления. Поэтому
на современном этапе развития космонавтики
вряд ли уместно определять жесткие границы
допустимых колебаний параметров
искусственной среды безотносительно к
конкретному кораблю и программе [9, 12, 13, 15].
В результате медико-биологических
исследований были разработаны нормативы,
определяющие условия жизнедеятельности
экипажей космических кораблей для полетов малой
и средней продолжительности.
Эти нормативы использованы при
проектировании советских и американских космиче-
Таблица 1. Основные нормативы, определяющие
условия жизнедеятельности экипажей космического
корабля при полетах продолжительностью
до 30 суток
Параметры
СССР
[10, 14, 20]
США
[27, 30, 31]
Калорийность рациона пита- 2500—2700 2500
ния, ккал
Общее количество потребляв- 2—2,2 3,63
мой питьевой воды, л /сутки
на человека
Выделение СОг, кг/сутки 1 1
Потребление кислорода, кг/ 0,95 0,95
/сутки
Общее количество твердых и 1,5—1,9 1,61
жидких отходов, кг/сутки
Выделение влаги через кожу 1—1,2 2
и с выдыхаемым воздухом,
кг/сутки
Атмосферное давление в каби- 740—800 259—264
не, мм рт. ст.
Парциальное давление кисло- 160—200 259—264
рода, мм рт. ст.
Парциальное давление СОг, до 7 до 5
мм рт. ст.
Относительная влажность воз- 30—70 40—70
духа, %
ских кораблей и определяют возможные,
зависящие от конкретных условий полета,
диапазоны изменения основных параметров
(табл. 1).
СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКИПАЖЕЙ
КОСМИЧЕСКИХ КОРАБЛЕЙ «ВОСТОК», «ВОСХОД» И «СОЮЗ»
Полетам пилотируемых космических
кораблей предшествовали многочисленные
экспериментальные полеты животных на
вертикально взлетающих ракетах и
искусственных спутниках Земли. Системы
жизнеобеспечения животных в этих полетах явились в
извебтной степени прообразом систем,
предназначенных для обеспечения полетов
человека [3, 4—6, 11, 15, 17, 19].
Полеты первых кораблей «Восток»
рассчитывались на сравнительно кратковременный
период пребывания на орбите, однако при
этом учитывалась возможность их
использования и в более продолжительных полетах.
Предусматривалась также возможность
аварийной ситуации, при которой
продолжительность полета могла увеличиться до 7—12
суток при постепенном повышении
температуры воздуха и ограждений в кабине до +35° С.
В связи с этим системы регенерации и
кондиционирования воздуха, питания и водо-
обеспечения на кораблях строились ш
расчета 12-суточного обеспечения полета одного
космонавта в загерметизированной кабине.
В случае аварийной разгерметизации кабины
предусматривалось использование
спасательного скафандра на время, необходимое для
выбора благоприятного района и
осуществления посадки корабля [9].
Системы регенерации и кондиционирования
воздуха для кораблей «Восток», «Восход» и
«Союз» были основаны на запасах кислорода
и сорбентов, поглощающих водяные пары
и углекислый газ при малых величинах их
234
ЧАСТЬ II. КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ
парциального давления. Некоторая часть
влаги извлекалась из воздуха кабины,
конденсируясь на поверхности теплообменника.
Кислород хранился в химически связанном
состоянии в виде надперекиси щелочных
металлов. Применение химически связанного
кислорода объяснялось соображениями
высокой надежности системы при сравнительно
хороших весовых характеристиках. Поглощая
влагу, надперекиси выделяли кислород, а
образовавшаяся щелочь поглощала углекислый
газ.
Химические реакции, протекающие в
регенеративном веществе, изготовленном на
основе надперекиси калия, при взаимодействии
с кабинным воздухом имеют следующий вид:
4КО2 + 2Н2О -» 4К0Н + ЗО2
4К0Н + 2СО2 -> 2К2СО3 -f 2H2O
2К2СО8 + 2Н2О + 2СО2 -> 4КНСО3
Применение надперекиси калия в системах
регенерации воздуха герметических кабин
малого объема вызывает некоторые
трудности в поддержании постоянного уровня
парциального давления кислорода в
искусственной атмосфере.
Количество выделяемого регенеративным
веществом кислорода в основном зависит от
концентрации паров воды в газовой среде
герметической кабины и величины
вентиляции газовой смеси через регенератор.
Вещество цри взаимодействии с влагой выделяет
приблизительно 1,9 л кислорода на 1 г
поглощенной воды. Следовательно, для
обеспечения одного человека кислородом (из расчета
25 л/час) необходимо подать в регенератор
13,2 г влаги. Такое количество влаги, при
относительной влажности воздуха, равной
50% и температуре +20° С, вещество
поглотит при объеме вентиляции 1,53 м3/час.
Однако для поддержания в герметической кабине
заданной концентрации углекислоты в 1%
объем вентиляции должен быть примерно
2,1 м3/час. Таким образом, вещество будет
взаимодействовать не с 13,2 г влаги в*час, а
со значительно большим количеством, т. е.
18 г, а значит и кислорода выделится не 25,
а 35 л/час. Выделение кислорода,
превышающее его потребление, приведет к повышению
его концентрации в кабине. При больших
количествах вещества, одновременно вводимого
в работу, и малом объеме кабины
концентрация кислорода может быстро достигнуть
предельно допустимых величин. Для того
чтобы избежать этого, в регенерационной
установке должно быть предусмотрено
регулирующее устройство. Оно может быть
основано на нескольких принципах, таких,
например, как введение в работу регенерационного
вещества малыми порциями или
предварительной частичной или полной осушке
воздуха, поступающего в регенератор. В случае
повышения парциального давления
кислорода воздух предварительно проходит через
осушитель, а затем поступает в регенератор.
Уменьшение количества влаги в воздухе
замедляет выделение кислорода, и его
парциальное давление снижается. При снижении
парциального давления кислорода регулирующее
устройство уменьшает степень
предварительной осушки воздуха и, следовательно,
количество выделяющегося кислорода
увеличивается. Таким образом достигается
относительная стабилизация концентрации кислорода
в воздухе кабины.
Система регенерации и кондиционирования
газовой среды в герметических кабинах
космических кораблей «Восток» состояла из
четырех основных узлов, которые
автоматически поддерживали заданный газовый состав
воздуха, его температуру и влажность и
осуществляли контроль основных параметров
газовой среды.
Узел автоматического поддержания
необходимого состава газовой среды состоял из
вентилятора с электроприводом i, регенератора
с регулирующим устройством 2—4, противо-
пыльного фильтра и фильтра вредных
примесей 26 и соединительных воздухопроводов
(рис. 1).
Для обеспечения непрерывного потока
воздуха через регенерационную установку
использовался сдвоенный вентилятор с
электроприводом. При неисправности основного
вентилятора автоматически происходило
переключение на дублирующий. Автомат
переключения вентиляторов реагировал на
короткие замыкания и разрывы в цепи питания и
на резкое снижение числа оборотов
крыльчатки.
При помощи воздушного коллектора
вентилятор соединялся с корпусом регенератора.
Воздушный коллектор распределял потоки
воздуха по всем линиям системы регенерации.
Величина вентиляции через
регенерационную систему рассчитывалась на поддержание
концентрации углекислого газа на уровне
0,5—1% при выделении одним космонавтом
до 20 л СО2 в час. С учетом снижения
абсорбционной способности вещества по мере его
отработки, величина вентиляции
устанавливалась в 50 л/мин на кораблях «Восток» и
180 л/мин на корабле «Восход». Питание
вентилятора и автомата переключения осуще-
СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРИ КРАТКОВРЕМЕННЫХ ПОЛЕТАХ 235
I
жх
\ \
Рис. 1. Принципиальная схема системы регенерации
и кондиционирования газовой среды герметической
кабины кораблей «Восток»
Объяснение в тексте
ствлялось от источника постоянного тока
низкого напряжения.
Регенератор с регулирующим устройством
были объединены в единый блок. Регенератор
представлял собой металлический контейнер,
в котором размещались регенеративное
вещество, фильтры и автоматическое
регулирующее устройство.
Воздух кабины, содержащий углекислый
газ, пары воды и вредные примеси, при
помощи вентилятора постоянно циркулировал
через регенератор. Вредные примеси частично
поглощались регенеративным веществом и
частично задерживались на выходе при
помощи фильтров.
В связи с тем, что одной из возможных
аварийных ситуаций в полете могло быть
повышение температуры воздуха до 35° С,
особое значение придавалось системе
регулирования влажности воздуха, так как от
влажности зависело тепловое состояние организма
космонавтов.
Узел автоматического поддержания
влажности включал блок с поглотителем влаги 5,
автоматический кран б, сигнализатор
влажности 15, два крана с ручным приводом 7, 8 и
соединительные трубопроводы.
Контейнер, заполненный поглотителем
влаги, при помощи воздухопровода
подсоединялся к воздушному коллектору системы
регенерации воздуха. Перед выходными патрубками
контейнера были установлены фильтры.
Расход проходящего через контейнер воздуха
регулировался автоматическим и ручными
кранами.
Допустимые пределы влажности задавались
при помощи контактного датчика, с которого
сигнал нижнего и верхнего пределов
относительной влажности подавался на
автоматический кран. Одновременно с сигнализатора
снимался сигнал на указатель влажности,
236
ЧАСТЬ П. КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ
установленный на приборной доске
космонавта. Для предотвращения запаздывания
срабатывания сигнализатора влажности был
применен принудительный обдув его
чувствительного элемента кабинным воздухом.
Автоматический регулятор осуществлял
дискретное регулирование влажности воздуха
в заданном диапазоне, реагируя только на
нижний и верхний пределы относительной
влажности. Такой метод регулирования
требовал минимального количества энергии и
позволял в данных условиях рационально
использовать осушитель, сохраняя его
поглотительную способность в течение всего
времени работы системы. Одновременно с
автоматической регулировкой влажности в
системе была предусмотрена и ручная регулировка,
дублирующая работу автоматического крана
в случае его неисправности и позволяющая
при необходимости увеличить количество
воздуха, поступающего на осушку. Последнее
особенно важно при резком повышении
влажности за счет интенсивного потоотделения,
а также при аварийном возрастании
температуры внутри объекта.
Система автоматического поддержания
заданного температурного режима состояла из
двух контуров: воздушного, открытого в
пространстве герметической кабины, и
жидкостного, замкнутого на излучатель тепла,
который расположен на внешней поверхности
корабля «Восток». Контакт контуров между
собой осуществляется через жидкостно-воз-
душный теплообменник (радиатор) 9,
находящийся в герметической кабине (см. рис. 1).
Система терморегулирования включала
жидкостно-воздушный теплообменник Р,
вентилятор с электроприводом 9а,
автоматические регуляторы температуры 10, 11, 12, 13,
14, трубопроводы жидкостного контура.
Конструктивно большая часть этих
элементов объединялась в один блок, в котором
были смонтированы вентилятор, жидкостно-
воздушный радиатор с устройством для сбора
конденсата влаги и автоматический
регулятор температуры.
Процесс регулирования температуры
воздуха в кабине корабля «Восток» заключался
в следующем. На задатчике температуры,
расположенном на пульте управления,
устанавливалась желаемая температура в
пределах И—25° С. Если температура воздуха в
кабине отличалась от установленной на
задатчике, то в мостовой схеме автоматического
регулятора возникал разбаланс и на
усилитель поступал сигнал определенного знака.
Последний усиливал сигнал и подавал его на
исполнительный механизм, который приводил
в движение шторку радиатора. Это изменяло
количество воздуха, поступающего на
охлаждение в жидкостно-воздушный радиатор,
который постоянно омывался хладагентом.
Так, при увеличении температуры выше
заданной шторка открывала большую часть
площади охлаждающей поверхности
радиатора.
Охлаждение воздуха в этом случае
происходило эффективнее, и температура в кабине
понижалась. При уменьшении температуры
ниже заданной происходил обратный процесс.
Точность поддержания температуры
регулятором составляла ±1,5° С. Эффективность
работы регулятора в основном зависела от
перепада температур между кабинным
воздухом и хладагентом. Чем больше этот предел,
тем выше эффект регулировки и тем меньше
амплитуда колебаний между крайними
значениями температур воздуха кабины.
Система контроля параметров газовой
среды 18 в герметической кабине корабля
«Восток» включала автоматический
газоанализатор на кислород и углекислый газ 23, 24, 25,
измерители влажности 15, 19, 20, измерители
температуры 17, 21 и измерители давления
16, 22.
Система позволяла контролировать такие
основные параметры газовой среды, как
газовый состав по содержанию кислорода и
углекислого газа, относительную влажность,
температуру и абсолютное давление в кабине.
Стрелочные указатели всех этих приборов
были выведены на приборную доску
космонавтов.
Для наблюдения за работой системы
регенерации и кондиционирования воздуха
корабля «Восток», а также для контроля
состояния газовой среды кабины во время полета в
системе был предусмотрен
радиотелеметрический контроль основных параметров,
характеризующих работу агрегатов системы и
состояние искусственной атмосферы.
До совершения первого полета
космического корабля «Восток» с человеком на борту
система регенерации и кондиционирования
воздуха прошла серию наземных испытаний
в макете корабля «Восток» с участием
испытуемых. Одновременно были проведены два
летных эксперимента на спутниках типа
«Восток» с животными на борту. При этом
были выявлены все особенности системы —
режим ее работы и характер изменения
параметров газовой среды в зависимости от
продолжительности эксперимента и теплового
режима.
СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРИ КРАТКОВРЕМЕННЫХ ПОЛЕТАХ 237
880
840
800
/60
720
н
-35
-30
2h
20
15
-
-80
-70
-G0
50
40
30
&
36
32
28
24
20
-
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
/
f
/
/
\
/
* •
— ■
г
\/
=\
*-—'
— —
— —
у——
V
-* — ■
^-;
—--ч
<■-■ ■■*
л
\-
fCT\
J-
Z
0 12 3 4 5 6
Рис. 2. Изменения параметров газовой среды при
наземных испытаниях системы жизнеобеспечения
корабля «Восток»
10
11
12
13 т, сутки
5
%.
s
800
790 -
780 -
770
760
о
- 30
- 28
- 26
- 24
- 22
20
18
16
14
12
10
- У0
- 80
- 70
- 60
- 50
- 40
- 30
6*
28
- 26
- 24
- 22
- 20
см
-8
1,0
0,»
0,8
0,7
0,0
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
f
1
1
Г
V
\
V
<-—'
/
~**
-^
/
шшшт
■ ■■■
г
--в
—^
/
■ ■ ^
у
//Г
J
Р
Рис. 5. Изменения
а кабине корабля
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70' 75 80 85 Витки
параметров газовой среды
«Восток-5» в полете
238
ЧАСТЬ И. КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ
В конечном варианте система прошла
зачетные испытания. Продолжительность
эксперимента составила 12,5 суток. Данные о
характере изменения параметров искусственной
атмосферы в этом опыте представлены на
рис. 2.
При осуществлении первого космического
полета с космонавтом Ю. А. Гагариным
система проработала около 5 час. За это время
параметры газовой среды изменялись в
следующих пределах: атмосферное давление
750—755 мм рт. ст., влажность 62—69%,
температура 19—20° С, концентрация кислорода
21—22° С, концентрация углекислого газа
9,4-0,6%.
Наиболее продолжительным был полет
космического корабля «Восток-5». На рис. 3
показаны изменения параметров газовой среды
в этом полете.
Из рис. 3 видно, что в процессе полета
параметры воздушной среды кабины были в
пределах нормы и обеспечивали космонавту
комфортные условия. Это в значительной
степени содействовало успешному выполнению
полетного задания.
Таким образом, результаты работы системы
регенерации и кондиционирования воздуха
космических кораблей как в наземных, так
и в летных экспериментах показали высокое
качество и надежность подобных систем в
обеспечении необходимых условий в полете.
Системы регенерации и кондиционирования
воздуха космических кораблей «Союз» в
принципе были подобны вышеописанным.
В основном они отличались лишь способом
регулирования парциального давления
кислорода (введение регенерационного вещества
порциями) и переносом основной роли в
осушке воздуха с химических поглотителей
на теплообменники.
Системы регенерации и кондиционирования
воздуха, построенные на применении надпе-
рекисных соединений, могут быть с успехом
применимы для сравнительно
кратковременных полетов [20].
В перспективе, при полетах большой
продолжительности, эти системы могут найти
особое применение как аварийные на случай
выхода из строя основных систем
регенерации и кондиционирования воздуха.
При подготовке полетов на кораблях
«Восток» и «Восход» уделялось большое
внимание разработке рационов питания для
экипажей этих кораблей. Необходимо было
получить экспериментальные данные об обмене
веществ в условиях действия перегрузок,
изоляции, температурных воздействий и т. п.
Были определены основные требования к
калорийности рациона, содержанию в нем
белков и других пищевых веществ. Рационы
должны были быть полноценными в
количественном и качественном отношениях при
минимальном объеме и весе, иметь хорошие
вкусовые качества, выдерживать
продолжительные сроки хранения в различных
условиях, содержать минимальное количество
неусвояемых веществ. Необходимо также
было обеспечить возможность приема пищи в
условиях невесомости. Этим требованиям в
значительной степени отвечал
разработанный и испытанный в лабораторных условиях
паек, состоящий из высокопитательных и
легко усвояемых консервов пюреобразной
консистенции, упакованных в тубы [8, 15, 18] *.
Пищевой рацион на кораблях «Восток»
состоял из двух частей. Первая
рассчитывалась на планируемую продолжительность
полета, ее калорийность составляла 2500—
2700 ккал/сутки при среднем содержании
белков 120 г/сутки, жиров 85 г/сутки,
углеводов 300 г/сутки. Вторая часть рациона была
предназначена для использования в
аварийной ситуации, когда продолжительность
полета могла увеличиться. Калорийность
аварийного запаса составляла 1450 ккал/сутки.
Состав пищевого рациона от полета к
полету претерпевал некоторые изменения,
заключавшиеся в основном в частичной замене
пюреобразных пищевых консервов,
составлявших основное содержание рациона
корабля «Восток» и «Восток-2», натуральными
продуктами. Пюреобразные консервы
расфасовывались в алюминиевые тубы емкостью
160 г (нетто), снабженные металлическими
бушонами (колпачками) с прокладкой из
пищевой резины и с внутренним покрытием
стенок консервным лаком. Стерилизовали
консервы в автоклавах с водяным
противодавлением.
В набор продуктов были включены также
хлебцы в виде небольших шариков, кусочки
копченой колбасы, витаминизированное
шоколадное драже, мармелад «лимонные
дольки». Твердые продукты упаковывались под
вакуумом в пакеты из полимерных пленок.
В контейнерах для пищи кораблей «Восток»
и «Восток-2» размещался односуточный
рацион космонавта и запас пищи на случай
аварийной ситуации.
Полеты Ю. А. Гагарина и Г. С. Титова
показали, что человек в состоянии невесомости
способен нормально принимать пищу. Благо-
1 См. также главу 2 тома III.
СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРИ КРАТКОВРЕМЕННЫХ ПОЛЕТАХ 239
приятные результаты приема пюреобразной
пищи в первых космических полетах и
выявленная возможность приема твердой пищи в
условиях кратковременной невесомости при
полетах на самолетах позволили расширить
ассортимент продуктов, входящих в состав
рациона А. Г. Николаева и П. Р.
Поповича, за счет более широкого использования
натуральных продуктов плотной
консистенции,
В состав рациона были включены
кулинарные изделия из мяса (котлеты, мясо жареное,
телятина жареная, куриное филе, язык
говяжий, пюре мясное), пирожки с килькой, с
паюсной и кетовой икрой, вобла, свежие
фрукты (апельсины, лимоны, яблоки),
фруктовые соки, кондитерские изделия. С целью
облегчения приема пищи все эти продукты
приготавливались в виде кусочков, долек,
ломтиков, удобных для употребления.
Суточный рацион был разделен на четыре
приема. Пищевая ценность и калорийность
рационов представлены в табл. 2.
Таблица 2. Содержание питательных веществ (в г)
и калорийность (в клал) рационов питания экипажей
космических кораблей «Восток»
Таблица 3. Состав (в г) и калорийность (в ккал)
суточного питания НАЗа
Корабль
Белки
Жиры
Углеводы
Калорийность
(среднесуточная)
«Восток»
«Восток-2»
«Восток-3»
«Восток-4»
«Восток-5»
«Восток-6»
99,6
99,6
119,2
119,2
105,0
120,0
118,2
118,2
84,7
84,7
78,5
85,0
308,1
308,1
305,5
505,5
332,4
305,0
2772
2772
2529
2529
2526
2529
Приближение рационов питания к обычной
пище при апробации в космическом полете
получило высокую оценку космонавтов. Для
обеспечения работоспособности и сохранения
жизни космонавта, попавшего в случае
аварийного приземления в безлюдную местность,
дополнительно был разработан рацион,
обладающий максимальной биологической и
энергетической ценностью при минимальном
весе и объеме. Рацион входил в комплект
носимого аварийного запаса (НАЗ). В него
были включены следующие сухие продукты:
молоко, сливки, творог, сыр, варено-сушеное
мясо, сухари, орехи, шоколад, соль, сахар,
поливитамины. При составлении смесей из
подобных продуктов учитывалась их
калорийность и сочетаемость по вкусу (табл. 3).
Продукт
Сыр
Сливки
Мясо варено-сушеное
Молоко
Творог
сублимированный
Сухари белые
Орехи
Шоколад
Сахар
Белки
5,
15,
28,
12,
8,
2,
2,
6,
—
0
0
6
2
3
8
9
0
Жиры
7,
28,
6,
13,
И,
0,
8,
37,
0
6
8
0
0
4
6
9
Углеводы
5,7
20,0
—
19,3
10,0
17,8
1,6
47,6
122,0
Калорийность
88,0
408,6
180,3
253,3
117,3
88,0
93,0
570,0
458,0
Итого
80,0 122,9 234,0 2316,5
Примечание. Рацион также содержал необходимое
количество витаминов и чая.
При разработке этого рациона питания для
космонавтов были учтены возможность
употребления его как с подогреванием, так и без
него, устойчивость при хранении в различных
температурных условиях, герметичность,
легкость и прочность упаковки.
Не менее важной задачей была проблема
водообеспечения экипажей космических
кораблей.
При кратковременных полетах и полетах
средней продолжительности для
водообеспечения целесообразно использовать запасы
воды, хранящейся на борту корабля. На
космических кораблях «Восток» и «Восход»
потребовалось предварительно провести
разработку системы, позволяющей пить воду в
условиях невесомости; выбор материалов для
изготовления системы, выбор надежного
консерванта воды, изучение сохраняемости kohj
сервированной воды в таре из выбранного
материала, испытание системы
водообеспечения в наземных и летных экспериментах [18,
20, 22].
В процессе хранения воды происходит
изменение ее органолептических и
физико-химических свойств. Вода, находящаяся в
закрытой стеклянной таре при комнатной
температуре, уже через 18—36 час. ухудшает
свои вкусовые качества.
Для консервации воды на кораблях
«Восток», «Восход» и «Союз» применялись
препараты серебра. Наилучший эффект был
достигнут при применении ионного серебра.
Вода, консервированная ионным серебром в
240
ЧАСТЬ II. КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ
концентрации 0,1 мг/л, полностью сохраняет
свои органолептические и физико-химические
свойства в течение нескольких лет при
хранении в стеклянной таре.
Доза ионного серебра 0,1 мг/л обладает
быстрым стерилизующим действием в
течение первых 3 час. контакта с микрофлорой
и обеспечивает практически 100%-ный
обеззараживающий эффект. В то же время эта
доза оказалась существенно ниже
токсической, что было подтверждено длительными
экспериментами.
Для хранения и приема воды была
разработана система водообеспечения, состоящая
из емкости, рассчитанной на потребление
воды в количестве 2,2 л/сутки на одного
члена экипажа. Емкость изготавливалась из двух
слоев полиэтиленовой пленки высокого
давления. Оба слоя герметично прикреплялись
к внутреннему отростку металлического
штуцера, который служил основой крепления
системы в жестком контейнере. К наружному
отростку штуцера также герметически
прикреплялся трубопровод с мундштуком.
Запирающее устройство мундштука позволяло
принимать воду только при надавливании на
кнопку устройства. Конструкция мундштука
обеспечивала обеззараживание и дезодорацию
поступающей в него воды.
Для приема воды необходимо было взять
в рот мундштук, нажатием на кнопку открыть
запирающее устройство и затем всасывать
воду. Разряжение, создающееся в полости
рта, вполне достаточно для поступления воды
из полиэтиленовой емкости.
Во, время космических полетов все
космонавты дали хорошую оценку рациону
питания и отмечали удобство и простоту
использования питьевой воды в условиях
невесомости.
На космических кораблях «Восток» и
«Восход» использовалось ассенизационное
устройство АСУ, основанное на принципе отсоса
выделений человека потоком воздуха,
создаваемым вентилятором. Мочекалоприемник
позволял пользоваться АСУ человеку, одетому
в скафандр. При этом «воронка»
мочеприемника или «ложка» для размещения
резиновых вкладышей с сетчатым устройством для
сбора фекалий (для отсоса воздуха и
жидкости) вводились (после расшнуровки) в
специальный аппендикс. Конструкция мочека-
лоприемника позволяла одновременно
собирать мочу и кал. Вкладыши для твердых
выделений человека снабжались ватно-мар-
левой подушечкой для гигиенической
обработки после дефекации.
Разработанные и экспериментально
проверенные средства регенерации и
кондиционирования воздуха, питания, водообеспечения
и санитарно-гигиенического обеспечения в
большой мере содействовали успешному
осуществлению космических полетов кораблей
«Восток», «Восход» и «Союз».
СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКИПАЖЕЙ КОСМИЧЕСКИХ КОРАБЛЕЙ
«МЕРКУРИЙ», «ДЖЕМИНИ» И «АПОЛЛОН»
Одноместный космический корабль
«Меркурий» с герметической кабиной объемом
1,42 м3 был предназначен для полетов с
максимальной продолжительностью 28 час. [27].
Система жизнеобеспечения весом 38,5 кг
была размещена в герметической кабине под
сиденьем космонавта. Атмосфера кабины —
чистый кислород с парциальным давлением
264 мм рт. ст. В течение всего полета
космонавт находился в скафандре с атмосферой,
аналогичной кабинной. В случае
разгерметизации кабины парциальное давление
кислорода в скафандре автоматически
поддерживалось на уровне 238 мм рт. ст.
В качестве источника кислорода
использовался сжатый до давления 527 атм
газообразный кислород в двух шарообразных баллонах
вместимостью по 1,8 кг кислорода каждый.
Схема системы жизнеобеспечения
космического корабля «Меркурий» приведена на
рис. 4. В ней можно выделить два контура
циркуляции газовых потоков: контур
скафандра 18 и контур кабины 19.
Первый контур предназначен для
кислородного обеспечения космонавта,
поддержания на заданном уровне давления и
температуры газовой среды и удаления из нее
углекислоты и влаги.
Кислород из баллона 6 через регулятор
расхода 5 поступает в скафандр для дыхания и
охлаждения тела космонавта. На выходе из
скафандра образуется сложная газовая смесь,
состоящая из кислорода и продуктов обмена
(СО2, влага, вредные примеси и пр.).
Пропускаемая через фильтр твердых частиц 4
и обогащенная дополнительным количеством
кислорода, она подается компрессором 8 в
фильтр вредных примесей (активированный
СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРИ КРАТКОВРЕМЕННЫХ ПОЛЕТАХ 241
&
Рис. 4. Схема системы жизнеобеспечения
космического корабля «Меркурий»
1 — приемный патрубок дыхательной трубки,
2 — выводной патрубок дыхательной трубки,
3 — клапан сброса давления в кабине,
4 — фильтр твердых частиц,
5 — регулятор расхода кислорода,
6 — основной баллон с кислородом,
7 — запасной баллон с кислородом,
8 — компрессор,
9 — активированный уголь,
10 — гидроокись лития,
11 — теплообменник скафандра,
12 — сепаратор воды,
13 — вода для испарительных теплообменников,
14 — теплообменник кабины,
15 — барометрический клапан,
16 — регулятор давления,
27 — баллон с кислородом, расходуемым при старте,
28 — контур скафандра,
19 — контур кабины,
20 — дренаж паров воды за борт космического корабля
уголь) 9 и затем поступает в два цилиндра 10,
содержащие поглотитель углекислого газа
гидроокись лития (1,18 кг в каждом). Далее
очищенная газовая смесь охлаждается в
испарительном теплообменнике 11,
освобождается от излишней влаги и вновь поступает в
скафандр при температуре примерно 8° С.
В пластинчатом испарительном
теплообменнике вода под действием космического
вакуума испаряется при температуре 2° С,
отбирая при этом тепло от газовой смеси.
Расход воды составляет 0,77 кг/час. В воздушном
тракте теплообменника 11 при охлаждении
газового потока происходит конденсация со-
16 Заказ № 1174, т. III
держащихся в нем паров воды, а
образовавшийся конденсат собирается виниловой
губкой в сепараторе воды 12. Губка
механическим способом периодически отжимается, и
вода поступает в сборник конденсата, откуда
она не расходуется. Резервная система
кислородного обеспечения с баллоном 7
включается вручную в случае неисправности в
основной СЖО и на участке спуска корабля с
орбиты на Землю. При этом кислород
поступает прямо в скафандр в количестве,
достаточном для дыхания и вентиляции тела, и
выпускается через клапан в кабину. Другие
агрегаты СЖО в этих случаях не работают.
Второй контур предназначен для
поддержания заданного парциального давления
кислорода и температуры в кабине, а также для
обеспечения циркуляции газа в условиях
невесомости. Питание кислородом производится
только от основного баллона 6. Так как
космонавт постоянно находится в скафандре и
продукты обмена веществ в кабине
отсутствуют, то в контуре кабины не предусмотрены
устройства для их удаления.
В этом контуре имеется испарительный
теплообменник 14, который подает поток
охлажденного кислорода в кабину для
поддержания в ней температуры 21 ±3° С.
Во время пребывания в кабине на старте
космонавт использует кислород для дыхания
из баллона 17, во время снижения корабля
при возвращении на Землю на высоте 6000 м
барометрический клапан открывает
дыхательные трубки 1 ж 2, при помощи которых
обеспечиваются дыхание космонавта и
вентиляция скафандра атмосферным воздухом до
момента приводнения.
Система жизнеобеспечения во время всех
полетов корабля «Меркурий» работала
удовлетворительно. Исключение составляло лишь
регулирование температуры воздуха в
скафандре. Регулирование вручную малых
расходов воды (0,77 кг/час) в теплообменнике
скафандра оказалось очень сложной
задачей.
Система жизнеобеспечения корабля «Дже-
мини» была предназначена для
жизнеобеспечения двух космонавтов в течение 14 суток
в герметической кабине объемом 2,3 м3.
Наряду с этим в состав СЖО были включены
элементы, обеспечивающие снабжение
космонавтов кислородом при катапультировании из
кабины, разгерметизацию кабины перед
выходом космонавта в открытый космос и
повторное создание в ней давления после
возвращения космонавта, охлаждение
радиоэлектронного и другого тепловыделяющего
ЧАСТЬ И. КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ
Рис. 5. Схема системы жизнеобеспечения
космического корабля «Джемини»
1 — клапан дыхательной трубки,
2 — клапан рециркуляции,
3 — вентиляторы,
4 — поглотитель СО2 и запахов,
5 — теплообменник-водосепаратор для скафандров,
6 — штуцера шлангов скафандров,
7 — фильтры твердых частиц,
* —клапан регулирования расхода и отсечки питания
кислородом из резервных баков,
9 — главный кислородный бак,
10 — теплообменник для подогрева кислорода,
11 — регулятор давления в кабине,
12 — резервные кислородные баки,
13 — баллоны системы подачи кислорода при
катапультировании,
14 — контейнер с жидким кислородом,
15 — скафандр,
16 — клапан ручной герметизации кабины,
17 — клапан ручного регулирования давления,
18 — двухходовой клапан регулирования давления,
19 — водяной бак,
20 — кран для питьевой воды,
21 — вентилятор кабины,
22 — теплообменник кабины,
23 — быстроразъемные соединения с автоматической
герметизацией,
24 — кран водяного насоса кабины,
25 — блок насосов топливных элементов,
26 — топливные элементы,
27 — теплообменники,
28 — регенеративный теплообменник,
29 — испарительный теплообменник,
30 — теплообменник для охлаждения на Земле,
31 — космический радиатор,
32 — спаренные регуляторы давления водорода и
кислорода, подаваемых в топливные элементы,
33 — контейнер с жидким водородом
оборудования путем непрерывной
циркуляции жидкого хладагента. Эти дополнительные
задачи существенно усложнили схему СЖО.
Так, например, если в СЖО «Меркурий»
было 49 агрегатов, то в данной системе их
количество возросло до 114, а вес СЖО
увеличился более чем на 100 кг.
Основные отличия этой системы от СЖО
«Меркурий» заключаются в следующем:
введена замкнутая система жидкостного
охлаждения газовой смеси и оборудования с
космическим радиатором;
произведено объединение СЖО с водород-
но-кислородным электрохимическим
генератором (ЭХГ) как источником электроэнергии
и питьевой воды [25].
ЭХГ производит воду в количестве
225 г/час, пригодную лишь для гигиенических
нужд и испарительного теплообменника.
Основные узлы СЖО вместе с запасами
газообразного кислорода размещены в
герметической кабине.
Запасы жидкого кислорода для дыхания,
ЭХГ, система охлаждения с космическим
радиатором, насосами и испарительным
теплообменником размещены в отделяемом при
входе в атмосферу переходнике к
ракете-носителю.
Схема СЖО корабля «Джемини»
приведена на рис. 5*
СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРИ КРАТКОВРЕМЕННЫХ ПОЛЕТАХ 243
Основные запасы жидкого кислорода для
дыхания, хранящегося при сверхкритическом
давлении, размещены в баллоне 9 (вес
кислорода для двухдневного полета — 6,9 кг, для
двухнедельного полета —47,2 кг). Холодный
кислород, поступающий из баллона в систему,
подогревается в теплообменнике 10 до 10° С,
его давление постепенно снижается до
264 мм рт. ст., и затем он поступает в
скафандры с расходом 38 г/час на человека.
Параллельно с основным кислородным
баллоном включены два резервных 12 с
газообразным кислородом, находящимся под
давлением 340 атм. Баллоны снабжены
индивидуальной системой регулирования подачи и
содержат около 60 кг кислорода,
обеспечивающего космонавтов в случае аварии и
при осуществлении посадки в течение двух
часов.
Аварийная кислородная система,
используемая при покидании корабля на высотах
до 21 км, состоит из баллонов 13,
смонтированных на нижней стороне
катапультируемого кресла.
Контур скафандров обеспечивает
охлаждение тела, наддув скафандров и удаление из
газовой среды СО2, влаги и вредных
примесей. Вентиляция скафандра с расходом
газовой смеси 0,65 м3/мин обеспечивается
центробежными вентиляторами 3. После выхода из
скафандра газовая смесь проходит через
фильтр твердых частиц 7 и патрон 4 с
активированным углем и гидроокисью лития.
Очищенный кислород затем осушается и
охлаждается в комбинированном
теплообменнике-сепараторе 5. В этом
теплообменнике-сепараторе влага конденсируется и при помощи
фитилей отводится в сборник конденсата, а
кислород возвращается в скафандры. Контур
кабины включает ребристый теплообменник
22 и вентилятор 21, при помощи которого
осуществляется вентиляция кабины с
расходом 2,5 м3/мин.
Расчетная температура в кабине во время
орбитального полета— около 27° С,
парциальное давление кислорода — 264 мм рт. ст.
Контур кабины также предусматривает
двухходовой клапан регулирования давления
18 и регулятор давления в кабине 11, который
используется для автоматического
поддержания необходимого уровня давления, клапан
ручного регулирования давления 17 и клапан
ручной герметизации 16, которые
используются для регулирования давления в кабине.
Запас кислорода в основном баллоне
рассчитан на проведение трехразовой
разгерметизации во время полета.
При спуске корабля и отделении
переходника питание кислородом осуществляется
только от резервных баллонов 12, На высоте
около 8 км, когда наружное давление
оказывается равным давлению в кабине, клапан 18
открывает свободный доступ наружного
воздуха в кабину. С высоты 6 км вручную
открываются дыхательные трубки 1, подающие
воздух из атмосферы в контур скафандров,
при этом вентилятор 3 переключается на
автономное питание от аккумуляторной
батареи.
В отличие от первых двух систем,
предназначенных для орбитальных кораблей,
система жизнеобеспечения корабля
«Аполлон» была рассчитана для полета
продолжительностью до 14 суток трех космонавтов к
Луне. Объем герметичной кабины
(командный отсек) составлял 7,65 м3 [30].
В целях повышения надежности системы
в ней дублируются все основные подсистемы,,
обеспечен хороший доступ к агрегатам для
их ремонта или замены.
Атмосфера кабины кислородная с
парциальным давлением кислорода 259—264 мм
рт. ст. Космонавты в полете могут работать
в скафандрах и без них.
Схема СЖО корабля «Аполлон» приведена
на рис. 6. Основные запасы жидкого
кислорода для дыхания сосредоточены в
баллонах 6.
Контур скафандров имеет два
вентилятора 24 производительностью 1 м3/мин.
Газовый поток из скафандров поступает в фильтр
твердых частиц 17, а затем в патроны 19 с
поглотителями СО2 и вредцых примесей.
Предусматривается замена цатронов через
каждые 12 час. эксплуатации; Во время
нахождения космонавтов в кабине без скафандров
очистка атмосферы от СО2 и.-вредных
примесей осуществляется теми же- патронами при
открытом клапане 16.
Контур кабины также имеет два
вентилятора 25 и жидкостный теплообменник
^.работающий на антифризе (водо-гликолевая
смесь), который поддерживает температуру
в кабине в диапазоне 21—27° С. В случае
разгерметизации кабины предусмотрена
форсированная подача кислорода в кабину с
расходом 0,32 кг/мин через аварийные
клапаны 1, что обеспечивает в течение 15 мйн.
поддержание в кабине давления 181 мм рт. ст.
при диаметре отверстия в обшивке кабины,
равном примерно 13 мм.
В кабине космонавт, несущий вахту,
находится в скафандре, тогда как два члена
экипажа могут находиться без скафандров.
16*
244
ЧАСТЬ II. КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ
Рис. 6. Схема системы жизнеобеспечения
космического корабля «Аполлон»
1 — аварийный клапан подачи кислорода в кабину,
2, 10 — баки с питьевой водой,
3 —главный распределительный редуктор кислорода
высокого давления,
4 — редуктор давления кислорода в кабине,
5 — дренажный клапан воды,
€ — кислородные баллоны,
7 — подача воды от топливных элементов,
S — сдвоенный аккумулятор воды,
9 — регулятор расхода кислорода,
11 — теплообменник скафандра,
12 — трубопровод питьевой воды,
13 — гликолевый резервуар,
14 — объединенный разъем воздушных коммуникаций
скафандра,
15 — фильтр питьевой воды,
16 — клапан связи контура скафандра с кабиной,
17 — фильтр твердых частиц,
18 — байпасный клапан скафандра,
19 — поглотитель СО2 и запахов,
20 — гликолевый испаритель воды,
21 — радиатор для охлаждения радиоэлектронной
аппаратуры,
22 — гликолевый насос,
23 — радиатор,
24 — вентиляторы скафандра,
25 — вентилятор кабины,
26 — клапан для регулирования температуры на входе,
57 —клапан для регулирования температуры на выходе,
28 — теплообменник кабины
В этом случае кислород поступает в скафандр
из кабины через контрольный клапан. Если
же кабина разгерметизирована и все три
космонавта находятся в скафандрах, то можно
пользоваться или автоматическим или
ручным управлением системы подачи кислорода
в скафандр.
В первом случае при помощи
распределительного редуктора 3 давление кислорода на
выходе в вентилятор скафандра
поддерживается на уровне 194 ±13 мм рт. ст. Во
втором случае космонавт управляет
калибровочным клапаном, установленным в линии
подачи кислорода из баллонов 6 перед
распределительным редуктором 3. Взаимодействие
агрегатов системы терморегулирования легко
проследить по схеме (см. рис. 6).
Схема жизнеобеспечения лунного модуля
рассчитана на обеспечение кислородом и
водой двух космонавтов в течение 49 час. За это
время космонавты осуществляют посадку на
Луну, исследуют ее поверхность и
возвращаются в командный отсек, ожидающий их на
лунной орбите. В лунном модуле (объем
6,65 м3) космонавты все время находятся в
скафандрах, но по программе имеют возмож-
СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРИ КРАТКОВРЕМЕННЫХ ПОЛЕТАХ 245
Рис. 7. Схема системы жизнеобеспечения лунного
модуля космического корабля «Аполлон»
а — вода,
б — «свежий» кислород,
в — гликоль,
г — кислород,
д — фреон,
е — пар,
ж — смесительный клапан,
и — отсечной (ручной) клапан,
к — электромеханический (ручной) клапан,
л — отсечной клапан;
1 — испаритель воды,
2 — сублиматор для охлаждения гликолевой смеси,
3 — баки с водой,
4 — вентилятор скафандров,
5 — теплообменник для охлаждения кислорода,
6 — аккумулятор гликолевой смеси,
7 ~ подача кислорода из баков, находящихся на
посадочной ступени,
8 — электронное оборудование резервной системы
наведения,
9 — штуцер заправки водой ранцевой СЖО,
10 — штуцер поступления кислорода из скафандра в
кабину,
11 — штуцер входа кислорода в скафандр из кабины,
12 — поглотитель СОг и запахов,
23, 15 — теплообменник для охлаждения гликолевой
смеси кислородом,
14 — подача кислорода из баков, расположенных на
взлетной ступени,
16 — центробежные сепараторы воды,
17 — клапан, регулирующий температуру в скафандрах,
18 — ручные клапаны отсечки кислорода,
19 — клапан аварийной подачи кислорода в кабину,
20 — штуцер заправки кислородом ранцевой СЖО,
21 — испаритель фреона для охлаждения гликолевой
смеси на Земле,
22 — регенеративный теплообменник гликолевой смеси,
23 — кабинный теплообменник с вентиляторами,
24 — блок насосов гликолевой системы,
25 — система наведения,
26 — регулятор температуры в кабине,
27 — внешний радиатор — излучатель тепла
ность на короткое время снять гермошлем и
перчатки.
Схема системы жизнеобеспечения лунного
модуля LEM корабля «Аполлон» приведена
на рис. 7.
Подсистема искусственной атмосферы
обеспечивает подачу кислорода при помощи
вентилятора 4 сначала в скафандры, а затем в
кабину через штуцер 10.
Космонавт при выходе на поверхность
Луны отсоединяет скафандр от этой подсистемы
и надевает ранцевую СЖО, зарядка которой
кислородом и водой производится от основной
СЖО через штуцера 20 и 9. Газовый поток
из скафандров последовательно поступает в
фильтр твердых частиц, патрон 12 с поглоти-
246
ЧАСТЬ И. КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ
телями СО2 и вредных примесей и в
теплообменник 5, где он охлаждается водо-глико-
левой смесью до 4,4° С. Конденсат паров воды
удаляется из газового потока двумя
центробежными сепараторами 16. В следующем
теплообменнике 22, через который
пропускается нагретая гликолевая смесь, газовая смесь
подогревается и в нее подается кислород для
восстановления давления.
Циркуляцию газа в кабине осуществляют
вентиляторы 23 с расходом 5,66 м3/мин при
одном работающем вентиляторе. Подсистема
снабжения кислородом состоит из четырех
шарообразных баллонов, в которых хранится
газообразный кислород под давлением 70 атм
(три баллона) и 210 атм.
Подсистема обеспечивает космонавтов
кислородом для дыхания и компенсирует
возможную утечку газа в космос, которая при
давлении в кабине 259 мм рт. ст. достигает
90 г/час. Кроме того, она обеспечивает че-
тырехразовую повторную смену атмосферы
кабины после выхода космонавтов и пять
заправок ранцевых СЖО скафандров.
При кратковременных полетах кораблей
«Меркурий» запас продуктов питания был
минимальным и главное внимание, как и при
полете кораблей «Восток» и «Восток-2»,
было обращено на изучение физиологии
глотания в невесомости. Было отмечено, что
использование пищевых туб существенно
облегчает прием пищи в невесомости. В
более поздних полетах космических кораблей
«Меркурий» была испытана способность
проглатывания обезвоженных, приготовленных
в виде кусочков продуктов, которые
смачивались слюной при жевании [24]. Эти
продукты хранились на борту в вакуумированных
четырехслойных пластмассовых чехлах.
Замечания космонавтов космического
корабля «Меркурий» показали, что более
длительные полеты требуют использования
продуктов питания, входящих в наш обычный
земной рацион. Поэтому космонавты
космического корабля «Джемини» снабжались
обезвоженными продуктами питания. Добавление
холодной воды к продуктам, придавая им
цвет, форму, вкус, делало их подобными
свежим.
Кроме того, эти продукты были
значительно легче натуральных и более стабильны при
длительном хранении.
Космонавты космического корабля
«Аполлон», подобно их предшественникам на
«Меркурии» и «Джемини», употребляли
приготовленную кусочками обезвоженную пищу. Но
рацион питания был более разнообразен
(появились говядина, бекон, яичница с беконом,
куриное мясо), а для восстановления
продуктов использовалась как холодная, так и
горячая вода. Продукты питания для
экипажей кораблей «Аполлон» хранились в
пластмассовых контейнерах, подобных тем,
которые были разработаны для кораблей
«Джемини», с питающей трубкой на одном
конце контейнера и клапаном для подачи
воды на другом.
Вода в контейнер подавалась специальным
раздаточным пистолетом. Калорийность
рациона питания составляла 2550 ккал, что
было вполне достаточным.
Часть обезвоженных продуктов
изготавливали в виде небольших кусочков, которые
можно было закладывать в рот целиком, и
упаковывали в полимерные пленки. На
крошащиеся брикеты были нанесены съедобные
покрытия. Эти продукты употребляли без
предварительного восстановления (регидра-
тации). Другие обезвоженные продукты
упаковывали в мешочки (тубы) из пленки. С
одной стороны тубы имелось входное
устройство, через которое поступает вода, а с
другой — устройство, при помощи которого
космонавт может употреблять
восстановленную горячей или холодной водой пищу.
Для упаковки продуктов применяли пакеты
из четырехслойной пленки
(полиэтиленовая + фторгалоуглеродная + полиэфирная +
+ прессованная полиэтиленовая), в которых
производилась регидратация
дегидрированной пищи. Эта многослойная пленка
газонепроницаема и очень! эластична. Вследствие
такой высокой эластичности материала
космонавту для извлечения пищи приходилось
сильно надавливать на стенки пакета, что
приводило к потере пищей структуры,
удлиняло время приема пищи и до 10—15% ее
оставалось в пакете неиспользованной.
В первых двух полетах — «Аполлона-7» и
«Аполлона-8» — использовались те же
рационы, что и на «Джемини». Единственным
исключением было введение в меню экипажа
«Аполлона-8» упомянутых выше натуральных
продуктов.
В течение шести месяцев, когда
осуществлялась программа полетов «Аполлон-9, 10
и 11», были произведены существенные
изменения как в наборе продуктов питания,
так и в упаковке. Это было вызвано тем, что
потребление пищи в полетах было
недостаточным для поддержания энергетического
баланса, несмотря на пониженный расход
энергии в условиях невесомости. Аппетит членов
экипажа был понижен.
СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРИ КРАТКОВРЕМЕННЫХ ПОЛЕТАХ 247
Кроме того, приготовление и процесс
приема пищи занимали слишком много времени
и требовали много усилий. Для
восстановления обезвоженных продуктов использовалась
вода, образуемая электрическими топливными
элементами, имевшая, как сообщали
космонавты, неприятный вкус и содержавшая
большое количество нерастворенного водорода и
кислорода. При регидратации пищи иногда
рвалась упаковка.
Следствием этого явилась потребность
ввести в рацион питания пищевые продукты,
привычные по внешнему виду, вкусовым
качествам и способу приготовления.
Новая пища состояла в основном из
стерилизованных мясных блюд с высоким
содержанием влаги (60—70%), которые
упаковывались таким образом, чтобы после вскрытия
упаковки их можно было есть обычным
способом (ложкой или вилкой). Для
обезвоженных продуктов была изготовлена такая
упаковка, из которой после регидратации пищу
можно было есть ложкой.
В рацион питания были добавлены, кроме
того, вкусовые вещества в виде порошков,
фрукты и сладости со средним содержанием
влаги 10—30%, а также сандвичи,
приготовленные из свежего хлеба и простерилизован-
ные в тепловой камере с повышенным
давлением для максимального сохранения
структуры. Мясные продукты и сандвичи
упаковывались в жестяные или алюминиевые
контейнеры.
Применение продуктов, не требующих ре-
тидратации перед употреблением, упростило
технологию приготовления пищи и
высвободило значительное количество времени.
Разрывы упаковки удалось надежно устранить в
результате некоторых конструктивных
изменений и введения дополнительных методов
контроля за качеством.
Члены космических экипажей высоко
оценили все новые виды продуктов питания и
упаковки.
Водообеспечение экипажей кораблей
«Меркурий» осуществлялось только за счет
запасов питьевой воды. Создание топливных
элементов для полетов по программам «Джеми-
ни» и «Аполлон» значительно упростило
проблему водообеспечения.
При использовании соответствующих
фильтров вода топливных элементов могла
использоваться для питья. Поскольку на кораблях
«Джемини» топливные элементы
использовались без фильтров, вода топливных
элементов для питья не использовалась.
Система водообеспечения экипажей
космических кораблей «Аполлон» была основана
как на использовании воды, образующейся в
трех топливных элементах, так и на запасах
консервированной воды. При нормальных
условиях работы каждый из трех топливных
элементов производил 230 г воды в час.
Система водообеспечения первого типа
была размещена в командном отсеке и
включала следующие узлы: газо-жидкостный
сепаратор для отделения растворенного водорода
(на основе микропористого палладия и
серебра) , трубопровод, по которому вода поступала
из технического отсека в командный отсек,
распределительную панель, емкость для
хранения воды.
Система водообеспечения второго типа
была расположена как в командном отсеке, так
и в лунном модуле. Запасы воды в командном
отсеке использовались при выходе из строя
топливных элементов и для удовлетворения
возможных повышенных потребностей
экипажа в воде.
Консервация воды обеспечивалась
сложным химическим соединением (гипохлоритом
натрия с однозамещенным фосфатом натрия).
Вода в лунном модуле хранилась в трех
емкостях. Основной контейнер вмещал 181 л
дистиллированной воды, консервированной
йодом (10 мг/л). Этот контейнер служил для
обеспечения водой космонавтов во время
спуска лунного модуля на лунную поверхность,
а также во время пребывания космонавтов на
Луне. Во время взлета с лунной поверхности
употреблялась вода, хранящаяся в двух
контейнерах общей емкостью 18,1 л.
Средства личной гигиены на космических
кораблях «Меркурий», «Джемини» и
«Аполлон» были довольно простыми. Характер
полетов позволял удалять жидкие отбросы
(мочу) за борт космического корабля. Кал
собирали в пластиковые мешочки, содержащие
химические консерванты.
Для гигиенической обработки поверхности
тела космонавты пользовались
гигроскопическими салфетками (сухими и увлажненными
лосьонами). Уход за полостью рта
осуществлялся обыкновенными зубиыми щетками и
съедобной пастой. Для бритья экипаж
пользовался безопасными бритвами и
механическими бритвами с отсосом срезанных волос и
других отходов при бритье.
248
ЧАСТЬ II. КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ
Рассмотрение систем жизнеобеспечения
кораблей «Восток», «Восход», «Меркурий»,
«Джемини», «Союз» и «Аполлон»
свидетельствует о многообразии возможных решений в
создании таких систем при достижении
высокой надежности, эффективности и
экономичности.
Выбор систем жизнеобеспечения
определялся общими конструктивными решениями
космических кораблей и их кабин,
предшествующими традициями и опытом
промышленности в решении аналогичных задач, а также
тем акцентом, который делался в СССР и
США на различные критерии, по которым
системы выбирались. Несмотря на некоторые
различия, следует отметить и общность
решений многих подсистем, таких, например, как
питание, водообеспечение, личная гигиена.
Разработанные системы могут служить
основой в создании СЖО для перспективных
кораблей с небольшим сроком полета.
Однако даже при полетах средней
продолжительности (1 месяц) могут оказаться
эффективными системы жизнеобеспечения с
частичной регенерацией расходуемых
материалов. Это относится как к регенерации
сорбентов углекислого газа (на орбитальной
станции «Скайлэб» такая система уже
успешно применена), так и к регенерации воды
из конденсата атмосферной влаги.
Дальнейшее увеличение
продолжительности полета сделает неэффективными системы,
построенные на запасах потребляемых
человеком веществ.
ЛИТЕРАТУРА
1. Адамович Б. А., Костецкий А. В., Курочкин В, А.,
Тер-Минасъян Г. Г. Математическое
моделирование тепловлажностных процессов в отсеках
герметических кабин космических кораблей.
Космическая биология и медицина, 1967, № 5, 25.
2. Адамович Б. А., Нефедов Ю. Г. Развитие идей
К. Э. Циолковского в области создания систем
жизнеобеспечения космических кораблей. Труды
вторых чтений, посвященных разработке
научного наследия и развитию идей К. Э.
Циолковского. М., 1968, 25.
3. Антипов В. В., Баевский Р, М., Газенко О. Г.,
Тенин А. М.9 Гюрджиан А. А., Жуков-Вережников
Н. П.. Журавлев В. А», Карпова Л. И., Парфенов
Г. П., Серяпин А. Д., Шепелев Е. Я., Яздовский
В. Я. Некоторые итоги медико-биологических
исследований на втором, третьем космических
кораблях-спутниках. В кн.: Проблемы
космической биологии, 1. М., Изд-во АН СССР, 1962,
267—288.
4. Балаховский И. С, Газенко О. Г., Гюрджиан
А. А,. Генин А. И., Котовская А, А., Серяпин
А. Д., Яздовский В. И. Результаты исследований
на спутнике. В кн.: Проблемы космической
биологии, 1. М., Изд-во АН СССР, 1962, 359—369.
5. Бахрамов А. И., Яздовский В, И. Герметическая
кабина для животного. В кн.: Проблемы
космической биологии, 1. М., Изд-во АН СССР, 1962,
289-297.
6. Бугров Б. Г., Горлов О. Г., Петров А. В., Серов
А. Д., Югов Е. М., Яковлев В. И, Исследование
жизнедеятельности животных при полетах в
негерметической кабине ракет до высоты 110 км.
В кн.: Предварительные итоги научных
исследований с помощью первых советских
искусственных спутников Земли и ракет. М., Изд-во
АН СССР, 1958, 130-149.
7. Быков Л. Т., Егоров М. С, Тарасов П. В.
Высотное оборудование самолетов. М., «Оборонная
промышленность», 1958.
8. Бычков В. П., Иванов П. П. Рацион питания для
экипажей космических кораблей
продолжительностью полета до месяца. Космическая биология
и медицина, 1969, № 6, 58—61.
9. Воронин Г. И., Генин А. М., Фомин А. Г. Физио-
лого-гигиеническая оценка систем жизненного
обеспечения космических кораблей «Восток» и
«Восход». В кн.: Проблемы космической
биологии, 7. М., «Наука», 1967, 189—200.
10. Воронин Г. И., Поливода А. И.
Жизнеобеспечение экипажей космических кораблей. М.,
«Машиностроение», 1967.
11. Газенко О. Г., Гюрджиан А. А., Захаръев Г. А.
Ассенизационное устройство в герметической
кабине. В кн.: Проблемы космической биологии,
1. М., Изд-во АН СССР, 1962, 323—336.
12. Газенко О. Г., Яздовский В. И., Черниговский
В. Н. Медико-биологические исследования на
искусственных спутниках Земли. В кн.:
Проблемы космической биологии, 1. М., Изд-во АН
СССР, 1962, 285—288.
13. Генин А. М. Некоторые принципы формирования
искусственной среды обитания в кабинах
космических кораблей. В кн.: Проблемы космической
биологии, 3. М., «Наука», 1964, 59—66.
14. Иванов Д. #., Хромушкин А. И. Системы
жизнеобеспечения человека при высотных и
космических полетах. М., «Машиностроение», 1968.
15. Космическая биология и медицина. (Под ред.
В. И. Яздовского). М., «Наука», 1966.
16. Краткий справочник по космической биологии
и медицине. А. И. Бурназян, Ю. Г. Нефедов,
В. В. Парин, В. Н. Правецкий, И. И. Хазен
(ред.). М., «Медицина», 1967.
17. Нефедов Ю. Г., Залогуев С. Н. К проблеме
обитаемости космических кораблей. Космическая
биология и медицина, 1967, № 1, 30—36.
18. Первые космические полеты человека (под ред.
Н. М. Сисакяна, В. И. Яздовского). М., Изд-во
АН СССР, 1962.
19. Серяпин А. Д. Система регенерации воздуха
герметической кабины. В кн.: Проблемы
космической биологии, 1. М., Изд-во АН СССР, 1962,
309—320.
СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРИ КРАТКОВРЕМЕННЫХ ПОЛЕТАХ 249
20. Серяпин А. Д., Фомин А. Г., Чижов С. В. Системы
жизнеобеспечения человека в кабинах
космических кораблей с использованием
физико-химических методов. В кн.: Космическая биология и
медицина. М., «Наука», 1966, 298—328.
21. Циолковский К. Э. Исследование мировых
пространств реактивными приборами. В кн.:
Реактивные летательные аппараты. Собр. соч., т. II,
стр. 128—131, 150. М., Изд-во АН СССР, 1954.
22. Яздовский В. И. Основные этапы развития
космической биологии и медицины в СССР. В кн.:
Космическая биология и медицина (под ред.
В. И. Яздовского). М., «Наука», 1966, 68—104
23. Calderon S. S. Advanced spacecraft systeme
inflight depend-ability. Paper presented at the
Second National Conference on Space Maintenance
and Extravehicular Activities. Los Vegas, Nevada,
1958.
24. Fox L. Research in space nutrition. Paper
presented at the COSPAR Plenary Meeting. Symposium
on Nutrition of Men in Space. Prague,
Czechoslovakia. May, 1969.
25. Frost R. L., Thompson J. W., Bell L. E.
Environmental control system. In: Gemini Mid-Program
Conference. NASA Rept SP-121. Manned
Spacecraft Center, Houston, Texas, 1966.
26. Jones W. L. Presentation before the Subcommittee
on Advanced Research and Technology. Committee
on Science and Astronautics, House of
Representatives. 1969.
27. Link M. M. Space Medicine in Project Mercury.
NASA Rept SP-4003. Washington, D. С 1965.
28. McDonnell-Douglas Corporation. Airlock
environmental and temperature control systems.
Unpublished paper prepared for the National Aeronautics
and Space Administration, 1969.
29. Roth E. N., Billings С. Е, Atmosphere. In: Bioast-
ronautics Data Book. P. Webb (Ed.). NASA Rept
SP-3006. Washington, D. С 1964.
30. Sharp e M. R. Living in Space. Garden City. N. Y.r
Doubleday and Co., Inc. 1969.
31. Smylie W. В., Reumont M. B. Life support
systems. In: P. B. Purser, M. A. Faget, N. F. Smith,
Manned Spacecraft: Engineering Design and
Operation, N. Y., Fairchild Publis, Inc. 1964.
Глава 9
СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ
ДЛЯ МЕЖПЛАНЕТНЫХ КОСМИЧЕСКИХ КОРАБЛЕЙ
И КОСМИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ
С ДЛИТЕЛЬНЫМ ВРЕМЕНЕМ СУЩЕСТВОВАНИЯ
УОЛТОН Л. ДЖОНС
Управление медико-биологических исследований, НАСА,
Вашингтон, О. К., США
На протяжении относительно небольшого
периода, лишь немногим превышающего
десятилетие, Соединенными Штатами и
Советским Союзом достигнуты впечатляющие
успехи в осуществлении программ
пилотируемых космических полетов. Во всех этих
полетах использовались системы
жизнеобеспечения (СЖО) «расходного» типа, поскольку
при коротких сроках полета вес запасов
потребляемых материалов не являлся
ограничивающим фактором. Уже выведены на
околоземные орбиты малые лаборатории и
рассматриваются проблемы крупных космических
станций и продолжительных исследований в
космическом пространстве. Первым из таких
полетов был полет советской орбитальной
станции «Салют», которая была запущена в
апреле 1971 г. и оставалась на орбите
приблизительно в течение шести месяцев. Из этого
периода три недели приходились на
пилотируемый полет. Наиболее продолжительные
полеты, вплоть до 84 суток, были выполнены
на космической станции США «Скайлэб» в
1973—1974 гг. Опыт, приобретенный в таких
полетах, будет использован для создания
космических станций долговременного действия.
В соответствии с представлениями о
дальнейшем прогрессе космической техники
космические корабли и станции смогут в конечном
итоге вмещать экипажи, состоящие
приблизительно из 100 мужчин и женщин. При этом
полеты продолжительностью от одного до
десяти лет не представляются выходящими за
пределы реальных возможностей.
Вне зависимости от того, когда наступит
время длительных полетов, системы
жизнеобеспечения должны будут функционировать
намного дольше, чем они функционируют
сейчас, и, следовательно, их надежность должна
быть очень высокой. Кроме того, создание
запасов расходуемых веществ, в особенности
воды и кислорода, станет нерациональным из-
за весовых ограничений и, следовательно, в
долговременных полетах придется
использовать какие-либо методы регенерации
жизненно важных веществ. В этой главе
рассмотрены вопросы, касающиеся систем
жизнеобеспечения для полетов длительностью один-два
года или более с периодическим пополнением
запасов и сменой экипажей. Автор выражает
признательность Б. А. Адамовичу за подбор
материалов о системах обеспечения
жизнедеятельности, используемых и
разрабатываемых в Советском Союзе.
Системы жизнеобеспечения,
предназначенные для долговременных полетов,
несомненно, будут восстанавливать некоторые
необходимые для поддержания жизни вещества.
Разрабатываемые системы можно назвать
интегрированными (объединенными)
регенеративными системами жизнеобеспечения,
поскольку они рассчитаны на то, что побочные
продукты одного узла системы будут
исходным материалом для другого. Если система
полностью замкнута, то теоретически должны
восстанавливаться все материалы. В
предвидимом будущем создание таких систем
представляется невыполнимой задачей, так как
фактически невозможно спроектировать
корабль, из которого не было бы утечки
веществ, и невозможно удовлетворить все
потребности человека в пищевых веществах за
счет их воспроизведения на борту корабля.
Тем не менее именно такая система служит
моделью, к которой стремятся приблизиться
проектировщики. В реальном варианте эти
системы регенерируют все расходуемые
вещества, кроме пищевых продуктов.
Регенерация пищевых продуктов едва ли
выполнима и, по существу, не представляется
совершенно необходимой для полетов
ближайшего будущего. В своем основном виде
интегрированные регенеративные системы
жизнеобеспечения предполагают возможность
регенерации или возврата воды и важнейших
компонентов газовой среды, а также
уничтожение или удаление отходов.
СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ МЕЖПЛАНЕТНЫХ КОРАБЛЕЙ
251
КРИТЕРИИ ВЫБОРА СИСТЕМ
Выбор систем жизнеобеспечения для
долговременных космических полетов
представляет собой очень сложный процесс. Приходится
учитывать множество переменных, часть
которых являются взаимоисключающими. Так,
например, теоретически наиболее надежная
система может оказаться неприемлемой по
весу, объему и характеристикам мощности.
Такие факторы полета, как длительность,
возможность восполнения материалов,
возможность прекращения полета, возможности
получения энергии и теплоотвода, а также
численность экипажа, оказывают влияние на
выбор системы. Принимая во внимание сложное
взаимодействие факторов, играющих
существенную роль в выборе систем
жизнеобеспечения для долговременных полетов, можно
предложить перечень критериев, в рамках
которого мог бы реально осуществляться
поиск оптимальных систем (табл. 1). Вошедшие
Таблица 1. Критерии выбора систем
жизнеобеспечения полузамкнутого типа
Порядок критериев
первый
второй
третий
Возможности
регенерации (газы,
вода)
Рабочие
характеристики
Надежность
(избыточность,
эксплуатационные
качества)
Безопасность
Гарантии или
состояние разработ-
на
Влияние
экипаж
(стресс)
Функциональная
компоновка
(модульность)
Суммарный
эквивалентный вес
Унификация
элементов
Промежуточные
элементы
Объем
Источники
энергии (тип,
количество)
Уровень
тренированности экипажа
Восполнение
расходуемых
материалов
Степень
управляемости
Стоимость
в табл. 1 факторы перечисляются в порядке
их важности и группируются соответственно
трем уровням значимости.
КРИТЕРИИ ПЕРВОГО ПОРЯДКА
Вне всякого сомнения, системы,
предназначенные для поддержания жизни человека в
космическом пространстве в течение года или
более, должны обладать некоторыми
возможностями регенерации. Говоря о регенерации,
мы имеем в виду главным образом
регенерацию воды и компонентов атмосферы. Вопрос
о том, какие элементы и до какой степени
должны регенерироваться, решается в
зависимости от многих факторов, которых мы
коснемся ниже.
Оптимальная система жизнеобеспечения
должна удовлетворять минимуму
технических требований относительно рабочих
характеристик, надежности и безопасности. Сроки
гарантированного бесперебойного
функционирования системы должны быть
максимальными; иными словами, она должна быть
надежной. Надежность может быть достигнута
различными путями. В совершенных к
настоящему времени полетах надежность была
обеспечена созданием избыточности; каждая
система имела одну и более запасных систем,
которые приводились в действие
автоматически или могли быть приведены в действие
вручную в случаях отказа основной системы.
С увеличением длительности полетов и
численности экипажей избыточность становится
менее приемлемым способом обеспечения
надежности из-за увеличения веса и по ряду
других причин. В будущем надежность
рассчитанных на длительные сроки работы
систем жизнеобеспечения будет более жестко
зависеть от эксплуатационных качеств.
Вследствие этого простота эксплуатации
становится важным критерием выбора. Избыточность,
естественно, не устраняется полностью; она
только минимизируется за счет улучшения
эксплуатационных качеств. Более высокие
эксплуатационные качества могут быть
достигнуты различными путями. На рис. 1
указаны некоторые из них. Поскольку конечная
цель повышения надежности за счет
улучшения эксплуатационных качеств состоит в
том, чтобы уменьшить вес, присущий
системам с избыточностью, ключевым элементом
проектирования является унификация частей
системы. Такие запасные части, как клапаны,
регуляторы, соединительные элементы,
датчики, измерительные устройства и т. п.,
должны быть максимально взаимозаменяемыми.
Это позволит не только ограничить
количество запасных частей, но и упростит всю задачу
эксплуатации системы. Оборудование должно
быть размещено таким образом, чтобы
оператор имел прямой доступ к вышедшим из
строя компонентам системы. В пределах
возможного желательно иметь блочно-модуль-
ную конструкцию, чтобы уменьшить время,
требуемое для замены частей. Однако исполь-
252
ЧАСТЬ II. КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ
Проект для технического обслуживания
Блочно-модульное
конструирование
Встроенная система
выявления дефектов
изоляции
Совместимость с
бортовыми
системами контроля
Рис. 1. Элементы проектирования систем
обеспечения жизнедеятельности с учетом задач их
технического обслуживания
зованию модульных конструкции может до
некоторой степени препятствовать
увеличение веса. Проекты повышения
эксплуатационных качеств СЖО должны также включать
систему для выявления и изоляции
повреждений. Такая система должна быть совмести-
ма. с другими бортовыми системами
контроля. Разумеется, она должна быть
высоконадежной. В конечном итоге увеличение веса,
вызванное использованием модулей, может
быть достаточно хорошо компенсировано не
только уменьшением сроков ремонтных работ,
но и меньшими требованиями к обученности
экипажа. Последнее в свою очередь,
уменьшит стресс, связанный с ответственностью за
поддержание системы в рабочем состоянии.
Один и тот же компонент, например
клапан ручного выключения, изготовленный
специально для использования на космической
станции, может быть «развернут» по крайней
мере в 80 различных местах станций
рассматриваемого типа. Количество других
устройств, например быстро действующих
разъемов или вентиляционных установок,
может достигать 98 [4].
Разработка систем или подсистем
жизнеобеспечения должна быть доведена до уровня,
на котором можно доказать надежность их
функционирования, определить приемлемую
частоту отказов, виды отказов и
минимизировать время, требуемое для технического
обслуживания. При проектировании системы
должны быть также приняты во внимание
вопросы износа, загрязнения и
чувствительности промежуточных устройств или
систем. Уверенность в системе, вероятно,
должна быть важнейшим критерием выбора. Она
может иметь большее значение, чем такие
переменные, как время технического
обслуживания, вес и т. п.
Для проверки надежности оборудования
систем жизнеобеспечения необходимы
многочисленные испытания как с участием, так и
без участия человека. В 1970 г. в США были
проведены 90-суточные испытания одного из
вариантов СЖО с участием людей. В ходе
этих испытаний особенно тщательно изучали
возможности поддержания системы в рабочем
состоянии и операций по ремонту. Система
относилась к типу регенеративных и
восстанавливала компоненты атмосферы и воду.
В табл. 2 приведены операции по
техническому обслуживанию и ремонту,
потребовавшиеся в ходе испытаний. Блоки системы
жизнеобеспечения, упомянутые в этой таблице,
рассмотрены в других местах этой главы и в
других главах настоящего тома.
КРИТЕРИИ ВТОРОГО ПОРЯДКА
Выбранная система жизнеобеспечения
должна в пределах возможного минимизировать
стрессовое воздействие на экипаж. Излишние
незапланированные задачи по техническому
обслуживанию, слишком большое время
планового обслуживания, трудности выявления и
устранения неполадок, нестабильность
функционирования и другие связанные с системой
жизнеобеспечения факторы, которые
способны вызвать у экипажа психический или
физиологический стресс, следует считать
нежелательными. Если ожидаемые стрессы
слишком сильны и переработка проекта не
представляется возможной, то система должна
быть исключена из рассмотрения. Количество
времени, требуемого для технического
обслуживания или наблюдения за работой системы
жизнеобеспечения, может быть до некоторой
степени уменьшено посредством
автоматизации. При этом следует предусмотреть
возможность перехода на ручное управление, но
автоматика, сама по себе, должна быть
исключительно надежной.
Пока не будет найдено практическое
решение вопроса о создании искусственной
гравитации в полете, все оборудование систем
жизнеобеспечения должно быть рассчитано
на нулевую гравитацию.
Модульное конструирование, о котором уже
СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ МЕЖПЛАНЕТНЫХ КОРАБЛЕЙ
253
Таблица 2. Потребности в техническом обслуживании и ремонтных работах при испытании системы
обеспечения жизнедеятельности
Блоки системы жизнеобеспечения
Ремонт
число
случаев
часы
Техобслуживание
число
случаев
часы
Всего по блоку
число
случаев
часы
2
8
20
0
3
3
18
33
7
0
0,7
14,3
19,9
0
1,2
5,3
4,1
30,1
3,7
0
2
0
1
4
30
1
1
14
1
0
5,5
0
4,0
0,3
15,0
0,3
0,7
з,з
0,7
0
4
8
21
4
33
4
19
47
8
0
6,2
14,3
23,9
0,3
16,2
5,6
- 4,8
33,4
4,4
0
Переработка отходов
ассенизационное устройство *
коллектор мочи
Переработка шлаковой воды
VD-VF **
фитильный испаритель
регулятор влажности
многослойный фильтр для питьевой воды
оборудование для получения воды для мытья
Очистка атмосферы
концентратор на твердых аминах *
концентратор типа молекулярного сита
Устройства контроля за токсическими
продуктами
Устройства регулирования температуры
Источники поддержания газового состава и
давления атмосферы
реактор Сабатье
электролизер (Аллис — Уэлмерс) *
электролизер (Локхид)
регулятор по двум газам *
масс-спектрометр *
регулятор газового уровня двух газов
Датчики газового уровня двух газов
Система жизнеобеспечения в целом
* Усовершенствованные блоки подсистем.
** YD - VF — система регенерации воды, основанная на применении вакуумной дистилляции.
20
47
16
0
0
0
0
177
18,6
26,5
83,2
0
0
0
0
207,6
0
0
0
0
5
0
1
60
0
0
0
0
4,1
0
0,5
Зг4,4
20
47
16
0
5
0
1
237
18,6
26,5
83,2
0
4,1
0
0,5
242
упоминалось выше, является частью схемы
функциональной компоновки. Эта схема не
только облегчает ремонт, но и увеличивает
гибкость системы жизнеобеспечения. Система
может быть легко увеличена или уменьшена
в соответствии с численностью экипажа.
Общий эквивалентный вес такой системы, как
уже было отмечено, должен рассматриваться
с учетом многих факторов. В число
последних входят время технического
обслуживания, продолжительность полета, штатная
численность экипажа, эстетические соображения
и многие другие факторы.
Для определения общего эквивалентного
веса системы должны быть оценены: 1)
фиксированный вес, 2) вес жидкости в
соединительных линиях, 3) запасные части, 4)
расходные материалы (вещества), 5) источники
электроэнергии, 6) источники тепловой
энергии и 7) тепловые экраны.
КРИТЕРИИ ТРЕТЬЕГО ПОРЯДКА
В табл. 1 перечислены также пункты,
которые соответствуют третьему рангу
значимости в выборе систем жизнеобеспечения.
Порядок их перечисления не означает, однако,
определенного старшинства. Значимость этих
пунктов будет меняться от полета к полету.
Некоторые из них уже обсуждались в связи
с другими критериями отбора, большая часть
имеет самостоятельное значение. Когда
возникает вопрос об энергетике, требуется ввести
понятие усиления. Рассматривая какой-либо
из возможных источников энергии, включая
электрические, тепловые и радиоизотопные
динамические энергетические системы,
необходимо изучить количество и качество
энергии. Желательны: малая мощность, низкая
«сила тока» и постоянство спроса. Удобны
тепловые источники энергии, которые выиг-
254
ЧАСТЬ II. КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ
рывают в весе при сравнении с
электрическими, но их использование предполагает
преодоление определенных трудностей,
связанных с эксплуатацией промежуточных
устройств. Электрические источники, хотя и
менее выгодны по весовым показателям, но
их использование устраняет необходимость
в линиях переноса жидкости.
На практике для выбора системы
жизнеобеспечения применяют следующий общий
подход. Выявляются идеи создания системы,
которые удовлетворяют требованиям
долговременных полетов в большей степени, чем
реализованные к данному моменту времени.
Эти идеи усиленно развиваются, чтобы
обеспечить готовность наилучшей из возможных
систем за приемлемый отрезок времени для
данного полета. Чтобы выбрать оптимальную
для конкретного полета систему
жизнеобеспечения, процесс выбора в оставшиеся до
полета сроки осуществляется с учетом
взаимодействия целей полета, длительности полета,
численности экипажа, систем
энергоснабжения, роли человека в системе человек
—машина и пр. В рамках вероятной
выполнимости тщательно оцениваются рабочие
характеристики, безопасность и надежность
системы. Проектирование системы осуществляется
с учетом задач технического обслуживания.
Б. А. Адамович считает, что системы
жизнеобеспечения, предназначенные для работы
в течение длительного времени, должны быть
ремонтоспособными и доступными для
выполнения регламентных работ. Следует
напомнить, что общая надежность системы зависит
не только от надежности ее компонентов, но
и от наличия необходимых расходных
материалов и запасных частей, от степени
изученности системы в наземных условиях и от
наличия у экипажей времени в случае аварии.
Для очень долговременных полетов
рассматриваются возможности использования
элементов солнечных батарей и изотопных
источников динамической энергии. К
настоящему времени разработка солнечных батарей
достигла более высокого уровня. Однако
изотопная динамическая система «Брайтон»
будет обладать некоторыми преимуществами^
поскольку она продуцирует наряду с
электроэнергией и тепло (она нагревается
приблизительно до 191°С). Этот побочный выход
может использоваться как источник тепловой
энергии.
Характеристики систем жизнеобеспечения,
включая надежность, изучаются и в США и
в Советском Союзе на всех фазах их
проектирования и изготовления, начиная с
исследований в области технологии и
физико-химических процессов, которые могли бы быть
использованы для таких систем. Разработка
системы жизнеобеспечения в целом проходит
далее следующие стадии.
1. Изготовляются отдельные компоненты и
подсистемы, сначала в виде набора
работающих конструкций, затем в виде макета.
2. Проводятся лабораторные испытания, в
процессе которых достигается все более
полная интеграция компонентов системы
жизнеобеспечения. Участие экипажей является
решающим звеном в интегрированных
системах, и проверка возможности поддержания
системы в хорошем рабочем состоянии
представляет собой необходимую часть таких
испытаний. (Лабораторные испытания
обеспечивают также возможность проверки
полетного прототипа оборудования с
использованием его скорее в качестве параллельного,
чем основного варианта системы.)
3. Проводятся полетные испытания
компонентов перспективных подсистем в тех
ситуациях, когда это возможно и не мешает
выполнению основных задач полета.
4. Осуществляются исследования
перспективных проектов с целью оценки и выбора
соответствующих систем для долговременных
полетов, например космических, баз, которые
могут оставаться на околоземной орбите на
протяжении сроков порядка десяти лет.
ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ
СИСТЕМ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Системы жизнеобеспечения
полузамкнутого типа, которые мы считаем наиболее
подходящими для полетов длительностью до трех
лет, должны обеспечивать необходимое
поступление материалов, регенерировать
некоторую часть из них, перерабатывать и удалять
все отходы. В основном бортовые системы
должны обеспечивать безопасность и
комфортные условия внешней среды для
экипажа. Основные функции такой системы
представлены на рис. 2. Они должны обеспечить
безопасный и пригодный для дыхания состав
атмосферы, питьевую воду, пищу и
возможность проведения санитарно-гигиенических
процедур. Система регулирования состава
атмосферы должна регенерировать необходи-
СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ МЕЖПЛАНЕТНЫХ КОРАБЛЕЙ
255
Основные функции системы жизнеобеспечения
Регенерация
атмосферы
Питьевая вода
(регенерированная)
1
Удаление
СО2
Восстановление
Оо
Регулирование
температуры и
влажности
Вентиляция
Контроль, за
токсичными
газами
Удаление
частиц
аэрозолей
Рис, 2. Основные функции системы обеспечения
жизнедеятельности
мые для дыхания газы, регулировать
температуру и влажность, обеспечивать
необходимую вентиляцию, создавать некоторый
избыток газов с учетом неизбежной их утечки,
обеспечивать наблюдение за уровнем
токсичных газов в атмосфере и удаление их,
своевременную сигнализацию о превышении
допустимых уровней содержания в атмосфере
каких-либо токсических продуктов и,
наконец, регулирование количества взвешенных
частиц в атмосфере, включая пыль и
микрофлору.
Необходимо наличие определенного
количества питьевой воды, и эта вода должна
быть регенерирована из отходов, что создает
существенную экономию в весе. Питьевая
вода в принципе может быть регенерирована из
воды, используемой для мытья. Поэтому
санитарно-гигиеническая система должна быть
связана с системой для питьевой воды.
Санитарная система состоит из коллектора
мочи, системы сбора воды от мытья всего
тела, различных систем для обеспечения
процедур «домоводства» и системы сбора фекалий.
В каждом случае, когда это возможно, вода
должна быть очищена и регенерирована.
В конструкции всех санитарно-гигиенических
систем биоинженерные аспекты должны быть
продуманы с предельной тщательностью.
Совершенная с технической точки зрения
система может, однако, в целом оказаться
неудачной, если человек не в состоянии ее
использовать. Можно привести ряд примеров,
иллюстрирующих важность этого положения.
Конечно, первые варианты систем для сбора
Регенерируемая
пища
• Малые вес и объем
• Натуральные
продукты (салат)
Санитария
Коллектор мочи
(очистка и
регенерация воды)
Системы
„домоводства"
Коллектор
фекалий
(стерилизация
и хранение)
Вода и средства
для мытья
фекалий практически совсем выпали из
поля зрения биоинженерного конструирования.
Трудно вообразить систему, менее пригодную
для сбора фекалий в условиях невесомости,
чем система, которой пользовались до
полетов «Скайлэба». Благодаря успехам
технологии ситуация улучшилась и будет продолжать
улучшаться. Однако в другом случае, при
разработке душевой системы для мытья всего
тела, желательность которой была правильно
оценена, лимитирующий биоинженерный
фактор, к сожалению, оказался выпущенным из
вида. При полете на станции «Скайлэб» душ
обеспечивал достаточное количество воды для
еженедельного мытья каждого члена
экипажа. Однако во втором пилотируемом полете
эта возможность почти не была использована,
так как время, требуемое для подготовки
душа и стока воды после мытья, оказалось
слишком большим. При проектировании
гигиенических систем, как и многих других
элементов системы жизнеобеспечения,
необходимо учитывать имеющееся в
распоряжении экипажа время.
В рассматриваемой здесь' системе
жизнеобеспечения экипаж получает пищевые
продукты нерегенерируемого типа. Хотя
теоретически возможно создать различные системы
биорегенерации и химического синтеза
пищевых продуктов, в предвидимом будущем эти
продукты не смогут обеспечить такого
позитивного психологического эффекта, как
натуральные. Поэтому основными особенностями
блока пищевого снабжения в системе
жизнеобеспечения являются малый вес, небольшой
256
ЧАСТЬ И. КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ
Таблица 3. Проектныетребования обеспечения
оптимальной окружающей среды
Рис. 3. Система обеспечения жизнедеятельности,
предназначенная для долговременного пользования
1 — отбросы,
2 — приготовление пищи,
3 — холод,
4 — тепло,
5 — запасы пищи,
€ — хранение отходов,
7 — переработка отходов,
8 — фекалии,
9 — моча,
ю — душевая вода,
11 — кабина,
12 — кислород для дыхания,
13 — очищенный воздух кабины,
14 — сменная переработка водосодержащих отходов
(заменяемый узел),
15 — сухой остаток,
16 — загрязненный воздух кабины,
17 — удаление вредных примесей,
18 — регулирование температуры в кабине,
19 — удаление СО2,
20 — регулирование влажности,
21 — углерод или соединения углерода,
22 — восстановление СО2,
23 — регенерация О2,
24 — регенерация воды,
25 — питьевая вода,
26 — сухой воздух
объем продуктов питания, а также их
сохраняемость. Эти требования выполняются
благодаря использованию замороженных
натуральных продуктов, которые могут быть
быстро разогреты в микроволновых печах. Для
очень длительных полетов, в которых объем
и вес не являются абсолютно критическими
факторами, теоретически возможно создание
гидропонного «хозяйства», позволяющего
разнообразить меню такими блюдами, как
свежий салат.
На рис. 2 приведены функции системы
жизнеобеспечения, которые представляются
необходимыми в долговременных космичес-
Показатель
СССР
США
Температура
Относительная
влажность
Углекислота
Кислород
Азот
Общее давление
18° С]
50%
270—400 п/м2 *
213-102 н/м2
800.102 н/м2
1013-102 н/м2
24° С
40-50о/0
400 н/м2
207.10* н/м2
807.10* н/м2
1013-102 н/м2
* н — ньютон, 1 h/m2as7,5-10-« мм рт. ст.
Таблица 4. Баланс пищи, воды и кислорода
(в г/сутки на 1 человека)
Показатель
Вход
вода
кислород
пища (сухая)
Выход
водяные пары
углекислота
твердые и жидкие
отходы
СССР
2600
940
650
1200
1100.
1890
США
2800
875
675
1260
1053
2037
Рис. 4. Вес систем обеспечения жизнедеятельности
из расчета на один год работы
I — открытый цикл,
II — цикл с регенерацией;
1 — запасы пищи,
2 — запасы воды,
3 — регенерация воды,
4 — частичная
регенерация пищи,
5 — регенерация сорбентов
СО2,
6 — запасы сорбентов СО*
7 — регенерация кислорода,
8 — запасы кислорода
СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ МЕЖПЛАНЕТНЫХ КОРАБЛЕЙ
257
ких полетах. На рис. 3 показано в виде
простой схемы объединение этих функций в
единую систему, В табл. 3 перечислены
проектные требования обеспечения оптимальной
окружающей среды. В табл. 4 указаны
необходимые количества пищи, воды и кислорода
для каждого члена экипажа на сутки полета
при использовании системы
жизнеобеспечения полузамкнутого типа.
Из данных табл. 4 совершенно очевиден
порядок значимости в регенерации веществ.
Первое по значимости место должно быть
отдано регенерации воды, следующее —
регенерации газов для дыхания и последнее —
возможной в очень длительных полетах
будущего регенерации пищевых продуктов. На рис. 4
схематически сопоставлены весовые
преимущества регенеративных и нерегенеративных
систем жизнеобеспечения по воде, кислороду,
углекислоте и пищевым продуктам для
модели полета продолжительностью один год,
совершаемого экипажем из шести человек. За
счет замкнутого цикла движения воды может
быть выиграно приблизительно 6350 кг и за
счет кислорода —1814 кг. Эти цифры
включают и 227 кг, приходящиеся на
использование радиоизотопной энергетической системы.
Потребности человека в воде составляют
почти 50% от общих расходов на нужды
жизнеобеспечения. Потребности в питьевой воде
оцениваются приблизительно как 2,73 кг
в сутки. Кроме того, требуется 1,36—1,81 кг
воды для мытья. Если такую воду запасать,
то для одногодичного полета шести человек
пришлось бы добавить к полезному грузу
9934 кг.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ СИСТЕМЫ
ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Далее описаны те системы, которые в
настоящее время рассматриваются как наиболее
возможные для долговременных космических
полетов. Ограниченный объем главы не
позволяет детально описать многие другие
системы, которые могли бы до некоторой
степени соперничать с выбранными для
обсуждения. Системы описываются без технических
подробностей, так как соответствующий
материал представлен в других разделах этого
тома. Однако указаны основные особенности,
с учетом которых отдается предпочтение той
или иной системе.
В табл. 5 перечислены типовые подсистемы,
которые удовлетворяют критериям
доступности их реализации, производительности,
безопасности и надежности для долговременных
пилотируемых космических полетов.
Таблица б. Полная система обеспечения жизнедеятельности
Функция
Подсистема
Регенерация атмосферы
Удаление углекислоты и получение кислорода
Деполяризационная водородная ячейка, реактор Сабатье
с выбросом метана или использованием для двигателей
регулирования высоты; твердые полимерные
электролиты (электролиз воды)
Каталитический реактор, фильтры частиц
Масс-спектрометр
Вакуумная дистилляция, пиролиз
Обратный осмос
Контроль за загрязнением атмосферы
Измерение атмосферных газов
Переработка водосодержащих отходов
Получение воды из мочи
Обработка бытовой воды и конденсата
Обеззараживание и последующая обработка реге- Тепловая и антибактериальная обработка
нерированной воды
Собирание и хранение отходов Коллектор с вакуумным высушиванием
(Другой вариант — общая переработка водосодер- (Пиролиз)
жащих отходов)
Регулирование температуры и влажности в кабине Конденсационный теплообменник, сепаратор воды
Питание Преимущественно замороженные и дегидратированные
продукты с добавлением небольшого количества,
получаемого на борту
17 Заказ N 1174, т. III
258
ЧАСТЬ II. КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ
СИСТЕМА РЕГЕНЕРАЦИИ АТМОСФЕРЫ
Создание запаса атмосферных газов для
больших экипажей, совершающих полеты к
планетам, к лунным базам, космическим
станциям или другим длительно
функционирующим околоземным объектам,
представляется нерациональным [8]. Для таких
полетов должны быть выбраны методы
регенерации атмосферы. При выборе системы
основным критерием является надежность.
Для регенерирования кислорода предложен
ряд систем. Они отличаются физическими,
биологическими и химическими подходами и
комбинациями этих подходов. Показана
возможность включения в систему малых
биологических звеньев. Однако в настоящее время
системы, основанные на комбинации
физических, химических и биологических процессов,
менее надежны, чем физико-химические.
Системы, которые включают биологические
звенья, более чувствительны к действию
факторов космического полета и менее надежны
по выходным характеристикам. Кроме того,
они тяжелее и их использование становится
практически целесообразным только в очень
длительных полетах.
Удаление углекислоты
Одной из основных функций этой системы
в регенерации атмосферы является удаление
углекислоты — главного побочного продукта
в атмосфере кабины. Удаление углекислоты
необходимо, во-первых, для обеспечения
безопасности для экипажа и, во-вторых, в связи
с тем, что углекислота является исходным
материалом для регенерации кислорода. Как
уже было отмечено в начале главы,
существует ряд подходов к утилизации углекислоты,
которые включают ее удаление,
концентрацию и восстановление входящего в нее
кислорода. В основе некоторых из этих
подходов лежат методы применения молекулярного
сита (такой подход был использован в
системе жизнеобеспечения станции «Скайлэб»),
десорбируемых паром аминов и водородной
деполяризационной ячейки.
Метод молекулярного сита является
циклическим процессом, в котором
осуществляется прохождение воздуха через четыре
ложа; два из них необходимы как
предварительные осушители, так как вода будет
отравлять молекулярное сито, предназначенное для
адсорбции углекислоты. Для десорбции
углекислоты необходимы нагревание, вакуум или
комбинированное воздействие этих факторов.
Емкость молекулярного сита по отношению
к углекислоте экспоненциально уменьшается
с уменьшением парциального давления
углекислоты.
Идея молекулярного сита не так давно
была использована в одногодичном
эксперименте, проведенном в СССР. Воздух внутри
герметической камеры очищался от
углекислоты, и ее концентрация регулировалась
системой очистки атмосферы, в которой
использовались синтетические цеолиты
(молекулярные сита). Процесс осуществлялся в двух
блоках. В первом происходила осушка
воздуха, во втором — удаление и
концентрирование углекислоты. Предварительная осушка
воздуха была необходима вследствие
большего сродства этих цеолитов с водой, чем с
подлежащей удалению углекислотой. После
удаления углекислоты воздух снова увлажнялся
и возвращался в термокамеру. Углекислота
направлялась в реактор Сабатье, где она,
смешиваясь с водородом в результате
каталитического восстановления, образовывала воду.
Водород для этого процесса получали из воды
в электролизном блоке со щелочным
электролитом. Этот блок продуцировал также
кислород для потребления экипажем. Получаемый
при восстановлении углекислоты метан
выбрасывался.
Система применения молекулярного сита
была выбрана для программы «Скайлэб»,
исходя из доступности реализации и
возможности замены гидроокиси лития. Эта
система работала по обычному принципу
молекулярного сита, описанному только что в
деталях, и отличалась лишь одной особенностью:
некоторое количество воды десорбировалось
из цеолита 13-Х в космический вакуум
параллельно с углекислотой из 5 А
молекулярного сдта. Оба эти цеолита находились в
одном патроне.
Эффективность этой регенерируемой
системы удаления СО2 соответствовала ожидаемой,
и среднее парциальное давление СО2 на борту
станции «Скайлэб» составляло около 4,5 мм
рт. ст. (600 н/м2). Ячейка деполяризации и
система твердых аминов к моменту выбора
системы для станции «Скайлэб» еще не были
достаточно изучены.
Исходя из настоящего состояния
разработки и результатов испытаний, для
концентрирования углекислоты, вероятно, будет
использован метод водородной
деполяризационной ячейки. В основе метода лежит
низкотемпературный непрерывный процесс, не
требующий механических подвижных деталей и
позволяющий эффективно абсорбировать
СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ МЕЖПЛАНЕТНЫХ КОРАБЛЕЙ
259
5000
4000
3000
о"
ф
2000
1000
1
1
\
1.0
2,0 ' 3,0
рСО2, мм рт ст
4,0
5 0
Рис. 5. Зависимость веса электротермического
источника от pCOz
1 — молекулярное сито,
2 — твердые амины,
3 — водородная деполяризационная ячейка
углекислоту при низких парциальных
давлениях.
На рис. 5 можно сравнить систему
водородной деполяризационной ячейки с
системами типа молекулярного сита и твердых
аминов. Ход кривых ясно показывает, что
применение водородной деполяризационной
ячейки обеспечивает выигрыш в весе, особенно
заметный при низких уровнях рСО2. Видно, что
метод молекулярного сита практически ста-
довится нерациональным при уровне рСО2
ниже 2 мм рт. ст. (266 н/м2). Одно из
достоинств деполяризатора состоит в том, что
для процесса не нужна подача энергии на
вход. Процесс концентрирования протекает
одновременно с реакцией топливного типа
между кислородом и водородом, в ходе
которой генерируется небольшое количество
электроэнергии. Эта энергия может быть или
сохранена для повторного использования, или
рассеяна.
Восстановление углекислоты
и получение кислорода
Углекислота, собранная по методу,
который основан на применении деполяризатора
(или каким-либо другим методом, который
окажется более перспективным в ходе
будущих исследований), может быть дал:ее
использована как исходный продукт для получения
кислорода посредством каталитической
редукции. Конечными продуктами реакции Са-
батье являются метан и вода. Эта вода может
быть подвергнута электролизу, в результате
которого будет получен кислород.
Возможны и другие методы
восстановления углекислоты. Однако при выборе между
реакцией Боша, использованием твёрдых
электролитов и процессом Сабатье было
отдано предпочтение последнему, учитывая за-^
вершенность системы. Если принимать во
внимание только вес системы, было бы более
выгодным использование метода твердых
электролитов.
Рис. 6 позволяет сравнить эффективность
трех основных методов восстановления
углекислоты для возврата кислорода. Показанные
эквивалентные веса включают вес
аппаратуры, требуемой для удаления и
транспортировки углекислоты, отделения воды и
электролиза воды. Изображенные на рис. 6 системы
рассчитаны на четырех человек и: при затрате
1 квт/час энергии.могут переработать 136 кг
смеси газов с водой. Выигрыш в весе,
связанный с использованием твердого электролита,
вытекает из того факта, что для блока
электролиза воды не требуется сепаратора,
поскольку твердый электролит обеспечивает
одновременное восстановление воды и
углекислоты.
1200
1000
800
fa "■
о" 600
О)
PQ
400
200
3
4
100 200
Продолжительность полета, сутки
300
Рис. 6. Весовые характеристики систем регенерации
кислорода
1 — реактор Сабатье с возвратом метана,
2— реактор Сабатье с выбросом метана и его
использованием для управления пространственным
положением корабля,
3 — твердый электролит,
4 — метод Боша
17*
260
ЧАСТЬ П. КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ
Прототип реактора Сабатье успешно
функционировал во время 90-суточных
лабораторных испытаний с участием людей. Система
была в действии приблизительно 2000 час. и
показала кпд 95% при трансформировании
водорода и 66% при трансформировании
углекислоты. Поскольку одним из побочных
результатов реакции является выход тепла,
устройство сжигания токсических веществ
(которое требовало нагрева) было совмещено
с системой Сабатье в интегрированном блоке
реактора Сабатье и регулирования
токсических веществ. Горелка окисляет
низкомолекулярные гидрокарбонаты, метан и моноокись
углерода до углекислоты и воды в
присутствии катализатора. Спаривание систем могло
бы уменьшить энергетические потребности в
космическом корабле. В ходе 90-суточных
испытаний потребовались довольно
значительные усилия на техническое обслуживание
этих блоков. Необходимые работы по
техническому обслуживанию приведены в табл. 6.
Учитывая состояние разработки
использованной системы, 18 час, затраченных на
техническое обслуживание в 90-суточных
испытаниях, нельзя рассматривать как слишком
большую цифру. Действительно, многие виды
работ приходилось выполнять только один
раз. Для удаления массивной «пробки» из
хладагента, возникшей за несколько дней
перед испытаниями, было израсходовано
значительное количество фреона-113. Это
вещество, смешиваясь с концентрированным СО2,
оказывало отравляющее действие на
катализатор реактора Сабатье и, вероятно, на
катализатор горелки для сжигания токсических
веществ. Большая часть работ,
перечисленных в табл. 6, была связана с этим
действием.
В конечном итоге идеальной системой для
удаления углекислоты и генерирования
кислорода была бы система, которая бы
непосредственно разлагала углекислоту на
углерод и кислород. Система с твердым йлектро-
литом, выполняющая операцию посредством
двухэтапного процесса, в принципе, более
совершенна, чем существующие системы.
В этой системе углекислота поступает в
реактор с твердым электролитом, где при
температурах около 600° С разлагается на СО и О,
Разность потенциалов между
противоположными поверхностями твердого электролита
обеспечивает миграцию ионов кислорода
через кристаллическую решетку. При потере
ионами электронов выделяется О2.
Образовавшаяся моноокись углерода возвращается
в реактор, где из нее образуются СО2 и
твердый углерод. Последний удаляется из
кругооборота при помощи фильтров, а СО2 снова
поступает на твердый электролит. Вода
может быть восстановлена блоком или
одновременно с углекислотой, или отдельно.
Необходимы средства для удаления водорода из
петли циркуляции, и для этой цели могут быть
использованы палладиевые или палладиево-
серебряные мембраны. Преимущество этого
процесса, подтвержденное экспериментально,
заключается в его относительной простоте (он
мог бы, в принципе, осуществлять функции
восстановления углекислоты и генерирования
кислорода, выполняемые, например,
реактором Боша и посредством электролиза воды).
Таблица 6. Работы, по техническому обслуживанию и ремонту реактора Сабатье
Вид работ
Использованные запасные
части
Число
случаев
Часы
Заменен предохранитель и подготовлен водный насос
Заменен датчик потока СОг*
Очищен метановый насос (от воды) *
Вставлен угольный фильтр в трубопровод для СОг*
Заменен катализатор
Заменен уголь*
Заменен конденсатор (предназначенный для условий
невесомости)
Сделана попытка отделить устройство для создания
отрицательного давления
Заменена протекающая трубка на выходе реактора
* Внешние работы.
Предохранитель
Датчик
—
Угольная колонка
Катализатор
Активированный уголь
Конденсатор
1
1
1
1
1
5
1
1.5
0,3
0,2
3,0
7,0
2,5
1,5
Трубка длиной 30 см
Всего
20
0,6
2,0
18,6
СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ МЕЖПЛАНЕТНЫХ КОРАБЛЕЙ
261
У
у
j* —■—■
— —*
300
280
ев
I 260
ф
8*240"
н
а
I 220
I
л
|200
си
180
О 80 160 240
Плотность тока, А/м
Рис. 7. Рабочие характеристики электролитических
элементов (мощность рассчитана исходя из
величины 0,83 кг Ог на чел.-день)
1 — электролиз с вращением ячеек,
2 — электролиз с фитильным питанием,
3 — твердый полимер
Еще более новым является использование
расплавленного карбоната, или процесса
солевого плавления. В совершенствовании этих
сложных процессов достигнуты значительные
успехи. Вначале проблема выглядела
труднопреодолимой. Надо было найти материалы,
устойчивые к крайне сильному коррозийному
действию расплавленных солей (карбонат
лития, хлорид лития и др.), разработать
способы отложения почти чистого, относительно
плотного слоя углерода на катоде блока,
удаления отложившегося углерода в условиях
невесомости без прерывания процесса,
извлечения чистого кислорода и абсорбции
углекислоты непосредственно из воздуха кабины,
в котором наряду с углекислотой содержатся
кислород, азот и водяные пары. В идеальном
варианте имеется в виду разработка системы
регулирования состава среды, которая могла
бы поглощать СО2 непосредственно из
воздуха кабины, восстанавливать СО2 вместе с
требуемым количеством водяных паров, чтобы
обеспечить потребность экипажа в кислороде,
достигать почти полной сорбции СО2 из
воздуха, проходящего через систему,
откладывать продуцируемый углерод в плотном,
удобном для хранения виде и, возможно,
действовать в качестве очень эффективной системы
удаления таких загрязнителей, как
газообразные углеводороды, окись углерода, водород
и другие вещества, легко поддающиеся
окислению в этом блоке.
До тех пор пока не станут возможными
одношаговые процессы, мы должны иметь
достаточно эффективные двух- и трехшаговые
процессы. Независимо от того, используется
ли. принцип, деполяризации, процесс Боша
или. процесс Сабатье,^ода как побочный
продукт должна подвергаться электролизу для
получения кислорода. На рис. 7 сопоставлены
рабочие характеристики трех
электролитических элементов. На графиках отчетливо
видно, что электролит из твердых полимеров
обладает значительными преимуществами перед
остальными методами. Этот электролит
предпочтителен по ряду причин, включающих
способность к обеспечению большей
плотности тока, меньшее напряжение и, в целом,
более высокий кпд. Электролит из твердых
полимеров позволяет также использовать
менее сложную регулировку температуры и
обеспечивает более высокую продуктивность
на единицу веса, чем две другие системы.
Наконец, при использовании твердых
полимеров, очевидно, снижается опасность утечки,
поскольку отсутствует щелочной электролит.
Это делает блок и более безопасным и более
надежным.
Удаление из атмосферы загрязняющих
примесей
Для обеспечения безопасности и
поддержания нормального состояния членов
экипажа концентрации различных веществ в
атмосфере не должны выходить за допустимые
уровни. Потенциально наиболее опасными
веществами являются токсические газы,
источниками которых могут быть оборудование
системы жизнеобеспечения и сам человек.
Если эти газы накапливаются в
концентрациях выше допустимого уровня, атмосфера
кабин может быстро стать опасной для
жизни.
По мере увеличения длительности полета
тщательный контроль за уровнем загрязнения
атмосферы становится все более важным,
особенно в замкнутых и полузамкнутых
системах жизнеобеспечения, где уровни
токсических веществ могут быстро возрастать до
непереносимых величин. Первым рубежом
обороны от токсических веществ можно считать
тщательный контроль материалов,
используемых при изготовлении космического корабля.
Все материалы, используемые в подсистемах
жизнеобеспечения, и (или) материалы, из
которых изготовляются сами подсистемы,
262
ЧАСТЬ II. КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ
должны быть изучены, чтобы определить
характер и количество выделяемых ими
летучих веществ. Любые материалы, которые
могут выделять нежелательные продукты,
должны быть немедленно исключены из списка
материалов, подлежащих рассмотрению.
Второй подход включает удаление токсических
веществ, выделяемых человеком и
оборудованием в процессе обычных операций внутри
космического корабля. Наконец, должны быть
разработаны меры на случай крайних
ситуаций, которые могут сопровождаться
внезапным сильным или представляющим
опасность повышением уровня токсических
веществ в атмосфере. Такая ситуация может,
например, возникнуть при возгорании
электропроводки.
Широкие исследования в ходе
пилотируемых полетов и в наземных гермокамерных
экспериментах позволили определить ряд
загрязнителей атмосферы космических
кораблей. Они приведены в главе 2 (том II) и
повторно перечислять их здесь не имеет смысла.
Системой выбора для контроля за
газообразными загрязнителями в полетах,
обсуждаемых в данной главе, является система,
основанная на применении каталитического
окисления и сорбции. Главным
преимуществом каталитического окислителя является
значительная экономия веса, выявляемая при
сравнении с предшествующими системами, в
которых расходовался для абсорбции
древесный уголь. Окисляющий катализатор не
участвует в реакции и не является расходным
веществом. В настоящее время патроны
адсорбента приходится использовать для
удаления загрязнителей, которые не могут быть
удовлетворительно удалены посредством
каталитической горелки. Дело в том, что
некоторые вещества, будучи окисленными (или
частично окисленными), становятся более
токсичными, чем их предшественники. Так,
например, NO2 более токсична, чем NH3.
Такие вещества можно удалять поглотителем,
содержащим гидроокись лития (LiOH).
Другие вещества, например ELS, реагируют с
катализатором, отравляя его, и должны быть
предварительно удалены.
Как уже было отмечено, система
каталитического сжигания токсических веществ
использовалась вместе с реактором Сабатье
в ходе 90-суточных испытаний регенерацион-
ной системы жизнеобеспечения с участием
людей. Горелка работала исправно.
Помимо газовых загрязнителей в воздухе
могут присутствовать другие загрязняющие
вещества, которые должны быть удалены,
чтобы обеспечить безопасность и нормальные
условия обитания для экипажа. К числу
таких загрязнителей относятся различные
частицы, аэрозоли и другие объекты, включая
пылевидные образования из микробных тел.
Наиболее эффективным методом удаления
негазообразных загрязнителей является
фильтрация. Адекватный контроль может быть
обеспечен при помощи «ловушек» в
вентиляторах, перемешивающих воздух внутри
кабины. Возможно использование
механических, электростатических и бактериальных
фильтров, а также центробежных отделите-
Контроль и регулирование состава
атмосферы
Для долговременных космических полетов
система измерения и регулирования состава
атмосферы должна быть более совершенной,
чем для кратковременных полетов. Это
относится, во-первых, к регулированию
содержания кислорода и газов-разбавителей, например
азота, и, во-вторых, к постоянному конт-
ТПТ^ ° I
-«-4
н2
10
Рис. 8, Схематическое изображение
масс-спектрометра [5]
1 — введение пробы,
2 — анод,
3 — источник ионов,
4 — нить накаливания,
5 — электронный пучок,
6 — линзы фокусирования ионов.
7 — щелевая диафрагма,
8 — ионный пучок,
9 — масс-сепаратор (анализатор),
10 — детекторы,
И — ионный насос
СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ МЕЖПЛАНЕТНЫХ КОРАБЛЕЙ
263
Рис. 9. Блок-схема подсистемы регулирования
состава атмосферы [5]
1 — датчик О2,
2 — потенциометр установки уровня рО2,
3 — источник энергии и предусилитель,
4 — селекторные переключатели,
5 — стабилизирующие интегрирующие усилители,
6 — чувствительные реле,
7 — 12-секундный счетчик времени,
8 — счетчик импульсов О2,
9 — источник снабжения Ог,
10 — О2, полученный путем электролиза, .
11 — регулятор давления,,
12 — соленоидный клапан,
13 — датчик абсолютного давления, основанный на
измерении деформации,
14 — источник, энергии, и мостовая балансная схема,
15 — потенциометр установки уровня абсолютного
давления в кабине,
16 — 10-секундный счетчик времени,
J7 — счетчик импульсов N2,
18 — датчик N2, "
19 — потенциометр установки уровня pN2,
20 — источник N2 .
ролю концентраций различных газов,
загрязняющих атмосферу. От системы,
используемой в долговременных полетах, требуется
способность регулировать концентрации не
только основных газов атмосферы, но и газов,
которые присутствуют в следовых
количествах. Система должна обеспечивать
своевременное предупреждение для принятия
необходимых мер противодействия подъему
следовых концентраций загрязнителей до
токсических уровней. Для выявления тенденций в
изменениях концентраций следовых
загрязнителей система должна обладать достаточно
высокими чувствительностью и
стабильностью.
Основной частью такой системы является
блок масс-спектрометрического анализатора
атмосферы, схематически изображенный на
рис. 8.
Регулятор общего давления газов
атмосферы в кабине соединен с линиями подачи
кислорода и газа разбавителя ниже регуляторов
их парциального давления. Кислород и раз-
264
ЧАСТЬ II. КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ
бавитель достигают регулятора давления в
кабине через контрольные соленоидные
клапаны, которые получают сигналы
парциальных давлений этих газов из блока
спектрометрического детектирования.
Фактическая область регулирования определяется
установкой набора клапанов на максимальный
и минимальный уровни парциального
давления. На рис. 9 представлена блок-схема всей
системы.
Масс-спектрометр отличается особенно
высокой надежностью. В настоящее время он
способен одновременно следить за шестью
составными частями: водородом, водяными
парами, азотом, кислородом, углекислотой и
углеводами (суммарно). Он обеспечивает
регулирование концентраций двух основных
компонентов атмосферы — кислорода и азота,
что было подтверждено испытаниями.
Возможности масс-спектрометров должны быть
еще более расширены, чтобы обеспечить
анализ концентраций потенциально токсичных
газов, присутствующих в атмосфере в очень
малых количествах. Устройство
регулирования, показанное на рис. 9, было
использовано в уже упоминавшихся 90-суточных
испытаниях с участием людей. Допустимые
отклонения составляли 0,03 %.
СИСТЕМА РЕГЕНЕРАЦИИ ВОДЫ
ИЗ ВОДОСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ
Функции системы для переработки воды
заключаются в сборе водных отходов и
очистке воды, в хранении и выдаче питьевой воды
в зависимости от потребностей в ней, в сборе,
высушивании и санитарной обработке
остатков.
Переработка шлаковой воды
Питьевая вода, продуцируемая системой
переработки водосодержащих отходов,
должна быть стерильной и свободной от
органических и неорганических примесей, а также
оставаться стерильной во время хранения.
Операции по обслуживанию не должны
приводить к загрязнению запасов воды.
Наконец, в случае загрязнения должна быть
обеспечена возможность полной и быстрой
стерилизации подсистемы. Подсистема
переработки водосодержащих отходов, рассчитанная
на долговременные полеты, должна
обеспечивать сбор и очистку воды, получаемой из
мочи, бытовой воды и конденсата водяных
паров атмосферы кабины.
Для долговременных полетов могут быть
выбраны следующие подсистемы переработки
шлаковой воды:
Функция
Система
Получение воды из мочи Вакуумная дистилляция.
Очищение бытовой воды
и конденсата
Стерилизация
пиролиз
Обратный осмос
Тепловая и
антибактериальная обработка
(йодистое соединение,
серебро и др.).
Ниже будут описаны все процессы,
составляющие основу функционирования системы
переработки водосодержащих отходов.
Стандартные требования к качествам питьевой
воды представлены в главе 2 (том III). Здесь
достаточно сказать, что стандарты качеств
воды для питья в применении к
регенерированной воде должны быть существенно
отличными от тех, которые применимы к воде
для бытового использования. Эти стандарты
должны учитывать следующие положения:
1) вкусовая и эстетическая приемлемость в
длительных космических полетах приобретает
важное значение в связи с серьезными
стрессами, вызванными пребыванием в замкнутом
пространстве; 2) любой дефект может
нарушить нормальное потребление воды и, таким
образом, подвергнуть опасности здоровье
экипажа. Вода, полученная в результате
переработки доступных отходов (моча, бытовая
вода), более загрязнена, чем вода из земных
источников, и требует более тщательного
контроля.
В отношении биологических стандартов
для восстановленной воды следует заметить,
что возможные пути биологического
загрязнения воды в системе ее восстановления
весьма разнообразны и поэтому полная
стерильность едва ли может быть достигнута.
Национальной Академией наук США
разработаны необходимые критерии стерильности,
согласно которым максимальное число живых
микроорганизмов в 1 мл воды равно десяти.
Получение воды из мочи. Из нескольких
перспективных подходов к восстановлению
воды из мочи выбран подход, который
включает вакуумную дистилляцию в сочетании с
пиролизом паров дистиллята и последующую
конденсацию для получения чистой воды.
При этом методе устраняются органические
вещества и погибают бактерии.
Выбор какого-либо одного метода
регенерации воды не может быть сделан по двум
СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ МЕЖПЛАНЕТНЫХ КОРАБЛЕЙ
265
NaCl
Na2SO4 MgCl2 Мочевина Фенол
Рис. 10. Характеристики задержки примесей
стеклянными мембранами
основным причинам. Во-первых, космические
корабли ближайшего будущего, например
корабли для челночных операций, будут
использовать в качестве главного источника
электроэнергии топливные элементы. Топливные
элементы продуцируют воду как побочный
продукт, и эта вода может быть без особых
трудностей очищена для питья. Во-вторых,
при возникновении очевидной необходимости
в воде выбор принципа должен учитывать
ограничения в связи с энергетическими
потребностями и отведением тепла. Системы
дистилляции потребляют примерно 660 вт»ч
тепла на кг воды для испарения и еще
660 вт-ч тепла на 1 кг воды необходимо
отводить при конденсации. Только процесс
компрессия — дистилляция требует около 220 вт •
•ч электроэнергии на 1 кг воды. Такое же
количество тепла необходимо отводить.
Очищение бытовой воды и конденсата.
По-видимому, наилучший метод обработки
относительно большого количества бытовой
воды (например, 50 кг в сутки для экипажа
из шести человек) может быть основан на
использовании принципа обратного осмоса.
Метод прост и заключается в фильтрации
воды через полупроницаемые мембраны.
Возможность удаления из воды почти всех
растворенных веществ ограничена только
свойствами и рабочими характеристиками
используемых мембран. До недавнего времени одним
из главных недостатков системы обратного
осмоса являлась неспособность мембран
выдерживать высокие давления, необходимые
для высоких скоростей обработки воды.
Сейчас эта проблема в значительной степени
решена. Разработаны пористые пустотелые
стеклянные фильтры, а также другие
перспективные мембраны, которые обладают
необходимой прочностью и допускают
термическую стерилизацию. Кроме того, они
устойчивы к коррозии и задерживают органические
вещества, вирусы и бактерии. На рис. Юука-
заны характеристики задержки стеклянными
мембранами различных примесей.
Обратный осмос по своей сущности более
эффективен в очистке бытовой воды, чем
дистилляция, поскольку процесс не включает
фазовых изменений и требует значительно
меньших затрат энергии.
Обеззараживание и последующая
обработка регенерированной воды. Пастеризация в
сочетании с действием веществ, выделяющих
йод, обеспечивают удовлетворительную
стерилизацию запасов воды. Первый способ, очень
эффективный при уничтожении большинства
микроорганизмов, требует установления в
водном танке (резервуаре) нагревательного
элемента, который может поднять
температуру в танке до 71° С на период 30 мин. Эта
операция проводится систематически в
целях профилактики или при обнаружении
загрязнения. Дополнительная стерилизация
может быть достигнута при помощи веществ,
выделяющих йод.
На космическом корабле могут
применяться различные методы регенерации запасов
воды, в том числе вакуумная дистилляция,
лиофилизация, каталитическая оксидация и
комбинации этих методов [2]. При
моделировании одногодичного космического полета в
СССР питьевую воду регенерировали из мочи
посредством каталитической оксидации.
Процесс состоял из нескольких этапов:
фильтрации мочи, испарения, высокотемпературного
окисления органических соединений до
элементарных газов и окислов при помощи
катализатора и, наконец, конденсации.
Конденсированная вода обогащалась солями и
микроэлементами и использовалась для питья.
В этом же эксперименте использовалась
суточная санитарная вода для туалета, душа и
умывальника. Кухонная вода (оставшаяся
после мытья посуды) регенерировалась
методом каталитического окисления, сходным с
тем, который использовался для регенерации
воды из мочи. Остальная часть санитарной
суточной воды очищалась посредством
преципитации.
Недостающие в регенерированной воде
минеральные вещества могут быть введены в
266
ЧАСТЬ II. КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ
организм с пищей. Другой метод состоит в
добавлении минеральных веществ к
регенерированной воде, чтобы обеспечить
требуемые вкусовые качества и обычный
химический состав. Регенерированная вода
напоминает дистиллят. В ней отсутствуют
минеральные компоненты, характерные для
естественной питьевой воды и
физиологически важные для организма человека.
М. И. Шикина и соавт. [3] нашли, что
регенерированная вода может быть
минерализована посредством введения солей в твердой
фазе. Такая вода становится полностью
идентичной с питьевой по своим органолептиче-
ским и физико-химическим свойствам.
Регенерированная вода обогащается
пропусканием через слой двукальциевого силиката и
при помощи таблеток, содержащих хлористый
натрий, бикарбонат калия, сернокислую
магнезию, йодистый калий и фтористый натрий.
После этого она приобретает состав, близкий
к составу московской водопроводной воды.
Переработка водосодержащих отходов
Сбор и хранение фекалий. Собирание и
хранение отбросов осуществляются при
помощи коллектора фекалий и мочи. Коллектор
кала представляет собой стульчак, в котором
имеются устройства для перемещения кала в
приемник при помощи воздушного потока и
вакуумной дегидратации накопленных
каловых масс и твердых отбросов. Этот метод
обработки доводит содержание воды в отбросах
до 10% по весу, что достаточно для
торможения активности микроорганизмов и
безопасного хранения конечного продукта.
Единая система переработки
водосодержащих отходов, В зависимости от
последующего использования жидкости и твердых
отбросов человека обработка их может быть
организована различным образом. Если
отбросы не предполагается использовать для
получения воды или других веществ, они
должны каким-либо способом
дезинфицироваться и выбрасываться из корабля или
храниться на борту. Если из отбросов
необходимо получать какие-либо продукты, моча
должна быть транспортирована для
предварительной обработки, а твердые отбросы
подвергнуты вакуумному или тепловому
высушиванию, а также другим видам обработки
(включая биологическую) для получения
необходимых компонентов.
В предшествующих разделах были
описаны системы для извлечения и повторного
использования воды из мочи, бытовой воды и
конденсата атмосферы. Возможно и крайне
желательно объединить систему переработки
жидких отбросов с системой обработки
твердых отбросов. При таком объединении вода
может быть извлечена из всех отбросов
одновременно. Кал и другие плотные отходы
могли бы подвергнуться разложению и затем
быть сожжены. Высокая температура
(649° С), требуемая для надежной текущей
стерилизации, в идеальном варианте могла бы
быть обеспечена радиоизотопным источником
тепла, чтобы сделать процесс независимым от
системы энергопитания корабля.
В недавних испытаниях радиоизотопных
нагревателей, длившихся более 180 суток, для
очистки воды применяли дистилляцию
(49° С) и каталитическое окисление (649° С),
а для ликвидации твердых отбросов —
сжигание при 649° С [9]. Радиоизотопные
нагреватели обеспечивали 420 вт для температурных
процессов и 850 вт для процессов
дистилляции. В высокотемпературном нагревателе
использовали в качестве топлива специально
восстановленную окись плутония высшей
очистки, находящуюся в контейнере.
Топливом для низкотемпературного нагревателя
служила окись плутония. Результаты
испытаний показали возможность извлечения более
98% питьевой воды с уменьшением веса и
объема плотных отбросов приблизительно на
95%. Все продукты на выходе были
стерильными, а уровень излучения радиоизотопной
камеры составлял только 7,9 мбэр/час на
расстоянии одного метра при отсутствии
экранировки (нейтронное и гамма-облучение).
К настоящему времени изготовлена и
испытана лабораторная модель объединенной
системы сбора отбросов. Эта система не
только обеспечивала регенерацию воды из отходов
(моча, бытовая вода, конденсат, вода каловых
масс) и восстановление потребляемых газов,
но и позволяла также решить трудную
проблему создания комфортабельного и
психологически приемлемого способа удаления
отходов из кабины космического корабля.
Поддержание чистоты всего тела. Для
продолжительных полетов обеспечение
приемлемого уровня личной гигиены требует
разработки метода для поддержания чистоты всего
тела. Для станции «Скайлэб» был выбран душ
как наиболее привлекательный вид мытья.
Полагали, что пользование душем обеспечит
бодрящий эффект и одновременное мытье
головы и тела.
Система мытья всего тела включена в
программу «Скайлэб» на позднем этапе. В
результате была изготовлена сборная система,
СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ МЕЖПЛАНЕТНЫХ КОРАБЛЕЙ
267
которая при необходимости могла быть
установлена на одной из рабочих площадок.
Несмотря на то, что душ предпочитался всеми
членами экипажа, два человека из экипажа
«Скайлэб-3» использовали его не часто, а один
не использовал вовсе при наличии во время
всего полета достаточного количества воды.
Причиной неполного использования душа
были неудобства его эксплуатации. Время,
требуемое для установки, использования,
разборки и упаковки душевого оборудования,
было слишком большим (более часа), и
потеря его сказалась бы на решении других задач
полета.
Для прототипа космической станции была
разработана улучшенная система душа в
условиях невесомости [6]. В этой системе
используется метод вакуумного захвата. В
эксперименте шесть испытуемых принимали душ
ежедневно в течение 10 дней- Мытье
занимало приблизительно 9,7 мин. при среднем
расходе воды 0,26 кг и потреблении 59,7 вт
энергии. При наличии постоянной душевой
установки время мытья не будет слишком
большим и система станет более доступной.
СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ
Регулирование температуры.
Регулирование температуры среды космического корабля
является сложной операцией вследствие
экстремальных термовоздействий на
наружную поверхность корабля. Для эффективной
работы экипажа необходимо поддержание
комфортной температуры в кабине на
протяжении всего полета. При нормальных
условиях проблема заключается в удалении тепла,
которое продуцируется внутри корабля.
Внутренняя тепловая нагрузка создается за счет
обменных процессов у членов экипажа,
работы оборудования, размещенного внутри
корабля, и нагревания корабля внешними
источниками, включая абсорбированную солнечную
и планетарную, радиацию, а также
образование тепла при1 входе корабля в плотные слои
атмосферы. Эти факторы сильно меняются в
ходе полета, и, следовательно, система
регулирования температуры должна быть
достаточно гибкой. ;^|Г '
В принципе, для регулирования
температуры внутри космических кораблей в настоящее
время используются циркуляционные
системы/ осуществляющие перенос внутреннего
тепла к наружным1'"космическим радиаторам.
Первый шаг в разработке соответствующей
системы терморегулирования фактически
нельзя рассматривать как часть проекта
системы жизнеобеспечения. Этот шаг скорее
является одной из основных инженерных
проблем и состоит в выборе оболочки
космического корабля, обладающей высокой
способностью к эмиссии в инфракрасном диапазоне
для рассеивания тепла и низкой способностью
к абсорбции солнечной радиации. В качестве
внутренней теплообменной среды достаточно
эффективны вода или вода в сочетании с
другой жидкостью. Высокое давление водяного
пара и низкое давление окружающей
космической среды обеспечивают закипание воды
при низких температурах. В процессе
кипения тепло поглощается из газа или жидкости
в противоположной части теплообменника, а
результирующий тепловой поток
направляется наружу. При испарении 1 кг воды
поглощается приблизительно 2,43 • 103 дж тепловой
энергии. В ходе кратковременных полетов
теплообменник, основанный на испарении
воды, достаточно эффективен и надежен. Для
длительных полетов может потребоваться
поиск других систем, если вес расходуемой
воды окажется слишком большим.
Космические металлические радиаторы для
переноса тепла из корабля в окружающее
пространство являются основным
компонентом любой системы терморегулирования.
Радиаторы могут быть частью корабля или
отдельными приспособлениями. В любом случае
они имеют небольшой вес, надежны и легко
вписываются в проект корабля. Жидкостной
охлаждающий контур всегда переносит тепло
из внутрикабинного теплообменника к
радиатору. Использование жидкостного
охлаждающего контура позволяет связать любой
компонент корабля непосредственно с системой
терморегулирования. Хладагент должен
обладать определенным запахом, чтобы члены
экипажа могли своевременно выявить утечки
в системе охладителя.
Регулирование влажности. Регулирование
влажности может быть довольно просто
осуществлено посредством охлаждения потока
газа до уровня температуры ниже точки росы
и собирания полученного конденсата воды.
Диапазон температур, требуемый для
терморегуляции, позволяет эффективно
регулировать влажность. Если требуются более
значительные изменения температуры, то
необходимо использование регенерационного
теплообменника. В любом случае единственным
усложняющим задачу обстоятельством
является отсутствие гравитационного поля,
позволяющего собирать конденсат воды. В
первых полетах, осуществленных в США, воду
из теплообменника собирали губкой и затем
268
ЧАСТЬ II. КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ
периодически отжимали поршневым
устройством в танк для хранения. С этой системой
связан ряд проблем, однако и в последующих
полетах использовали цилиндрический там-
понный (фитильный) сепаратор,
установленный ниже теплообменника. Вода,
захваченная материалом фитиля, выпускалась и
транспортировалась под низким давлением
в собирательный резервуар.
Ощутимый комфорт в космической кабине
достигается вариацией дополнительного
фактора — скорости вентиляции. Вообще говоря,
требуемый поток воздуха в обитаемом отсеке
составляет около 1,5 м3/сек при скорости
движения 0,2 м/сек.
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКИПАЖЕЙ ПИЩЕЙ
От характера питания зависит, будет ли
оно фактором, поднимающим настроение
экипажа, или фактором, вызывающим угнетение.
Поэтому для космических полетов обозримого
будущего не делается попыток регенерации
продуктов питания. Очевидно, что
восстановление пищи дало бы значительный выигрыш
в весе, однако, учитывая возможные
психологические эффекты, представляется более
разумным достигать уменьшения веса
другими путями. Естественно, что
предпринимаются определенные усилия и уже достигнуты
значительные успехи в уменьшении веса
пищевых запасов благодаря изготовлению
дегидратированных (лиофилизированных)
продуктов, которые и составляют основу рациона.
Поскольку после дегидратации в продуктах
остается лишь небольшая часть
первоначально входящей в их состав воды, они имеют
очень малый вес. Более того, они способны в
течение долгого времени сохранять свои
качества при обычной температуре. При
подготовке долговременных полетов и далее
должно уделяться внимание созданию близких к
натуральным продуктов, вероятнее всего
замороженных, которые могут быть быстро
обработаны в малогабаритных микроволновых
печах. Желательность выращивания
небольшого количества растений для пищи,
главным образом салатов, не вызывает сомнений.
Рис. 11. Вид готового подноса с пищей,
предназначенного для использования в полетах по программе
«Скайлэб». Несколько упаковок из рациона лежат
рядом с подносом
Рис. 12. Космонавт Оуэн Гэрриотт приводит в
порядок контейнер с пищей во время полета станции
«Скайлэб-3»
Таблица 7. Пищевые продукты, входящие в рацион
экипажей станции «Скайлэб»
Напитки
Лимонад
Виноградный
Для быстрого
изготовления к завтраку (с
привкусом кокоса)
Земляничный
Яблочный сок
Из грейпфрута
Вишневый
Кокос
Чврныц кофе
Чай с лимоном и сахаром
Апельсиновый
Замороженные продукты
Кофейный кекс
Белый хлеб
Булочка с маслом
Филе (говяжье)
Омар (яьюбургский)
Продукты
Сухие поджаренные
земляные орехи (арахис)
Сушеные абрикосы
Сахарные вафли
Ванильные вафли
Сухое печенье из чедер-
ского сыра
Беконные вафли
Филе из свинины с
приправой и подливой
Говядина (грудинка)
Ванильное мороженое
в оболочках
Ломтики сушеной
говядины
Твердые конфеты
Мята
Бисквит (типа печенья)
Кондитерские изделия
с маслом
Консервированные продукты
Ананас
Пудинг с маслом и
жженым сахаром
Индейка с приправой
Бутерброды
Фруктовый джем
Яблочный соус
Масло арахисовое
Мясные шарики с
приправой
Груши
Бутерброд с сосиской
(томатный соус)
Перец стручковый
с мясом
Персики
Кетчуп
Лимонный пудинг
Регидратируемые продукты
Рис
Засахаренные
кукурузные хлопья
Яичница
Гороховый суп
Картофельный суп
Спаржа
Картофельное пюре
Салат картофельный (по-
немецки)
Кукуруза в виде палочек
Персиковая мякоть с
орехами
Земляника
Бобы зеленые
Горошек
Коктейль
Салат из трески
Пирожки с мясом
Свинина и запеченный
картофель
Цыплята с рисом
Мелко нарезанные овощи
с говядиной
Цыплята с приправой
Телятина в собственном
соку
Спагетти и мясной соус
Индейка в рисовом супе
Макароны с сыром
Пюре из сладкого
картофеля
Рис. 11.
Рис. 12.
270
ЧАСТЬ И. КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ
Рис, 13. Гидропонная система'для культивирования
растений в условиях невесомости
Пищевой рацион экипажей станции «Скай-
лэб» является хорошим примером выбора
продуктов питания, которые вполне могли бы
удовлетворять требованиям долговременных
полетов. Единственным исключением
является, конечно, отсутствие культивируемых
растений. Для двухмесячных полетов этот
вопрос, естественно, не столь важен.
Использовали в основном продукты пяти типов:
напитки (порошкообразные, регидратируе-
мые), замороженные продукты, обычные
легкие закуски, консервированные продукты и
регидратируемые продукты. В табл. 7
перечислены продукты, входящие в рацион
экипажей станции «Скайлэб». Эти продукты
разрабатывались в течение долгого времени
в соответствии со строгими спецификациями
в отношении химического и
микробиологического состава. Требования питательности и
безопасности рассматривались в процессе
разработки пищевых продуктов как наиболее
важные.
При выборе диеты были использованы
следующие критерии.
1. Совместимость с требованиями экипажа:
а) запах, б) внешний вид, в) легкость
приготовления, г) безопасность, д) отсутствие
аллергенов, е) нормальный стул (масса и
консистенция кала), ж) отсутствие метеоризма.
2. Потребности в питании.
3. Требования к содержанию следующих
веществ (основанные на результатах
медицинских экспериментов): а) кальций, б)
фосфор, в) магний, г) натрий, д) калий, е)
белок, ж) энергия.
4. Технические ограничения: а) размеры
упаковки, б) подготовка оборудования, в)
место складывания, г) размещение отходов,
д) остаточная масса.
Несмотря на наличие замороженных
продуктов, микроволновая печь на станции
«Скайлэб» не использовалась, поскольку
продукты находились в металлических
контейнерах. Полагали, что использование
микроволновой печи будет сопровождаться
электромагнитными взаимодействиями. В 90-суточных
испытаниях с участием людей микроволновая
печь была применена. Экипаж использовал
эту печь для подогревания пищи, а также для
обработки замороженных продуктов, каких-
либо трудностей не возникало, и было
отмечено хорошее качество приготовления пищи.
Легкость приготовления пищи имеет
весьма существенное значение. В барокамерных
медицинских экспериментах в ходе
подготовки полетов по программе «Скайлэб» было
найдено, что некоторые замороженные продукты
требуют очень большого времени для регид-
СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ МЕЖПЛАНЕТНЫХ КОРАБЛЕЙ
271
ратации. В долговременных полетах это
обстоятельство будет создавать лишнюю
нагрузку на членов экипажа. Положение может
быть улучшено благодаря использованию
микроволновой печи. Поэтому было бы
крайне важно испытать все виды продуктов и их
упаковок, чтобы устранить из рациона или
модифицировать те виды, приготовление
которых занимает много времени или связано
с определенными неудобствами, а также виды
продуктов, которые трудно употреблять в
пищу и от которых остается много отходов.
Разработка всей системы питания
охватывает не только вопросы выбора потребляемых
продуктов, но и изучение возможностей
хранения, приготовления и потребления пищи.
Удобный и удовлетворительный общий «стол»
был разработан для полетов на станции
«Скайлэб». Он был оборудован кранами для
дегидратации продуктов и другими
приспособлениями для потребления пищи. На
рис. 11 показан индивидуальный поднос того
типа, который использовался на станции
«Скайлэб». Три подноса были оборудованы
элементами для подогрева пищи и столовыми
принадлежностями. На рис. 12 видно, как
космонавт Оуэн Гэрриотт обращается с
контейнером для пищи во время третьего полета
по программе «Скайлэб».
Для поддержания чистоты на станции
«Скайлэб» имелись «мусорные ящики». В
долговременных полетах будет скапливаться
большое количество отбросов и, вероятно,
потребуется использовать устройства
уплотнения, чтобы уменьшить их объем.
Во время полета станций «Скайлэб» был
испытан прототип такого устройства,
названный мусородробилкой. Недостаток этого
устройства — очень большая трата времени
(45—60 мин.) на выполнение операции.
Уплотняющие устройства будут необходимы
и в дальнейшем, однако потребуется их
технологическая доработка.
При рассмотрении проблемы
культивирования растений в космосе оптимальным
методом считают гидропонику. Лабораторный
образец гидропонного устройства,
проектируемого для выращивания растений в условиях
невесомости, показан на рис. 13; Разработка
устройства является результатом
сотрудничества НАСА и Министерства сельского
хозяйства США. Это устройство представляет
собой вращающийся барабан с ионообменной
формой (матрицей), в которую
закладываются семена. Обеспечивается поступление всех
питательных веществ, необходимых для1
выращивания нескольких урожаев. Вода входит
в «почву» из водного резервуара. Семена
успешно прорастают во время вращения,
несмотря на отсутствие направленной силы
тяжести. Скорость роста одного из видов
салата в этом устройстве значительно выше, чем
на песчаной почве. Салат как свежая
растительная пища был бы желательным
дополнением к диете.
В итоге можно сказать, что мы имеем в
своем распоряжении технологию,
необходимую для обеспечения пищей экипажей в
долговременных полетах.
ИСПЫТАНИЯ ДОЛГОВРЕМЕННО ДЕЙСТВУЮЩИХ СИСТЕМ
ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Были проведены два наиболее важных
опыта по испытанию долговременно
действующих систем жизнеобеспечения. В этих
опытах изучались главным образом возможности
возврата кислорода и воды, а также испыты-
вались некоторые виды продуктов,
предназначенных для использования в долговременных
полетах. Испытания, проведенные в США,
длились 90 суток, а эксперимент,
проведенный в Советском Союзе, продолжался в
течение целого года.
90-СУТОЧНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ В США
Эксплуатационные 90-суточные испытания
регенеративной системы жизнеобеспечения
были завершены 11 сентября 1970 г. [7].
В испытаниях участвовал экипаж из четырех
человек. Была выбрана двухкомпонентная
газовая среда с общим проектным давлением
517 мм рт. ст. при парциальном давлении
кислорода 158 ±2,6 мм рт. ст. В качестве
нейтрального газа был взят азот. Проектный
уровень парциального давления СО2 был равным
не более 3,9 мм рт. ст. Эти испытания были
вторыми в серии испытаний, выполненных
авиакосмическими предприятиями для НАСА.
В них участвовали многие другие
правительственные и промышленные организации.
Проводились они на базе «Мак Донелл Дуглас
Астронавтика компани».
Все оборудование и расходные материалы
были запасены «на борту» перед началом
эксперимента, чтобы исключить операции по их
272
Таблица 8. Сопоставление запланированных задач
программы и их выполнения
ЧАСТЬ П. КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ
Таблица 8 (окончание)
Запланированные
задачи программы
Выполненные
задачи программы
Запланированные
задачи программы
Выполненные
задачи программы
Показать
возможность работы регене-
рационных систем
жизнеобеспечения на
протяжении 90 суток
без пополнений
материалов
Добиться баланса
материалов,
температурного баланса и
удовлетворения
энергетических требований
Достичь
микробиологического и
химического равновесия в
замкнутом объеме
Оценить возможности
эксплуатации,
технического
обслуживания и ремонта
оборудования силами
экипажа
Определить
конкретную роль человека
в выполнении летных
экспериментов
Получить данные о
физиологических и
психологических
эффектах длительной
изоляции в
ограниченном пространстве
Регенерапдонные системы
жизнеобеспечения работали
в течение 90 суток без
пополнения материалов с
проведением всех операций
технического обслуживания
на борту
Получен полный баланс по
массе и энергии в
отношении людей и оборудования
В течение 90 суток не было
передач каких-либо
материалов внутрь камеры, что
гарантировало
микробиологическую и химическую
изоляцию камеры и экипажа
Экипаж проявил высокие
способности к выполнению
нормальных операций по
эксплуатации, а также
многих задач по ремонту и
техническому
обслуживанию систем
Оценен машинный метод
планирования полетной
деятельности. Найдено, что
метод может быть
практически полезным для
обеспечения необходимой гибкости
в процессе приспособления
к изменяющимся
требованиям программы. Для
выполнения эксплуатационных
задач экипаж тратил в
среднем 2 часа в сутки на
человека и при
сбалансированном рабочем дне мог
выполнять полезные летные
эксперименты
Для оценки поведения и
работоспособности экипажа
оыл применен метод
контроля без «навязывания»
реакций. Сопоставление
полученных данных с
результатами применения обычных
психологических методов
подтвердило практическую
ценность этого метода. 90-
суточная изоляция не
сопровождалась заметными
психологическими
изменениями. Влияние среды на
физиологические функции
было слабым
Оценить системы
жизнеобеспечения
Следующие блоки системы
жизнеобеспечения были
оденены как перспективные:
восстановление питьевой
воды путем вакуумной
дистилляции (VD-VF);
концентратор СОг, основанный
на применении твердых
аминов; электролизер воды;
регулятор двухкомпонентной
газовой среды с масс-спектро-
метрическими измерениями;
микроволновая печь;
ассенизационное устройство
(стульчак)
передаче внутрь «корабля». Передачи
наружу осуществлялись один раз в неделю через
шлюзовое устройство. Передаваемые
материалы подвергались анализу, чтобы получить
необходимые медицинские данные и оценить
качество регенерируемой питьевой воды.
Некоторые обычные анализы крови, мочи и
питьевой воды проводились в бортовой
лаборатории, чтобы приблизить испытания к
реальным условиям полета и свести к
минимуму передачу проб из корабля.
В число испытываемых перспективных
систем входили система твердых аминов, два
макетных блока электролиза воды, устройства
переработки водных отходов, обеспечения
питанием и пр. Существенной особенностью
этих испытаний было строгое ограничение
пополнения запасов в камере. Из внешних
источников в камеру подавали азот, что
делалось из соображений безопасности и в
целях экономии объема. Снаружи находилась
также система электролиза воды, играющая
вспомогательную роль. Кислород и водород
поступали из нее к блоку, находящемуся
внутри камеры. Обе подсистемы полностью
и непрерывно замыкались на внутреннее
оборудование камеры, что обеспечивало
сохранение целостности модели. Один из блоков
электролиза воды был изготовлен в
разновидности, требующей подачи воды в виде пара.
В качестве электролита в нем использовали
КОН, а для разделения продуктов —
матричные сепараторы в индивидуальных ячейках.
Другой блок представлял собой
электролизную систему, работающую также с использо-
СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ МЕЖПЛАНЕТНЫХ КОРАБЛЕЙ
273
ванием КОН, но по принципу
циркулирующего электролита. В течение большей части
эксперимента работал второй блок, так как
устройство подачи пара необратимо вышло из
строя. Даже при работе одного блока
требовались значительные усилия по техническому
обслуживанию и ремонту систем циркуляции.
Как упоминалось ранее, на протяжении
большей части эксперимента использовали
блок удаления и концентрации СО2,
основанный на применении твердых аминов. Только
в последние десять суток трехмесячных
испытаний выявилась необходимость
использования молекулярного сита для удаления СО2.
Причиной, заставившей выключить блок с
твердыми аминами, было попадание гранул
с аминами из патронов в поток воды на
выходе теплообменника. Это приводило к
вытеканию конденсированной воды.
90-суточные испытания с участием
четырех людей продемонстрировали возможность
использования искусственных систем
регулирования с целью обеспечения приемлемой для
обитания атмосферы. Было получено также
много фактических данных относительно
баланса потребляемых и выделяемых
человеком материалов, данных о способности
человека эксплуатировать системы
жизнеобеспечения и, наконец, данных, характеризующих
соответствие применяемой технологии
требованиям к системе жизнеобеспечения для
длительных полетов.
В табл. 8 перечислены запланированные и
осуществленные задачи 90-суточного
эксперимента. Установлено, что основные объекты
регенерации (кислород и вода) могут
успешно возвращаться системой жизнеобеспечения
в кругооборот на протяжении 90 суток.
ОДНОГОДИЧНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ
В СОВЕТСКОМ СОЮЗЕ
* Одногодичный медико-технический
эксперимент по оценке долговременных систем
жизнеобеспечения был начат в Советском
Союзе 5 ноября 1967 г. В эксперименте
принимали участие трое испытуемых.
Исследования имели следующие цели:
определение возможностей длительного (до
одного года) существования и поддержания
нормальной работоспособности человека в
условиях изоляции в герметической камере
ограниченных размеров с использованием
воды и кислорода, регенерируемых из отходов,
и почти полностью обезвоженных продуктов
питания;
18 Заказ Н 1174, т. III
изучение эффектов взаимодействия систем
и человека и изменений в окружающей среде
при этих условиях, а также апробация
принятых методов медицинского контроля и
исследований с целью получения исходных
данных для разработки комплексных медико-
биологических мероприятий по поддержанию
нормальной жизнедеятельности экипажей
космических кораблей в длительных полетах;
изучение и разработка технологических
режимов и конструкций отдельных блоков с
целью получения основных исходных данных
для обоснованного проектирования систем
жизнеобеспечения с более полной
регенерацией воды и кислорда из отходов
жизнедеятельности человека.
Лабораторный комплекс систем
жизнеобеспечения включал системы для максимально
возможной регенерации кислорода и воды,
а также вспомогательные и дублирующие
системы. Блок-схема такой системы показана
на рис. 14. Эта схема содержит
экспериментальные величины движения различных
субстанций в г/сутки для трех человек.
В одногодичном эксперименте для питания
исследователей была разработана
специальная диета. Она состояла из
дегидратированных посредством вакуумной обработки
продуктов, содержащих в среднем 117 г жиров
и 361 г углеводов. Энергетическая ценность
основного рациона составляла около
3000 ккал. Входящие в рацион мясные,
хлебные и молочные продукты перед приемом
пищи восстанавливались водой, получаемой
из системы регенерации. Вес упаковки
суточного пищевого рациона составлял 720 г на
человека. Чтобы удовлетворить потребности
исследователей в «свежих» витаминах, в ходе
эксперимента в модели космической
оранжереи выращивали салатные растения:
хибинскую капусту, кресс-салат, огуречник
аптечный и укроп. В оранжерее использовали
высокоинтенсивное освещение, моделирующее
солнечный спектр. В качестве субстрата была
использована ионообменная смола,
насыщенная питательной средой. Площадь для
выращивания растений составляла 7,5 м2,
освещение — от 45 до 50 вт/м2 на уровне
поверхности субстрата.
Источниками питьевой воды для
исследователей служили экскретируемая ими моча,
а также респирационная и перспирационная
влага, конденсируемая в теплообменнике.
Питьевую воду регенерировали из мочй
окислительно-каталитическим методом,
включавшим несколько этапов: фильтрацию,
испарение, высокотемпературное окисление орга-
274
ЧАСТЬ II. КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ
1
J
о
2
i • - J
8
3825
Моча
8
Конде]
9
3635 _ л
Н20
сое
3
сат
в
8
36000 «
10
300
36000
ев
X
&
ю
s
S3
ев
ё
со
11
1
j
Н2О
6592
1 1
н2о
о
14
2151
i i
2000
со2
15657
16500
г
8
3063
4
Конденсат
00
00
со
02
400
15
Н2О
г со2
8
72
1
<
£>
^*
3?
о2
R
ю
75
589
д Биомасса
С
16
О
17
Рмс. 74. Схема частично замкнутого кругооборота
веществ в одногодичном медико-техническом
эксперименте
1 — неутилизируемая моча,
2 — неутилизируемая санитарная вода,
3 — фекалии,
4 — выведение СО2,
5 — источники снабжения водой,
6 — кондиционирование,
7 — очистка атмосферы,
8 — регенерация воды из мочи,
9 — регенерация воды из конденсата %
Ю — регенерация санитарной воды,
11 — человек,
12 — утилизация СО2 и регенерация О2,
is — оранжерея,
14 — источник снабжения суточной санитарной водой,
15 — снабжение пищей,
16 — выведение СН* и Н2,
17 — биомасса
нических составных частей до элементарных
газов и окислов с использованием
катализатора, конденсацию пара. После обогащения
соответствующими солями и
микроэлементами конденсат использовался в качестве
питьевой воды.
Поскольку в суточном количестве мочи
содержалось около 1300 г воды, а потребление
составляло 2200 г, дефицит питьевой воды в
количестве 900 г/сутки восполнялся при
помощи регенерационного блока, который
конденсировал атмосферную влагу. Воду
регенерировали из конденсата окислительно-сорб-
ционным методом, который включал
фильтрацию, окисление органических соединений под
действием ультрафиолетового облучения,
дополнительную очистку в ионообменных
смолах и обогащение солями и
микроэлементами.
Суточную санитарную воду использовали
для туалета, душа и умывания. Так
называемая «кухонная» вода, оставшаяся после
мытья посуды, подвергалась регенерации
окислительно-каталитическим методом,
подобным тем, которые использовали для
регенерации воды из мочи. Остальную часть
суточной санитарной воды регенерировали
методом коагуляции.
Кислород продуцировался в регенерацион-
ной системе, состоящей из двух блоков: блока
электролиза и блока утилизации углекислоты.
В блоке утилизации происходило
образование воды при каталитической гидрогенации
углекислоты, выделяемой исследователями.
Образующийся в ходе реакции метан
выбрасывался.
Воздух в герметической кабине очищался
от углекислоты, и ее концентрация
регулировалась системой очистки атмосферы; эта
система состояла из блока осушки воздуха, в
котором использовали регенерируемые
синтетические цеолиты, и блока концентрации
СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ МЕЖПЛАНЕТНЫХ КОРАБЛЕЙ
275
углекислоты с использованием тех же
цеолитов.
Регенерацию цеолитов осуществляли в
блоках абсорбции и концентрации
термовакуумным методом. После очистки воздух снова
увлажняли и возвращали в жилой отсек, а
концентрированную углекислоту направляли
в блок утилизации.
В системе очистки атмосферы использовали
специальные каталитические печи для
устранения токсических газов (органические
вещества, аминосоединения, моноокись
углерода, сероводород и пр.) и микрофлоры.
Твердые отходы жизнедеятельности не включали
в процессы регенерации и утилизации.
Вспомогательные системы обеспечения
кислородом и удаления углекислоты в ходе
эксперимента были представлены блоком
регенерации с кислородсодержащими
соединениями и автономным блоком с
химическими абсорбентами углекислоты.
Во время эксперимента исследователи
жили в гермокабине, состоящей из жилого
отсека и экспериментальной оранжереи. Эти
помещения соединялись между собой.
Испытания систем жизнеобеспечения,
проведенные как в СССР, так и в США, показали
возможность долговременного существования
и работы экипажа в системах с замкнутыми
циклами при регенерации основных
элементов, необходимых для поддержания
жизнедеятельности.
В первых пилотируемых космических
полетах, длительность которых составляла
всего несколько дней, требованиям обеспечения
жизнедеятельности человека удовлетворяли
относительно простые системы. Как правило,
использовали высоконадежные компоненты,
а предусмотренная проектами избыточность
обеспечивала необходимые гарантии
успешного выполнения полетов.
По мере увеличения длительности полета
сложность подсистем жизнеобеспечения
возрастает исходя из требований адекватности
и экономичности их работы. Это видно при
сравнении подсистем для удаления СО2 и
переработки отходов на кораблях типа
«Аполлон» и космических станциях «Скайлэб».
Возрастающая сложность системы не
повышает ее надежности. В конечном итоге
усложнению системы сопутствует тенденция к
снижению надежности. Разработка все более
сложных систем для долговременных полетов
требует изыскания новых подходов к
обеспечению бесперебойного функционирования
системы. Избыточность не может быть
компенсирующим фактором, поскольку означает
экспоненциальное увеличение веса и
размеров системы для долговременных полетов.
Единственный способ обеспечить
приемлемые для человека условия
жизнедеятельности в длительных полетах заключается в
разработке систем, удовлетворяющих
определенным требованиям к эксплуатационным
качествам, критериям отказов и отклонений от
режима безопасности, а также требованиям
к запасным частям.
Перспективные системы жизнеобеспечения,
прототипом которых являются недавно
созданные системы для космических станций, в
большинстве случаев проектируются в
соответствии с принципами модульного
конструирования, включают унифицированные
элементы (для уменьшения количества
запасных частей), удобны для технического
обслуживания, и общий контроль за их
функционированием может
осуществляться при помощи вычислительной техники. Для
облегчения технического обслуживания
разработана специальная схема клапанов,
которая позволяет заменять вышедшие из строя
блоки без выключения системы. Основная
задача поддержания функционирования
состоит в том, чтобы в случае единичного
отказа система продолжала работу по
обеспечению жизнедеятельности на протяжении
периода до 8 час, в течение которого
неисправность может быть устранена бортовым
персоналом. Состояние системы непрерывно
контролируется бортовой вычислительной
машиной, и в случаях отказов производится,
если это необходимо, автоматическое
выключение при одновременном введении в действие
аварийных устройств. Далее выявляются
место и причина отказа и параллельно
подбираются соответствующие запасные части.
Способность человека выполнять задачи по
ремонту и замене оборудования является
необходимым фактором, и функционирование
долговременно действующих сложных систем
не может быть обеспечено без участия
человека.
18*
276
ЧАСТЬ II. КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ
ЛИТЕРАТУРА
1. Адамович Б. А., Тер-Минасян Г. Г. Проблемы
создания систем обеспечения жизнедеятельности
космических кораблей. Космическая биология и
медицина, 1967, № 1, 20.
2. Моисеев А. А., Колоскова Ю. С., Синяк Ю. Е., Чи-
о/сов С. В. Водообеспечение экипажа во время
космических полетов. М., «Наука», 1967.
3. Шикина М. И., Чижов С. В,, Краснощекое В. В.,
Аладинская Т. #., Голикова Н. А., Хныкин Ю. Ф.
Искусственная минерализация регенерированной
воды в космическом полете. Космическая
биология и медицина, 1971, 5, № 2, 28—31.
4. Feindler К. S., Brudnicki M. The impact of
maintainability of EC/LSS design. Paper presented at
AIAA Conference on Man's Role in Space. Cocoa
Beach, Florida, March 1972.
5. Jones W. L., Pecoraro J. N. Advanced two-gas
sensor technology research. Reprinted from the XIX
International Astronautical Congress, v. 4, Perga-
mon Press, 1970.
6. Martin Marietta Aerospace Corporation. Design,
fabrication and acceptance testing of a zero gravity
whole body shower, v. 1. Report MCR-73-172.
Prepared under Contract NASL-11339, for National
Aeronautics and Space Administration, July 1973.
7. McDonnell Douglas Astronautics Company. Test
report: Test results, operational ninety-day manned
test of a regenerative life support system. NASA-
CR-111881, prepared for the National Aeronautics
and Space Administration, Langley Research
Center, Hampton, Virginia, May 1971.
8. National Academy of Sciences, Space Science Board.
Report of the Panel on Atmosphere Regeneration.
Washington, D. C, March 1969.
9. Shivers R. W., Murray R. W. Radioisotope heaters
for spacecraft life support systems. Japanese
Industrial Forum, Tokyo, November 1973.
Глава 10
БИОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ
ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ
Е. Я. ШЕПЕЛЕВ
Институт медико-биологических проблем МЗ СССР,
Москва, СССР
Применение биологических методов
жизнеобеспечения обычно связывается с наиболее
длительными сроками автономного
существования космических экипажей. Поэтому
задача многолетнего обеспечения
жизнедеятельности человека в искусственно создаваемой
среде, помимо частных проблем, выдвигает на
первый план общие проблемы экологии
человека, а также требует критического анализа
тех практических моделей этой среды,
которыми мы пользуемся для нормирования
атмосферы, пищевых рационов и качества
питьевой воды в космических кораблях. Не
исключено, что наши современные представления
об основных потребляемых элементах среды
могут оказаться неполными, недостаточно
адекватными биологическим потребностям
человека в условиях длительной изоляции.
Уже сделаны первые попытки пересмотра
основных параметров атмосферы для
длительных космических полетов, исходя из
концепции о том, что среда обитания должна
ставить организм человека в условия
периодических функциональных нагрузок,
необходимых для поддержания исходного уровня
реактивности организма [23, 24].
Незавершенность наших представлений об
основных факторах среды человека особенно
наглядно видна из истории открытия
витаминов и авитаминозов. Представление об
атмосфере как растворе кислорода и
углекислоты в инертном газе также не отражает
сложности действительного состава
атмосферы Земли, содержащей большое число
органических примесей главным образом
растительного происхождения. Их биологическая
активность, первоначально обнаруженная
Б. П. Токиным в виде бактерицидного
эффекта, оказалась весьма разнообразной [90].
Среди этих веществ могут оказаться как
ингибиторы, так и стимуляторы
физиологических функций, некоторым из них
приписывалось витаминоподобное действие [92, 94].
В последнее время аналогичные
представления развиваются по отношению к
микробному окружению человека как источнику
иммуногенной стимуляции, которая является
необходимым условием сохранения
нормальной иммунореактивности организма [50].
Таким образом, понятие биологически
полноценной среды обитания означает
максимальное соответствие ее комплексу
природных условий, которые обусловили
формирование биологических потребностей и регу-
ляторных механизмов человека в процессе
его адаптивной эволюции на Земле. Конечно,
применяемая в современных космических
кораблях рецептура искусственной
атмосферы оказывается практически приемлемой для
полетов ближайшего будущего. Однако нет
достаточных оснований считать ее пригодной
для космических полетов большой
продолжительности, например на годы, и рассчитывать
на сохранение достаточной работоспособности
космонавтов в этих условиях.
Поскольку в настоящее время компоненты
земной атмосферы (за исключением
кислорода), необходимые для длительного
существования человека, неизвестны, то
принципиальная важность биогенных способов
формирования искусственной атмосферы должна
получить свое признание. Представление о
биологически адекватной среде обитания
развивается в последнее время в СССР А. М. Ге-
ниным, О. Г. Газенко и Е. Я. Шепелевым [21,
24].
Перспективы биологических систем
жизнеобеспечения следует оценивать не столько с
позиций рентабельности их в весовом и
энергетическом отношениях, сколько на
основании потребности в среде обитания,, более
адекватной земным условиям.
Биорегенеративные системы являются не
просто одним из возможных способов
регенерации отдельных веществ: кислорода, пищи
и воды. При определенном уровне организа-
278
ЧАСТЬ П. КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ
ции биологической системы
жизнеобеспечения возникает качественно отличный от
небиологических систем метод формирования
биогенной среды обитания человека, наиболее
адекватной земным условиям, а
следовательно, и биологическим потребностям человека.
Наиболее важные преимущества
биологической системы как раз и реализуются в
полной мере именно тогда, когда отдельные
биологические циклы объединены в единую
функционально целостную систему высшего
порядка, которая осуществляет не просто
регенерацию потребляемых человеком
компонентов среды, а формирует среду обитания в
целом независимо от полноты наших
представлений о компонентах среды, необходимых
для длительного автономного существования
человека.
Одним из принципиальных преимуществ
биологических систем является
потенциальная возможность их устойчивого
функционирования при минимальном (в сравнении с
небиологическими системами) объеме
функции контроля и управления. Эта особенность
связана с универсальным принципом
взаимной корреляции процессов в биологических
системах на всех уровнях организации,
начиная от гомеостатического авторегулирования
процессов обмена веществ и физиологических
функций в клетке до внутренних механизмов
сохранения устойчивости на уровне
популяций и биогеоценозов.
Мы будем рассматривать главным образом
целостную биологическую систему с
относительно замкнутым круговоротом веществ,
представляющую наибольшие
экспериментальные и технические трудности при ее
осуществлении, а также наибольший
общенаучный интерес. Рассматривая проблему
жизнеобеспечения на этой основе, в
дальнейшем будет легче оценить возможности
использования отдельных биологических
подсистем для регенерации отдельных веществ
в смешанных биолого-физических или
биолого-химических системах.
Создание биологической системы
жизнеобеспечения лежит в сфере теоретической и
экспериментальной биогеоценологии и
означает включение человека в состав
искусственно сформированного биоценоза, способного
к относительно самостоятельному
существованию в состоянии длительного
динамического равновесия на основе главным образом
внутренних механизмов управления при
относительно замкнутом круговороте веществ.
Для современной биологии это является
принципиально новой задачей, не имеющей
достаточных экспериментальных и
теоретических предпосылок.
При написании данной главы были
использованы материалы, подготовленные Уолтоном
Л. Джонсом, В. И. Фофановым, В. Е. Семе-
ненко, Е. В. Лебедевой, И. И. Гительзоном,
А. А. Ничипоровичем.
Автор приносит им искреннюю
признательность. Автор глубоко благодарен доктору
Р. Крауссу, замечания которого явились
существенными в подготовке данной главы.
Изложению материала мы предпосылаем
объяснения наиболее важных понятий и
терминов, относящихся к природным и
экспериментальным биологическим системам.
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ТЕРМИНЫ
1. Абиотическая среда — физические
факторы среды обитания организма.
2. Автотрофные организмы — организмы,
способные синтезировать органические
вещества из углекислоты, воды и минеральных
солей. По источнику энергии, используемой
для органического синтеза, они
подразделяются на фототрофных, использующих
электромагнитное излучение в видимом участке
спектра, и хемотрофных, получающих
энергию в результате окисления ими различных
веществ (железа, серы, водорода, нитратов).
3. Биотическая среда — все живое
окружение любого организма.
4. Биомасса — сумма всех веществ,
составляющих тело организма или множества
организмов.
5. Биосфера — понятие, обоснованное В. И.
Вернадским [ 14 ], означает совокупность
смежных частей литосферы (твердой
оболочки Земли), гидросферы и атмосферы,
связанных (теперь или исторически) с
деятельностью населяющих их организмов.
6. Биоценоз — функционально связанная
совокупность (сообщество) организмов,
населяющих общую для них территорию или
акваторию. Различают также отдельно
биоценозы растений (фитоценозы), животных
(зооценозы) и микроорганизмов
(микробиоценозы) .
7. Биогеоценоз — совокупность
определенного биоценоза с комплексом факторов
абиотической среды. По Н. В. Тимофееву-Ресовг
скому [89], биогеоценоз представляет собой
БИОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ
279
элементарное структурное и функциональное
подразделение биосферы, осуществляющее
определенный тип ее биогеохимической
работы — круговорота веществ и является частью
биосферы, через которую не проходит ни
одна возможная биоценотическая, почвенная,
геоморфологическая или климатическая
граница.
8. Гетеротрофные организмы — организмы,
не способные к первичному органическому
синтезу и нуждающиеся в готовых
органических веществах.
9. Биологическая система
жизнеобеспечения (БСЖО) —искусственно созданная на
ограниченной территории совокупность
организмов и абиотических факторов типа
биогеоценоза. БСЖО есть функционально единое
сообщество, включающее животных,
растения, микроорганизмы и человека,
существующее в состоянии динамического равновесия
на основе относительно замкнутого
круговорота веществ.
Отдельными функциональными звеньями
биологической системы мы будем называть
относительно изолированные популяции или
сообщества организмов, осуществляющие
определенный этап круговорота веществ
системы. В составе гетеротрофного звена будет
находиться и экипаж космического объекта,
потребляющий выделяемый растениями
кислород и утилизирующий продуцируемое в
системе органическое вещество с разложением
его до воды, углекислоты и минеральных
солей.
10. Популяция — совокупность особей
одного вида, населяющих относительно
изолированную однородную территорию
(акваторию).
11. Экологическая система в отличие от
биогеоценоза как единицы биосферы
применяется к биологическим системам любого
масштаба, от океана до отдельной лужи или
от леса до древесного пня. Таким образом,
отсутствие критерия размерности позволяет
применять этот термин более широко, чем
биогеоценоз.
Однако он все же относится только к
биологическим системам и в СССР не используется
для обозначения небиологических систем.
12. Закрытая экологическая система
—гипотетическая биологическая система,
существующая на основе замкнутого круговорота
веществ без материального обмена через свои
границы.
НЕКОТОРЫЕ СВОЙСТВА
ПРИРОДНЫХ БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ И МОДЕЛИРУЕМОЙ
БИОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ
Энергетической основой биологического
круговорота веществ является усвоение
энергии из внешних источников, ее
трансформация и накопление в организме в форме
органических соединений. Источником энергии
может быть окисление некоторых
неорганических соединений или элементов (хемосин-
тезирующие бактерии), но наиболее
распространено в природе использование энергии
видимой части солнечного спектра (зеленые
растения и некоторые бактерии).
В растениях этот процесс осуществляется
при участии пигмента хлорофилла и может
быть представлен в общем виде следующей
реакцией:
6СО2 + 12ЩО Л 6(СН2О) + 6О2 + 6Н2О.
Из этой реакции следует, что энергия света
запасается в высоковосстановленных
соединениях— углеводах. В дальнейшем эти
соединения могут быть использованы в зеленом
растении на образование веществ вторичного
синтеза — белков, липидов, нуклеиновых
кислот и др.
Процесс фотосинтеза лежит в основе
биологической регенерации воздуха и
воспроизводства пищи, поскольку он сопровождается
поглощением углекислоты, выделением
свободного кислорода и накоплением
органического вещества.
При дыхании гетеротрофных организмов
происходит окисление органических веществ
с освобождением заключенной в них энергии
и превращением их в углекислоту, воду и
минеральные вещества. Превращение их в
органические соединения, обладающие более
высоким уровнем потенциальной энергии,
происходит снова в зеленых растениях при
поглощении света.
Таким образом, энергетическую основу
круговорота веществ в биологических системах
составляют два противоположных процесса:
первичный (автотрофный) синтез
органических веществ с накоплением в них свободной
энергии и деструкция этих веществ с
использованием этой энергии в процессе
жизнедеятельности гетеротрофных организмов.
В соответствии с этим схема замкнутого
280
ЧАСТЬ И. КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ
круговорота веществ состоит в принципе из
двух полуциклов — синтеза и деструкции,
которые осуществляются соответственно авто-
трофными и гетеротрофными организмами.
В природных биоценозах, представляющих
собой сложные многовидовые системы с
большим числом параллельных и
последовательных звеньев, реальные
материально-энергетические отношения в принципе укладываются
в эту схему, хотя конкретные связи не всегда
можно выявить из-за их большой сложности.
На рис. 1 представлена схема трофических
отношений в многоступенчатой
биологической системе. Первый трофический уровень
составляют фотосинтезирующие растения, а
второй — растительноядные животные.
Последние могут служить пищей для
плотоядных животных (хищники первого порядка),
которые в свою очередь могут находиться в
пищевой цепи хищников третьего и т. д.
порядков. Каждый трофический уровень
обычно занят несколькими конкурирующими
видами [142].
В конце концов последней ступенью
пищевой цепи оказываются различные
гетеротрофные микроорганизмы, завершающие процесс
деструкции органического вещества до
неорганических соединений, которые вновь
используются растениями в следующем цикле
синтеза органических веществ и накопления
энергии. Переход энергии от одного
трофического уровня к другому совершается с поте-
Энергия
и ник.
ф
ища
в
!
1
1
2
-J -з 1—
А < 1
Рис. 1. Схема трофических связей в биологических
системах
1 — фотоавтотрофы,
2 — растительноядные животные,
3 — ХИЩНИКИ,
4 — микроорганизмы-минерализаторы
рей значительной (более 90%) доли энергии.
В связи с этим общий запас энергии в каждом
последующем трофическом уровне
уменьшается по сравнению с предыдущим. Для
искусственных биологических систем
жизнеобеспечения здесь важно то, что для поддержания
жизнедеятельности одной и той же массы
организмов на данном трофическом
уровне необходимо воспроизводство значительно
большей массы организмов на предыдущих
уровнях. Поэтому увеличение числа
трофических уровней, обеспечивающих пищевую
цепь человека в БСЖО, становится
невыгодным.
Единственным примером системы
подобного рода является природа Земли, точнее та
ее часть, которая выделена и рассмотрена
В. И. Вернадским [14] в качестве
биосферы — одной из наружных оболочек нашей
планеты, занятой живыми организмами и
теми неорганическими компонентами, которые
находятся в непосредственном материально-
энергетическом обмене с живыми
организмами. Характерной чертой биосферы является
длительное состояние динамического
равновесия между живыми компонентами и
абиотической средой.
Обычно степень замкнутости
биологического круговорота веществ в природе
оценивается невысоко из-за выхода большой части
биогенного углерода из круговорота и
накопления его в составе горючих ископаемых,
известняков и других карбонатных пород.
Действительно, количество органического
углерода, связанного в известняках и углях,
считается на три порядка больше, чем
количество углерода в живом веществе планеты.
Однако если учесть, что жизнь на Земле, а
следовательно, и биосфера, существует около
2,5—3 млрд. лет, то оказывается, что
ежегодный выход углерода из биологического
круговорота составлял за это время в среднем
около 1 • 107 т в год, т. е. примерно тысячные
доли процента от величины годовой продукции
растительной биомассы планеты, которая
оценивается, по некоторым данным, в 2,3 -1011 т
сухого вещества в год [8].
Несомненно, что столь высокая степень
замкнутости самым прямым образом
вытекает из огромного функционального
разнообразия осуществляющих круговорот организмов,
которые при самой узкой индивидуальной
специализации их биохимических функций
в состоянии включить в свой обмен веществ
все виды органического вещества.
Понятно, что такая степень замкнутости
круговорота веществ в искусственно созда-
БИОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ
281
ваемых биосистемах недостижима, да и не
является необходимостью, поскольку время
устойчивой работы искусственной системы
должно измеряться не геологическими
масштабами, а всего лишь несколькими годами
или десятками лет.
Представляет интерес рассмотреть
некоторые характеристики круговорота веществ
в природе и выделить некоторые производные
из них величины в качестве критериев для
сравнения с моделируемыми искусственными
системами. Такими критериями могут быть
массы живого и неживого вещества, их
соотношение, а также скорости обращения
основных веществ. Эти критерии, вероятно,
могут войти в число основных
биотехнологических характеристик биологических систем
жизнеобеспечения и служить своеобразными
«критериями подобия» при их
проектировании и сравнительной оценке.
При оценке величин потоков круговорота
основных веществ в биосфере (воды,
кислорода, углекислоты), их абсолютного и удельного
(на единицу живого вещества) количества,
необходимо учитывать то обстоятельство, что
не все пространство гидро- и атмосферы
является местом достаточно активных процессов
материального обмена организмов и среды.
Так, наиболее активная зона океана
занимает толщину в несколько десятков метров,
что определяется полным поглощением
света на этой глубине и возможностью
фотосинтеза.
В атмосфере также можно выделить
наиболее активно участвующие в биологическом
круговороте нижние слои тропосферы с
выраженными процессами турбулентного
перемешивания воздуха. Наиболее же активно
участвуют в фотосинтетическом газообмене
самые приземные слои воздуха,
распространяющиеся в некоторых фитоценозах на высоту от
нескольких метров до нескольких десятков
метров (леса влажной тропической и
субтропической зоны). Основным источником
углекислоты атмосферы являются почвенные
процессы, и в густом травостое и многоярусных
тропических лесах растительный покров,
расположенный на пути выделения и
распространения этой углекислоты, является мощным
ее поглотителем. В результате дыхательный
и фотосинтетический газообмен локализуется
в небольшом слое приземного воздуха, где
скорость газообмена максимальна, а скорость
ветрового перемешивания минимальна.
В табл. 1 представлены основные
параметры биологического круговорота веществ и
абиотической среды в биосфере Земли. Они
Таблица 2. Основные параметры биологического
круговорота веществ в биосфере Земли [8, 157]
Компоненты
биосферы
Количество
абсолютное, т
удельное,
на едини-
цу
биомассы
Производство или
потребление, т/год
Длительность
цикла
зобновления, годы
Фитомасса 2,4-1012 — 2,32.101! 10
Земли
(сухое
вещество)
Фитомасса 1,7-108 — 6,0-10»» 3-10-3
океана
Вода океана 1,37-1018 5,7-105 — 1.10»
Атмосфера 5,1-10й 2,1.10е — —
Кислород 1,18-1015 4,9-102 2,32-10* 5,1-10»
атмосферы
Углекисло- 2,35.10i2 1,02 3,4.10й 6,9
та
атмосферы
являются явно заниженными в отношении
оценки фактически взаимодействующих с
живым веществом количеств воды и газов.
Соответствующие коррективы представлены
в табл. 2.
Из данных табл. 1 видно, что в биосфере
на каждую единицу биомассы приходится
(по весу) на три порядка большее количество
воздуха и на пять порядков большее
количество воды. Такова мощность природных
демпферов, несомненно играющих большую роль
в обеспечении устойчивости круговорота
веществ путем сглаживания колебаний состава
воздушной и водной среды. Если учитывать
лишь зоны наибольшей активности
фотосинтеза, то доля воды на единицу биомассы
уменьшается на два порядка, а атмосферы —
по крайней мере на порядок, и лишь в таких
зонах, как влажные тропические леса,
эффективный объем атмосферы, практически
выключенный из ветрового перемешивания с
верхними слоями воздуха, может
уменьшаться до величины того же порядка, что и
количество биомассы (по весу), или до величины
нескольких куб. метров на 1 кг фитомассы.
Это уже величина, близкая к
соответствующим характеристикам существующих
тепличных и парниковых устройств.
Следующим важным функциональным
показателем деятельности биосферы является
кратность и скорость круговорота веществ,
которую мы можем вычислить из данных
табл. 1 как отношение величины годичного
прироста или потребления вещества к его
наличному запасу. Так, по биосфере в целом
282
ЧАСТЬ II. КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ
Таблица 2. Основные параметры биологического
круговорота веществ в областях с наибольшей
концентрацией живого вещества (леса влажной
зоны тропиков) [8]
Компоненты
Фитомасса
(сухое
вещество)
Атмосфера
Кислород
атмосферы
Углекислота
атмосферы
Количество
абсолютное, т
1,174012
1.10^
2,3-1013
4,7.101°
удельное,
на
единицу
биомассы
88
19,7
4-10-2
Производство или
потребление, т/год
7,7.10Ю
—
7,73.10^
1,14-lOU
Длительность
цикла
зобновления, годы
15
—
3-102
0,4
период времени возобновления фитомассы
составляет около 10 лет, следовательно,
скорость круговорота органического вещества
составляет 0,1 оборота в год. Однако эта
величина складывается как средняя из весьма
различных скоростей возобновления,
например лесов суши как основной ее фитомассы,
с многолетним периодом их возобновления и
фитомассы океана, где скорость круговорота
органического вещества составляет около
350 оборотов в год [9], а годичная продукция
фитомассы океана в 350 раз больше
наличного ее количества.
Таким образом, данные табл. 1 дают
представление о реальном соотношении основных
компонентов биосферы и масштабах кругово-
Таблица 3. Возможные параметры биологической
системы жизнеобеспечения с экипажем из пяти
человек
Компоненты
Количество
абсолютное, т
удельное,
на
единицу
биомассы
Производство или
потребление, т/год
Длительность
цикла
зобновления, годы
Биомасса
(сухое
вещество)
Атмосфера
Кислород
атмосферы
Углекислота 1
атмосферы
Вода
0,1
0,65
0,14
,8.10-з
1
—
6,5
1,4
1,8-10-2
10
1,
1,
7,
5
8
3
—
0,1
МО-з
0,14
рота веществ. Очевидно, что воспроизводство
первичной продукции лимитируется
круговоротом углекислоты, устойчивость
круговорота биосферы определяется устойчивостью
цикла воспроизводства фитомассы и
углекислоты, поскольку удельные количества
кислорода атмосферы и воды океана на два —
пять порядков больше. Поэтому возможные
амплитуды колебаний их количества
соответственно меньше, а выход в неустойчивое
состояние соответственно менее вероятен.
Из данных табл. 2 видно, что в зонах с
наибольшей концентрацией жизни удельные
количества неживого вещества и время их
возобновления оказываются на один-два
порядка меньше, чем по биосфере в целом. Это
показывает возможность воспроизведения
природных отношений в искусственных
экосистемах.
В табл. 3 показаны возможные масштабы
искусственной биологической системы,
включающей экипаж из пяти человек. Как видно,
соотношение количества углекислоты и
биомассы здесь соответствует реальным
высокопродуктивным природным макробиоценозам
(см. табл. 2), а количества атмосферы и
соответственно кислорода на единицу живого
вещества лишь на порядок меньше, чем в
реальной природной макросистеме, как и время
возобновления наличного количества
углекислоты. И лишь абсолютные размеры
системы (количество живого вещества и газов
атмосферы) на 13—15 порядков меньше
размеров природной системы, что дает
представление об огромной степени сокращения
масштабов модели при сравнении с натурой.
При таком изменении масштабов,
по-видимому, неизбежна и потеря моделью основного
качества оригинала — устойчивости его
работы. При столь резком сокращении количества
живого вещества в искусственной системе
невозможно соблюсти все качественное
разнообразие живых компонентов,
обеспечивающее полноту включения в метаболизм всех
видов веществ в модели, т. е. полноту
замкнутости круговорота веществ в ней.
Впрочем, мы уже условились, что для наших
целей не является абсолютной необходимостью.
Таким образом, из анализа природных
биологических систем следует, что основными
факторами сохранения высокой степени
устойчивости биологического круговорота веществ
являются большое количество обращающихся
в системе биогенных веществ,
обеспечивающих надежное демпфирование колебаний
параметров среды; большое количество живого
вещества при огромном разнообразии биогео-
БИОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ
283
химических функций разных видов
организмов, что обусловливает высокую степень
замкнутости круговорота веществ. Другие
факторы устойчивости круговорота веществ —
многократное дублирование однородных
функциональных элементов (особей одного вида) и
наличие параллельных функциональных
звеньев (разных видов), занимающих общие или
близкие экологические ниши. Некоторые
вопросы адекватности моделирования
биологических систем, связанные с неравномасштаб-
ностью модели и оригинала, понятие
критической массы живого и косного вещества
системы рассмотрены в работе [101].
СХЕМА И ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СТРУКТУРА
БИОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ
В этом разделе мы рассмотрим лишь
наиболее общие вопросы структуры БСЖО,
назначение и функцию основных звеньев, их
соотношение в системе, возможные решения
и принципы выбора форм организмов.
Рассмотрение конкретных вопросов
биотехнологии составит предмет следующего раздела.
В соответствии с функциональной
структурой природных систем искусственная
биологическая система должна состоять из
функциональных звеньев, изображенных на блок-
схеме (рис. 2).
Ввод энергии в систему осуществляется
через фотоавтотрофное звено, которое может
состоять из различных представителей
высших растений и одноклеточных водорослей.
Основным источником пищевых продуктов
растительного происхождения должны быть
высшие растения, традиционно
употребляемые в пищевом рационе, несмотря на такие
их недостатки, как сложность возделывания
в искусственных условиях, пригодность не
всей получаемой биомассы для питания
человека, потребность в периодическом
освещении (правда, многие растения могут расти и
при непрерывном освещении); часто
встречающееся отсутствие способности к
самоопылению.
Вопрос о соотношении высших и низших
растений в фотоавтотрофном звене
рассмотрен в работах [61, 103].
Наиболее существенным недостатком фото-
автотрофного звена, построенного на основе
высших растений, является его большая
инерционность как объекта управления, особенно
в экстремальных условиях, связанная с
длительным циклом индивидуального развития.
Это обусловливает большие периоды
восстановления исходного функционального уровня
звена после обратимых повреждений в
аварийных условиях. Включение в состав фото-
автотрофного звена одноклеточных
водорослей существенно оптимизирует его
функциональные характеристики как в отношении
биохимического состава получаемой биомассы
(высокое содержание белка и жиров), так и
в отношении динамических свойств системы.
Одноклеточные водоросли благодаря высокой
скорости размножения и высокому уровню
технологии их культивирования являются
наименее инерционным звеном в системе
управления автотрофными организмами. Эти
особенности водорослей не только
оправдывают их включение в биологическую
систему, но и определяют их необходимую долю в
составе автотрофного звена.
Если в суммарном газообмене фотоавто-
трофного звена представить себе некоторую
переменную составляющую, диктуемую
необходимым диапазоном регулирования, то эта
доля газообмена звена и будет
соответствовать минимальной доле продуктивности
одноклеточных водорослей. Верхний предел их
количества в автотрофном звене будет
определяться, вероятно, максимальной
возможностью использования их в пищевом рационе.
Вопрос о пищевой ценности водорослей еще
нельзя считать до конца решенным, несмотря
на уже довольно значительное количество
исследований, особенно в Японии, США и
Советском Союзе.
Первые исследования на животных
показали положительные результаты. Водоросли
довольно богаты витаминами и белками.
Например, Chlorella pyrenoidosa содержит
от 40 до 60% белков, около 20% углеводов,
от 10 до 20% жиров и 5—10% зольных
веществ. Многочисленные исследования
колебаний белкового, углеводного и липидного
состава водорослей проведены в США [116,137,
145]. Имеются также данные о содержании
углеводов в водорослях при разных условиях
культивирования [130]. Аминокислотный
состав белков хлореллы вполне адекватен
потребностям человека, за исключением
серосодержащих аминокислот — метионина и ци-
стина, которые в биомассе водорослей
дефицитны. Однако по накопленным к настояще-
284
ЧАСТЬ П. КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ
Н2О Пища
Рис. 2, Схема биологической системы
жизнеобеспечения
му времени данным, приемлемая доля
водорослей в пищевом рационе человека пока что
не превышает 20%, хотя в отдельных
экспериментах потребление достигало 500 г/сутки,
составляя 100% рациона [144]. Одно из
обстоятельных исследований в этой области
проведено Н. Пири [143].
Наш опыт использования в пищевом
рационе человека 50, 100 и 150 г смеси биомассы
водорослей Chlorella и Scenedesmus,
выращиваемых в открытых вегетационных
установках, показал, что включение 50 г водорослей
(сухой вес) в рацион трех испытуемых
сопровождается развитием диспептических
явлений (отрыжка, тошнота, понижение
аппетита), которые исчезают через 2—3 дня [44].
В другой группе испытуемых рацион со
100 г сухой массы водорослей вызвал в
первые дни диспептические явления у всех
четырех испытуемых этой группы. Период
субъективной адаптации к данному рациону
был более продолжительным, однако
объективных нарушений в функции
желудочно-кишечного тракта не отмечалось на всем
протяжении опыта (20 суток).
Из пяти испытуемых, получавших 150 г
биомассы водорослей в сутки, у четырех
отмечались длительные диспептические
явления, а также аллергические реакции в виде
локальных очагов гиперемии и отека на лице
и дистальных участках конечностей. В двух
случаях эти явления проявились лишь после
перехода к контрольной диете.
При оценке этих результатов следует
учитывать, что первые исследования пищевой
ценности водорослей, в том числе и данные
опыты, проводились с биомассой разных видов
и штаммов, выращиваемых в установках под
открытым небом, при большой доле
неконтролируемой микрофлоры. Поэтому отмеченные
нами аллергические явления могут быть
связаны не- столько со свойствами самих
водорослей, сколько с бактериальными примесями
в нестерильной культуре, в частности с
биологически активными липополисахаридными
комплексами бактериальных оболочек.
Специальное исследование этого вопроса
показало отсутствие аллергизирующих свойств
хлореллы при внутрикожном и
подкожном введении препаратов из ее биомассы
животным и человеку [76].
Для обеспечения сбалансированного
питания человека в БСЖО приобретает большое
значение исследование пищевой ценности
отдельных пищевых веществ, а не только
биомассы в целом. До сих пор в этом плане
исследовались лишь белки одноклеточных
водорослей [40-—42].
В пищевом рационе человека может
содержаться от 30 до 100 г сухой массы
водорослей в сутки. Сводные данные по этому
вопросу содержатся в обзорной статье П. Н.
Бойко и соавт. [10].
Одним из недостатков одноклеточных
водорослей при использовании их в пищу
является недостаточно высокая их усвояемость,
связанная с наличием у них плохо
перевариваемой оболочки [126]. В связи с этим была
исследована возможность ферментативного
разрушения клеточных оболочек при помощи
фермента целлулазы некоторых бактерий,
низших грибов и моллюсков [127].
Положительный эффект был получен при
использовании фермента, выделенного из бактерий
Trichoderma [152]. Такой же эффект
разрушения клеточных оболочек с последующим
увеличением степени перевариваемости
белков водорослей получен при изучении
эффективности целлулаз, выделенных из
пищеварительного аппарата виноградной улитки
Helix pomatio [11].
Имеются также положительные
результаты использования различных методов
механического разрушения оболочек водорослей,
что связано, однако, с применением
довольно сложной аппаратуры и проблемой
увеличения технического ресурса ее работы
[93].
Использование для питания
одноклеточных водорослей, как и высших растений, в
значительной мере зависит от химического
состава их биомассы. К настоящему времени
исследование одноклеточных водорослей
применительно к системам жизнеобеспечения
ограничивается несколькими
представителями близкородственных родов протококковых
водорослей, биомасса которых не обладает
существенными различиями в биохимическом
составе и пищевых свойствах.
БИОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ
285
В монографии Дж. Шихира и Р. Краусса
[145] приведены различные физиологические
и биохимические характеристики наиболее
известных видов хлореллы. Р. Крауссом
[128] рассмотрены вопросы, связанные с
использованием одноклеточных водорослей в
качестве пищи и для получения некоторых
органических соединений.
При формировании искусственного
биоценоза важно установить критерий выбора
форм растений и животных, наиболее
пригодных для использования в системе. Часть
таких критериев в отношении выбора
растений рассмотрена в работах [29, 141]:
высокая урожайность, пригодный для пищевых
целей биохимический состав биомассы,
привычность для человека в пищевом отношении,
сходство требований к условиям внешней
среды, совместимость растений между собой и
человеком, степень сложности технологии
приготовления пищи из получаемого урожая.
В качестве примера сложной технологии
приводится технология получения хлеба из зерен
злаков, требующая пять операций.
Противоположностью этому является, очевидно,
простота использования салатных растений.
Следует сказать, что вопрос о критериях
выбора видов для биологической системы
достаточно сложен, что объясняется
противоречивостью требований к любому элементу
системы жизнеобеспечения при сложившейся
системе ограничений в условиях
космического корабля. Эти требования для
биологических объектов определяются в основном
двумя обстоятельствами: потребностями
человека как задающего звена системы и
стремлением к повышению эффективности как
биологической системы в целом, так и каждого
функционального звена (фито- или
зооценоза) . Первое из этих требований чаще всего
оказывается в противоречии с остальными,
поэтому окончательный выбор биологических
объектов будет чаще всего неоднозначным
и компромиссным. Тактика вынужденных
компромиссов является, очевидно,
универсальной для систем жизнеобеспечения,
характерных своими ограничениями веса,
объема и энергопотребления.
Так, требование адекватности состава
пищевого рациона потребностям человека
выдвигает необходимость включения в авто-
трофное звено, например, бобовых, зерновых
и масличных культур для обеспечения белко-
во-жировой части рациона. Именно по этим
соображениям для использования в
биологических системах исследовались земляной
орех, бобы лима [132]. Пшеница, например,
уже являлась компонентом автотрофного
звена в экспериментальной системе
жизнеобеспечения [57, 58].
Однако именно эти культуры наименее
выгодны, поскольку из их биомассы в рационе
человека используется сравнительно
небольшая доля — семена (зерно, бобы). Остальная
часть биомассы требует непроизводительных
затрат на ее минерализацию с целью
включения в последующий цикл круговорота. Этим
резко снижается коэффициент полезного
использования энергии, который в автотрофном
звене и без того невелик.
Таким образом, критерий максимальной
«безотходности» (полноты использования
получаемой биомассы в системе), необходимый
с точки зрения эффективности системы,
вступает в противоречия с потребностями
задающего звена — человека. В данном случае
необходимо рассмотреть возможность
минимизации доли зерновых и масличных растений
в удовлетворении пищевых потребностей
человека.
Однако удельный вес отдельных критериев
может изменяться в зависимости от биоцено-
тической структуры системы и степени
замкнутости круговорота веществ в ней. Так,
введение в систему гетеротрофных организмов,
потребляющих несъедобные для человека
части растений, увеличивает
степень.замкнутости системы и уменьшает значение
рассмотренного критерия «безотходности».
Вопрос об эффективности введения в систему
гетеротрофного звена частично рассмотрен
А. М. Гениным и Е. Я. Шепелевым [24].
Все же, несмотря на противоречивость
различных критериев, можно наметить наиболее
общие из них, определяющие
предпочтительность одних организмов перед другими.
Это — прежде всего пищевая приемлемость
для человека, высокая удельная
продуктивность (с единицы посевной площади, объема
или освещаемой поверхности в единицу
времени) при наибольшей полноте
использования в системе воспроизводимой биомассы,
общность физических условий среды в
многовидовом сообществе и биологическая
совместимость при совместном культивировании.
Соединение критериев высокой удельной
продуктивности и общности условий среды
ориентирует на поиски растений среди
тропических и субтропических форм. В этом
случае растения будут также иметь близкие
фотопериоды.
Однако при любых критериях
окончательный выбор биологических объектов всегда
окажется компромиссным и будет опреде-
286
ЧАСТЬ II. КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ
ляться в конечном счете соображениями
оптимальности системы в целом.
Замкнутый цикл регенерации пищи
требует введения в систему гетеротрофного
звена для получения необходимого минимума
животных продуктов, хотя это и уменьшает
общий КПД системы. Введение животных
будет эффективным в любой системе, где
имеются съедобные для них и несъедобные для
человека растительные отходы.
Первые конкретные предложения
относительно предполагаемых форм животных
касались некоторых планктонных
ракообразных — артемии (Artemia salina) и дафнии
(Daphnia magna) [115, 149].
Были произведены расчеты материально-
энергетического баланса звена животных при
использовании для этого кроликов и
домашней птицы [1, 7].
С этой же целью проводились
предварительные исследования возможности
использования некоторых тропических рыб,
например Tilapia mossambica [68, 69].
Представляет интерес использование так
называемой «отчуждаемой» продукции
животных, что отчасти снимает проблемы,
связанные с их размножением в условиях
космического корабля. С этой целью
предлагалось использовать, например, коз для
получения молока.
В последнее время некоторыми
исследователями проявляется интерес к моллюскам (из
родов Lymax, Arion и др.), способным
питаться растительными отходами и не
обладающим раковинами.
При формировании звена животных также
приходится учитывать большое число
противоречивых критериев выбора. Ведущими из
них остаются пищевая пригодность, высокая
удельная продуктивность и высокий уровень
технологии непрерывного культивирования
в искусственных условиях.
Общее предпочтение, как и в любом другом
биологическом звене, следует отдать более
мелким представителям животных с наиболее
коротким циклом индивидуального развития.
Дело в том, что случайная гибель каждого
индивидуума нарушает равновесие системы тем
больше, чем крупнее доля вышедшего из
строя элемента в общей массе звена. Понятно,
что для увеличения надежности системы
целесообразнее идти по линии выбора видов с
наименьшей массой особи и с наиболее
коротким циклом индивидуального развития.
Это увеличит способность звена и системы в
целом к самовосстановлению при возможных
нарушениях равновесия. Имеет значение
также и большая удельная скорость
метаболизма у более мелких организмов [16].
Вопрос о психологической приемлемости
необычных источников животных продуктов
имеет, конечно, большое значение. Однако его
нельзя рассматривать слишком
прямолинейно, без учета количества необычной пищи и
кулинарной технологии, возможности
которой изменять исходные свойства пищевого
сырья до неузнаваемости общеизвестны.
Человек и животные в предполагаемой
системе способны минерализовать до 80—90%
потребленного органического вещества.
Однако для завершения процесса
минерализации продуктов жизнедеятельности человека,
животных и растительных отходов
необходимо введение специального звена. Его задачей
является завершение минерализации
воспроизведенного в системе органического
вещества и тем самым создание условий для
наиболее полной замкнутости круговорота
вещества в системе.
Здесь мы напомним, что замкнутость
круговорота является одним из условий для
реализации свойств саморегулирования системы.
Поэтому полнота минерализации и
утилизации органических отходов приобретает
принципиальное значение для выявления
максимальной эффективности БСЖО. От этого
зависит и полнота замкнутости круговорота
всех биогенных элементов.
В настоящее время рассматриваются и
исследуются два направления в осуществлении
процессов минерализации органических
отходов: физико-химическое и биологическое.
О предпочтительности биологического
метода минерализации для биологических
систем мы говорили раньше в связи с
соображениями о биологической полноценности среды
обитания растений [101]. Можно
предположить, что потребности растений на
протяжении многих циклов вегетации превышают те,
которые могут быть предоставлены составом
лабораторных питательных сред. В
гидропонной культуре учитывается существенная роль
в жизни растений ризосферной микрофлоры
и вообще роль процессов взаимодействия
растений с почвенной микрофлорой. Это
позволяет объяснить прекращение через
несколько поколений цветения гидропонных
культур, о чем сообщается в обзоре Р. Несвэлда
[141].
Из микробиологических процессов
минерализации анаэробные процессы были
отвергнуты из-за их длительности и образования
газообразных продуктов неполного
окисления (водорода, метана и др.)? непосредствен-
БИОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ
287
но не утилизируемых в биологической
системе.
В основу биологического метода
минерализации органических отходов могут быть
положены процессы аэробного окисления в
реакторах типа аэротенков, применяемых для
очистки сточных бытовых вод. Подобные
процессы и устройства применяли для разложения
смеси мочи и фекалий в водорослевых
реакторах [122, 133, 150, 151], для
минерализации фекалий [112], а также для
минерализации смеси пищевых отходов и продуктов
жизнедеятельности человека [118].
Обзор литературных данных по этому
вопросу представлен Дж. Лавери и Р. Тишером
[131]. Впоследствии были проведены
дополнительные исследования прямого аэробного
разложения фекалий и мочи в системе
«человек — водоросли», а также использования
предварительно минерализованной [56] и
лиофильно высушенной мочи
непосредственно в водорослевом реакторе [66]. Было
показано, что непосредственная утилизация мочи
в водорослевом реакторе при условии
рециркуляции питательной среды возможна лишь
в течение времени, ограниченного сроком
накопления избыточного количества (примерно
6—7 г/л) ионов хлора, не потребляемых
водорослями [66]. Подобное лимитирование по
креатинину и гиппуровой кислоте показали
В. Линч и соавт. [133].
Между прочим, в этом можно видеть
пример ускоренного экспериментального
изучения проблемы макробиоценозов в водных
экосистемах, используемых для очистки
бытовых стоков. Засоление и эвтрофикация
многих водохранилищ являются в настоящее
время распространенными явлениями.
Можно отметить положительную роль модельных
замкнутых биосистем как
высокочувствительных индикаторов для предсказания
поведения макробиосистем при аналогичных
ситуациях.
Попытки утилизации мочи в водорослевых
реакторах показали необходимость
организации короткозамкнутого цикла «человек —
человек» по хлористому натрию, который
используется человеком в значительной мере
как вкусовое вещество и не может
потребляться в эквивалентном количестве другими
компонентами биологической системы.
Нерешенность этого вопроса, относящегося,
вероятнее всего, к сфере физической химии,
лимитирует полноту утилизации компонентов
мочи в системе.
Значительную трудность для
биологического метода представляет минерализация
органического вещества фекалий и растительных
отходов, состоящего в основном из клетчатки,
очень медленно разлагаемой
микроорганизмами.
Из физико-химических методов
минерализации изучаются как прямое (термическое)
сжигание, так и окисление в жидкой фазе
при высоких давлениях и температуре (так
называемое мокрое сжигание). Некоторые
результаты этих исследований приведены в
работах Г. Бови и соавт. [112], С. Н. Шорина
и В. М. Дашписа [107] и В. И. Яздовского
и соавт. [108].
Однако последующие исследования
показали, что в результате термического или жид-
кофазного окисления образуются токсические
вещества, что, по данным А. Л. Агре и соавт.
[2, 3], делает продукты «мокрого сжигания»
фекалий и мочи непригодными для
использования высшими растениями без
дополнительной обработки.
В случае термического сжигания фекалий,
обстоятельно исследованного с теплофизиче-
ской стороны С. Н. Шориным и В. М. Дапши-
сом [107], возникает трудно разрешимая в
условиях замкнутой системы проблема,
связанная с возвратом в круговорот
труднорастворимых окислов металлов из получаемой
золы, а также азота, фосфора и серы из
газовой фазы. В этом заключается основной
недостаток термической минерализации.
Проблема связывания молекулярного азота
побудила к исследованию использования
азотфиксирующих микроорганизмов, в
частности синезеленых водорослей, в качестве
средства для ликвидации тупикового
процесса в круговороте азота. Так, В. А. Кордюм
[45], исследовавший несколько
представителей синезеленых водорослей, показал
возможность связывания ими до 2,0 г азота на
1 м2 освещаемой поверхности в сутки (при
круглосуточном освещении). По данным
А. А. Антонян [6], синезеленая водоросль
Anabaena variabilis может связывать
атмосферный азот в количестве от 6 до 20% от
его содержания в клетках.
Если говорить о перспективах, то
технология «мокрого сжигания», требующая
проведения процесса под давлением 150—250 атм
и более, представляется нерациональной по
сравнению с прямым сжиганием, тем более,
что получаемые конечные продукты не могут
быть утилизированы без последующей их
обработки. Реальные варианты звена
минерализации в БСЖО будут, вероятно, сочетать
биологический и физико-химический методы
минерализации с оставлением на долю послед-
288
ЧАСТЬ И. КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ
него сожжения главным образом клетчатки,
продуктами горения которой являются
углекислота и вода. Таким образом,
физико-химическая минерализация и, в частности,
термическое окисление должны быть составной
частью системы минерализации органических
отходов.
В то же время трудности утилизации
конечных продуктов физико-химической
минерализации в замкнутой системе заставляют
вновь обратиться к биологическому методу,
конечные продукты которого более всего
соответствуют потребностям растений. Кроме
того, деятельность микроорганизмов в системе
биологической минерализации
сопровождается выделением витаминов, гормонов и других
биологически активных веществ,
обеспечивающих более адекватную среду обитания
растений, чем жидкость из автоклава или
раствор печной золы.
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗРАБОТКИ
ОТДЕЛЬНЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЗВЕНЬЕВ
БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ
К настоящему времени различные
функциональные звенья биологической системы
находятся на разных стадиях изучения.
В данном разделе мы приведем основные
факты, полученные в процессе изучения
каждого звена, а также возникающие в связи с этим
изучением проблемы и перспективы.
В 1966 г. в докладе Эймсского
исследовательского центра [110] была дана
сравнительная оценка степени разработанности
отдельных звеньев биологической системы. Она
представлена в табл. 4. Как видно из данных
табл. 4, относительное положение объектов
исследования в ней не изменилось за это
время.
Разработка любого звена биологической
системы подразумевает прежде всего выбор
наиболее подходящих видов и форм
организмов.
Таблица 4. Степень (баллы) разработанности
различных биосистем в применении к космическим
условиям [110]
Биосистема
Газообмен
Утилизация
отходов
Полноценность
продуктов
Водоросли
Высшие
растения
Дрожжи
и плесени
Животные
4
2(3)
0
0
2(3)
1
1
0
2
1(2)
0
0
Примечание. 0 — данных нет или они ограничены в
применении к космическим условиям, 4 — достаточное
количество данных. Цифры в скобках — оценки, которые можно
поставить теперь, после 9-летних интенсивных
исследований.
ФОТОАВТОТРОФНЫЕ ОРГАНИЗМЫ
Как уже было сказано выше, оптимальная
структура автотрофного звена может быть
построена на сочетании одноклеточных
водорослей и высших растений. Известные из
литературы попытки рассмотрения одноклеточных
водорослей как единственного партнера
человека не только по газообмену, но и по
пищевым связям имеют сейчас лишь
историческое значение и не будут здесь
рассматриваться. Это не исключает, конечно,
целесообразности и необходимости рассмотрения
вопроса об использовании фотосинтетических
газообменников в качестве самостоятельных
устройств, как об этом писал Дж. Майерс
[138, 139]. Более того, любая биологическая
подсистема БСЖО в процессе своей
конструкторской и технологической отработки должна
будет пройти стадию самостоятельной
подсистемы, дублированной соответствующими
физико-химическими устройствами или
запасами в период проведения летных испытаний
на борту космического корабля или лунной
Одноклеточные водоросли
Первые оценки возможности использования
одноклеточных водорослей для обеспечения
жизнедеятельности экипажей космических
кораблей приводятся в работах Р. Гаффорда
и К. Крафта [120], Дж. Гаума [121], Р. Боу-
мана и Ф. Тома [114], Дж. Майерса [139]
и Р. Тишера [150].
Обстоятельное физиолого-биохимическое и
биофизическое обоснование эффективности
фотосинтетических газообменников на основе
одноклеточных водорослей дано в докладе
Дж. Майерса [140] в 1964 г. Через год
фирмой Локхид [124] были проведены предвари-
БИОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ
289
тельные проектные оценки систем
жизнеобеспечения с водорослями (а также с
водородными бактериями и высшими растениями).
В 1966 г. Р. Миллер и К. Ворд [136]
представили первый обзор экспериментальных
данных 173 работ по основным аспектам
использования одноклеточных водорослей в
биологических системах. Эти данные во многом не
утратили своего значения и в настоящее
время.
В СССР изучение одноклеточных
водорослей для использования в биологических СЖО
было подготовлено исследованиями В. В. Пи-
невича [75], В. А. Чеснокова и соавт. [98],
A. А. Ничипоровича и соавт. [72], а также
B. Е. Семененко и соавт. [18, 85, 86].
Обобщенные результаты более поздних
исследований представлены Е. Я. Шепелевым и
Г. И. Мелешко [59, 102]. Р. Крауссом было
опубликовано несколько работ [129, 130, 146]
по изучению соотношения плотности
суспензии и интенсивности ее освещения,
поскольку они существенно влияют на
жизнедеятельность и фотосинтетическую активность
хлореллы.
Начальный этап сравнительной оценки и
выбора наиболее перспективных форм был,
по существу, предрешен тем, что несколько
близких форм протококковых водорослей, в
особенности из рода Chlorella, давно служили
традиционными объектами для физиологов
растений при изучении процессов
фотосинтеза. Они оказались к тому времени настолько
хорошо изученными, что были просто
приняты в качестве потенциального компонента
биологических систем.
Впоследствии в результате селекции были
получены термофильный штамм вида
Chlorella sorokiniana TX-71105 [147], используемый
в США, и термофильные штаммы СЫ. руге-
noidosa [48], Chi. vulgaris, используемые в
СССР.
Продуктивность культуры
В ранних экспериментах, проводившихся
на культурах небольшой плотности (сотни
тысяч клеток в миллилитре суспензии), для
обеспечения газообмена одного человека
требовалось до 200—500 л и более культуры
[109, 124]. Поэтому для уменьшения доли
суспензии водорослей в общем весе
фотосинтетического газообменника потребовалось
значительно увеличить удельную
продуктивность суспензии, т. е. продуктивность,
приходящуюся на единицу ее объема. Это привело
к необходимости использования ранее не ис-
19 Заказ N 1174, т. III
а£
•
•
м !
5 400
Й 50-
S о
g 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
Кислород, %
Рис. 3. Интенсивность фотосинтеза в суспензии
хлореллы при различной концентрации кислорода
в воздухе и нормальном атмосферном давлении [62]
следованных плотностей культуры, что в свою
очередь потребовало пересмотра оптимального
уровня освещенности, концентрации
углекислоты в воздухе [64] и минеральных солей в
культуральной среде [27, 49, 53, 54, 63, 83].
Большие градиенты концентрации
углекислоты в различных слоях суспензий большой
плотности выдвинули задачу увеличения
парциального давления СО2 на границе раздела
газ — жидкость.
Это автоматически вызывает необходимость
в создании концентраторов углекислоты или
увеличении поверхности контакта суспензии
с регенерируемым воздухом при условии
отказа от общего парциального давления СО2
для человека и водорослей (не более 7 мм
рт. ст.). На это указывали в своем обзоре
Р. Миллер и К. Ворд [136].
Точно такие же соображения относятся и
к содержанию кислорода в суспензии,
которое будет возрастать в хорошо освещаемых
плотных суспензиях. Угнетающее действие
кислорода на фотосинтез хорошо известно со
времен Варбурга. Пример этого влияния
представлен на рис. 3, заимствованном из работы
Г. И. Мелешко и соавт. [62]. Однако еще
предстоит решить, относится ли этот эффект
к процентному содержанию кислорода или к
его парциальному давлению.
Все э^о показывает, что непрерывное
интенсивное культивирование водорослей не
может быть непосредственно построено на
имеющихся данных об оптимальных условиях
среды, которые получены в опытах на
суспензиях с весьма низкой плотностью.
Наиболее широкий диапазон плотностей
суспензии (до 16,6 млрд. клеток в
миллилитре суспензии, или около 130 мг сухого веса
водорослей на литр) исследован в работе
Г. И. Мелешко [58а]. Максимальная
продуктивность 1 л такой суспензии в расчете на
сутки составляла 246 л кислорода. Всего двух
290
ЧАСТЬ II. КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ
литров суспензии могло бы хватить для
обеспечения газообмена одного человека. Однако
вес фотосинтетических установок и их
вспомогательного оборудования еще настолько
велик, что стремление к такому крайнему
уменьшению объема суспензии в реакторах
не имеет практического смысла.
Практическое использование суспензий
такой плотности, где объемы клеточной массы
и культуральной среды близки друг к другу,
выдвигает столько новых биотехнологических
проблем, что от решения их выгоднее
отказаться и применять суспензии несколько
большего объема и меньшей плотности.
В настоящее время в реакторах, реально
обеспечивающих газообмен человека,
используется 15—40 л суспензии при плотности
7—15 г сухого веса на 1 л. В данном случае
речь идет о лабораторных реакторах, для
которых не преследуется цель минимизации их
технических характеристик. При более
совершенном светораспределении и этот объем
суспензии можно существенно уменьшить.
Следует отметить, что в результате
сложности и противоречивости требований
физиологии водорослей, физиологической оптики и
светотехники, газообмена в системе газ —
жидкость, весовых и энергетических лимитов
на космическое оборудование до сих пор
отсутствуют удовлетворительные образцы
фотосинтетических реакторов, которые могли бы
служить прообразами эксплуатируемых
бортовых фотосинтетических систем. На
нынешнем этапе следует считать своевременным
создание фотосинтетической газообменной
системы и установки ее на борту космических
лабораторий. Решение такой биоинженерной
задачи будет чрезвычайно полезным для
выявления проблем и возможных преимуществ
биорегенеративных систем.
Используемое в разных лабораториях
реакторы основаны на разных способах
освещения, перемешивания и газообмена суспензии,
и в каждой лаборатории имеется своя
конструкция. Например, приведенные ранее
результаты исследования плотных культур
[58а] получены методом культивирования в
тонкой пленке, аналогичного тому, который
применен в реакторах, описанных Дж. Фил-
липсом [119]. Однако здесь пленка
создавалась не в результате центробежного
распределения суспензии, а за счет ее растекания
по внутренней поверхности вращающегося
горизонтально расположенного цилиндра при
освещении всего объема суспензии.
Применяются реакторы с внешними и
погруженными источниками света, [106], с
освещением суспензии путем распределения
света в ее толще при помощи клиновидных
световодов [87], с различными
соотношениями освещенных и темновых объемов
суспензии и др. В сложившейся ситуации
оснащение хотя бы нескольких лабораторий
унифицированным типом фотосинтетического
реактора принесло бы несомненную пользу в
дальнейших совместных исследованиях.
Следующей проблемой в использовании
фотосинтетического газообменника оказался
большой расход культуральной жидкости при
проточном методе культивирования. Только
при однократном удвоении плотности
культуры в сутки суточное количество
культуральной среды, выводимой из реактора с
отбираемым урожаем, равно объему суспензии в
реакторах, т. е. нескольким десяткам литров
на человека. Это требовало бы
значительного увеличения пропускной способности
устройств для регенерации и очистки среды от
органических примесей, из которых,
например, только полисахариды могут выделяться
в среду разными видами водорослей со
скоростью 20—45 мг/л за сутки [124].
Решение проблемы было найдено при
таком методе непрерывного культивирования
водорослей, когда оказался возможен
непосредственный возврат в реактор
культуральной среды, без ее предварительной
обработки [65, 67]. Ожидавшееся лимитирование
этой возможности за счет накопления инги-
бирующих концентраций органических
веществ не произошло. Это связано с
противоположно направленной деятельностью
гетеротрофной микрофлоры водорослевого
реактора. В США была разработана лабораторная
модель фот осйнтетического газообменника на
1 л суспензии водорослей с автоматическим
отбором урожая и рециркуляцией
питательной среды. Такое устройство, получившее
название «Рециклостат», описано и
использовано в недельных опытах Р. Крауссом [129].
В нестерильной кудьтуре водорослей
формируется относительно равновесное водорос-
лево-бактериальное сообщество, в котором
деятельность гетеротрофной микрофлоры
обеспечивает относительную стабилизацию
содержания органических метаболитов на
уровне, не снижающем физиологическую
активность водорослей [73, 74, 105].
Для стабилизации уровня органических
примесей имеет значение и некоторая степень
проточности культуры, связанная с выносом
части культуральной среды, вместе с
примесями, в составе отцентрифугированной
биомассы. Кроме того, накопление некоторого
БИОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ
291
количества органических продуктов
метаболизма в среде стимулирует рост водорослей и
является, таким образом, одним из факторов
биологической полноценности среды их
обитания.
Строго говоря, окончательного
прекращения нарастания органического вещества в
культуральной среде мы не наблюдали. Даже
через месяц и более после начала
культивирования с возвратом среды имеется хотя и
незначительный, но все же рост количества
органических веществ. Возможно, что по
аналогии с природными процессами в богатых
органикой водоемах и почве здесь происходит
накопление трудно разлагаемых веществ гу-
минового характера. В данном случае
возможен один из тупиковых процессов, который
нуждается в дальнейшем исследовании.
Создание методики непрерывной культуры
водорослей с рециркуляцией среды было
невозможно без разработки сбалансированного
питательного раствора, в котором содержание
минеральных элементов вполне
соответствовало бы их потреблению клетками. Как
известно, обычные лабораторные среды этим
требованиям не удовлетворяют.
В связи с этим было изучено
действительное потребление клетками водорослей
элементов минерального питания в интенсивной
культуре [25, 49, 63, 136, 138], а также
вынос из реактора элементов минерального
питания как с биомассой приросшего урожая,
так и в виде части культуральной среды,
теряемой с отцентрифугированной биомассой
клеток [25, 53, 63].
Рецептура корректирующего раствора
должна определяться не только химическим
составом биомассы, но и всеми видами потерь
минеральных солей с отбираемым урожаем,
включая их сорбцию на поверхности клеток.
Такие данные были получены для разных
штаммов хлореллы, выращенной на разных
источниках азота (табл. 5).
Таблица 5. Вынос элементов из питательной среды
на 1 г прироста биомассы
Элемент
Источник азота
нитрат, мг/г
[53]
мочевина,
% к азоту
[49]
мочевина,
мг/г [27]
Азот
Фосфор
Сера
Калий
Магний
Железо
82±1,9
17,6±1,7
11,2
16,0
5,7+1,2
0,3
100
18
5,9
19
5,5
90
11—12
4—5
10-11
3-4
—
Е. К. Лебедевой и соавт. [54] была
предложена рецептура корректирующей смеси й!а
основе нитратного азота, добавляемой в куль-
туральную среду из расчета мг на каждый
грамм приросшей биомассы (в сухом весе):
HNOs —0,300
КН2РО4 —0,057
Н3РО4 — 0,011
MgS(V7H2O — 0,059
H2SO4 —0,010
FeS04 —0,0015
Последующее количественное изучение
метаболизма клеток в культуре показало
довольно строгое соответствие между потреблением
клетками элементов минерального питания,
газообменом и накоплением биомассы
определенного состава. Так, при образовании 1 г
сухого вещества хлореллы поглощается 1 л
(0,9 н.л.) СО2 и выделяется 1,2 л (1,015 н.л.)
кислорода [102]. При этом накапливается
биомасса, характеризующаяся валовой
формулой Св,вН12,2О3,5, что близко к формуле
Ce,oHii,i02,7, приведенной в работе Дж. Майер-
са [139].
Количество углекислоты, поглощаемой на
1 г прироста биомассы, удовлетворительно
укладывается в диапазон содержания в ней
углерода, которое по разным определениям
составляет 500 мг/г [102] и 453 мг/г [63].
Это соответствие метаболических
параметров водорослей и было использовано для
выбора управляющего параметра при
стабилизации состава питательной среды. Принцип
корреляции физиологических функций в
организме позволяет использовать для этого
любой параметр из числа коррелятивно
связанных. В данном случае управление
минеральным питанием наиболее удобно
реализовать как по приросту биомассы, так и по
потреблению углекислоты [59, 60].
Газообмен человека и фотосинтез
водорослей количественно не совпадают из-за
несоответствия дыхательного коэффициента
человека и фотосинтетического коэффициента
водорослей (объемного отношения СО2:02).
Это делает невозможным полное замыкание
газообмена в системе «человек —водоросли».
Было найдено, что фотосинтетический
коэффициент водорослей зависит от формы
азотного питания [59, 139]. При использовании
нитратного азота он минимален и составляет
0,79 ± 0,01. При использовании аммиачной
и мочевинной формы азота он составляет
соответственно 0,82—0,85 и 0,99. На
основании этого Г. И. Мелешко предложила
секционирование водорослевых реакторов и
использование в разных секциях разных форм
азотного питания водорослей. Это в принципе
19*
292
ЧАСТЬ II. КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ
позволяет получать необходимую величину
фотосинтетического коэффициента в
пределах 0,79—0,99, что охватывает возможные
колебания дыхательного коэффициента
человека.
Использование водорослей в пищу
Масштабы использования водорослей в
пищевом рационе человека ограничиваются в
числе других причин недостатком в их
биомассе углеводов и избытком белка при
недостаточном содержании в них серосодержащих
аминокислот. Это породило большое число
исследований, направленных на поиски путей
и методов приближения химического состава
биомассы водорослей к пищевым
потребностям человека. Конечно, здесь не имеется в
виду абсолютное приближение, поскольку
ни хлорелла, ни какой-либо другой организм
не могут быть единственным источником
питания человека. Однако устранение основных
диспропорций в биохимическом составе
водорослей могло бы способствовать увеличению
их доли в пищевом рационе.
В решении этой задачи наметились три
направления. Одно из них представлено в
работах К. В. Квитко и сотр. [35, 36], которые
путем индуцирования мутаций и
последующего отбора мутантов получили штаммы
хлореллы с количеством цистеина, в 4 раза и
более превышающие содержание его в
исходной форме при незначительном понижении
продуктивности культуры.
В последующих исследованиях пищевых
свойств биомассы мутантов на крысах
оказалось, что поедаемость биомассы мутантного
штамма в смешанном рационе составляла
85—100% против 40—57% исходного
штамма. Усвояемость биомассы мутантного
штамма составляла 70—90% при 53—83%
усвояемости стандартного штамма [13]. Однако
в интенсивной культуре
конкурентоспособность мутантов оказалась пониженной по
отношению к реверсивным формам, что вело к
постепенной элиминации мутантного штамма
при длительном культивировании [36].
Второй аспект исследований представлен
значительным числом работ по управлению
качественной направленностью биосинтеза
микроводорослей. Эти работы основаны на
том, что химический состав биомассы
водорослей изменяется при экстремальных
условиях культивирования.
Так, в условиях азотного голодания (вплоть
до полного отсутствия азота в среде) у
хлореллы происходит усиленный синтез липидов
с увеличением содержания в них свободных
жирных кислот до 75% и уменьшением
степени их насыщенности [43]. При этом доля
олеиновой кислоты в сумме кислот
возрастает от 3,9 до 43%. Содержание углеводов при
отсутствии азота в среде может достигать
55% от сухого веса биомассы. При этом
существенно, что до 80% углеводов может быть
представлено крахмалом. Исследовав
большое число штаммов водорослей, авторы
показали, что способность к направленному
синтезу тех или иных веществ генетически
детерминирована и у разных форм и штаммов
водорослей проявляется по-разному.
Так, в работе Г. И. Садиковой и соавт. [83]
были исследованы последствия роста в
полностью безазотной среде у Chi. vulgaris
(рис. 4). Из рис. 4 видно, что результаты по
общей направленности изменений
органического состава биомассы клеток здесь в общем
те же, что и результаты ранее приведенной
работы [43]. Однако обращает внимание то,
что значительная доля прироста углеводов у
СЫ. vulgaris падает не на крахмал, как у Chi.
sp. К, а на гемицеллюлозу. Количество этого
балластного в пищевом отношении вещества
через 12 час. культивирования достигало 25%
всей биомассы, а через сутки — 30%. Такое
изменение, конечно, не является
оптимизацией химического состава и пищевой
ценности биомассы водорослей.
На рис. 4 обращает внимание резкое
снижение продуктивности водорослей уже в
первые часы культивирования в безазотной
среде. Авторами установлено, что снижение
продуктивности водорослей начинается при
уменьшении содержания азота в биомассе
до 75 мг/г сухого вещества. При содержании
азота в клетках меньше 50 мг/г их рост
прекращается.
Другой путь изменения состава
органического вещества водорослей связан с
воздействием на них экстремальной температуры.
Из рис. 5, заимствованного из работы В. С. Се-
мененко и соавт. [86], видно, что при
увеличении температуры суспензии с 37 до 43° С
наблюдается резкий переход к нарастанию
в биомассе углеводов при одновременном
уменьшении содержания белков. Содержание
липидов в биомассе при этом практически не
изменяется. В табл. 6 даны пределы
получаемых изменений при воздействии
экстремальной температуры в сравнении с обычными
условиями культивирования и средним
составом рациона человека [86]. Из этого
сравнения видно существенное сглаживание
диспропорции между составом биомассы и
БИОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ
293
%
100
80
00
40
20
N
N
\
ч
■^^*
г
\
— ^
1 I—
•
——
-o-
—f-
2
i—h
u
5
0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 4a
Рис. 4. Изменение продуктивности и состава
органического вещества хлореллы при отсутствии азота
в питательной среде (в % от исходного при
нормальном азотном,питании) [83]
1 — продуктивность, 4 — липиды,
2 — гемицеллюлоза, 5 — крахмал,
3 — белок, в — сахара
37*0
43°С
-Х-
(
)
VT
И
и
/
Si
***
о
*•—
<
>
&2
45
40
35
30
25
20
15
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Часы -
Рис. 5. Изменение содержания углеводов (1) и
белков (2) в биомассе хлореллы при увеличении
температуры среды [86]
Таблица 6. Сравнение химического состава (в %)
хлореллы, выращенной в разных условиях, и рациона
человека [86]
Показатель
Рацион человека
Биомасса хлореллы
при температуре
культивирования:
37° С
43° С
Белки
16
55
20
Углеводы
69
13
50
Липиды
15
32
30
рациона человека при воздействии на
водоросли экстремальной температуры. Этот
эффект открывает принципиальную
возможность увеличения доли водорослей в питании
человека и других гетеротрофных
организмов БСЖО.
Однако для окончательного решения этого
вопроса необходимы дальнейшие
исследования и прежде всего в отношении состава и
пищевой ценности синтезируемых липидов и
углеводов. Во всяком случае реакции
микроорганизмов на неблагоприятные условия
среды связаны не только с перестройкой состава
протоплазмы, но и с накоплением материала
оболочки (инкапсулирование, инцистирова-
ние). Исходя из этого не всякие
экстремальные воздействия, если полностью учитывать
все результаты, могут привести к
действительной оптимизации биохимического состава
и повышению пищевой ценности биомассы
водорослей.
Третье направление оптимизации
биохимического состава водорослей может быть
реализовано на биоценотическом уровне. В этом
случае задача оптимизации состава
получаемой биомассы может решаться поиском
сочетания разных форм водорослей с разной
направленностью биосинтеза в нормальных для
них условиях [61, 103]. Для этого сочетания
наибольший интерес представляют не
ближайшие родственники хлореллы, а
представители отдаленных таксономических и
экологических групп водорослей, например
жгутиковых, которые до сих пор относятся
некоторыми к типу Protozoa. В частности, в
работе Б. В. Громова и соавт. [28] обращается
внимание на перспективные виды водорослей
из родов Chlamidomonas и СЫогососсшп.
Нашими сотрудниками [103]
исследовались некоторые особенности водоросли
Chlamidomonas reinhardii, представляющей
интерес для использования в биологических
системах.
Морфологически — это довольно крупные
овальные клетки до 20 мк длиной (заметиму
что суспензии более крупных клеток дают
относительно меньшее количество материала
оболочки). В протоплазме взрослых клеток
имеется большое количество включений
(рис. 6) преимущественно углеводного
характера.
Продуктивность этой водоросли в
интенсивной культуре достигает 65—70% от
продуктивности хорошо изученной хлореллы.
В табл. 7 приведена сравнительная оценка
состава органического вещества некоторых
форм водорослей, представляющих довольно
294
ЧАСТЬ И. КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ
Рис. 6. Запасные питательные вещества в клетках
хламидомонады (увел. 4500)
и+20
5+10
си ■
И О
8-ю
1-20
i я*
10
15 20
Сутки
25
30 36
Рис. 7. Колебания продуктивности суспензии
хлореллы при культивировании в стандартных
условиях
отдаленные в систематическом отношении
группы протококковых, синезеленых и
жгутиковых. На основании приведенных данных
авторы считают, что выраженная углеводная
направленность нормального биосинтеза
изученной формы хламидомонады при
достаточно высокой ее продуктивности в интенсивных
условиях культивирования вполне
оправдывает включение этой формы наряду с
хлореллой в состав водорослевого звена
биологической системы жизнеобеспечения [103].
Таблица 7. Состав биомассы (в % от сухого веса)
раъных форм одноклеточных водорослей [ЮЗ]
Водоросли
Chlorella sp. К.
Anacystis nidulans
Chlamidomonas reinhardii-449
Spirulina platensis
s
к
Бе
52
82
31
64
a
ft
s
s
20
Я
21
11
1
»
8
23
10
41
12
8
CO
5
5
6
13
Управление продуктивностью
Для управления продуктивностью
культуры при длительном использовании
фотосинтетических систем необходимо знание
динамических характеристик культуры
водорослей [26, 30]. Колебания продуктивности в
интенсивной культуре в длительных
экспериментах при стабильных условиях
культивирования изучала Г. И. Мелешко [60].
Оказалось, что продуктивность водорослей
периодически изменяется с амплитудой колебаний
до 25—30% от средней величины
продуктивности за исследуемый период, что может
иметь практическое значение в реальной
эксплуатации фотосинтетических систем.
Пример таких колебаний приведен на рис. 7. Из
рисунка видно, что продуктивность
культуры имеет явно выраженный периодический
характер с периодом колебаний около 12—
14 суток. На фоне медленных колебаний
видны колебания меньшей частоты, с периодом
около 3—4 суток.
Характер переходных процессов
фотосинтеза в культуре при изменении условий
культивирования впервые изучали Е. А. Иванов
и И. В. Александрова [4, 5, 30] по скорости
выделения кислорода при ступенчатом
изменении освещенности. Переходный процесс
носил колебательный характер. Длительность
периода установления нового уровня
фотосинтеза составляла 8—12 мин. в условиях
культуры малой плотности (менее 1 г/л) и
при использовании высокочувствительных и
малоинерционных методов определения
интенсивности фотосинтеза
(капиллярно-манометрического и полярографического). В
случае скачкообразных изменений температуры
суспензии в пределах 36—42° С длительность
переходного процесса составляла 25—30 мин.
[5].
В культурах с плотностью на порядок
величин выше (7—12 г/л) и при измерении
скорости фотосинтеза по изменению
плотности суспензии длительность переходного
процесса при ступенчатом изменении
освещенности оказалась много большей — от 3 до
160 мин. [4, 19]. В данном случае
продолжительность и характер переходного процесса
как физиологическая характеристика клеток
сильно изменяются в зависимости от
конкретных технологических условий и
конструктивных особенностей каждого реактора
(плотность суспензии, интенсивность ее
перемешивания, наличие неосвещаемых объемов
суспензии и т. д.). i
БИОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ
295
Токсические примеси
Уже в первых исследованиях водорослей в
качестве объектов для фотосинтетического
газообменника были получены данные о
выделении клетками окиси углерода [111, 120,
138, 158].
М. М. Коротаев и соавт. [47] показали, что
накопление окиси углерода в регенерируемой
атмосфере находится в обратной связи с
интенсивностью фотосинтеза. Впоследствии это
было подтверждено на большем
экспериментальном материале А. И. Казаковым и соавт.
[32, 33] и Г. Е. Касаевой и Ю. Н.
Окладниковым [34]. Авторы показали, что содержание
окиси углерода в замкнутом воздушном
контуре фотосинтетического реактора через
некоторое время стабилизируется. Если
воздушный контур водорослей замкнут на кабину с
человеком, такая стабилизация происходит
быстрее. В то же время культура водорослей
способна поглощать из воздуха некоторые
примеси, в том числе и окись углерода [31,
46].
По-видимому, в такой системе наступает
относительное равновесие между
противоположно направленными процессами
выделения и поглощения СО, что и приводит к
стабилизации ее концентрации в атмосфере.
Общая характеристика одноклеточных
водорослей как функционального звена
вето
В настоящее время биотехнологической
основой водорослевого газообменника является
длительное культивирование водорослей в
суспензиях высокой плотности с прямой
рециркуляцией питательной среды. Та часть
воды, которая выводится из реактора с
урожаем, может быть при необходимости
возвращена в реактор в процессе сушки биомассы.
Если к этому прибавить конденсацию
водяных паров из воздуха, покидающего газооб-
менник, то контур воды в нем может быть
полностью замкнутым [104, 105].
Водорослевый реактор в БСЖО может
выполнять несколько функций. Первая из них —
это обеспечение газообмена человека. При
условии питания водорослей минеральными
солями эта функция может выполняться с
нарастанием избытка кислорода или
углекислоты в воздухе, что требует
соответствующей корректировки. Объем этой
корректировки по одному из газов может изменяться в
пределах от 5 до 7% потребленного
человеком кислорода или выделенной углекислоты
в зависимости от степени различия между
фотосинтетическим коэффициентом водорослей
и дыхательным коэффициентом человека.
Применение разных форм азотного питания
в отдельных секциях секционированного
реактора может уменьшить или устранить это
различие [105].
Воздух, выходящий из водорослевого
реактора, насыщен водяными парами. При
утилизации в реакторе мочи или не
загрязненных моющими веществами бытовых вод
реактор выполняет роль испарителя системы
регенерации воды. Он также выполняет функцию
цоглотителя аммиака, который хорошо
утилизируется водорослями как источник
азотного питания. Таким образом, реактором
выполняется и часть функций фильтра очистки
воздуха. Не исключено, что дальнейшие
исследования покажут возможное расширение
этой функции реактора.
Наконец, по крайней мере часть
получаемой биомассы водорослей может быть
использована в пищу.
В существующих проектных оценках
перспектив применения одноклеточных
водорослей с позиций весовых критериев
водорослевые реакторы приравниваются к
физико-химическим газообменникам. Более
обоснованными были бы оценки, учитывающие все
функции водорослей в составе БСЖО. Но и
при такой оценке остается важный критерий,
связанный с качественным отличием
биогенной атмосферы от химического раствора
кислорода в азоте, который количественно
оценить пока еще невозможно.
При формировании биологически
полноценной (адекватной земным условиям)
воздушной среды в полетах большой
продолжительности такой критерий может оказаться
решающим.
Высшие растения
По доле участия в общем круговороте
веществ высшие растения будут, вероятно,
составлять основную часть фотоавтотрофного
звена БСЖО. Однако их роль в качестве
функционального звена целостной
биологической системы изучена много меньше, чем
роль одноклеточных водорослей.
В числе первых представителей высших
(сосудистых) растений, исследовавшихся
применительно к созданию биологических
систем, были примитивно устроенные растения
из семейства рясковых (Lemnaceae), не
имеющие развитого стебля, растущие в воде или
на ее поверхности и размножающиеся
главным образом вегетативным путем.
296
ЧАСТЬ II. КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ
По данным отчета фирмы Локхид [124],
первичные исследования представителей этой
группы растений из родов Lemna, Volfia и
Spirodela, проведенные Уилксом в 1962—
1964 гг., показали, что обеспечение
газообмена одного человека за счет фотосинтеза ряски
потребует 75—100 л культуральной среды и
25 квт электрической энергии. Скорость
роста ряски исследовалась в накопительной
культуре, во вращающемся барабане с
освещаемой поверхностью в 1,16 м2. Прирост
составлял 3,3 г сухого вещества в сутки [124].
Биомасса одной из рясок (Spirodela polyr-
rhiza) состоит из 33%' белка, 39% углеводов,
4,9% клетчатки, 5,3% жира и 13% золы.
Однако сухое вещество этих растений
составляет всего 4% их сырого веса. Остальное
приходится на воду. По этому показателю
ряски практически не отличаются от многих
овощных растений и существенно уступают
одноклеточным водорослям, у которых сухое
вещество составляет в большинстве случаев
от 20 до 33% сырой биомассы [124].
Дальнейшие исследования велись на
культурных растениях (овощных, бобовых,
злаковых) .
В отношении использования высших
растений в замкнутой системе еще не нашли
решения такие вопросы, как фактическая
потребность растений в элементах минерального
питания при определенных условиях их
культивирования, газообменная функция
растений и ее количественная корреляция с
потреблением минеральных элементов и
синтезом биомассы определенного состава. Еще
находятся в стадии разработки пути и
методика стабилизации условий минерального
питания растений в длительной культуре на
несменяемой питательной среде. В настоящее
время имеется много данных об особенностях
выращивания высших растений на
гидропонике, а также о составе питательных
растворов и их влиянии на растения. Однако
совершенно отсутствуют сведения относительно
непрерывной культуры растений на
бессменной питательной среде, при рециркуляции пи-
тательиого раствора и особенно при
одновременной утилизации растениями продуктов
жизнедеятельности человека.
Сейчас еще нет достаточных оснований
говорить о каких-либо определенных по
видовому составу вариантах единого звена высших
растений как части БСЖО. Предлагаются для
использования в биологических системах
различные растения, среди которых чаще всего
называются некоторые сорта капусты, салата,
свеклы, моркови, картофеля, батата, бобов,
фасоли, пшеницы, риса, лука, укропа.
Рекомендуются также некоторые тропические
крахмалоносные растения: ямс, таро (коло-
казия), маниок, топинамбур (земляная
груша), из масличных — арахис [29, 52, 55, 57,
124, 132, 135, 141].
Имеются лишь единичные предложения о
наборе видов для космической оранжереи,
которые еще далеки от приемлемой структуры
пищевого рациона человека. Некоторые из
этих вариантов приведены в табл. 8. Данные
Таблица 8. Варианты видовой структуры посевов
высших растений
Растение
Площадь посева, м2
вариант 1
[29]
вариант 2
[104]
Картофель
Капуста кочанная
Капуста листовая
Морковь
Редис
Свекла столовая
Томаты
Рис
Батат
Укроп
11,2
1,5
0,4
0,6
0,3
0,7
1,6
„ -
1,1
0,6
0,3
10,7
2,1
0,2
этой таблицы дают представление о величине
посевной площади, необходимой для
обеспечения растительной компоненты пищевого
рациона человека.
Методы культивирования
Применительно к биологическим системам
исследовались две группы методов
культивирования растений: с субстратом и без
субстрата. По методу подачи питательного раствора
растениям различают гидропонику и аэропо-
нику.
При гидропонике минеральное питание
растений обеспечивается путем
периодической подачи питательного раствора к корням
растений, расположенных в каком-либо
субстрате или вовсе без него (рис. 8). При аэро-
понном методе культивирования питательный
раствор подается к свободно расположенным
(без субстрата) корням растений в тонко
дисперсном состоянии, в виде «тумана», при
помощи распыления форсунками (рис. 9).
Основное преимущество аэропонной
культуры заключается в возможности затрачи-
БИОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ
297
вать минимальное количество питательного
раствора на единицу посевной площади или
биомассы выращиваемых растений.
Вследствие этого значительно уменьшается вес
культивационных устройств. Окончательную
оценку такому преимуществу можно дать только
при анализе других особенностей метода аэро-
поники.
При аэропонной культуре облегчается
исследование динамики поглощения растениями
элементов минерального питания. Однако в
качестве метода длительной
производственной культуры аэропоника вряд ли может
быть рекомендована по крайней мере до тех
пор, пока не будет обеспечена бесперебойная
работа форсунок, засоряющихся плотными
частицами, неизбежно образующимися в
корневой зоне растений.
Однако с уменьшением относительного
объема питательного раствора в аэропонных
устройствах наблюдается такое отрицательное
явление, как более быстрое накопление
токсических продуктов метаболизма растений
[96]. Более того, отсутствие субстрата
лишает корневую систему нормальной связи с ри-
зосферной микрофлорой, присущей
растениям в нормальных почвенных условиях.
Как известно, почва является результатом
совокупной деятельности растений и
микроорганизмов. Поэтому необходимые для
растения свойства почвенной среды не могут быть
адекватно описаны только рецептурами
неорганических питательных сред без учета
биотической среды в корневой зоне.
Из этого следует, что процессы
микробиологического разложения органических
отходов, которые мы формально относили к звену
минерализации, должны в какой-то своей
части протекать в корневой зоне растений,
при прямом контакте с ризосферной
микрофлорой.
По-видимому, в настоящее время еще нет
оснований утверждать, что бессубстратные
методы культивирования растений в
состоянии обеспечить формирование биологически
адекватной среды их обитания в десятках
поколений самовоспроизводящейся популяции.
В литературе имеются сведения о том, что
даже в субстратной гидропонной культуре
цветение растений прекращалось уже через
несколько вегетации [141].
Вполне возможно, что для практического
осуществления длительной культуры
растений в биологической системе понадобится
применение искусственных субстратов,
которые могли бы способствовать созданию более
адекватных агробиологических условий.
т&
Рис. 8. Принципиальная схема устройства для
гидропонного выращивания растений [29]
Н — насос
Рис. 9. Принципиальная схема устройства для аэро-
понного выращивания растений [29]
Н — насос
Выполнение научной программы
«Аполлон» дало возможность впервые исследовать
субстрат космического происхождения.
Исследуя образцы лунной породы, доставленной
экипажем «Аполлона» на Землю, ботаник
доктор Ч. Уолкиншоу, сотрудник Центра по
исследованию пилотируемых космических
кораблей (Хьюстон, Техас), установил, что
лунная пыль вполне пригодна для возделывания
сельскохозяйственных растений. Доктор
Уолкиншоу допускает наличие в лунной пыли
каких-либо стимуляторов роста (У. Джонс,
личное сообщение).
Предварительная оценка некоторых
керамических материалов по их физическим
характеристикам показала приемлемость
некоторых из них (вермикулита и керамзита) в
качестве субстратов для гидропоники [51].
298
ЧАСТЬ II. КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ
Типичной трудностью, возникающей при
использовании субстратов, явилось не только
отсутствие у большинства из них химической
инертности, но и их высокие сорбционные
свойства, которые нарушают баланс между
потреблением растениями элементов
минерального питания и действительным
соотношением этих элементов в питательной среде.
Таким образом, и в этом случае возникает
проблема создания балансированной
питательной среды, которую мы уже
рассматривали на примере одноклеточных водорослей.
Агрохимические свойства керамзита были
исследованы в процессе 9-месячной
эксплуатации в гидропонных установках [82].
Важной особенностью непрерывного
культивирования растений в условиях
биологической системы жизнеобеспечения является
применение методики «конвейерных» посевов,
в которых одновременно имеются растения
всех возрастов, а по мере уборки урожая на
освобождающейся площади высеваются
новые растения через определенные
промежутки времени, называемые шагом конвейера.
Первоначально метод возник в
животноводстве для непрерывного получения
витаминных кормов из проращиваемых семян
зерновых культур.
Значительное количество исследований
последнего времени было посвящено
агротехническим вопросам культивирования главным
образом овощных растений при
бессубстратном и субстратном способе их выращивания,
определению оптимальной густоты посадки
растений, способа подготовки рассады и
крепления растений в бессубстратных установках,
определению оптимального режима
периодической подачи питательного раствора
растениям [52, 55, 57, 58]. Рецептура питательных
растворов для гидропоники приведена в
табл. 9.
Получены первичные данные о реальных
величинах урожая разных растений в
гидропонных и аэропонных установках (табл. 10).
Приведенный в этой таблице урожай клубней
картофеля получен при бессубстратном
методе его выращивания.
Однако, несмотря на большое количество
работ по высшим растениям, до сих пор еще
не решен вопрос об условиях и методике
культивирования растений на бессменной
питательной среде, как это сделано для
одноклеточных водорослей, не исследована роль
микрофлоры питательного раствора и корневой
зоны растений.
Для замкнутой системы представляет
несомненный интерес исследование фотосинте-
Таблица 9. Состав питательных растворов (в г/л)
для высших растений
Компоненты
Среда
Нитрат калия 1Д0 0,70 1,00 — —
Нитрат кальция — — 0,40 1,29 0,43
Нитрат аммония — — 0,10 —
Фосфат калия одноза- — — 0,25 0,75 0,25
мещенный
Фосфат кальция кислый 0,31 0,30 — — —
Сульфат калия — — 0,63 0,63 0,10
Сульфат кальция 0,76 0,60 — — —
Сульфат магния 0,52 0,54 0,20 0,50 0,17
Сульфат аммония 0,14 0,12 —
Сумма солей
2,83 2,26 2,58 3,17 0,95
Примечание. 1,2 — по данным Министерства сельского
хозяйства США [154]; 3 — рекомендован В. А. Чесноковым
для гидропонного выращивания овощных культур; 4 —
применяется в Институте медико-биологических проблем
МЗ СССР для выращивания картофеля в условиях
субстратной гидропоники (52]; 5 — применяется там же для
аэропонного выращивания картофеля [52J.
Таблица 10. Урожай (в г/м* за сутки) некоторых
овощных растений в условиях светокультуры*
Растение
Вегетационный
период, сутки
Общий
сырой
сухой
Полезная
часть
сырой
сухой
Отходы
сырой
сухой
Капуста кочанная 90 264 24 155 15 109 9
Капуста листовая 40 412 25 375 21 37 4
Морковь 90 266 34 178 20 88 14
Свекла столовая 90 380 48 220 31 160 17
Томаты 90 340 30 220 13 120 17
Редис 40 165 И 150 9 15 2
Картофель 90 133 31 111 28 22 3
♦ По данным Института медико-биологических проблем
МЗ СССР.
тического и дыхательного газообмена
растений при различной концентрации
кислорода и углекислоты в воздухе, проведенное
Н. Т. Ниловской и М. М. Боковой [70, 71].
Авторы показали, что известный эффект Вар-
бурга — снижение интенсивности
фотосинтеза при повышенном содержании кислорода —
может иметь практическое значение при
БИОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ
299
Таблица 11. Интенсивность фотосинтеза и дыхания
посевов капусты кочанной при различном содержании
кислорода в воздухе [71] *
День опыта
Поглощение
СО* за 18
световых час, г
Выделение СО*
за 6 темновых час.
% к
поглощенной
1
2
3
4
5
6
Среднее
7
8
9
10
11
12
13
Среднее
Разница
20—220/0 О
13,42
14,26
13,95
14,08
13,99
14,14
13,97
24—26%
8,62
8,89
9,23
9,50
7,66
8,88
8,40
8,74
-5,23
2 (КОНТРОЛЬ)
0,61
0,62
0,62
0,45
0,59
0,67
0,62
О2 (опыт)
0,83
0,84
0,87
0,85
0,89
0,81
0,75
0,83
+0,21
4,5
4,3
4,4
**
4,2
4,6
4,4
9,6
9,4
9,4
9,0
11,6
9,1
8,9
9,5
+5,1
* Условия опыта: площадь посева 25 дм*, площадь листьев
62—73 дм*,интенсивность освещения 100 вт/м*, температура
18—21° С, содержание СО2 в воздухе 0,3—0,35%.
** Наблюдения не велись из-за [резкого понижения
температуры в темновой период.
культивировании растений с целью
регенерации атмосферы.
Данные табл. 11 показывают, что этот
эффект неодинаков не только для разных
растений, но и при разном освещении. Увеличение
светового потока со 100 до 200 вт/м2
уменьшает угнетающее влияние повышенных
концентраций кислорода на фотосинтез в 1,5—
2 раза.
Этими же авторами показано, что
увеличение содержания кислорода в воздухе с 20—
22 до 24—26% почти удваивает количество
углекислоты, выделяющейся в течение темно-
вого периода, и тем самым увеличивает долю
ночного дыхания с 4 до 9% от величины
видимого фотосинтеза в течение светового
периода. Важно отметить, что
непосредственный газообмен высших растений с
атмосферой снимает проблему концентрирования
углекислоты, свойственную водорослевым га-
зообменникам.
Утилизация отходов
Вопрос утилизации высшими растениями
нативных или минерализованных продуктов
жизнедеятельности человека еще не стал
предметом систематического исследования.
Небезынтересно напомнить, что этот
вопрос связан с именем одного из пионеров
космонавтики и ракетной техники — А. Ф.
Цандера. По-видимому, первым
экспериментальным исследованием в этой области были его
опыты по выращиванию овощных растений
на искусственном субстрате из древесного
угля с использованием для их питания мочи и
фекалий [95]. Применительно к водорослям
это было повторено в работах М. С. Рерберг
исоавт. [78,79,91].
В настоящее время имеются лишь
единичные работы по установлению наличия или
отсутствия токсичных продуктов при различных
методах минерализации органических
отходов [3, 77, 96, 108]. В одной из таких работ
отмечено явление повышения солеустойчиво-
сти растений листовой капусты при
выращивании их с использованием продуктов
минерализации мочи [96]. Авторами показано, что
использование мочи в качестве источника
азота и других элементов лимитируется
накоплением непотребляемых растениями ионов
хлора.
Таким образом, как и в культуре
водорослей, возникает проблема культивирования
растений с рециркуляцией питательной
среды. И для высших растений замкнутый цикл
утилизации отходов невозможен без
выделения хлоридов в короткозамкнутый цикл
«человек — человек».
ХЕМОАВТОТРОФНЫЕ ОРГАНИЗМЫ
Весьма серьезное внимание, особенно
американскими авторами, было уделено
исследованию водородных бактерий, в частности
Hydrogenomonas eutropha. Еще в 1965 г. на
XVI конгрессе МАФ Дженкинс сообщил
результаты трехлетнего изучения возможности
использования водородных бактерий для
регенерации кислорода из углекислоты в
сочетании с электролизом воды [125].
Схематически эти процессы протекают следующим
образом.
В процессе гетеротрофного синтеза
происходит связывание углекислоты:
2Н2 + СО2 -* (СН2О) + Н2О.
(1)
Энергия, необходимая для синтеза
органического вещества, получается за счет окисле-
300
ЧАСТЬ II. КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ
Таблица 12. Реакция организма человека на употребление в пищу водородных бактерий Hydrogenomonas
eutropha [155]
Испытуемый
А
Б
В
Г
Д
Е
08.30
8,6
8,6
J. -,
_
—
Примечание. Д и Е
Прием биомассы (в г)
в период времени
12.30
17,2
6,6
—.
—
17.30
21.30
_
9,6 5,1
17,2 -
— —
— контрольные испытуемые.
Время появления болезненны?
головокружение
Нет
09.30
19.00
19.30
Нет
»
часы, мин.
тошнота
10.00
10.00
19.30
20.30
Нет
»
рвота
13.00
15.00
Нет
21.00
Нет
»
: симптомов,
понос
15.00
13.15
22.30
Вечером
Нет
»
Вес испражнений.
г/сутки
Не регистрировали
921
423
1265
0
277
ния водорода в организме бактерии с
образованием воды:
4Н2 + 2О2-*4Н2О. (2)
Суммарно химическая работа водородных
бактерий выражается уравнением
6Н2 + 2О2 + СО2 -* (СН2О) + 5Н2О. (3)
Если к этому прибавить результаты
процесса дыхания в организме человека
(СН2О) + О2 -^ СО2 + ШО, (4)
то сумма этих процессов [ (3) и (4) ]
уравновешивается электролизом воды
6Н2О-»6Н2 + ЗО2.
В результате получается система с
замкнутым циклом по кислороду и углекислоте.
В экспериментах А. Мандель и И. Шапира
[134] три поколения крыс получали пищу,
состоящую на 27 вес. % из биомассы
бактерий. При этом не было обнаружено никаких
изменений у самок в отношении их
репродуктивных функций.
Однако в более поздних исследованиях
Васлейн и соавт. [155] было обнаружено, что
организм человека плохо переносит
включение в пищевой рацион биомассы водородных
бактерий. В табл. 12 приведены симптомы и
время их возникновения после приема от 15
до 26 г сухой биомассы водородных бактерий
у четырех испытуемых. Почти у всех
появились головокружение, тошнота, рвота и понос
после принятия пищи из этих бактерий.
До 1968 г. использование для питания
человека водородных бактерий считалось
перспективным, однако в результате проведенных
экспериментов от этой идеи пришлось, в
сущности, отказаться. Очевидно, что для
окончательного решения о возможности пищевого
использования водородных бактерий, хотя бы
в виде дополнительного источника питания,
необходимо проведение дальнейших
исследований.
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ МОДЕЛЕЙ
БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ
Решающим этапом исследования БСЖО
является экспериментальное моделирование,
необходимое для изучения их
функциональных характеристик, механизмов сохранения
и утраты устойчивости при длительном
функционировании, принципов контроля и
управления. Для этого модели должны быть
максимально замкнутыми по материальному
балансу, возможно, даже в ущерб их весовым и
энергетическим характеристикам, степени
комфорта для человека и другим критериям,
важным для реально эксплуатируемых
систем. Только при максимально реализованной
степени замкнутости массообмена модели
позволят выявить степень их устойчивости,
основные функциональные и
эксплуатационные характеристики, а в конечном итоге
возможность реализации в определенном
масштабе этого принципиально нового класса
систем жизнеобеспечения.
Ранние исследования простейших моделей
биологических систем носили в основном
качественный характер и не содержали
количественной информации о круговороте веществ.
БИОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ
301
Первые опыты по изучению возможности
использовать фотосинтез водорослей для
обеспечения газообмена животных были
проведены американскими исследователями вскоре
после полетов первых искусственных
спутников Земли и космических кораблей [114,
120, 121, 138]. В 1961 г. в Школе
авиационной медицины (США) были проведены
опыты с обезьянами продолжительностью до
50 час. [111].
В период 1960—1961 гг. нашими
сотрудниками совместно с сотрудниками Института
физиологии растений АН СССР были
проведены аналогичные опыты на крысах и
собаках общей продолжительностью более
170 час, а также два эксперимента с
человеком, продолжавшихся около суток каждый
[109].
В этих опытах использовались плоские
кюветы, освещаемые снаружи
люминесцентными лампами. Общее количество суспензии
составляло около 200 л при плотности
культуры до 3 г/л. Процесс велся в накопительной
культуре, при лимитированной освещенности.
Производительность реакторов оказалась
недостаточной для обеспечения газообмена
человека. После открытия герметической
кабины всеми, кроме испытуемого, ощущался
резкий, неприятный запах водорослей.
Интересно, что испытуемый ощутил то же самое лишь
после того, как сделал несколько дыханий
вне камеры и вновь вернулся в нее.
Следующий эксперимент с человеком
большей продолжительности (56 час.) был
проведен сотрудниками фирмы «Боинг» в 1962 г.
[113]. Во всех этих случаях опыты
прекращались из-за недостаточной
производительности фотосинтетических реакторов,
сопровождавшейся накоплением в системе
углекислоты и уменьшением содержания
кислорода.
Однако важнейшим выводом из этих
исследований, начатых на животных и
продолженных на человеке, было заключение о
принципиальной возможности прямого сопряжения
фотосинтеза водорослей с газообменом
человека. В то же время были выдвинуты многие
новые вопросы, свидетельствовавшие о том,
что даже в такой простейшей системе
отношения не столь элементарны, как это
казалось вначале.
Так, кроме подтверждения ранее
полученных данных о выделении хлореллой окиси
углерода [47, 111, 114, 120, 138, 143 и др.],
было показано, что хлорелла может и
поглощать ряд газообразных примесей из
атмосферы, в том числе и окись углерода [46]. Было
24
30
Часы
Рис. 10. Накопление окиси углерода в атмосфере
водорослевого газообменника при разной интенсив-
ности фотосинтеза
1 — 0,5 л СО2 на 1 л суспензии в час,
2 — 1,0 л СО2 на 1 л суспензии в час [33]
показано, что удельное накопление этого
токсического компонента в регенерируемой
атмосфере находится в обратном отношении к
интенсивности фотосинтеза и, таким образом,
непосредственно не связано с этим процессом.
Например, при малой продуктивности
суспензии (в среднем 0,04 г/л «час), выделение
окиси углерода составляло 2,07±0,5 мг на 1 г
сухого вещества водорослей. При большей на
порядок продуктивности (0,3 г/л «час)
количество окиси углерода, выделявшееся на 1 г
сухой биомассы водорослей, было на порядок
меньше 0,09±0,02 мг.
Было высказано предположение, что
образование окиси углерода при культивировании
водорослей можно связать с окисление^ тет-
рапиррольного кольца в молекуле
хлорофилла по аналогии с образованием эндогенной
окиси углерода в организме человека [47].
Обратная зависимость накопления окиси
углерода в системе от интенсивности
фотосинтеза была подтверждена в дальнейших
исследованиях А. И. Казакова и соавт. [32, 33]
(рис. 10).
Возможность длительного устойчивого
культивирования водорослей в замкнутой
системе позволила вновь вернуться к
экспериментальному изучению системы «человек —
водоросли», но уже на более совершенной
методической основе.
В настоящее время можно говорить о
новом этапе комплексного изучения
простейших моделей биологической системы,
включающей человека, с постепенным
усложнением структуры системы и степени
замкнутости ее массообмена. Целью такого
моделирования является изучение реально
складывающихся взаимоотношений между
функциональными звеньями системы при их
сопряженном функционировании, что не
302
ЧАСТЬ II. КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ
может быть достигнуто изучением свойств
изолированных звеньев.
Первый длительный эксперимент с двух-
звенной системой «человек — водоросли»,
замкнутой по газообмену, продолжался 30
суток и подтвердил практическую возможность
прямого сопряжения газообмена человека и
хлореллы [39]. Затем это было повторено
теми же авторами в 60-суточном
эксперименте с трехзвенной системой, где в состав фото-
автотрофного звена, кроме хлореллы, входила
также оранжерея с пшеницей [37]. Доля
фотосинтеза пшеницы в общем фотосинтезе
автотрофного звена составляла около 18%.
В этих экспериментах, помимо обеспечения
газообмена человека, исследовалась также
возможность прямой утилизации мочи и
бытовой воды в водорослевом реакторе.
Возможность длительного введения мочи в культуру
водорослей без накопления токсических
концентраций хлористого натрия обеспечивалась
в этих опытах большой степенью проточности
водорослевого культиватора по воде. Потеря
воды из системы (для производства анализов,
потеря воды в составе фекалий и сырой
биомассы и т. д.), компенсируемая водой из
внесистемных источников, составляла 5,3
л/сутки, а потребление воды для питья и на
фотосинтез водорослей в сумме равнялось 2,3 л/
/сутки [38]. Таким образом, величина
протока воды через реактор составляла более
200% от ее потребления в системе.
В данных опытах были исследованы пути
регенерации питьевой воды. Получаемый на
выходе из водорослевого реактора конденсат
очищался с применением
окислительно-каталитического метода; санитарно-химические и
бактериологические анализы, а также
токсикологические опыты на животных показали
пригодность получаемой воды для питья. Во
втором эксперименте для этих же целей
служил также конденсат водяных паров из
атмосферы оранжереи, в которой росла пшеница.
Таким образом, была показана потенциальная
возможность замыкания баланса воды в
изучаемой системе.
Что касается практической реализации
этой возможности, то она тесно связана со
степенью замкнутости системы по пище и
возможностью возврата воды из всех влагосо-
держащих отходов, в том числе из биомассы
водорослей, удаляемой из системы и
уносящей воду, использованную в процессе
фотосинтеза.
Даже при максимальном сокращении всех
потерь воды из системы предельная степень
замкнутости водного баланса в существующих
моделях с запасами пищи лимитируется
неизбежным введением в систему химически
связанной воды в составе пищи. При
использовании безводных продуктов количество этой
так называемой метаболической воды
составит при обычном рационе около 350 г/сутки.
Такое же количество должно выводиться из
системы, и этим ограничивается возможность
полного замыкания водного баланса до тех
пор, пока система не будет также замкнута
и по пище. Вообще балансы воды, пищи,
кислорода и углекислоты количественно
связаны между собой, поскольку каждый из них
содержит элементы (кислород, водород и
углерод), входящие во все остальные,
следовательно, без замыкания системы по пище
баланс системы по названным веществам и
элементам не будет достигнут.
Возможная степень практического
замыкания баланса воды была исследована нами в
экспериментах с системой «человек —
хлорелла» продолжительностью от 15 до 31 суток,
в течение которых вода, полученная из
конденсата на выходе из водорослевого реактора,
служила единственным источником питьевой
воды для человека [104, 105]. В первом из
опытов количество воды, вводимой в составе
пищевого рациона, удалось уменьшить лишь
до 835 г. Это определило величину
вынужденного протока воды через систему, которая
составила 32% от потребления воды
человеком (2590 г/сутки). Следовательно, степень
замыкания баланса воды в системе
составляла 1—0,32=0,68, или 68%. В последнем
опыте [105] этот показатель достиг 91%. При
этом в системе была осуществлена почти
двухкратная регенерация исходного
количества воды. В данных опытах не применялись
какие-либо средства очистки регенерируемой
атмосферы от газообразных примесей, что
дало возможность исследовать динамику
некоторых из них в системе. В частности, было
показано, что в исследованной модели
«человек — хлорелла» происходит накопление в
атмосфере окиси углерода с последующей
стабилизацией на относительно постоянном
уровне (рис. 11). Это говорит о наличии в системе
двух противоположных процессов: выделения
и связывания окиси углерода, соотношение
которых и определяет уровень равновесной
концентрации данной примеси в атмосфере.
Скачкообразное повышение этого уровня
наблюдалось при аварийном увеличении
кислотности культуральной среды в
водорослевом реакторе на 14—15-е сутки, что
показывает зависимость равновесного уровня от
состояния культуры водорослей.
БИОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ
303
со,м£з
30
20
10
300
200
100
т
•
•
•
• •
•
•
•
•
•
• •
•
•
•
^—Г,-|
•
•
••*
рН 4
•
г-
• /
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340
Часы
б
- -и
*****
> •
•
• •
20
40
60
80
100 120 140
160 180
Часы
200 220 240 260 280 300 320 340
Рис. 11. Содержание окиси углерода (а) и метана
(б) в атмосфере системы «человек — хлорелла»,
замкнутой по газообмену [104]
На рис. 11 показана также динамика
содержания метана в воздухе системы в том
же опыте. Стабилизация содержания этого
газа наступала лишь на 11-е сутки, однако и
здесь, по-видимому, существует какой-то
собственный механизм, ограничивающий
содержание этого компонента в атмосфере.
Аммиак и сероводород не обнаруживались
в атмосфере на протяжении всего
эксперимента, в том числе и на последнем его этапе,
когда в воздушный контур одного из
водорослевых реакторов вводилось до 15 г/сутки
аммиака, получаемого при выпаривании мочи.
Это свидетельствует о больших возможностях
водорослевой системы как средства очистки
атмосферы. Вопрос о токсических примесях
в атмосфере автотрофно-гетеротрофной
системы еще требует дальнейшего изучения,
включая исследование механизмов
выделения и связывания этих веществ в различных
ее звеньях.
Удовлетворительная герметичность
системы в этом опыте позволила определить
разбаланс между газообменом водорослей и
человека. Он заключался в постепенном
увеличении содержания углекислоты в воздухе
(она периодически удалялась при помощи
сорбентов) при постоянной концентрации
кислорода на протяжении опыта. Разбаланс
составил обычную для таких систем
величину в 7,5% величины газообмена человека
(при обычном рационе питания и нитратном
источнике азота для водорослей). Это
соответствовало суммарному увеличению
содержания углекислоты за время месячного
опыта на 383 л.
Использование мочевины в качестве
источника азотного питания водорослей может
уменьшить или устранить этот разбаланс.
В принципе же, как указывал еще Дж. Май-
ерс [139], самостоятельное поддержание
баланса газов возможно лишь в такой системе,
где человек или все гетеротрофное
«население» системы будет потреблять в пищу всю
биомассу автотрофов, воспроизводимую в
системе.
МЕТОДЫ СРАВНИТЕЛЬНОГО АНАЛИЗА
МОДЕЛЕЙ БСЖО
Как видно, опыт исследования целостных
моделей биологических систем еще невелик
и относится лишь к простейшим моделям с
малой степенью замкнутости круговорота
веществ. Тем не менее он представляет
определенный интерес, поскольку ставит новые
вопросы о методах и критериях
сравнительного анализа моделей с разной
функциональной структурой, разными пространственными
размерами и количеством обращающихся
веществ, различной продолжительностью их
существования.
В связи с этим появилась необходимость
наметить некоторые общие предпосылки,
пригодные для разработки моделей
биологических систем, планирования экспериментов и
304
ЧАСТЬ II. КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ
последующего сравнительного анализа
основных параметров моделей и оценки их
информативности.
Об одной из этих предпосылок мы уже
говорили ранее. Это — достаточная степень
замкнутости массообмена. При малой степени
замкнутости система становится проточной
по какому-либо веществу и не позволяет
выявить особенностей его круговорота при
реальном замыкании. Для оценки степени
замкнутости круговорота любого вещества мы
исходили только из скорости его потребления
в системе (Е) и скорости протока его при
неполном замыкании (е). Тогда коэффициент
замыкания системы по данному веществу (К)
определяется выражением: 2£=1—е/Е. Если
оперировать всеми основными потоками
веществ, то можно таким образом представить
общую степень замкнутости материального
баланса системы.
Можно говорить или о замкнутости
собственно биологического круговорота или о
«технологической» замкнутости. В первом случае
в расчет замкнутости, например, водного
обмена будет входить только потребление воды
человеком с питьем и с пищей, а также
использование воды растениями в процессе
фотосинтеза. В расчет водного баланса мы не
вводили расход воды на туалетные нужды,
который может изменяться в больших
пределах и не относится к собственно
биологическому потреблению.
Следовательно, в первом случае мы
получаем характеристику биологического
круговорота в системе. Во втором случае,
отражающем расход воды на туалет и хозяйственные
нужды, получается технологическая
характеристика системы.
Другой предпосылкой для разработки и
анализа моделей биологических систем
является необходимость достаточно большой
удельной скорости круговорота основных
веществ в системе, обеспечивающей
наибольшую информативную ценность изучаемых
моделей. Это привело к необходимости
учитывать исходное количество обращающихся
веществ. Для экспериментальных моделей
важно, что уменьшение удельного
(приходящегося на одного человека) количества
обращающихся веществ в системе
обусловливает увеличение скорости их обращения. Это
увеличивает чувствительность и
информативную ценность моделей при исследовании их
динамических характеристик.
Мы уже обращали внимание на значение
неизбежно высоких скоростей круговорота
веществ в искусственных системах как фактора,
уменьшающего динамическую устойчивость
системы [101]. Тем не менее необходимость
получения максимальной информации о
динамических свойствах регенеративных систем
за возможно меньшее время заставляет
предпочесть менее устойчивые модели,
представляющие наибольшую информативную
ценность. Возникающий в таких моделях эффект
«усиления» создает благоприятные
возможности для вскрытия таких явлений, которые
могут оказаться за пределами разрешающей
способности методов исследования моделей,
выполненных в натуральных
пространственных размерах.
Наконец, третья предпосылка касается
определения временных характеристик
процессов, протекающих в моделях. Попытка
сравнивать различные по структуре
экспериментальные модели по абсолютной
продолжительности их существования не дала
возможности выявить какие-либо их общие черты.
Для этого необходимо оперировать какими-то
другими единицами измерения времени,
органически связанными со свойствами самой
системы. В качестве такой единицы мы
рассматриваем показатель собственного времени
системы как период времени, в течение
которого совершается один цикл круговорота
какого-либо вещества. Собственное время системы
по круговороту данного вещества (т)
определяется как отношение количества данного
вещества в системе (Q) к скорости его
выделения или потребления (q).
Например, в воздухе термокамеры объемом
5 м3 при нормальном атмосферном давлении
содержится 1000 л кислорода, который
потребляется человеком и соответственно
регенерируется в системе со скоростью 500
л/сутки. Тогда собственное время системы по
круговороту кислорода составит 1000 : 500=
=2 суток. Таким образом, этот показатель
характеризует систему по параметру
скорости обращения какого-либо вещества.
Сравнение величин собственного времени для
основных материальных потоков дает
возможность выявить пути круговорота вещества с
наибольшей скоростью обращения и,
следовательно, с наименьшей устойчивостью.
Из рис. 12 видно, что вследствие
замкнутости системы процесс замены исходной
атмосферы на регенерированную происходит по
экспоненте. В связи с этим практическая
замена исходной атмосферы (примерно на
95%) происходит по истечении тройной
величины собственного времени системы.
Только с этого момента можно говорить об
изучении регенерированной атмосферы.
БИОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ
305
/
/
/
/
1
^•^—
100
fa
г?
2.8
§
«
1 2 3
Собственное время системы (т), сутки
Рис. 12. Динамика замены исходной атмосферы
на регенерированную в замкнутой системе
Практически важным следствием из
приведенных предпосылок является то, что
эксперимент продолжительностью менее тройной
величины собственного времени по
изучаемым материальным потокам не будет
представлять научного интереса. При чистом
времени эксперимента меньше 50% от его общей
продолжительности он будет экономически
неоправданным по трудозатратам и
амортизации экспериментального оборудования.
Таким образом, важной обобщающей
характеристикой изучаемых моделей может
служить собственное время системы (т),
косвенно заключающее в себе массу
обращающегося вещества, а при известной
концентрации этого вещества — и пространственные
размеры системы. Из этого показателя
выводятся производные величины, пригодные для
сравнительной оценки информативности
моделей биорегенеративных систем:
длительность нестационарного периода
(Зт),
«чистое» время работы системы Т7—Зт
(общая длительность работы системы за вычетом
длительности переходного периода),
число «чистых» циклов регенерации данно-
Г — Зт
го вещества —-—.
Предложенные критерии дают
возможность сопоставлять различные модели
биологических систем с различной функциональной
структурой, массой обращающихся веществ
и пространственными характеристиками.
В табл. 13 дано такое сопоставление четырех
исследованных до настоящего времени
моделей, обладающих разными параметрами.
Каждая из них обеспечивала газообмен
одного человека. Данные табл. 13 рассчитаны для
цикла регенерации кислорода и могут
оцениваться только по этому показателю.
Воздушный объем моделей 2 и 3, 4
равнялся соответственно 12 и 5 м3. Объем первой
модели вычислен косвенно, с учетом площади
посева пшеницы, а газообмен испытуемого —
по составу усвоенного пищевого рациона,
поскольку прямые сведения об этих параметрах
в имеющихся публикациях отсутствуют.
Из анализа данных табл. 13 следует на
первый взгляд довольно парадоксальный вывод:
наиболее коротко живущей моделью в
единицах собственного времени системы является
модель 1, существовавшая в эксперименте
60 суток, а наибольшее время в тех же
единицах существовала модель 4 в эксперименте
с абсолютной продолжительностью 29 суток.
Если единицей эффективности работы
системы считать один цикл регенерации какого-
либо вещества, в данном случае кислорода,
то, действительно, модель 4 осуществила в
24 раза больше «чистых» рабочих циклов
регенерации по сравнению с моделью 1 и тем
самым дала соответственно больше
информации о своих функциональных
характеристиках.
Приведенные в табл. 13 данные
показывают, что предложенные обобщенные
параметры могут быть использованы в качестве
своеобразных «критериев подобия» при
сравнении моделей, различных по структуре и
пространственным характеристикам.
Параметр собственного времени может
быть использован и при теоретическом
анализе устойчивости биологической системы
при помощи математических моделей
материальных потоков.
Таблица 13. Сравнительная характеристика
обобщенных параметров различных моделей
биологической системы жизнеобеспечения
I
т
9.9$
is
$t
о а>«
tt«
1
2
3
4
60
30
15
29
17,0
6,7
2,2
2,0
51,0
20,0
6,6
6,0
9
10
8
24
0
1
3
12
,5
,5
,6
,0
3,5
4,5
6,8
15,0
Примечание. 1 — система «человек — водоросли — пшеница»
[37], 2 — система «человек — водоросли» f38, 39], 3, 4 —
система «человек — водоросли—микроорганизмы» [104, 105].
20 Заказ N* 1174, т. III
306
ЧАСТЬ И. КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ
Разработка экспериментальных моделей
БСЖО требует довольно сложного
комплекса оборудования, а исследование таких
систем связано с длительными и очень
трудоемкими экспериментами, которые до сих пор
единичны. Поэтому в дальнейших
исследованиях биологических систем должна возрасти
роль математического моделирования.
Некоторые накопленные к настоящему
времени данные уже стали предметом
математического анализа, главным образом по
линии комплексной оценки условий и
эффективности культивирования водорослей и
оптимизации параметров водорослевых
культиваторов [20, 87, 88, 99, 106].
Особенно необходимым, хотя и гораздо
более сложным, является математическое
моделирование биологических систем как
искусственных биогеоценозов. Поиск оптимальных
вариантов структуры БСЖО и методов
управления ими только путем натурных
экспериментов представляется не вполне
эффективным из-за значительных материальных
затрат и необходимых сроков разработки.
Представляют интерес работы К. Уатта
[156], Ю. М. Свирежева и Е. Я. Елизарова
[84], в которых обобщено большое
количество данных по математическому
моделированию природных популяций и биоценозов.
Особенно велико значение
математического моделирования для анализа устойчивости
биологических систем. В работе Ю. М.
Свирежева и Е. Я. Елизарова [84] содержатся
различные примеры подходов к этому
вопросу на основе анализа классических моделей
вольтерровского типа, в основу которых
положено исследование численности особей как
главной характеристики состояния системы.
Гораздо меньше было сделано попыток
моделирования биологических систем на основе
анализа материальных и энергетических
потоков. Среди них можно назвать
исследования Г. Г. Винберга, А. Б. Рубина и А. С. Фох-
та [15, 17, 80, 81].
Вполне возможно, что массообменные
модели представят особенный интерес для
анализа устойчивости именно искусственных
биологических систем, пределы устойчивости
которых в сильной степени определяются
ограниченностью занимаемого ими
пространства и количеством обращающихся веществ,
т. е. малой демпфирующей емкостью среды
по отношению к колебаниям потоков
вещества.
На первых этапах такого анализа может
оказаться достаточным выявление и
исследование только тех материальных потоков,
которые являются лимитирующими в сети
материальных отношений компонентами
системы. Для человека, наиболее чувствительного
компонента в БСЖО, лимитирующими
факторами будут потоки кислорода и
углекислоты. Для растений лимитирующим может
оказаться водный обмен, в котором вода играет
роль основного фактора в механизме
теплоотдачи растения при высоких интенсивностях
светового потока. При выявлении
неустойчивости системы по этим показателям,
по-видимому, отпадает необходимость в изучении
других путей, например пищевых связей
человека; выход звена из строя по этому
параметру реализуется на 3—4 порядка
медленнее, чем по параметрам газообмена. Исходя
из этого массообменные модели, по крайней
мере на первых этапах изучения
устойчивости БСЖО, могут иметь преимущество
перед классическими моделями численности
популяций и биогеоценозов.
Исследование биологических систем
жизнеобеспечения привело к следующим основным
результатам:
достигнуты значительные успехи в
разработке методов длительного интенсивного
культивирования одноклеточных водорослей,
позволившие создать экспериментальные
модели БСЖО с регенерацией атмосферы, воды
и частично пищи;
приближается к этой стадии разработка
звена высших растений;
исследование методов минерализации и
возврата в круговорот продуктов
жизнедеятельности человека и других органических
отходов еще далеко от завершения. Основное
ограничение в этой области — накопление
в, системе хлоридов и других компонентов
выделений человека, не потребляемых
растениями.
Кроме того, проблема минерализации
органических отходов неотделима от их
утилизации в системе. Поэтому окончательное
решение возможно лишь тогда, когда
минерализованные органические отходы войдут в
систему минерального питания водорослей и
высших растений и, возможно, будут
частично использоваться в промежуточном звене
гетеротрофных организмов;
разработка звена гетеротрофных
организмов, по существу, не пошла дальше
предварительных суждений и прикидочных
расчетов относительно возможности использования
некоторых домашних животных и птицы;
БИОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ
307
таким образом, основным результатом
прошедшего периода исследований БСЖО
является разработка методов длительного
интенсивного культивирования низших и
высших растений при рециркуляции
воздуха и водной среды, т. е. применительно
к условиям и требованиям замкнутой
системы.
Это дало возможность перейти к изучению
свойств экспериментальных моделей
простейших биологических систем, включающих
человека, с последующим усложнением их
структуры и степени замкнутости
круговорота веществ по мере разработки недостающих
звеньев.
В то же время исследование даже
простейших моделей БСЖО позволяет ставить новые
вопросы и задачи по совершенствованию
существующих функциональных звеньев. На
этом как бы завершается первый цикл
исследований «звено — система — звено».
Дальнейший путь исследования БСЖО
также представляется цикличным: на основе
исследования моделей целостных систем
будут совершенствоваться отдельные
функциональные звенья, а на их базе будут
создаваться более совершенные модели и так
далее, до получения достаточно устойчивой
структуры и высокой степени замкнутости
круговорота веществ в системе.
Немаловажным итогом предшествующего
этапа работ является представление о
большей надежности биологических систем по
сравнению с небиологическими. Относительно
малая надежность используемых в
биосистемах технических устройств не дает
возможности выявить пределы надежности самих
биологических объектов и процессов. Во
всяком случае ранее высказывавшиеся опасения
относительно малой генетической
устойчивости систем, основанной на культивировании
быстро размножающихся микроорганизмов,
не подтверждаются многолетней практикой
использования одних и тех же штаммов в
исследуемых моделях биологических систем.
Вероятности возникновения мутаций
микроорганизмов, выращиваемых в интенсивных
культиваторах с непрерывным отбором урожая,
противостоят вероятность удаления их с
отбираемым урожаем и действие
стабилизирующего отбора при стандартных условиях
культивирования.
Это показано на математической модели
И. А. Швытовым [100].
И наконец, следует указать на некоторые
побочные аспекты разработки БСЖО,
связанные с возможностью их использования в
науке и производстве.
Так, возможно использование интенсивной
и экономичной технологии культивирования
различных одноклеточных водорослей для
производства белковых и витаминных
продуктов в интересах животноводства и
птицеводства, а также для частичного решения
проблемы белка в питании человека.
Разработка интенсивной, хорошо
автоматизированной технологии культивирования
высших растений может быть использована для
организации круглогодичного промышленного
производства овощей в непосредственной
близости от крупных городов в районах с
неблагоприятными для этого климато-географи-
ческими условиями. Существенный эффект
может дать эта технология в отборе новых
сортов хозяйственно-ценных растений,
ускорив сроки селекции в 4 раза и более.
Общенаучная значимость правильно
поставленных исследований БСЖО также не
вызывает сомнений. Создание БСЖО как
практическая задача по своему научному
содержанию является не чем иным, как
экспериментальной экологией искусственных, т. е^
антропогенных, биогеоценозов. Именно
такими биогеоценозами становятся, по существу,
все большие и большие территории суши и
водоемов с их сельскохозяйственными
угодьями, пастбищами, рыбоводческими
хозяйствами. Биологические системы
жизнеобеспечения являются предельными случаями таких
систем и потому вполне приемлемыми
моделями для точного количественного изучения
моделируемых процессов при достаточной:
степени замкнутости их массообмена.
Значение таких моделей для изучения
природных систем можно видеть на примере
накопления хлоридов в водоемах, принимающих
канализационные стоки. В
экспериментальных моделях этот многолетний процесс был
воспроизведен за несколько недель. Тем
самым экспериментально-экологические
исследования моделей биологических систем
жизнеобеспечения с относительно замкнутым
круговоротом веществ могут представлять
интерес и для изучения весьма актуальной
проблемы воздействия человека на биосферу.
В создании биологических систем
жизнеобеспечения до настоящего времени в
основном пользовались достижениями других
отраслей науки и производства. Имеется все
больше оснований считать, что по мере
дальнейшей разработки этой проблемы будет
развиваться и обратный процесс.
20*
308
ЧАСТЬ И. КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ
ЛИТЕРАТУРА
1. Абакумова Я. А., Ахлебинский К. С, Бычков
В. Я., Демочкина Я. Г., Кондратьев Ю. И.,
Ушаков А. С. Некоторые данные по звену живот*
ных в замкнутой экологической системе. В кн.:
Проблемы космической биологии, 4. М.,
«Наука», 1965, 107—118.
2. Агре А. Л., Александрова Я. /?., Илгач Г. В,,
Краснощекое В. В., Иванова И. Е., Лебедева
Е. К., Яздовский В, И. Изучение возможности
выращивания хлореллы на растворах из
минерализованных продуктов жизнедеятельности
человека. Космическая биология и медицина,
1967, № S, 56-59.
3. Агре А. Л., Арбузова К. С, Гусаров Б. Г., Заб-
лоцкий Л, Л., Цветкова Я. В., Белякова М. И.,
Попов В. В., Замота В. Я., Максимова Э. В., Да-
гаева Л. В., Гурьева Г. С. Биологическая
оценка продуктов физико-химической
минерализации с целью использования их для
культивирования автотрофов. В кн.: Управляемый
биосинтез и биофизика популяций. 2-е Всес.
совещание. Красноярск, 1969, 136—137.
4. Александрова И. В. Зависимость постоянной
времени культуры хлореллы от условий ее
культивирования. Материалы 5 рабочего
совещания по вопросу круговорота веществ в
замкнутой системе на основе жизнедеятельности
низших организмов. Киев, «Наукова думка», 1968,
172—174.
5. Александрова Я. В. Исследование переходных
характеристик газообмена культуры хлореллы
при скачкообразном изменении температуры.
В кн.: Управляемый биосинтез и биофизика
популяций. 2-е Всес. совещание. Красноярск,
-1969,43-44.
6. Антонян А. А. Некоторые характеристики
интенсивной культуры Anabaena variabilis. В кн.:
Управляемый биосинтез и биофизика
популяций. 2-е Всес. совещание. Красноярск, 1969,
•*•••■-7—а.
Т. Ахлебинский К. С, Бычков В. П., Ильина И. А.,
• Кондратьев Ю. Я., Ушаков А. С. К вопросу об
обеспечении членов экипажа космического
корабля продуктами животного происхождения.
В кн.: Проблемы космической биологии, 1. М.,
Изд-во АН СССР, 1962, 145—151.
8. Базилевич Я. Я., Родин Л, Е., Розов Я. Я.
Сколько весит живое вещество планеты? Природа,
1971, № 1, 46-53.
9. Богоров В. Г. Жизнь океана. М., 1969.
10. Бойко Я. Я., Клюшкина Н.С., Кондратьев Ю. Я.
Об использовании одноклеточных водорослей
в питании человека (обзор литературы).
Вопросы питания, 1963, № 6, 3—8.
11. Бойко Я. Я., Клюшкина Я. С, Кондратьев Ю. Я.
О ферментативном разрушении клеточных
стенок протококковых водорослей с целью
повышения их перевариваемости (обзор
литературы). Вопросы питания, 1964, № 5, 3—6.
12. Верзилин Я. Я., Михайлов А. А., Ананьева Т. И.
Влияние тёмновых периодов на развитие,
обмен и репаративные. способности
протококковых водорослей. Материалы 6 рабочего
совещания по вопросу круговорота веществ в
замкнутой системе. Киев, «Наукова думка», 1969,
67—71. •::' - ::
13. Верзилин Я. Я., Пиневич: В. В., Козлова Е. В-,
Камчатова И. Е., Квитко К? В., Абакумова И. А.,
Кондратьев Ю. Я. Культивирование
селекционных штаммов хлореллы с повышенным
содержанием серосодержащих аминокислот и
изучение пищевой ценности их биомассы.
Материалы 5 рабочего совещания по вопросу
круговорота веществ в замкнутой системе на основе
жизнедеятельности низших организмов. Каев,
«Наукова думка», 1968, 86—87.
14. Вернадский В. И. Биосфера (Избранные труды
по биогеохимии). М., «Мысль», 1967.
15. Винберг Г. Г. Энергетический принцип
изучения трофических связей и продуктивности
экологических систем. Зоологический журн., 1962,
41, вып. И, 1618-1630.
16. Винберг Г. Г. Скорость роста и интенсивность
обмена у животных. Успехи соврем, биол., 1966,
61, вып. 2.
17. Винберг Г. Г., Анисимов С. Я. Опыт
исследования математической модели водной
экосистемы. Труды Всес. научно-иссл. ин-та морского
рыбного хозяйства и океанографии (ВНИРО),
1969, 57, 49—74.
18. Владимирова М. Г., Семененко В. Е.9 Ничипоро-
вич А. А. Сравнительное изучение
продуктивности различных форм одноклеточных
водорослей. В кн.: Проблемы космической биологии,
2. М., Изд-во АН СССР, 1962, 314—324.
19. Войтович Я. В,, Гителъзон Я. Я., Терское Я. А.
Статические и динамические характеристики
процесса биосинтеза у микроводорослей. В сб.:
Непрерывное управляемое культивирование
микроорганизмов. М., «Наука», 1967, 105—113.
20. Воронин Г. Я., Поливода А. Я.
Жизнеобеспечение экипажей космических кораблей. М.,
«Машиностроение», 1967.
21. Газенко О. Г., Шепелев Е. Я. Развитие идей
К. Э. Циолковского о биологическом методе
обеспечения обитаемости космических
аппаратов. В кн.: Труды шестых чтений,
посвященных разработке научного наследия и развитию
идей К. Э. Циолковского. М., 1972, 3—6.
22. Галкина Т. Б.} Кашковский Я. Я., Курапова
О. А., Лебедева Е, К., Мелешко Г. Я., Ульянин
Ю. Я. Некоторые характеристики роста и
газообмена водоросли Anacystis nidulans в
интенсивной культуре. В кн.: Проблемы космической
биологии, 7. М., «Наука», 1967, 480—486.
23. Генин А. М. Некоторые принципы
формирования искусственной среды обитания в кабинах
космических кораблей. В кн.: Проблемы
космической биологии, 3. М., «Наука», 1964, 59—65.
24. Генин А. М.} Шепелев Е. Я. Некоторые
проблемы и принципы формирования обитаемой
среды на основе круговорота веществ. Труды 15-го
конгресса Межд. астронавт, фед. Варшава, 4,
25. Гителъзон И. Я., Кузьмина Р. Я., Базанова М. И.
Потребность хлореллы в биогенных элементах
и влияние их концентрации в фоновой среде
на скорость биосинтеза. В сб.: Непрерывное
управляемое культивирование
микроорганизмов. М., «Наука», 1967, 126—136.
26. Гителъзон Я. Я., Терское И. А., Ватов В, А.,
Бакланов О. Г., Ковров Б. Г. Автоматизация
культивирования одноклеточных водорослей
для использования их в замкнутой
биологической системе. В кн.: Проблемы космической
биологии, 3. М., «Наука», 1964, 472—476,
27. Гителъзон И. И., Терское Я. А., Ковров Б. Г.,
Войтович Я. В., Садикова Г. И. О формах
азотного питания хлореллы в условиях
непрерывного культивирования. В сб.: Управляемое куль-
БИОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ
309
тивирование микроводорослей. М., «Наука»,
1964, 47—55.
28. Громов Б. В., Авилов И. А., Кондратьева Л. Д.
К вопросу о перспективах использования новых
форм водорослей в качестве компонентов
замкнутых экологических систем. Материалы 5
рабочего совещания по вопросу круговорота
веществ в замкнутой системе на основе
жизнедеятельности низших организмов. Киев, «Нау-
кова думка», 1968, 100—102.
29. Дадыкин В. Я. Космическое растениеводство.
М., «Знание», 1968.
30. Иванов Е. А., Александрова И. В, Анализ двух
методов измерения интенсивности фотосинтеза
хлореллы. В кн.: Проблемы космической
биологии, 3. М., «Наука», 1964, 415—426.
31. Казаков А. Я., Кашковский Я. Я. Влияние
некоторых токсических газообразных веществ на
интенсивность фотосинтеза хлореллы. В кн.:
Управляемый биосинтез и биофизика
популяций. 2-е Всесоюзн. совещание. Красноярск, 1969,
31.
32. Казаков А. И., Мелешко Г. Я., Пепеляев Ю. В.
Динамика содержания окиси углерода в
атмосфере» регенерируемой хлореллой. Космическая
биология и медицина, 1972, № 2, 13—16.
33. Казаков Л. Я., Пепеляев Ю. В. Исследование
динамики накопления окиси углерода при
интенсивном культивировании хлореллы.
Материалы 7 Всесоюзн. рабочего совещания по
вопросу круговорота веществ в замкнутой
системе на основе жизнедеятельности низших
организмов. Киев, «Наукова думка», 1972, 70—73.
34. Касаева Г. Е., Окладников Ю. Я. Содержание
газообразных токсических микропримесей в
атмосфере, регенерируемой биологическим
методом. Материалы 5 рабочего совещания по
вопросу круговорота веществ в замкнутой
системе на основе жизнедеятельности низших
организмов. Киев, «Наукова думка», 1968, 15—16.
35. Квитко К. В., Захаров И. А., Хропова В. И.
Некоторые принципы генетико-селекционной
работы с микроорганизмами в применении к
хлорелле. Генетика, 1966, № 2, 148—153.
36. Квитко К. В.} Камчатова И. Е. Роль мутаций
и отбора в изменении состава популяций
селекционных штаммов хлореллы. Материалы 5
рабочего совещания по вопросу круговорота
веществ в замкнутой системе на основе
жизнедеятельности низших организмов. Киев,
«Наукова думка», 1968, 136—137.
37. Киренский Л. В., Терское И. А., Гительзон Я. Я.,
Лисовский Г. М., Ковров Б. Г., Окладников
Ю. Я., Рербере М. С, Белянин В. Я., Трубачев
Я. Я., Сидъко Ф. Я., Б азанов а М. Я.
Биологическая система жизнеобеспечения с низшими
и высшими растениями. В кн.: Управляемый
биосинтез и биофизика популяций. 2-е Всес.
совещание. Красноярск, 1969, 149—150.
38. Киренский Л. А., Терское Я. А., Гительзон И. И.,
Лисовский Г. M.f Ковров Б. Г., Сидъко Ф. Я.,
Белянин В. Н., Окладников Ю. Я., Кузьмина
Р. Я., Антонюк М. П., Pep6ept M. С. Замкнутый
водообмен в двухзвенной биологотехнической
системе жизнеобеспечения человека.
Материалы 5 рабочего совещания по вопросу
круговорота веществ в замкнутой системе на основе
жизнедеятельности низших организмов. Киев,
«Наукова думка», 1968, 3—11.
39. Киренский Л. В., Терское И. А., Гительзон Я. Я.,
Лисовский Г. М., Ковров Б. Г., Сидъко Ф. Я.,
Окладников Ю. Я., Антонюк М. Я., Белянин
В. Я., Pep б ере М. С. Газообмен между
человеком и культурой микроводорослей в 30-суточ-
ном эксперименте. Космическая биология и
медицина, 1967, № 4, 23—28.
40. Клюшкина Я. С, Фофанов В. И. Выделение
белков из одноклеточных водорослей. Вопросы
питания, 1966, № 6, 3—8.
41. Клюшкина Я. С, Фофанов В. Я., Троицкая Я. Г.
Изучение биологической ценности
растительных белков в связи с возможным
использованием их в биологической системе
жизнеобеспечения. Космическая биология и медицина,
1967, № 2, 38—43.
42. Клюшкина Я. С, Фофанов В. Я., Троицкая Я. Г.
Определение биологической ценности белков
одноклеточных водорослей и сои на поколениях
белых крыс. Космическая биология и медицина,
1967, № 4, 33—35.
43. Клячко-Гурвич Г. Л.} Семененко В. Е. Физиоло-
го-биохимические аспекты направленного
получения ценных метаболитов в условиях
интенсивной культуры водорослей. В кн.: Биология
автотрофных организмов. Труды Московск.
общ-ва испытателей природы, 1966, 24, 154—158.
44. Кондратьев Ю. Я., Бычков В. Я., Ушаков А. С,
Шепелев Е. Я. Опыт использования биомассы
одноклеточных водорослей в питании человека.
В кн.: Проблемы космической биологии, 7. М.,
«Наука», 1967, 363—370.
45. Кордюм В. А.} Смирнова М. Я. Влияние
освещенности на рост и азотфиксирующую
активность некоторых синезеленых водорослей. В кн.:
Управляемый биосинтез и биофизика
популяций. 2-е BGec. совещание. Красноярск, 1969, 6—7.
46. Коротаев М. М., Кустов В. В., Мелешко Г. И.,
Михайлов В. И., Шепелев Е. Я. О влиянии
некоторых газообразных примесей обитаемой
атмосферы на фотосинтетическую деятельность
хлореллы. В кн.: Проблемы космической
биологии, 7. М., «Наука», 1967, 475—480.
47. Коротаев М. М., Кустов В. В., Мелешко Г. Я.,
Поддубная Л. Т., Шепелев Е. Я. Токсические
газообразные вещества, выделяемые хлореллой.
В кн.: Проблемы космической биологии, 3. М.,
«Наука», 1964, 204—209.
48. Косиков К. В. Методы получения
продуктивного штамма Chlorella. Микробиология, 1972, 41,
вып. 4, 680—685.
49. Кузнецов Е. Д., Семененко В. Е.
Сбалансированные среды и перспективы их
использования для стабилизации условий минерального
питания одноклеточных водорослей при
длительном интенсивном культивировании. В кн.:
Управляемый биосинтез. М., «Наука», 1966,
105—109.
50. Лебедев К. А., Петров Р. В. Иммунологические
проблемы замкнутых пространств и гнотобио-
логия. Успехи соврем, биол., 1971, 71, вып. 2,
235-252.
51. Лебедева Е. В. Характеристика некоторых
искусственных субстратов для использования их
в замкнутой экологической системе. В кн.:
Проблемы космической биологии, 3. М.,
«Наука», 1964, 198—203.
52. Лебедева Е. В., Дмитриева А. В., Пиловская
Я. Г., Вильяме М. В., Алехина Т. Я., Ломакова
Т. А. Выращивание картофеля в искусственных
условиях для биолого-технической системы
жизнеобеспечения. В кн.: Управляемый био-
310
ЧАСТЬ II. КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ
синтез и биофизика популяций. 2-е Всес. сове- 64.
щание. Красноярск, 1969, 153—155.
53. Лебедева Е. К., Мелешко Г. И., Галкина Т. Б.,
Егорова Н. Н. Стабилизация концентрации
элементов минерального питания при длительном 65.
культивировании хлореллы с возвратом среды.
Космическая биология и медицина, 1968, № 3,
16—22.
54. Лебедева Е. К., Мелешко Г. И., Шахова А. Н.
Потребление элементов минерального питания
клетками хлореллы в интенсивной культуре.
В кн.: Проблемы космической биологии, 4. М.,
«Наука», 1965, 687—693. 66.
55. Лебедева Е. К., Русакова Г. Г., Смолянова Е. В.,
Вильяме М. В., Симонов В. М., Алехина Г. П.
Столовая свекла для звена автотрофов в
биологической системе жизнеобеспечения. В кн.:
Управляемый биосинтез и биофизика
популяций. 2-е Всес. совещание. Красноярск, 1969,
155—156. 67.
56. Лебедева Е. К., Цитович С. И., Улъянин Ю. #.,
Варламов В. Ф., Курапова О. А., Гайнутдинова
Н. А., Красотченко Л. М., Александрова И. В,,
Илеач Г. В., Чернова И. Л. Опыт культивирова- 68.
ния хлорелл на минерализованных продуктах
жизнедеятельности человека. В кн.: Проблемы
управляемого биосинтеза и биофизика
популяций. Красноярск, 1965, 124. 69.
57. Лисовский Г. М., Ковров Б. Г., Терское И. А.,
Гителъзон И. И. Метод и техника непрерывной
культуры пшеницы, как звена системы
жизнеобеспечения. В кн.: Управляемый биосинтез и
биофизика популяций. 2-е Всес. совещание. 70.
Красноярск, 1969, 152—153.
58. Лисовский Г. М., Шиленко М. П. Структура
урожая непрерывной культуры пшеницы. В кн.:
Управляемый биосинтез и биофизика популя- 71.
ций. 2-е Всес. совещание. Красноярск, 1969,
97—98.
58а. Мелешко Г. И. К вопросу о повышении
фотосинтетической продуктивности культуры хло- 72.
реллы в установке для биологической
регенерации воздуха. В кн.: Проблемы космической
биологии, 3. М., «Наука», 1964, 410—414.
59. Мелешко Г. И. Некоторые характеристики
популяции хлореллы, как звена замкнутой эколо- 73.
гической системы. В кн.: Проблемы
управляемого биосинтеза и биофизика популяций.
Красноярск, 1965, 113.
60. Мелешко Г. И. Регенерация атмосферы кабин
космических кораблей с использованием
одноклеточных водорослей. 21 Международн. астро- 74.
навтический конгресс, 4—10 октября 1970,
Констанца.
61. Мелешко Г. И. Оптимизация фотоавтотрофного
звена в биологической системе
жизнеобеспечения. Материалы 7 Всесоюзного рабочего
совещания по вопросу круговорота веществ в замк- 75.
нутой системе на основе жизнедеятельности
низших организмов. Киев, «Наукова думка»,
1972, 105—107.
62. Мелешко Г. И., Антонян А. А., Казаков Л. И., 76.
Лебедева Е. К. Исследование влияния
повышенных концентраций кислорода на метаболизм
хлореллы. Космическая биология и медицина,
1973, № 2. 77.
63. Мелешко Г. И., Галкина Т. Б., Лебедева Е. К.
О балансе макроэлементов при интенсивном
культивировании хлореллы. В кн.: Проблемы
управляемого биосинтеза и биофизика
популяций; Красноярск, 1965, 63.
Мелешко Г. И., Красотченко Л. М. Условия
углеродного питания хлореллы в интенсивной
культуре. В кн.: Проблемы космической
биологии, 4. М., «Наука», 1965, 676—682.
Мелешко Г. И., Лебедева Е. К., Галкина Т. Б.,
Александрова И. В. Продуктивность хлореллы
при длительном культивировании ее с
возвратом среды. Материалы 5 рабочего совещания
по вопросу круговорота веществ в замкнутой
системе на основе жизнедеятельности низших
организмов. Киев, «Наукова думка», 1968, 170—
172.
Мелешко Г. И., Лебедева Е. К., Илгач Г. В.,
Казаков А. И. Использование лиофилизированной
мочи для длительного выращивания хлореллы
с возвратом среды. Материалы 6 рабочего
совещания по вопросу круговорота веществ в
замкнутой ссистеме. Киев, «Наукова думка»,
1969, 71—73.
Мелешко Г. И., Лебедева Е. /Г., Курапова О. А.,
Улъянин Ю. Н. Длительное культивирование
хлореллы с возвратом среды. Космическая
биология и медицина, 1967, № 4, 28—32.
Миронова Н. В. К вопросу о подборе животных
компонентов в замкнутой экологической
системе. В кн.: Проблемы космической биологии, 7.
М., «Наука», 1967, 486—497.
Миронова Н. В. Сравнительная оценка роста
тиляпий (Tilapia mossambica Peters) при
питании хлореллой и другими кормами. В кн.:
Проблемы космической биологии, 7. М., «Наука»,
1967, 505—512.
Ниловская Н. Т. Газообмен некоторых овощных
растений при повышенном содержании
кислорода в газовой среде. Космическая биология и
медицина, 1969, № 2, 20—24.
Ниловская Я. Т., Боковая М. М. Фотосинтез и
дыхание некоторых овощных растений при
различном парциальном давлении кислорода.
Физиол. растений, 1968, 15, вып. 2, 258—265.
Ничипорович А» А., Семененко М. Г.,
Владимирова М. Г. Интенсификация фотосинтетической
продуктивности культуры одноклеточной
водоросли. Известия АН СССР, серия биол., 1962,
№ 2.
Пименова М. #., Максимова И. В., Мелешко
Г. И., Лебедева Е. К, Динамика
количественных изменений внеклеточных органических
веществ при длительном выращивании Chlorel-
la pyrenoidosa. Микробиология, 1970, 39, вып. 2,
274—278.
Пименова М. Н., Максимова И. В., Мелешко
Г. И., Лебедева Е. К., Галкина Т. Б.
Микрофлора культуры Chlorella при длительном
культивировании в установке ротационного типа с
прямым возвратом .среды. Микробиология, 1970,
39, вып. 4, 645—650.
Пиневич В. В. Итоги массового
культивирования одноклеточных водорослей. В сб.:
Материалы Всес. совещания по культивированию
одноклеточных водорослей. Л., 1961, 5.
Пухова Я. Д., Окладников Ю. И., Люберецкая
Л. С. Исследование аллергенных свойств
хлореллы. Космическая биология и медицина, 1972,
Яг 1, 23—28.
Рерберг М. С, Воробьева Т. Я. К вопросу о
влиянии хлористого натрия на рост биомассы
и синтез хлорофилла у протококковой
водоросли. В сб.: Непрерывное управляемое
культивирование микроорганизмов. М., «Наука», 1967,
140—144.
БИОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ
311
78. Рерберг М. С, Воробьева Т. Я., Кузьмина Р. Я.,
Бархатов а И. М. Переработка выделений
человека с помощью естественно складывающегося
альго-бактериального сообщества. В кн.:
Проблемы космической биологии, 4. М., «Наука»,
1965, 598—604.
79. Рерберг М. С, Кузьмина Р. Я., Бархатова Я. М.
Переработка выделений человека при помощи
альго-бактериального сообщества. В сб.:
Управляемое культивирование микроводорослей. М.,
«Наука», 1964, 131—135.
80. Рубин А, Б. О кинетических закономерностях
взаимодействия компонентов в сложных
биологических системах. В кн.: Проблемы
космической биологии, 19. М., «Наука», 1972, 181—288.
81. Рубин А. Б., Фохт А. С. О математическом
моделировании закрытых экологических систем.
Космические исследования, 1968, 6, вып. 2,
286—298.
82. Русакова Г. Г. Изменение состава керамзита
при длительном использовании в гидропонных
установках. Агрохимия, 1969, № 4, 80—83.
83. Садикова Г. Я., Гителъзон Я. Я., Терское Я. А.
Азот питательной среды как фактор
управления биосинтезом хлореллы. В сб.: Непрерывное
управляемое культивирование
микроорганизмов. М., «Наука», 1967, 113—126.
84. С вир еже в Ю. М., Елизаров Е. Я.
Математическое моделирование биологических систем.
В кн.: Проблемы космической биологии, 20. М.,
«Наука», 1972.
85. Семененко В. Е., Владимирова М. Г., Ничипоро-
вич А. А. Некоторые принципы
интенсификации фотосинтетической продуктивности культут
ры одноклеточных водорослей. В кн.:
Проблемы космической биологии, 2. М., Изд-во АН
СССР, 1962, 326—339.
86. Семененко В. Е.} Клячко-Гурвич Г. Л.,
Владимирова М. Г., Цоелин Л, Я. Управление
биосинтезом хлореллы и проблема воспроизводства
пищи в экологических системах
жизнеобеспечения. Материалы 5 рабочего совещания по
вопросу круговорота веществ в замкнутой
системе на основе жизнедеятельности низших
организмов. Киев, «Наукова думка», 1968, 190—192.
87. Смирнов Я. В, Математический анализ
процесса массового культивирования хлореллы в
биологических культиваторах несимметричного
профиля. В кн.: Проблемы космической биоло-
. гии, 3. М., «Наука», 1964, 432—488.
88. Смирнов Я. В. Массознергообменные
характеристики микроводорослей. В кн.: Проблемы
космической биологии, 19. М., «Наука», 1972,
90—180.
89. Тимофеев-Ресовский Я. В., Тюрюканов А. Я.
Об элементарных биохорологических
подразделениях биосферы. Бюлл. МОИП, отд. биол.,
1966, 71, вып. 1, 123—132.
90. Токин Б. Я. Фитонциды. Изд. 2-е. М., Изд-во АН
СССР, 1951.
91. Трубачев Я. Я., Рерберг М. С, Базанова М. Я.,
Грибовская Я. Я. Продукты аэробной
переработки твердых выделений человека как
источник элементов для питания хлореллы. В кн.:
Управляемый биосинтез и биофизика
популяций. 2-е Всес. совещание. Красноярск, 1969,
133—134
92. Физиологически активные соединения
биогенного происхождения. Материалы. II Всес.
симпозиума: «Летучие биологически активные
соединения биогенного происхождения». Изд-во
МГУ, 1971, 14—32.
93. Филатова Т. Л., Алъбицкая О. Я., Родионов М. Я.
Методы технологической переработки биомассы
водоросли хлореллы и получение пищевых
белков. В кн.: Управляемый биосинтез и
биофизика популяций. 2-е Всес. совещание.
Красноярск, 1969, 144—145.
94. Холодный Я. Г. Биологическое значение фито-
генных органических веществ атмосферы. Бюлл.
МОИП, отд. биол., 1948, 53, вып. 1, 13—57.
95. Цандер А. Ф. Проблемы полета при помощи
ракетных летательных аппаратов. М., Изд-во АН
СССР, 1947.
96. Цветкова И. В., Шайдоров Ю. Я., Абрамова
В. М. Об особенностях питания растений при
выращивании их в воздушной культуре для
замкнутой системы. В кн.: Проблемы
космической биологии, 4. М., «Наука», 1965, 670—675.
97. Циолковский К. Э. «Вне Земли». Калужское
общество изучения природы и ее местного края.
Калуга, 1920. См. также Собр. соч., т. 2. М.,
Изд-во АН СССР, 1954, 128—130.
98. Чесноков В. А., Пиневич В. В,, Верзилин Я. Я.
Массовое выращивание одноклеточных
водорослей. Сельское хозяйство Северо-западной
зоны, 1959, № 12, 74—76.
99. Швытов Я. А. Статистическая модель
конкурсного отбора одноклеточных водорослей. В кн.:
Управляемый биосинтез и биофизика
популяций. 2-е Всес. совещание. Красноярск, 1969, 53.
100. Швытов Я. А. Вопросы надежности
функционирования биологического звена в системе
жизнеобеспечения. Материалы 7 Всесоюзн.
рабочего совещания по вопросу круговорота веществ
в замкнутой системе на основе
жизнедеятельности низших организмов. Киев, «Наукова
думка», 1973, 22—24.
101. Шепелев Е. Я. Системы жизнеобеспечения
человека в кабинах космических кораблей на
основе биологического круговорота веществ.
В кн.: Космическая биология и медицина. М.,
«Наука», 1966, 330—362.
102. Шепелев Е. Я., Мелешко Г. Я. Некоторые итоги
физиолого-экологического исследования
культуры хлореллы как звена закрытой экологической
системы. В кн.: Проблемы космической
биологии, 7. М., «Наука», 1967, 451—460.
103. Шепелев Е. Я., Мелешко Г. Я., Сидоренко Л. Я.
Формирование звена фотоавтотрофных
организмов в биологической системе жизнеобеспечения.
Труды шестых чтений, посвященных
разработке научного наследия и развитию идей К. Э.
Циолковского. М., 1972, 33—38.
104. Шепелев Е. #., Фофанов В. И., Гусаров Б. Г.,
Заблоцкий Л. Л., Лебедева Е. В., Мелешко Г. Я,
Терещенко А, Я., Цитович С, И. Выбор
структуры искусственной экосистемы «человек —
растения — микроорганизмы» как модели
биологической системы жизнеобеспечения. Отчет
№ 837 Ин-та медико-биологических проблем МЗ
СССР. М., 1972.
105. Шепелев Е. Я., Фофанов В. Я., Антонян А. А.,
Гусаров Б. Г,, Заблоцкий Л. Л., Залогу ев С. Я.,
Лебедева Е. В., Мелешко Г. Я., Пепеляев Ю. В.,
Цитович С. Я, Шикина М. Я., Шебалин Б. Н.
Исследование функциональных характеристик
варианта экосистемы «человек — водоросли —
микроорганизмы», замкнутой по газообмену,
водному обмену и, частично, биогенным эле-
312
ЧАСТЬ П. КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ
ментам. Отчет № 1066 Ин-та
медико-биологических проблем МЗ СССР. М., 1974.
106. Шестаков А. Е., Иванова Н. С. Попытка
расчета реактора с погруженными источниками
света'. В кн.: Управляемый биосинтез и
биофизика популяций. 2-е Всес. совещание. Красноярск,
1969, 49-51.
107. Шорин С. #., Дапшис В. М. К вопросу
сжигания отходов жизнедеятельности организма.
В кн.: Проблемы космической биологии, 3. М.,
«Наука», 1964, 460—471.
108. Яздовский В. И., Агре А. Л., Гусаров Б. Г.,
Синяк Ю. Е., Чижов С. В., Цитович С. И. О
трансформации продуктов жизнедеятельности
человека и биокомплекса при осуществлении
круговорота веществ в малых замкнутых
пространствах. Материалы XVII Конгресса Междун.
астроном, фед. Мадрид, 1966.
109. Яздовский В. И., Ничипорович А. А., Тенин
А. М., Семененко В. Е., Мелешко Г. И.,
Шепелев Е. Я., Фомин М. Ф., Смирнов И. В.,
Владимирова М. Г., Цоглин Л. Н. Разработка
принципиальной схемы регенерации воздуха
герметических кабин ракетных летательных
аппаратов с использованием фотосинтеза растений.
Отчет № 091/685 Ин-та медико-биологических
проблем МЗ СССР. М., 1961.
110. Ames Research Center. The closed life-support
system. NASA SP-134, 14—15 April, 1966.
111. Bates J. H. Recent aspects in the development
of a closed ecologic systems. Aerospace Med.,
1961, 32, N 1, 12-25.
112. Bovee H. R., Christensen G. M., Zommers /.,
Thompson J. Life support parameters in the
space environments. Advances Astronaut. Sci.,
1963, 9, 336—344.
113. Bovee H. R., Pilgrim A. /., Sun L. S., Schubert
/. /., Eug T. L., Benischer B. I. Large algal
systems. In: Biologistics for space systems. U.S.
Air Force Documentary Rept. 1962, 8—19 (AMRL-
TDR-62-116).
114. Bowman R. O., Thomas F. W. An algae life
support system. Aerospace Engng, 1960, 19, N 12,
26—29, 82.
115. Briggs M. Some nutritional problems of manned
space flight. J. Brit. Interplat. Soc, 1960, 17, N 9,
116. Burlew G. E. (Ed.). Algal culture from
laboratory to pilot plant. Carnegie Inst. Washington,
1953, Publ. 600, 357.
117. David H. Melpar tissue growth holds promise.
Missiles and Rockets, 1963, 12, N 4, 34.
118. David H. M. Handling of wastes in a closed life
system. Techn. Week, 1967, 20, 9, N 2, 28.
119. Fillips J. N. Periodicity of illumination and
photosynthesis in space. In: Med. and Biol. Aspects
Energies Space. N. Y.— London, Columbia Univ.
Press, 1961, 323—336.
120. Gafford R. D., Craft С. Е. A photosynthetic gas
exchanger capable of providing for respiratory
requirement of small animals. USAF SAM Report,
1959, 58—124, Brooks AFB, Texas.
121. Gaume 7. G. Planets as a means of balancing
a closed ecological system. J. Astronaut., 1957,
N 4, 72—75.
122. Goluecke G. G. The use of photosynthesis in the
control of enclosed environments. Amer. J.
Public Health, 1962, 52, N 2, 258—265.
123. Goluecke G. G. Closing an ecological system
consisting of a mammal algal and non-photosynthe-
tic microorganisms. Amer. Biol. Teacher., 1964,
25, 522—528.
124. Jagow R. В., Thomas R. S. (Eds.) Study of life
support systems for space missions exceeding one
year in duration. Lockheed Missiles and Space
Company — Midterm report. NASA 2-3012, Ames
Research Center, Moffet Field, Calif., 20
September, 1965, Section 4, p. 1—32.
125. Jenkins D. W. Electrolysis — Hydrogenomonas
Bacterial Bioregenerative Life Support System.
Rep. on XVI Internat. Astronaut. Congr. Athens,
1965.
126. Kandatsu M., Yasui T. Uber den Nahrwert des
Eiweisses der einzelligen Grunalge Chlorella
(2 Mittelung). J. Japan Soc. Food Nutr., 1964, 16,
N 5, 51—59.
127. Kandatsu M.} Yasui T. Uber der Nahrwert des
Eiweisses der Eihzellingen Grunalge Chlorella
(3 Mittelung). J. Japan Soc. Food Nutr., 1964, 16,
N 6, 22—27.
128. Krauss R. W. Mass culture of algae for food and
other organic compounds. Amer. J. Bot, 1962,
49, N 4, 425—435.
129. Krauss R. W. The physiology and biochemistry
of algae, with special reference to continuous-
culture techniques for Chlorella. In:
Bioregenerative Systems. NASA, Spec. Report (Sp.—165),
1966, 97—109.
130. Krauss Л. W., Osretkar A. Minimum and
maximum tolerances of algae to temperature and light
intensity. In: Medical and Biological Aspects of
the Energies of Space. Columbia Univ. Press,
1961.
131. Lavery /., Tischer R. G. Food from algae. A
review of the literature. QMFCJAP Library Bull.,
1958, N 1, Chicago.
132. Linvil R. G., Bernard В. В. The use of vegetable
cultures as the photosynthetic component of
isolated ecological cycles for space travel. Techn.
Session Preprints Amer. Astronaut. Soc, 1960,
N 25, 180.
133. Lynch V. #., Amman E. C, Godding R. M. Urine
as a nitrogen source for photosynthetic gas
exchangers. Aerospace Med., 1964, 35, N 11, 1067—
1071.
134. Mandel A. D., Shapira J. Feeding studies with
hydrogen bacteries. Paper presented at 19 Congr.
Internat. Astronaut. Federation, 13—19 October
1968, N. Y.
135. Mattson H. W. Keeping astronauts alive.
Internat. Sci. and Technol., 1966, N 54, 28—37.
136. Miller R. £., Ward С. Н. Algal bioregenerative
systems. In: Atmosphere in Space Cabin and
Closed Environments. K. Kammermeger (Ed.).
N. Y., Meredith Publ. Co., 1966.
137. Milner H. W. The chemical composition of algae.
Plant Physiol., 1949, 24, N 1, 149.
138. Myers /. Basic remarks on the use of plants as
biological gas exchangers in a closed system. J.
Aviat. Med, 1954, 25, N 4, 407—412.
139. Myers J. Study of photosynthetic regenerative
systems on green algae. USAF School Aviat. Med.
Rept, 1958, N 58, 117.
140. Myers /. Combined photosynthetic regenerative
systems. In: Reports Conference on Nutrition in
Space and Related Waste Problems. NASA,
Washington, D. C, 1964, 283—287.
141. Neswald R. G. Life support's new twists. Space
Aeronaut, 1965, 44, N 3, 70—78.
142. Odum E. P. Fundamentals of Ecology. 2 ed,
Philadelphia, W. B. Saunders Co, 1960.
БИОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ
313
143. Pirie N. W. Plant foods for human. Nutrition,
1969, N 1, 237—240.
144. Powell R. C, Nevels N. M., McDowell M. E. Algae
feeding in humans. J. of Nutrition, 1961, 75, N 1,
7—12.
145. Shihira J., Krauss R. W. Chlorella. Physiology
and taxonomy of forty-one isolates. Maryland,
1965.
146. Sorokin K., Krauss R. W. Maximum growth rates
of Chlorella in steady-state and in synchronized
cultures. Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 1959, 45,
N 12, 1740—1744.
147. Sorokin C, Myers /. A high temperature strain of
Chlorella. Science, 1953, 117, N 3039, 330—331.
148. Stanford University. MOONLAB: preliminary
design of a manned lunar laboratory. Prepared for
the NASA NSR 05—020—151, Amer. Research
Center, Moffet Field, California, August 1968.
149. Taub F. B. Some ecological aspects of space
biology. Amer. Biol. Teacher, 1963, 25, N 6, 412—
421.
150. Tlscher R. G. Nutrition during long space
voyages. In: Physics and medicine of the atmosphere
and space. 1960, p. 397—408.
151. Tischer R. G. Feeding the astronaut.
Astronautics, 1960, 5, N 7, 32—33.
152. Tischer R. G., Tischer B. P. Open sequence
components of a closed ecology. Amer. Biol. Teacher,
1963, 25, N 6, 444-449.
153. Toyama N., Sase M., Kawamoto M. The softening
of all walls of Chlorella by cellulase. Bull. Fac.
Agric. Univ. Miyazaki, 1960, 6, 130.
154. United States Department of Agriculture, Crops
Research Division. Growing crops without soil,
CA-34-125, Maryland, 1965.
155. Waslien C. J., Calloway D., Sheldon N. Human
tolerance to bacteria as food. Nature, 1969, 221,
84—85.
156. Watt K. F. F. Ecology and resource
management: a quantitative approach. McGraw — Hill
Book Co., 1968, 450 p.
157. Whittaker R., Woodwell G. Measurement of net
primary production of forests. JBP, Bruxelles,
1969.
158. Wilks S. S. Carbon monoxide in green plants.
Science, 1959, 129, 964.
Часть III
ЗАЩИТА ЧЕЛОВЕКА
ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНОГО ДЕЙСТВИЯ
ФАКТОРОВ ПОЛЕТА
Глава 11
ПРОТИВОРАДИАЦИОННАЯ ЗАЩИТА
(биологическая, фармако-химическая, физическая)
П. П. GAKGOHOB
Институт биологической физики МЗ СССР,
Москва, СССР
Применение различного рода космических
летательных аппаратов, оснащенных
совершенной дозиметрической аппаратурой,
позволило создать представление о радиационной
обстановке вокруг Земли в ближайшем
космосе и прежде всего о составе
энергетического спектра пространственного и временного
распределения космической радиации.
Анализ многочисленных
экспериментальных и расчетных данных дал возможность
оценить степень опасности для человека,
создаваемую основными источниками
ионизирующего излучения в космическом
пространстве.
Успешные полеты советских и
американских космонавтов убедительно доказали, что
сравнительно кратковременное пребывание в
космосе при отсутствии радиоактивных
солнечных вспышек не представляет в
радиационном отношении опасности для экипажей
космических кораблей.
Однако с увеличением дальности и
длительности полетов проблема обеспечения
радиационной безопасности человека
приобретает особо важное значение.
В начале 60-х годов усилиями ученых —
физиков, астрономов, биологов, медиков была
разработана специальная система
мероприятий по обеспечению радиационной
безопасности экипажей космических кораблей и
применена при осуществлении пилотируемых
космических полетов.
Совершенно очевидно, что при
использовании этой системы необходимо учитывать
особенности радиационной обстановки для
каждого космического полета.
Вне сомнения, что одной пассивной
защитой обитаемых отсеков корабля (различные
конструкции и экраны) при длительных
космических полетах обеспечить надлежащую
радиационную безопасность экипажа
невозможно.
В настоящей главе будут рассмотрены
вопросы физической, химической и
биологической защиты космонавтов от проникающих
излучений.
Вопросы, связанные с физической защитой,
более или менее ясны и особых
принципиальных споров не вызывают. Более того, этот
вид защиты уже был успешно апробирован
в реальных условиях полета пилотируемых
советских и американских космических
кораблей.
Проблемы же, связанные с биологической
и фармако-химической защитой, очень
сложны, трудны и весьма спорны. И
биологический и фармако-химический методы защиты
в экспериментах на животных оказались
весьма действенными. Однако до сих пор нет
прямых доказательств их эффективности для
человека.
Кроме того, как известно, в условиях
космического полета на космонавтов
действует комплекс факторов, не говоря уже о
сложном составе самой космической радиации.
Все это создает значительные трудности
для переноса полученных экспериментальных
данных на человека вообще и на космонавта
в особенности.
В связи с этим фармако-химический и
биологический методы защиты от действия
радиации требуют более детального
рассмотрения.
Американскими и советскими учеными
К. Барнесом, А. Ритцем, К. Брайном,
М. Д. Никитиным, Б. Л. Разговоровым и
Л. Н. Смиренным при написании этой главы
был представлен обширный и очень ценный
материал, за что автор выражает им свою
искреннюю благодарность.
318
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
ФИЗИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА
Материалы по характеристике космической
радиации, приведенные в гл. 2, т. I и 12, т. II
свидетельствуют о том, что для длительных
космических или межпланетных полетов
радиационный фактор является серьезным
барьером. Достаточно сказать, что космонавты за
трехгодичный полет могут получить дозу
радиации только от галактического
космического излучения (ГКИ) около 350—400 бэр *.
Подсчитано, что во время пребывания
корабля с защитой, равной 1 г/см2, во
внутреннем радиационном поясе в течение 20—40
суток экипаж может получить среднетканевую
дозу от 1000 до 6000 бэр. Кроме того, во
время таких длительных полетов возможно
облучение космонавтов протонными потоками от
нескольких солнечных вспышек [1, 5, 13, 19,
31, 45, 58, 59, 65, 68, 100, 102, 103, 106, 110].
Физическая защита построена на
принципе ослабления потока ионизирующей
радиации за счет поглощения ее энергии при
прохождении через толщу какого-либо вещества.
Поэтому проблема физической защиты
космонавтов от радиации сводится к изысканию
наиболее эффективно экранирующего
непременно легкого материала.
Идеальная физическая защита от радиации
должна иметь эффективную плотность земной
атмосферы, т. е. 1000 г/см2, и такое же
магнитное поле, как вокруг земного шара в
районе экватора. Но для создания такой
эквивалентной защиты от радиации в космосе
требовался бы слой воды толщиной около 10 м или
свинцовый экран толщиной около 1 м [110].
Однако подобная защита неосуществима, так
как никакая ракета не в состоянии поднять
такой корабль [31, 38, 45, 102].
Поэтому задача защиты космического
корабля решается комплексно. Создание
защитных экранов и оболочек является лишь одним
из возможных путей. Защита от излучений
веществом называется пассивной защитой.
Степень защиты обитаемых отсеков
космических кораблей определяется физическими
характеристиками космических излучений,
траекторией полета, компоновкой корабля,
свойствами экранирующих материалов и
критериями, на основании которых оценивается
ее эффективность.
В соответствии с этим методика расчета
защитных конструкций от космических излу-
1 Бэр — биологический эквивалент рентгена
(рада) — единица поглощенной дозы, учитывающая
относительную биологическую эффективность
(ОБЭ) данного излучения.
чений включает анализ протонного и
спектрального состава корпускулярных излучений,
зависимость его от времени и пространства
[13, 38, 65]. Сопоставление траектории
полета, его продолжительности и даты старта с
соответствующими характеристиками
космических излучений позволяет произвести
оценку радиационной опасности и получить
исходные данные для такого расчета.
Значительный выигрыш в весе может быть
получен, если в состав защиты будут
включены оборудование и элементы конструкции
корабля [45, 59, 102]. Следовательно, один из
путей осуществления пассивной защиты
космического корабля состоит в оптимальном
размещении оборудования и всевозможных
запасов (топлива, продовольствия, воды и
ПР«) > другой путь пассивной защиты состоит
в создании защиты не всего корабля, а
только отдельных его отсеков, в которых
космонавты работают и отдыхают. Особо надежно
должен быть защищен спускаемый отсек, в
котором космонавты будут совершать посадку
на другие планеты.
Для защиты от солнечных вспышек при
длительных космических полетах
предусматривается создание радиационных убежищ.
Как известно, корпус корабля «Аполлон»,
сделанный в основном из алюминия,
нержавеющей стали и фенольноэпоксидных смол,
создает экран плотностью 7,5 г/см2. Лунный
же модуль корабля «Аполлон» имеет экран
плотностью всего лишь 1,5 г/см2. Указанные
величины совершенно недостаточны, чтобы
создать защиту от интенсивных солнечных
вспышек [65, 75, 109].
Для обеспечения экипажу высокой степени
защиты от протонов солнечных вспышек и
внутреннего радиационного пояса Земли
требуется экранирующий материал для
радиационных убежищ плотностью от 10 до
40 г/см2 в зависимости от ряда факторов
полета [38, 45, 75].
При длительных космических полетах на
борту космического корабля может
находиться ядерный реактор как источник энергии.
Основными излучениями, сопутствующими
работе этого реактора, являются потоки
нейтронов различной энергии и гамма-квантов.
Проблема защиты от излучений,
сопровождающих работу ядерных реакторов, полностью
решена в земных условиях.
Одним из главных требований,
предъявляемых при создании защиты от излучений
ядерного реактора, расположенного на борту кос-
ПРОТИВОРАДИАЦИОННАЯ ЗАЩИТА
319
мического корабля, является минимальный
вес экранирующих материалов. При
проектировании защиты необходимо учитывать, что
ее можно располагать непосредственно около
реактора, или же вокруг жилых и рабочих
отсеков космического корабля, или же, наконец,
одну часть около реактора, а другую — около
защищаемого объекта. Расчет позволяет
выявить, какой из приведенных способов
является оптимальным [34, 84, 88, 103].
При проектировании теневой защиты
реактора желательно разместить все оборудование
так, чтобы оно служило дополнительной
защитой от излучения реактора [83, 102, 110].
Несмотря на сравнительно высокие величины
допустимых доз [22, 24, 27, 85], расчетный
вес пассивной защиты, к сожалению,
оказывается весьма большим. Например, при
объеме защищаемого отсека 20—25 м3 вес защиты
(минимальный) должен составлять от 10 до
40 т [88, 110]. Вот почему в последнее время
интенсивно разрабатываются принципиально
новые виды защиты, в которых для
отклонения заряженных частиц от обитаемого отсека
космического корабля используются
магнитные или электрические поля (активная
защита) . Выбор вида защиты определяется
фактором, играющим основную роль в
радиационной обстановке при данном конкретном
полете. Для защиты от протонов солнечных
вспышек и внутреннего радиационного
пояса можно использовать лишь магнитные поля.
От других видов радиации, например от
искусственных радиационных поясов, защитой
могут служить электрические поля.
Достоинством активной защиты являются
низкий уровень генерации вторичного
излучения и значительно меньший вес [101, 109].
Так, вес магнитной защиты отсека объемом
144 м3 от протонов с энергией 1 Гэв будет
составлять около 4500 кг, а вес аналогичной
по свойствам пассивной защиты 440000 кг,
т. е. будет почти в 100 раз больше [45, 102].
Следует подчеркнуть, что любая
магнитная защита, эффективная для протонов с
энергией несколько сот Мэв, будет
эффективной и для электронов с такой же (или
меньшей) энергией [102].
По утверждению специалистов создание
активной защиты принципиально возможно
при современном уровне техники высоких
напряжений и сильных магнитных полей.
Такая активная защита позволит наиболее
надежно обеспечить безопасность при
длительных полетах в наиболее неблагоприятных
условиях радиационной обстановки. Однако на
пути создания методов активной защиты
существуют определенные трудности и много
нерешенных вопросов [45, 102, 110],
требующих проведения специальных исследований.
ФАРМАКО ХИМИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА ОТ ПРОНИКАЮЩЕЙ РАДИАЦИИ
ПРИ ВНЕШНЕМ ЕЕ ВОЗДЕЙСТВИИ
(состояние и перспективы)
В целях изыскания эффективных средств
защиты от поражающего действия радиации
было проверено и изучено большое число
(более 25000) различных химических веществ,
соединений, биологических препаратов и
рецептур, самых разнообразных не только по
физико-химическим свойствам, но и по
своему фармакологическому действию. Из этого
числа 11 000 препаратов было испытано Плза-
ком и др. Среди них витамины, антибиотики,
нитриты, цианиды, аминокислоты, алкалоиды,
флавоноиды, полисахариды, серосодержащие
вещества, аналептики, наркотики,
стимуляторы центральной нервной системы, холиновые
и акридиновые производные, местные
анестетики, индолилалкиламины, аминотиолы и др.
[2, 3, 16, 33, 46, 55, 66, 69, 77, 85, 105, 111,
116,124-127].
В результате проведенных исследований
было найдено лишь небольшое число
веществ — радиопротекторов, которые, будучи
введены в организм животных за
определенное время до облучения, снижают в той или
иной степени поражающий эффект радиации
и увеличивают процент выживаемости. При
определенных условиях эксперимента
некоторые из этих препаратов обеспечивают 100%-
ную выживаемость животных в подопытных
группах при 100%-ной гибели в контрольных
[2,85,116,124,125,127].
Радиопротекторы, особенно содержащие
свободные сульфгидрильные группы,
способны защищать не только млекопитающих, но
и простейших (клеточные культуры,
микроорганизмы и пр.) [2,85].
Таким образом, в условиях лабораторного
эксперимента была бесспорно доказана
принципиальная возможность как повышать, так
и понижать устойчивость организма при
помощи химических веществ. Установление
320.
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
этого чрезвычайно важного в научном и
практическом отношении факта следует признать
одним из самых блестящих и выдающихся
достижений в области радиобиологии [2, 3,
15,16, 20, 21, 33, 62, 93, 104,114].
Основываясь на современных
представлениях о первичных механизмах
биологического действия ионизирующих излучений, а
также на анализе многочисленных
экспериментальных данных по защитному эффекту
химических веществ [2, 37, 43, 44, 60, 95],
можно добиться повышения или понижения
радиорезистентности организма при помощи
препаратов, влияющих как на первичные
радиохимические реакции, так и на защитные
механизмы самого организма или же на то и
другое одновременно.
Считается общепризнанным, что эффект
защиты обусловлен действием
радиопротекторов на течение первичных радиационно-
химических процессов, вызываемых
ионизирующим излучением [50, 51, 83, 85, 93,
114].
Об этом, в частности, свидетельствует тот
факт, что абсолютное большинство известных
в настоящее время радиозащитных
препаратов оказывает положительное действие только
в том случае, когда они вводятся в организм
животного сравнительно за короткое время до
облучения [2, 33, 85, 101, 105, 116].
Существует несколько теорий и гипотез о механизме
защиты, которые здесь приводить
нецелесообразно, так как они более или менее
подробно изложены в монографиях и специальных
обзорах [3, 33, 60, 64, 69, 70, 85, 87, 93, 101,
114, 116, 129]. Однако попытки объяснить
явление защиты каким-либо одним
механизмом неоправданны [81, 82, 85, 114], так как
реакция млекопитающих на облучение очень
сложна и к гибели от облучения приводят
различные нарушения в организме [3, 6, 37,
50,66,69,85,95].
В настоящее время достаточно хорошо
известно, что повысить радиорезистентность
организма можно фармако-химическими
препаратами, способными тем или иным способом *
вызывать кислородную недостаточность в
клетках и тканях организма, например
угнетая дыхательный центр (морфин),
образовывая в крови метгемоглобин (угарный газ,
аминопропиофенон), блокируя дыхательный
фермент в тканях (цианиды) и тем самым
снижая выход продуктов радиолиза воды в
момент облучения.
В основе механизма защитного действия
радиопротекторов могут лежать следующие
процессы:
конкуренция за сильные окислители и
свободные радикалы, образовавшиеся в
результате радиолиза воды;
образование временных, обратимых связей
с чувствительными группами жизненно
важных ферментов или другими белковыми
молекулами, что защищает их от повреждающего
действия в момент облучения;
образование прочных соединений с
тяжелыми металлами, обеспечивающими
ускоренное течение цепных реакций окисления;
миграция избытка энергии с
макромолекулы на радиопротектор;
торможение цепных реакций окисления с
разветвленными цепями, связывающими
активные радикалы (образующиеся в организме
в момент облучения) и вызывающими обрыв
реакции;
поглощение вторичного ультрафиолетового
излучения, возбуждающего макромолекулы
типа нуклеиновых кислот;
повышение устойчивости и мобильности
защитных механизмов организма;
предупреждение нарушения
взаимодействия возбудительных и тормозных процессов
в центральной нервной системе;
угнетение обмена веществ;
детоксицирование, или ускоренное
выведение из облученного организма токсических
продуктов, и др.
Радиопротекторы относятся к самым
различным классам химических соединений,
обладающих различными механизмами
защитного действия [2, 3, 33, 46, 66, 69, 77, 85,105].
Поиски радиозащитных веществ идут в
различных направлениях. Уже найдено много
веществ (более 2000), обнаруживших в
опытах на животных хорошее защитное действие
от радиации.
В связи с существованием большого числа
радиопротекторов, которое к тому же с
каждым годом будет возрастать, возникла
необходимость их классификации. Попытка
провести такую классификацию, вполне
естественно, встретила очень большие трудности
[2,33,81,85,101,116].
В самом деле, классифицировать
радиопротекторы по физико-химическим свойствам
невозможно вследствие того, что они
принадлежат к разнообразным, далеким друг от
друга классам химических соединений. Не
представляется возможным систематизировать их
и по фармакологическим свойствам,
поскольку к радиопротекторам относятся и
стимуляторы центральной нервной системы, и
наркотики, и симпатомиметики, и холиномимети-
ки, и др. Состояние современных данных по
ПРОТИВОРАДИАЦИОННАЯ ЗАЩИТА
321
механизму защитного действия также не
дает возможности провести классификацию и по
этому признаку. Поэтому достаточно
стройной систематизации протекторов пока не
существует.
По-видимому, будет более оправданным все
радиопротекторы объединить в группы по их
целевому назначению:
1. Препараты (или рецептуры),
предназначенные в качестве индивидуальных средств
химической защиты от внешнего воздействия
проникающей радиации при сравнительно
кратковременном облучении дозой большой
мощности (например, при ядерном взрыве
или солнечной вспышке).
2. Препараты или рецептуры,
предназначенные в качестве индивидуальных средств
фармако-химической защиты от внешнего
воздействия ионизирующей радиации при
длительном облучении дозой малой мощности
(например, при длительных космических
полетах за счет ПКИ) *.
3. Препараты, предназначаемые для
повышения устойчивости организма к радиации
при рентгено-радиотерапии.
Разумеется, требования к препаратам
каждой из этих групп должны быть различными.
Особо жесткие должны предъявляться к
препаратам первой и второй групп. В самом деле,
препараты третьей группы назначают
больным, находящимся в лечебном учреждении.
В этих случаях не имеет особого значения
путь введения, продолжительность действия
препарата и т. д. Препараты же первой и
второй групп человек как в условиях Земли (при
аварийных ситуациях), так и в условиях
космического полета (при солнечных вспышках
или длительных полетах) будет принимать
сам, без вмешательства и наблюдения
медицинского персонала. После приема препарата
космонавт должен продолжать выполнять
определенную работу.
Препараты, предназначенные в качестве
индивидуальных радиозащитных средств для
экипажей космических кораблей, должны
обладать как минимум следующими
свойствами:
достаточной эффективностью при
отсутствии выраженных побочных дефектов;
быстрым (в пределах первых 30 мин.) и
продолжительным действием, по крайней
мере в течение 2—4 час, а препараты второй
группы самое малое 5—8 час;
отсутствием токсичности при
терапевтическом коэффициенте не менее трех; .
1 ПКИ — первичное космическое излучение.
21 Заказ Kt 1174, т. III
даже кратковременно не снижать (а тем
более лишать) трудоспособности;
не оказывать отрицательного действия на
эффективность комплексной терапии;
отсутствием зависимости их
эффективности от характера диеты и времени ее приема;
приготавливаться в удобной лекарственной
форме — таблетке, облатке, драже, пилюле,
капсуле, тюбике-шприце (в объеме не более
2 мл);
не оказывать вредного влияния на организм
при многократных повторных приемах, не
накапливаться в организме;
не снижать устойчивости организма к
другим неблагоприятным факторам космического
полета (перегрузкам, невесомости и др.);
стойкостью при хранении не менее одного
года.
Учитывая эти требования, можно
заключить, что не всякий препарат,
зарекомендовавший себя положительно в опытах на
животных, а тем более на одноклеточных
организмах, может быть использован в
медицинской практике и особенно для защиты
космонавтов. Например, угарный газ, цианистый
натрий и калий в экспериментах на мышах
и крысах оказались весьма эффективными,
однако они являются сильнейшими ядами и
не могут быть использованы для
профилактики радиационных поражений у человека не
только в условиях космоса, но даже и на
Земле.
Из многочисленных радиопротекторов
наибольший интерес представляют меркаптоал-
киламины, индолилалкиламины, аминосуль-
фиды, производные тиомочевины, гуанидина,
тиазолидины и др. Многим
радиопротекторам присущи некоторые общие свойства.
Например, они проявляют свой защитный
эффект только при введении их за
сравнительно короткое время перед облучением.
Введенные же сразу после облучения, они или
не оказывают положительного влияния или
же отягощают патологический процесс.
Защитный эффект проявляется только при
введении больших доз, вызывающих
значительные функциональные нарушения со стороны
отдельных органов и систем организма.
Следовательно, после введения протектора
облучение проводится на фоне измененного
функционального состояния организма, на фоне
измененного обмена веществ. Многие
радиопротекторы проявляют свой защитный
эффект в присутствии кислорода, однако при
повышении концентрации кислорода
защитный эффект некоторых протекторов резко
ослабевает.
322
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
Многие из радиопротекторов являются
довольно сильными антиоксидантами. Кроме
того, большинство из них обладает еще двумя
существенными качествами, а именно,
свойством проникать через тканевые и клеточные
мембраны, не теряя при этом радиозащитных
свойств, и способностью накапливаться в
радиочувствительных тканях [2, 3, 33, 55, 81,
85, 101, 116].
Не исключена возможность, что эти общие
свойства и определяют специфическую
активность радиопротекторов. Уместно отметить,
что термин «защита и защитные агенты» в
радиобиологии был введен лишь в 1940—
1942 гг. [2, 55, 85], а химическая защита на
теплокровных животных впервые была
осуществлена в 1949 г. Паттом и сотр. [124—
127]. Им удалось показать, что введение
животным цистеина перед воздействием
смертельными дозами рентгеновских лучей
значительно снижает процент гибели
животных, тогда как цистин защитного эффекта не
оказывал, хотя продукты его декарбоксили-
рования эффективны.
Как известно, цистеин и цистин являются
аминокислотами и входят в состав белков,
в том числе гормональных и ферментных,
принимающих участие в важнейших
процессах метаболизма.
Продуктами декарбоксилирования
цистеина и цистина являются цистеамин
HS—CH2—CH2—NH2 ((}-меркаптоэтиламин,
бекаптан, меркампн) и его дисульфид — ци-
стамин NH2-CH2-CH2-S-S—СН2-СН2—
—NH2 ((J, (J'-диаминодиэтилдисульфид). Оба
эти соединения по физико-химическим
свойствам очень близки к естественным
метаболитам — цистеину и цистину. Это
обстоятельство, по-видимому, и обусловливает
многообразие фармакологических эффектов цисте-
амина и цистамина. Цистеамин и циста-
мин — типичные представители аминотиолов,
поскольку в их молекуле имеются как амино
(NH2—), так и тиоловая или сульфгидриль-
ная (SH—) группы. К аминотиолам относят
также S, 2-аминоэтилизотиураний (АЭТ, ами-
турон)
H2N—СН2—CH2-S-Cf
XNH2
поскольку это соединение в организме
превращается в 2-меркаптоэтилгуанидин
HS-CHa-CHa-NH-C/ .
N*H2
Последний, по существу, является N-заме-
щенным цистеамином.
Любопытно отметить, что цистеамин и ци-
стамин впервые были синтезированы
немецким химиком С. Габриелем [120] в 1889 г.
п в течение почти 50 лет эти соединения не
привлекали внимания фармакологов, и
только в 1937 г. Роббере [128] впервые
опубликовал обстоятельные экспериментальные
данные по фармакологической характеристике
цистамина.
И вот, наконец, в 1951 г. (через 62 года)
известный бельгийский фармаколог и
радиобиолог 3. Бак со своими сотрудниками
впервые установили, что цистеамин и цистамин
обладают выраженным радиозащитным
эффектом как при парентеральном, так и при
энтеральном пути введения [2, 3, 16]. Фактор
уменьшения дозы (ФУД) составляет
приблизительно 1,8. Это означает, что после внутри-
брюшинного введения мышам цистеамина в
количестве 150 мг/кг дозу облучения можно
увеличить почти в два раза, чтобы получить
ту же смертность, что ив контроле [3].
Цистеамин оказался значительно более
эффективным и менее токсичным, чем цистеин.
По данным Штраубе и Патта, цистеамин в
эквимолекулярных дозах в пять раз
эффективнее цистеина [129].
Сообщение 3. Бака о высоком защитном
эффекте цистеамина и цистамина привлекло
пристальное внимание радиобиологов многих
стран мира. Вскоре появились публикации из
различных стран, подтверждающие данные
3. Бака.
Это открытие Бака и его сотрудников, но
существу, заложило основу для дальнейших
систематических исследований по изысканию
новых протекторов.
Из всех радиопротекторов наиболее
изучены цистамин и его производные. Поэтому на
примере этих радиопротекторов следует
показать состояние и перспективы фармако-
химической защиты от радиационных
поражений.
Защитный эффект цпстамина находится в
определенной зависимости от дозы препарата,
пути и времени его введения, характера
облучения, а также от исходного функционального
состояния организма [2, 3, 46, 55, 85, 87, 94,
108].
Наиболее выраженное защитное действие
цистамина проявляется при его введении
животным в предельно переносимых дозах
парентерально (внутривенно или внутрибрю-
шинно) незадолго (10—15 мин.) до
облучения. Оптимальные защитные дозы
цистамина для различных животных различны —
от 180 до 60 мг на 1 кг веса. При указанных
ПРОТИВОРАДИАЦИОННАЯ ЗАЩИТА
323
выше условиях выживаемость животных,
получавших цистамин, была выше, чем в
контроле, в среднем у мышей на 55 %, у крыс на
38% и у собак на 67%.
Меркамин и дисульфид меркамина (циста-
мин) не только повышают выживаемость
животных, но и облегчают течение лучевой
болезни. Клинические симптомы лучевой
болезни у подопытных животных выражены
слабее, чем у контрольных. Лейкопения
развивается медленнее и количество лейкоцитов
не достигает такого низкого уровня, как у
контрольных животных. Кролики переносят
без каких-либо болезненных симптомов
ежедневное внутривенное введение цистамина
в дозе 33 мг/кг веса в течение 15 дней, а
морские свинки в течение 11 дней — суммарную
дозу препарата в 693 мг/кг веса. Мыши
переносят ежедневное внутрибрюшинное
введение цистамина в дозе 150—200 мг/кг веса в
течение 10 дней без видимых признаков
отравления. Не выявлено каких-либо
специфических изменений в крови, моче и в
гистологической картине срезов печени и почек
после длительного применения защитных доз
цистеамина и цистамина.
В результате многочисленных
исследований, проведенных в различных лабораториях
мира, были выявлены некоторые
закономерности, характеризующие зависимость
радиозащитного эффекта от химического строения
вещества. Так, оказалось, что максимальный
защитный эффект у препаратов аминотиоло-
вого ряда (цпстамин и его производные)
проявляется только в том случае, если они
содержат в своей молекуле две функционально
активные группы. Одна из них должна быть
носителем основных (щелочных), а другая —
кислотных свойств. К активным группам в
структуре защитных препаратов из классов
главным образом аминотиолов, тиазолидинов,
тиазолинов относят амино-меркапто- и окси-
группы. Эти группы должны быть
расположены на строго определенном расстоянии друг
от друга. У цистамина активными группами
являются сульфгидрильная (SH—) и
аминогруппа (NH2—). Исключение из молекулы
радиозащитного вещества одной из этих
групп приводит к резкому снижению
защитных свойств препарата [2, 3, 46, 55, 81, 85,
94, 101].
Важно подчеркнуть, что ни одна из этих
групп в отдельности не является
носительницей защитных свойств. Даже удвоение этих
групп не увеличивает защитного эффекта [2,
83]. Для аминотиоловых соединений не
существует определенной зависимости между
количеством вводимых свободных сульфгид-
рильных групп и защитным действием [46,
81, 85, 87]. Удлинение углеродной цепочки
более чем на три атома приводит к резкому
снижению или полному исчезновению
противолучевых свойств. Амины, как правило,
обладают более выраженными защитными
свойствами, чем соответствующие им
аминокислоты [2,3, 85, 94].
Эти обнаруженные закономерности о
зависимости радиозащитного эффекта от
химического строения вещества имеют большое
значение для направленного синтеза новых
радиопротекторов.
Кроме цистеамина и цистамина, имеются
и другие высокоэффективные
радиопротекторы, например мексамин, цистафос, амино-
этилизотиуроний (синонимы АЭТ, амитурон)
и др. [2, 3, 33, 55, 81, 85,101, 116].
Хороший защитный эффект цистеамина,
цистамина, амитурона и других, полученный
в опытах на разных видах животных, дал
основание клиницистам испытать эти
препараты в клинике при рентгено-радиотерапии
больных злокачественными
новообразованиями. В экспериментах на животных
специфическое радиозащитное действие
радиопротекторов изучалось, как правило, при общем
внешнем облучении, а при
рентгено-радиотерапии у человека облучается сравнительно
небольшой участок тела. Конечно, условия
общего облучения отличаются от условий
местного облучения. При общем облучении
экспериментальных животных можно более
четко и объективно (по интегральному и
абсолютно бесспорному тесту — выживаемости
животных) выявить специфическую
эффективность изучаемых радиопротекторов.
Кроме того, не исключена возможность,
что при злокачественных новообразованиях
реакция организма как на радиопротекторы,
так и на само облучение может существенно
отличаться от реакции на эти агенты
здорового организма. И тем не менее клинические
испытания крайне необходимы, поскольку они
позволяют установить переносимые дозы
препаратов для человека, выявить побочные
эффекты и получить некоторую информацию о
специфической активности радиозащитных
средств. О специфической активности
судили по предупреждению лучевых осложнений,
возникающих при рентгенотерапии.
Радиопротекторы аминотиолового ряда
испытывали в клиниках на людях в
различных странах: Нидерландах, Франции,
Италии, ГДР, ФРГ, Чехословакии, США, Англии,
Советском Союзе и др. В частности, цистамин
21*
324
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
Таблица 1. Частота исчезновения симптомов лучевой
болезни при внутривенном введении цистеамина
хлоргидрата [119]
Симптомы
лучевой болезни
Аиорексия
Тошнота
Рвота
Понос
Головная боль
Головокружение
Бессонница
Анорексия
Тошнота
Рвота
Понос
Головная боль
Головокружение
Бессонница
Число
случаев
заболевания
г
Герапевтический
эффект
положительный
После облучения
20
20
17
2
3
6
4
Перед облучением
20
20
20
11
1
3
18
18
17
2
1
6
4
18
19
20
7
3
отрицательный
2
2
2
—
2
1
.
4
1
1
испытывали как при рентгено-радиотерапии,
так и при некоторых патологических
процессах. Кроме того, радиопротекторы аминотио-
лового ряда испытывались на здоровых
людях — добровольцах.
Проведенные испытания показали, что
аминотиолы устраняют лучевую реакцию [2,
3, 16, 46, 85]. 3. Бак и П. Александер [16]
одними из первых сообщили о результатах
испытания цистеамина и цистамина на
большом числе больных, которых облучали по
поводу злокачественных опухолей. Препараты
вводили после облучения при развившихся
признаках лучевой болезни. По сообщению
этих авторов, у большинства больных после
приема цистеамина или цистамина быстро
исчезли тошнота, рвота, общая слабость,
понос, колики и другие симптомы лучевой
реакции, несмотря на продолжение курса
облучения. В 1956 г. А. Херве [122] сообщил о
результатах лечения 140 больных цисте-
амин-салицилатом и цистеамин-хлоргидратом
(600 мг перорально и 200 мг внутривенно
соответственно). Препараты назначались в
течение 1—4 дней. При применении этих
препаратов наблюдался хороший лечебный эффект
у 67% больных, слабый —у 16,5% больных.
У 16,5% больных положительного действия
не наблюдалось.
Чехословацкие исследователи И. Джурков-
ский и Е. Сирацка-Весела [119]
внимательно проследили за динамикой исчезновения
отдельных симптомов лучевого синдрома при
внутривенном введении 200 мг цистеамин-
хлоргидрата за 15 мин. до облучения и после
облучения в течение первого часа (табл. 1).
Как видно из табл. 1, препарат оказался
довольно эффективным при введении его после
облучения, а также и перед облучением.
Исчезновение симптомов лучевой болезни
наблюдалось в 91, 7% и 88% случаев
соответственно.
Большой материал приводят ленинградские
ученые В. С. Вахтель п Л. Ф. Синенко [12].
Они назначали больным цистамин внутрь
за 30—60 мин. до облучения ежедневно или
через 1—2 дня в дозе от 0,2 до 0,8 г. По 0,2 г
препарата принимали 12, по 0,4 г — 53, по
0,6 г — 144 и по 0,8 г — 26 больных. За весь
курс рентгено-радиотерапии больные
принимали от 8,4 до 42 г цистампна. Каких-либо
побочных действий от указанных доз
цистамина не наблюдалось. Однократная доза
облучения составляла 200—500 р, суммарная
же доза на курс лечения достигала 26000 р
(облучали поверхность тела от 48 до 320 см2).
Результаты исследований приведены в табл. 2.
Из табл. 2 видно, что из 90 больных
контрольной группы, не получивших
предварительно цистамин, 9 больным (10%)
пришлось прервать рентгено-радиотерапию, а из
202 больных, принимавших цистамин, ни у
одного больного лучевая терапия не
прерывалась. Из контрольной группы 50 больных
(55,5%) нуждались в переливании крови,
а при применении цистамина переливание
крови было сделано 61 больному (30,1%).
В контрольной группе признаков лучевой
болезни не было у 31 человека (34,4%), а в
группе больных, принимавших цистамин,
признаков лучевой болезни не было у
141 больного (69,8%). Следовательно, при
облучении опухолей шеи, грудной клетки,
брюшной полости и малого таза цистамин
значительно (в два с лишним раза) снижал
процент больных, у которых развивалась
лучевая реакция. При этом, если признаки
лучевой болезни появлялись, они были менее
выраженными, а количество лейкоцитов, как
утверждают авторы, снижалось в меньшей
степени, чем у больных, не принимавших
цистамин.
Следует подчеркнуть и то обстоятельство,
что больные облучались в таких дозах,
которые без применения профилактических
средств вызывают в большом числе случаев
ПРОТИВОРАДИАЦИОННАЯ ЗАЩИТА
325
Таблица 2. Влияние цистамина на проявление лучевой болезни у больных, подвергавшихся рентгено-
радиотерапии [12]
Облучаемая область
Грудная клетка
Живот
Число
больных
Доза (макс.)
препарата, г
разовая
на курс
60* — —
130 0,8 42
30* — -
72 0,8 32
• Больные не получали препарата (контрольная группа).
Лечение
число
больных
4
0
5
0
прервано
%
6
0
16
0
Переливание крови
число
больных
%
25 48
25 19
25 83
36 50
Без признаков
лучевой болезни
число
больных
31
105
0
36
%
52
81
0
50
симптомы лучевой болезни [9, 12, 39, 122].
По данным А. В. Козловой [39], при
облучении поверхностей тела до 12 см2 клинические
симптомы общей реакции встречаются у 11%
обследованных больных, при увеличении
облучаемой поверхности до 50 см2 — у 32, до
106 см2-у 52, до 200 см2-у 100%.
По мнению некоторых авторов [3, 101, 116,
121], цистеамин и цистамин не изменяют
чувствительности раковых клеток к
рентгеновским лучам.
Приведенные выше в качестве
иллюстрации результаты клинических исследований
аминотиолов убедительно свидетельствуют
о том, что радиопротекторы этого класса
химических соединений оказывают выраженное
положительное действие при рентгено-радио-
терапии4.
Имеющиеся литературные данные о
клиническом испытании радиопротекторов ами-
нотиолового ряда и особенно цистамина (как
главного представителя) можно изложить в
следующем обобщенном виде.
Пероральное применение цистамина в дозе
от 0,2 до 0,8 г больные переносят вполне
удовлетворительно. За время проведения курса
рентгено-радиотерапии больные принимали
цистамина до 42 г. При этом не наблюдалось
выраженных побочных явлений [46].
При длительном применении цистамина
кумулятивного эффекта не наблюдается.
Каких-либо противопоказаний для
применения цистамина в клинике не установлено.
Пероральное применение цистамина в дозе
1 Читателям, интересующимся данным вопросом,
рекомендуем обратиться к монографиям: 3. Бака
[2], 3. Бака, П. Александера [3], В. И. Кузнецова,
Л. Й. Танк [46], А. С. Мозжухина, Ф. Ю. Рачин-
ского [55], П. П. Саксонова, В. В. Антипова, Б. И.
Давыдова [85].
0,6—0,8 г однократно и 3 раза в день с
промежутками в 6 час, а также 1 г однократно
в течение 8—10 дней не оказывает
существенного влияния на самочувствие и
работоспособность здорового человека. Здесь уместно
подчеркнуть, что амитурон (АЭТ) как
больными, так и здоровыми людьми переносится
хуже, чем равная доза цистамина. Так, из
292 больных, принявших цистамин в дозе
0,8 г, побочные эффекты наблюдались у
84 человек, или 28,7%, а из 98, принявших
амитурон (0,8 г), — у 51 человека, или 52%
[46].
Цистамин предупреждает и снижает мет-
гемоглобинемию и гемолиз, вызванный суль-
фонами. Предупреждает бензольную
лейкопению [3, 46]. Длительное применение
цистамина в дозах до 0,6 г в сутки не оказывает
вредного влияния на функцию почек и
желудочно-кишечного тракта. Цистамин,
цистеамин, АЭТ снижают число видимых
повреждений хромосом, вызванных облучением [2].
Обнаружено и много других
положительных свойств цистамина, которые могут быть
использованы для лечения некоторых
патологических процессов нелучевого
происхождения.
По данным П. Г. Жеребченко [3, 16],
Р. Б. Стрелкова [92] и других авторов [55,
101, 112, 117], мексамин (мексамин-5-мето-
кситриптамин, синоним 5-МОТ) по своему
радиозащитному эффекту близок к цистами-
ну. Он, так же как и цистамин, оказывает
защитное действие как при парентеральном
введении, так и при приеме внутрь. Мексамин
в отличие от цистамина обладает большей
терапевтической широтой противолучевого
действия.
Фармакологам давно известно, что одно
какое-либо лекарственное вещество часто
326
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
не обеспечивает терапевтического эффекта.
В одних случаях оно действует
кратковременно, в других односторонне, в третьих
наряду с положительным оказывает и
неблагоприятное действие и т. д. Для усиления
фармакологического действия, а также для
ослабления неблагоприятного влияния часто
назначают одновременно в различных
комбинациях несколько веществ. Усиление действия
лекарственных веществ или потенцирование
наблюдается, как правило, только в тех
случаях, когда комбинируются вещества
фармакологически неоднородные и имеющие не
одни и те же объекты действия, иначе говоря,
препараты должны иметь различный
механизм действия [13, 14, 41, 53, 54]. Более того,
как писал Н. П. Кравков [41], некоторые
вещества, сами по себе не оказывающие
действия на известные элементы или взятые в
дозах недействующих, могут в комбинации
с другими веществами значительно
видоизменить или усилить действие последних.
Сложность патологического процесса при
радиационных поражениях, а также
принадлежность радиопротекторов к различным
классам химических соединений, различный
механизм их защитного действия и наличие
выраженного побочного действия наводят на
мысль о возможности повышения
радиозащитного эффекта и уменьшения побочного
действия этих веществ совместным
применением двух-трех и более препаратов. Иначе
говоря, возникла необходимость изыскания
эффективных радиозащитных рецептур.
В Советском Союзе в 1949—1950 гг.
П. П. Саксоновым впервые была доказана
принципиальная возможность снижения
токсических эффектов радиозащитных средств
путем подбора фармакологических
препаратов, не снижающих, а в некоторых случаях
несколько усиливающих их противолучевые
свойства.
К настоящему времени в различных
лабораториях мира испытано большое число
различных рецептур [85, 98, 99, 101, 116].
Результаты экспериментальных
исследований, полученные в нашей лаборатории,
а также литературные данные
свидетельствуют о том, что радиопротекторы при
комбинированном применении в виде рецептур
оказывают, как правило, более выраженный
защитный эффект, чем каждый из них в
отдельности (табл. 3).
Важно отметить, что фармакологически
активные вещества, например из группы
алкалоидов, могут усиливать защитное действие
радиопротектора: не обладая защитными
свойствами, эти вещества способны изменять
в благоприятном направлении реактивность
организма. По-видимому, применение
радиопротекторов в многокомпонентных
рецептурах позволит снизить дозу радиопротектора,
уменьшить его побочное действие и
токсичность и даже несколько увеличить
профилактический эффект [33, 55, 85].
Немаловажное значение в эффективности
той или иной радиозащитной рецептуры
имеет выбор дозировок входящих в нее
препаратов. Одни и те же препараты, входящие в
рецептуру, могут оказать различное действие в
зависимости от количественного их
соотношения в рецептуре.
Как было показано в главах 1 и 3 тома II,
протоны — наиболее распространенный вид
проникающих излучений в космическом
пространстве. И вполне естественно возникает
Таблица 3. Эффективность комбинированного
применения радиопротекторов в опытах на мышах
/00, 110]
Препарат
Контроль
Мексамин
Меркамин + мексамин
Контроль
АЭТ
Меркамин
Мексамин
Гидроксиламин
Мексамин + меркамин
Гидроксиламин + АЭТ
Контроль
Мексамин
Цистамин
Мексамин + цистамин
Контроль
Триптамин
Меркамин
Триптамин + меркамин
Контроль
Гидроксиламин
АЭТ
Глютатион
Гидроксиламин + АЭТ
Гидроксиламин + глютатион
Доза
препарата, мг/кг
800 р
—
75
75+75
850 р
—
150
150
75
60
75+150
60+150
900 р
—
75
150
75+150
700 р
—
75
150
75+150
850 р
—
60
150
900
60+150
60+900
Выживаемость, %
0
16,6
60
0
40
32
45
4
95
81
0
30
36,3
82
1,6—8
16,6
26,6
75
0
10
30
65
90
45
ПРОТИВОРАДИАЦИОННАЯ ЗАЩИТА
327
Таблица 4. Радиозащитное действие различных протекторов при гамма-облучении и облучении протонами
с энергией 600 и 120 Мэв [85]
Препарат и доза (в мг/кг)
Гамма-лучи (Со60)
при дозе 850 р
число мышей
выживаемость
на 30-е сутки,
%
Протоны, 660 Мэв
при дозе 1178 рад
число мышей
выживаемость
на 30-е сутки,
Протоны, 120 Мэв
при дозе 1200+100 рад
выживаемость
число мышей на 30-е сутки,
%
Цистамин, 150
АЭТ, 150
Серотонин, 50
5-Метокситриптамин(мекса-
мин), 75
Триптамин, 100
5-Окситриптофан, 250
Контроль облучения
Биологический контроль
40
40
40
40
20
20
40
20
55
75
60
70
40
40
0
100
80
60
30
30
25
20
160
60
51,2
81,6
50
70
25
20
1,8
98,3
40
40
40
40
60
20
60
75
55
70
3,3
100
Примечание. Препараты вводили внутрибрюшинно за
15—30 мин. до облучения в объеме 0,2 мл изотонического
раствора NaCl. Контрольным животным вводили только
0,2 мл физиологического раствора. Дозы препаратов указаны
в расчете на основание.
вопрос, какова эффективность известных
радиопротекторов при протонном облучении.
Дело в том, что некоторые исследователи
считают, что различные фармако-химические
вещества, эффективные при рентгено- и
гамма-облучении, не смогут защитить от
корпускулярных излучений, особенно
генетический аппарат. Известно также, что средства
для защиты от плотноионизирующих
излучений обнаруживают снижение активности
при нейтронном облучении или полное
отсутствие радиозащитного эффекта при
альфа-облучении.
Однако в 1961 г. С. П. Ярмоненко и сотр.
[117] впервые показали, что
профилактическое действие известных радиозащитных
средств при облучении протонами с энергией
660 Мэв выражено в такой же, если не
большей, степени, чем при воздействии
рентгеновских или гамма-лучей Со60. Затем это было
подтверждено и другими исследователями
[77,83,85,98,99, 112, 116].
Некоторые фактические данные,
иллюстрирующие радиозащитную эффективность
протекторов при облучении протонами,
приведены в табл. 4.
Таким образом, известные радиопротекторы
оказались достаточно эффективными для
защиты от протонного облучения. Это показано
как на простейших, так и на млекопитающих.
Следует подчеркнуть, что и при этом виде
облучения комбинированное применение
протекторов, особенно обладающих разными
фармакологическими свойствами, оказывает
более выраженный защитный эффект, чем
каждый из них в отдельности.
Конечно, космическая радиация — это не
только протоны. В условиях космического
полета организм космонавта и другие
биологические объекты будут подвергаться
действию различных частиц весьма высоких
энергий, воспроизвести которые в условиях
лаборатории пока невозможно. Кроме того,
в космическом полете на все биологические
объекты, на любое живое существо действует
много факторов в самых различных
комбинациях и различной последовательности. Чтобы
правильно судить об ожидаемом
биологическом действии или об эффективности
протекторов, необходимо прежде всего хорошо знать
последовательность, силу и
продолжительность воздействия отдельных факторов, в том
числе и разных видов ионизирующей
радиации при прохождении через различные
области космического пространства. В результате
радиологической неоднородности
космического пространства облучение космонавта будет
распределено во времени неравномерно. Более
того, характер ответной реакции организма на
облучение, как и на
лечебно-профилактические средства, в комбинации с некоторыми
факторами полета будет, вероятно, различным:
например, при выходе на орбиту ответная
реакция будет, очевидно, иной, чем при
орбитальном полете или возвращении на Землю.
К сожалению, вопросы о комбинированном
воздействии радиации с другими факторами
полета и особенно эффективность радиопро-
328
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
Таблица 5. Защитный эффект цистамина при
комбинированном действии гамма-облучения (мыши—
900 р, крысы, —800 p)t вибрации (70 гц, 60 мин.) и
ускорения (15—20 g, 30 мин.) [85]
Группа
Мыши
Облучение
Вибрация
Вибрация + облучение
Цистамин + облучение
Вибрация + цистамин +
+ облучение
Контроль (без облучения)
Облучение
Ускорение
Ускорение + облучение
Цистамин + облучение
Ускорение + цистамин+
+ облучение
Контроль (без облучения)
Крысы
Облучение
Ускорение
Ускорение + облучение
Цистамин + облучение
Ускорение + цистамин +
+облучение
Контроль (без облучения)
Облучение
Вибрация + облучение
Вибрация
Цистамин + облучение
Вибрация 4- цистамин +
+ облучение
Контроль (без облучения)
Число
животных
169
66
70
60
70
20
210
76
60
110
120
25
75
70
70
80
86
20
150
60
55
76
80
20
Выживаемость
на 30-е сутки,
/О
4,1
100
7,1
66,6
71,4
100
3,3
100
11,3
51,8
55,0
100
4,0
100
5,7
60
63,9
100
4,0
5,0
100
47,3
56,2
100
Примечание. Цистамин вводили внутрибрюшинно за 25—
30 миви до облучения в дозах: мышам 150 мг/кг, крысам
100 мг/кг в расчете на основание. Вибрацию и
центрифугирование производили за 30—40 мин. до облучения.
текторов в этих условиях почти не изучались
не только в реальном полете, но даже при
моделировании в лабораторных
экспериментах. И только в последние годы сотрудниками
нашей лаборатории проведены исследования
в этом направлении.
Эксперименты на мышах, крысах и собаках
показали, что известные радиопротекторы
(цистеамин, цистамин, АЭТ, мексамин, ци-
стафос1, серотонин и др.) в полной мере про-
1 Цистафос — р-аминоэтилтиофосфорная кислота.
являют свой защитный эффект и при
комбинированном воздействии ионизирующей
радиации и динамических факторов полета
(табл. 5). Более того, в некоторых условиях
опыта эффективность протекторов при
комбинированном воздействии различных
факторов проявляется иногда в большей степени,
чем при одном облучении.
Некоторые из наиболее эффективных
протекторов были проверены в моделированных
радиационных условиях, создающихся на
траектории облета Луны при возникновении
солнечной вспышки [57, 78, 85].
Применение фармакологических средств в
этих условиях дало защитный эффект, хотя
и слабо выраженный относительно облучения
без защиты, так как гибель животных и в
контрольной группе была сравнительно
небольшой (всего 33,3%). Интересно, что
процент выживших животных, защищенных
фармако-химическими препаратами, в
условиях острого облучения и облучения по схеме
«полет к Луне» (комбинация
фракционированного облучения с протяженным) был
одного порядка, соответственно: 90 и 93,4
(АЭТ) , 75 и 96,7 (цистамин), 65 и 80
(мексамин) .
Наиболее выраженное радиозащитное
действие при остром облучении оказывало
применение АЭТ и в меньшей степени — мексами-
на. Эти соотношения сохранялись и при
облучении по схеме «полет к Луне». Нельзя
не отметить и того обстоятельства, что
предварительное облучение (в дозе 60 р)
несколько снизило биологическое действие
последующего облучения в более высокой дозе и в то
же время вызвало повышение
чувствительности к препаратам. При применении
переносимых доз АЭТ и цистамина в указанных
условиях погибает около 20% животных.
Как уже сказано выше, радиопротекторы
проявляют свой радиозащитный эффект в
полной мере и при комбинированном с
другими факторами полета воздействии
(радиация + ускорения, радиация + вибрация).
Однако, как показали специально проведенные
исследования, некоторые препараты в
оптимально защитных дозах снижают
устойчивость организма животных к вибрации и
ускорению [26, 74, 85].
В опытах на животных было установлено,
что цистамин, АЭТ, мексамин, серотонин в
первые часы после введения отчетливо
снижают устойчивость к перегрузкам. Как
известно, переносимость поперечных ускорений
определяется главным образом
компенсаторными возможностями дыхательной и сердеч-
ПРОТИВОРАДИАЦИОННАЯ ЗАЩИТА
329
но-сосудистой систем. Перераспределение и
ухудшение газообмена в легких, а также
нарушение кровообращения в некоторых
органах сопровождается прогрессирующей общей
гипоксией и резким увеличением нагрузки
на сердце. При совместном воздействии
перегрузок и радиопротекторов гипоксический
эффект, по-видимому, потенцируется,
вызывая снижение устойчивости животных к
ускорению.
В качестве иллюстрации можно привести
данные одного опыта. Мышам за 30 мин.,
4 часа и одни сутки до центрифугирования
внутрибрюшинно вводили цистамин дихлор-
гидрат (125—150 мг/кг), АЭТ (150 мг/кг),
серотонин креатининсульфат (50 мг/кг) и
мексамин (75 мг/кг). Дозы препаратов брали
из расчета на основание. Животных
подвергали действию поперечно-направленного
(спина — грудь) ускорения на центрифуге с
плечом 4,25 м. Величина перегрузки 44,4 ед.
(1,4 ед/сек). Центрифугировали трехкратно
по 5 мин. («площадка») с 5-минутными
интервалами между взаимодействиями. После
каждого центрифугирования отмечали гибель
животных.
Результаты опыта показали, что
радиопротекторы, введенные за 30 мин. и 4 часа до
центрифугирования, достоверно снижают
устойчивость организма к перегрузкам.
Переносимость мышами ускорения через одни сутки
после введения препаратов была почти такой
же, как и у контрольных животных, не
получавших препарата. Примерно такая же
картина наблюдалась и в опытах на других видах
животных.
Специально поставленными опытами было
весьма убедительно показано, что перегрузки
вызывают повышение чувствительности
организма к цистамину [85]. Через 30 мин. после
воздействия перегрузок (10 ед. в течение
15 мин.) они наблюдали отчетливое
повышение чувствительности организма животных к
цистамину (СД5о = 213,8 мг/кг, а в контроле
СД5о=244,5 мг/кг, Р>0,001).
Через час после вращения чувствительность
мышей к цистамину возвращалась к
исходному уровню (СД5<> = 243,8 мг/кг) и
практически не изменялась в течение 4 час. после
воздействия перегрузок (СД5о = 240 мг/кг).
Следовательно, в сложных условиях
комбинированного воздействия космической
радиации с другими факторами полета,
по-видимому, далеко не все радиозащитные
препараты, эффективные в обычных земных
условиях, могут быть рекомендованы в качестве
индивидуальных радиозащитных средств.
Все вышеизложенное убедительно
свидетельствует о значительных успехах в области
экспериментальной профилактики
радиационных поражений при помощи химических
веществ.
Несмотря на неоспоримые достижения,
внедрение радиопротекторов в практику
встречает много трудностей.
Некоторые ученые считают, что вообще
невозможно использовать радиопротекторы,
особенно аминотиолы. Например, Дж. Том-
сон [101] пишет, что «...при авариях на
реакторе, при космических полетах... применение
протекторов... совершенно бесполезно» и
далее: «...возможность защиты экипажа
космического корабля с помощью протекторов, по
крайней мере в данный момент, нереальна»
(стр. 35).
С. П. Ярмоненко [116] считает, что
«...возможность использования химических средств
для защиты человека пока проблематична»
(стр. 196). Другие, правда, отрицают
защитный эффект только аминотиолов. Например,
Р. Б. Стрелков [92] утверждает, что защита
человека от действия ионизирующей
радиации при помощи применяемых в настоящее
время серосодержащих радиопротекторов в
дозах, обеспечивающих устойчивый эффект
на животных, т. е. 100—150 мг/кг,
бесперспективна. Указанные дозы превосходят
максимально допустимые для назначения людям
дозы в 10—15 раз п смертельны для человека.
По мнению других исследователей,
возможность защиты человека радиопротекторами не
вызывает сомнений [2, 3, 33, 46, 55, 81, 85].
Большинство радиобиологов считает, что
ре существует роковой зависимости между
токсичностью препарата и его специфической
радиозащитной активностью. Токсическое
действие и специфическую радиозащитную
активность препарата можно усиливать или
ослаблять.
Эти два положения очень важны, они
вселяют надежду в возможность предотвращения
или резкого ослабления побочных свойств
радиопротекторов. Однако и здесь возникла
трудность, состоящая в неясности, какой
фармакологический эффект протектора следует
считать побочным. Побочным, нежелательным
эффектом, как хорошо известно, считается
такой эффект, который не имеет никакого
отношения к специфическому действию
лекарственного вещества. Например, акрихин. Его
специфическое действие — убивать
плазмодий малярии или лямблии. А то, что
прокрашивает кожу в канареечный цвет,
понижает кровяное давление, вызывает шум в
330
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
ушах, понижает остроту зрения, возбуждает
двигательную активность гладкой
мускулатуры матки и прочее, считается побочным
действием, поскольку не имеет никакого
отношения к его специфическому лечебному
действию. Почти для всех известных
лекарственных веществ существует четкое разделение
их специфического и побочного действия.
Однако для радиопротекторов мы пока пе
можем научно обосновать, какой из
фармакологических эффектов того или иного
вещества является существенным, специфическим,
обусловливающим его радиозащитное
действие, а какой побочным.
Как известно, существующие
радиопротекторы являются биологически весьма
активными веществами и вызывают разнообразные
фармакологические эффекты. Возьмем, к
примеру, цистамин или цистеамин. Они обладают
широким спектром фармакологического дейст-
впя — увеличивают количество катехолами-
нов и понижают чувствительность к ним
биохимических структур некоторых органов и
тканей, обладают выраженным гликолитиче-
ским действием; понижают температуру тела,
уменьшают диурез, понижают
функциональную активность коры головного мозга и
кровяное давление, возбуждают дыхание,
восстанавливают метгемоглобин, повышают
потребление кислорода тканями и основной обмен.
Мы, к сожалению, не знаем, или, лучше
сказать, недостаточно знаем, на что, на какие
органы и ткани или системы организма
должен действовать препарат, какие он должен
вызывать фармакологические эффекты, чтобы
обеспечить радиозащитное действие. При этом
радиозащитный эффект не должен
сопровождаться резкими функциональными сдвигами,
приводящими к существенному понижению
трудовой деятельности.
На некоторых свойствах радиопротекторов
следует остановиться несколько подробнее,
так как они препятствуют широкому
использованию протекторов в медицинской
практике.
Хорошо известно, что весьма эффективные
радиопротекторы оказывают выраженное
защитное действие только при введении их в
максимально переносимых дозах,
вызывающих резкие функциональные изменения в
организме. Более того, максимально
переносимые дозы препарата для человека в пересчете
на килограмм веса или на единицу
поверхности тела значительно меньше тех доз,
которые оказывают защитный эффект у
животных, определяемый по выживаемости.
Дальнейшее же повышение дозы радиопротектора
до уровня доз, применяемых в экспериментах
на животных (даже самого чувствительного
вида из них), для человека несовместимо с
жизнью. Отсюда, вполне естественно,
вытекает, что существующие радиопротекторы не
могут быть использованы в качестве
индивидуальных средств защиты.
Однако такой пессимистический,
категорический вывод является преждевременным.
В самом деле, отсутствие защитного эффекта
по тесту выживаемости на животных при
применении протекторов в дозах, переносимых
человеком, не может служить абсолютным
доказательством невозможности получения
защитного эффекта у человека. Вряд ли при
этом следует забывать о наличии видовой
чувствительности к лекарственным
препаратам, которая обеспечивает полное проявление
фармакодинамического эффекта у разных
видов животных при введении им различных (в
расчете на килограмм веса или на единицу
поверхности тела) количеств препаратов.
Кроме того, существует определенная
корреляция между предельно переносимой дозой
цистамина и теплопродукцией у человека и
животных. Чем выше интенсивность обмена
веществ, тем большей должна быть
эффективная доза радиопротектора [85].
К сожалению, до сих пор нет вполне
корректной, адекватной модели, которая
позволяла бы в клинике на людях оценивать
специфическую активность препарата, причем
эта модель (или тест) должна хорошо или по
крайней мере вполне удовлетворительно
коррелировать с более надежным показателем —
выживаемостью в эксперименте на животных.
Исследования по изысканию такой модели
являются первоочередными и крайне
необходимыми.
Весьма желательно сопоставить
фармакологические эффекты, наблюдаемые у разных
видов животных при введении им оптимально
защитных доз радиопротектора, с теми
эффектами, которые вызывает у человека
введение такого же радиопротектора в предельно
переносимой дозе. И если будет установлено,
что фармакодинамика препарата как у
животных, так и у человека в качественном и
количественном отношениях проявляется
однотипно, то, по-видимому, можно будод?
предполагать, что эта доза протектора будет
защитной и для человека.
Радиозащитная эффективность протектора
в эксперименте оценивается по
выживаемости, и это абсолютно правильно. Однако
хорошо известно, что любой радиопротектор не
предотвращает развитие патологического про-
ПРОТИВОРАДИАЦИОННАЯ ЗАЩИТА
331
цесса, а это означает, что после облучения как
получавшие, так и не получавшие
радиопротектор будут нуждаться в последующем
лечении. Эффективность же терапевтических
мероприятий будет зависеть не только от
поглощенной дозы радиации, но и от
функционального состояния организма. Есть
основания полагать, что при помощи
радиопротектора, принятого даже в малых дозах (не
действующих по эффекту выживаемости), можно
создать в организме благоприятный фон для
последующей терапии и тем самым повысить
ее эффективность.
Ие исключено, что комбинированное
применение двух или трех радиопротекторов (в
виде рецептуры), особенно с различным
механизмом действия, позволит в известной
мере смягчить нежелательные
фармакологические свойства препаратов за счет уменьшения
доз каждого из них.
Говоря о значении дозы протектора, нельзя
.забывать, что оптимальная защитная доза
протекторов для разных видов животных
неодинакова. Например, оптимальная защитная
доза цистеамина при парентеральном
введении для мышей составляет 150, для крыс —
100, для собак — 50 мг/кг (из расчета на
основание). Защитный эффект при
указанных дозах составляет у мышей 25—100%,
у крыс — 35—90% и у собак — 50—95% при
95—100%-ной гибели животных в контроле.
Следует также иметь в виду и то, что
абсолютное большинство лекарственных
препаратов, применяющихся в медицинской практике,
человек переносит в значительно меньших
дозах, чем животные. Например, доза гексе-
гнала (синонимы — эвипан натрия, гексобар-
битал натрия, метгексенил и др.),
вызывающая наркоз, для человека почти в 10 раз
меньше, чем для мышей, и вообще не
вызывает наркоз ни у одного вида животных.
Лечебная доза атропина для человека в 60—75 раз
меньше, чем для собаки. Лечебная доза
стрихнина для человека составляет 0,007—
0,014 мг/кг, а для собаки — 0,3 мг/кг.
Как правило, переносимые дозы
лекарственных веществ для человека в 7—12 раз
меньше, чем для собак. Такая же примерно
закономерность сохраняется и для
радиопротекторов, в частности для цистамина.
Переносимая человеком доза цистамина меньше
таковой для мышей в 20—25, для крыс в 10—
15 и собак в 7—10 раз [54, 85]. Дозы
морфина, вызывающие обезболивающий эффект у
животных, в значительной степени (в 50—
100 раз) превосходят дозы, переносимые че-
.ловеком. Однако ни фармаколог, ци
клиницист не делают вывода о невозможности
получения лечебного эффекта морфина на том
основании, что лечебные дозы морфина,
принятые для человека, не оказывают действия
на животных. Нельзя также сбрасывать со
счетов данные, полученные в клинике на
людях при рентгено-радиотерапии (о чем
подробно говорилось выше). Конечно, при
рентгено-радиотерапии человек облучается
локально, а не тотально, и лучевая реакция при
локальном облучении существенно отличается
от лучевой болезни, которая развивается
после общего облучения.
И наконец, немаловажным доказательством
в защиту радиопротекторов является сама
модель лучевой болезни.
Многочисленные экспериментальные
данные и клинические наблюдения достаточно
убедительно свидетельствуют о том, что
клинически острая лучевая болезнь у разных
видов млекопитающих и человека протекает по
одному типу и носит общие черты.
Некоторые различия в ее течении носят
скорее лишь количественный, а не
качественный характер [9, 18, 25, 32, 37, 40, 47, 49,
50, 85]. А если это так, то перенос данных
о лечебных или профилактических средствах,
полученных в экспериментах на животных,
вполне правомерен. Если протекторы
оказывают хороший защитный эффект в
экспериментах на животных разных видов, то нет
оснований полагать, что для человека они
окажутся неэффективными.
Применение в клинике схем комплексной
терапии лучевых поражений (возникших при
несчастных случаях) подтвердило
правомерность экспериментальной отработки этих
схем на животных [9, 15, 18, 25, 67].
Радиопротекторы, особенно из класса ами-
нотиолов, могут оказывать общее угнетающее
действие, снижая трудовую деятельность
человека и отрицательно влияя на
приобретенные профессиональные навыки.
Оптимальные защитные дозы протектора
(например, цистамина) нарушают процесс
теплорегуляции, в результате чего животные
и люди значительно хуже переносят высокую
и низкую температуры окружающей среды.
Более того, при повышенной и пониженной
температуре окружающей среды резко
усиливается проявление токсического эффекта
радиопротекторов. Как было сказано выше,
цистамин и другие радиопротекторы
понижают устойчивость организма к динамическим
факторам полета.
Вероятно, общее угнетающее действие
радиопротекторов возможно если и не устранить
332
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
полностью, то по крайней мере резко ослабить
комбинированием протекторов с другими
фармакологическими веществами.
Создание радиозащитных рецептур,
состоящих из радиопротекторов и других
фармакологических веществ, предназначенных для
снятия или уменьшения тех или иных
побочных эффектов радиопротектора, является
очень сложной и трудной задачей.
Рациональность такой рецептуры во многом будет
зависеть от выбора препаратов, их доз,
процентного соотношения этих доз в рецептуре
и т. д. Действие лекарственных веществ при
комбинированном их применении значительно
усложняется [41, 54].
Повышение при помощи комбинированного
применения протекторов радиозащитной
активности или снижение токсичности далеко
не всегда могут увеличить шансы для
практического использования такой рецептуры.
Например, комбинация цистамина с каким-либо
метгемоглобинообразователем может дать
более высокий защитный эффект, чем каждый
из них в отдельности. Однако такая
рецептура будет обладать и более выраженными
побочными, отрицательными свойствами.
Научная ценность исследований
возможности комбинирования радиопротекторов как
друг с другом, так и с другими химическими
или биологическими веществами, не
обладающими радиозащитными свойствами,
неоспорима. К сожалению, в большинстве этих
исследований отсутствует практическая
направленность.
Вряд ли целесообразно комбинировать
радиопротекторы с препаратами
общеугнетающего действия, поскольку сам радиопротектор
наделен этим отрицательным свойством.
Комбинация протектора с трансплантацией
костного мозга также не имеет практического
смысла.
Как известно, при применении индолилал-
киламинов, в частности 5-метокситриптамина
(мексамина), серотонина, в оптимальных
защитных дозах наблюдается резкое
нарушение гемодинамики, сокращение сосудов и
выраженная гипоксия, что на длительное время
нарушает трудоспособность человека.
Спазм сосудов, а следовательно, и гипоксию
можно устранить при помощи антагонистов
серотонина или мексамина, но, к сожалению,
эти антагонисты снижают и защитный
эффект. Испытывались и другие вещества,
снижающие токсичность мексамина. Но и в этих
опытах не были получены желаемые
результаты [33]. Не вдаваясь в разбор этих
экспериментов, отметим, что в них не всегда пра-
вильно выбирались препараты, а главное,
использовались слишком большие их дозы
[33,87,92].
По мнению некоторых авторов [33, 87,
116], указанные выше опыты с
антагонистами серотонина и мексамина лишний раз
свидетельствуют о том, что гипоксия лежит в
основе механизма защитного эффекта индо-
лилалкиламинов.
Однако имеется много данных, которые не
укладываются в это представление и не могут
быть объяснены, с позиции гипоксической
гипотезы. Например, ряд производных трип-
тамина, как и мексамин, суживают сосуды,
но защитным эффектом не обладают,
например N, N'-диметилтриптамин, индопан (а-ме-
тилтриптамин) и др. Кроме того, окситоцинf
почти не вызывает гипоксии и в то же время
обладает выраженным защитным эффектом.
Низкий уровень напряжения кислорода прп
введении мексамина удерживается в течение
2 час, а защитный эффект сохраняется менее
1 часа.
При помощи многокомпонентной
рецептуры можно устранить или ослабить
отрицательные свойства мексамина (нарушать
гемодинамику, вызывать гипоксию), сохранив
его радиозащитную эффективность.
Кратковременность защитного эффекта
также следует отнести к существенным
недостаткам радиопротекторов. Подобное
свойство затрудняет использование
радиопротекторов при протяженных (пролонгированных)
облучениях, тогда как в условиях космоса
этот вид облучения наиболее характерен.
Преодоление этого недостатка теоретически
возможно двумя путями. Первый путь —
создание дюрантных лекарственных форм. Как
известно, такие дюрантные лекарства в
медицинской практике уже имеются. Например,
«Сустак» — тринитрат-глицерол, в отличие
от нитроглицерина он действует в течение
10—12 час. «Сустанон-250» — смесь гормонов,
продолжительность его действия — около
месяца.
Правда, таких дюрантных лекарственных
средств пока еще очень мало, но это не столь
уж важно, а важно то, что создать такую
форму протектора в принципе возможно.
Второй путь — повторные многократные
введения протекторов. При протяженных
облучениях, по-видимому, будет необходимо вводить
протекторы многократно. Однако для реше-
1 Естественный окситоцпн является препаратом
задней доли гипофиза. Синтетический окситоцин
производится в Венгерской Народной Республике.
ПРОТИВОРАДИАЦИОННАЯ ЗАЩИТА
333
ния этого вопроса потребуется проведение
специальных исследований с целью
выяснения оптимальных интервалов между
введениями, выбора оптимальных доз и т. п.
По-видимому, высшие и низшие растения,
микроорганизмы и другие представители
растительного, а также и животного мира будут
сопутствовать космонавтам при их
длительных космических полетах, составляя звенья
экологической системы корабля. Не
исключена возможность, что под воздействием
ионизирующих излучений и других
факторов полета возникнут такие генетические и
цитологические изменения, которые без
надлежащих мер защиты приведут к нарушению
баланса экологической системы и тем самым
создадут невыносимые условия для
жизнедеятельности членов экипажа. Поэтому
необходимы также изыскания радиозащитных
химических препаратов или рецептур для
биообъектов. Не исключено, что требования к
препаратам для биообъектов будут несколько
иными, чем к протекторам для человека.
Таким образом, из вышеизложенного
вытекает, что проблема изыскания эффективных
химических средств защиты экипажа и всего
биокомплекса от радиационных поражений
является не только актуальной, но и весьма
сложной и, к сожалению, еще недостаточно
разработанной. Более того, известные
радиопротекторы далеко не совершенны и вряд ли
могут быть уже сейчас рекомендованы
космонавтам в качестве индивидуальных средств
защиты.
Для того чтобы фармако-химическая
защита человека и биообъектов стала
действительностью, исследования необходимо
проводить в широком плане и комплексно с
участием специалистов, представителей
различных научных дисциплин (фармакологии,
химии, радиобиологии, микробиологии,
генетики, терапии и др.). В поисках
радиозащитных препаратов должно проводиться как
усовершенствование известных протекторов, так
и синтез новых. Особо следует подчеркнуть
необходимость проведения экспериментов по
изучению защитных химических средств на
моделях, максимально приближенных к
реальным условиям полета хотя бы в части,
касающейся радиационного фактора.
Эффективные протекторы обязательно
должны быть проверены в экспериментах при
комбинированном воздействии радиации хотя
бы с некоторыми другими факторами полета,
которые можно воспроизвести в лабораторных
условиях (вибрация, ускорения, гиподинамия
и др.). Препарат, рекомендуемый для
космонавтов, должен иметь максимально полную
фармакологическую характеристику.
При неблагоприятной радиационной
обстановке [например, сильные радиоактивные
хромосферные вспышки на Солнце,
длительное пребывание корабля (или станции) во
внутреннем радиационном поясе, пролет через
искусственный радиационный пояс] фармако-
химической защите будет принадлежать
исключительно важная роль, поскольку одной
физической защитой обеспечить надежную
защиту от радиации невозможно [13, 17, 31,
38, 63, 65, 68, 100, 102, 106, 110].
БИОЛОГИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА
Биологическая защита, так же как и
химическая, осуществляется при помощи
назначения лекарственных веществ. Однако эти
лекарства в отличие от радиопротекторов не
обладают специфическим действием, а
способны только повышать общую сопротивляемость
организма к различным неблагоприятным
факторам, в том числе и радиорезистентность.
Следовательно, термин «биологическая
защита» нельзя признать удачным. Был бы, по-
видимому, правильнее термин
«неспецифическая фармако-химическая защита»,
поскольку средства, применяемые при этом виде
защиты, повышают общую сопротивляемость
организма ко многим факторам. А защиту,
осуществляемую при помощи
радиопротекторов, следовало бы именовать «специфической
фармако-химической защитой». Вещества,
способные вызывать в организме человека и
животных неспецифически повышенную
сопротивляемость к действию очень многих
повреждающих агентов, Н. В. Лазарев [48]
назвал адаптогенами.
Адаптогенное действие в принципе может
быть присуще в той или иной мере
лекарственным средствам различного
происхождения и механизма действия. Адаптоген должен
быть безвредным для организма, обладать
большой широтой терапевтического действия,
не вызывать совсем или вызывать лишь
минимальные сдвиги в нормальных функциях
организма и проявлять свое адаптогенное
действие только на соответствующем фоне [7, 8,
10,48,54,79,80,86].
Действие адаптогена должно быть
неспецифично, т. е. повышать сопротивляемость ор-
334
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
ганизма к вредному влиянию широкого
набора факторов физической, химической и
биологической природы. Действие адаптогена
должно быть тем более выражено, чем более
глубоки неблагоприятные сдвиги в организме.
И наконец, адаптоген должен обладать
нормализующим действием независимо от
направленности предшествующих сдвигов [7, 8].
Адаптогены в отличие от радиопротекторов
оказывают противолучевое действие только
при воздействии сравнительно малых доз (не
абсолютно смертельных) и многократном
введении за несколько дней или даже недель до
облучения. Причем препараты назначаются
в таких дозах, которые не вызывают, как
правило, никаких побочных эффектов. Особенно
важно, что повышение радиорезистентности
наблюдается как при остром, так и при
пролонгированном, фракционированном и
хроническом облучениях, чего пока не достигнуто
при применении радиопротекторов.
Следует подчеркнуть, что средства
биологической защиты способствуют повышению
эффективности схемы комплексной терапии
лучевой болезни, а также повышают
радиозащитный эффект фармако-химической и
локальной защиты. Более того, для средств
биологической защиты, по существу, нет
противопоказаний, и она может быть использована
почти в любых условиях, в том числе и в
условиях космоса.
К числу наиболее эффективных средств
этой группы относятся: препараты
элеутерококка колючего, женьшеня, лимонника
(жидкие экстракты, настойки); витамино-амино-
кислотный комплекс, состоящий из витаминов
группы В (Bi, B6, P), витамина С, триптофана
и гистидина, а также некоторые
микроэлементы (например, кальций, фтор), особенно
в сочетании с витамино-аминокислотным
комплексом; аденозинтрифосфат (АТФ),
дибазол (хлоргидрат 2-бензил-бензимидазола)
и др. При использовании указанных средств
до облучения у животных наблюдаются
меньшие изменения в кроветворении, обмене
веществ, увеличивается их выживаемость.
Например, назначение жидких экстрактов
корней женьшеня и элеутерококка мышам в
течение 15 дней при острой лучевой болезни
(560 р) приводило к повышению процента
выживаемости (на 14 и 30% выше, чем в
контроле соответственно), увеличению
средней продолжительности жизни павших
животных.
Почему адаптогены повышают
сопротивляемость животных к довольно широкому
спектру неблагоприятных воздействий
(физических, химических и биологических),
независимо от их природы? Чем объяснить, что
адаптоген обладает многообразием,
поливалентностью действия?
Для ответа на эти вопросы необходимо
проведение специальных исследований.
Имеющиеся в нашем распоряжении некоторые
экспериментальные данные, в частности по
применению элеутерококка и дибазола,
свидетельствуют о том, что эти препараты
ослабляют морфологические и биохимические
проявления алариной реакции. Они повышают
неспецифическую сопротивляемость
организма при стрессе, устраняют или резко
ослабляют проявление неблагоприятных элементов
прп нем. В частности, элеутерококк
ослабляет активацию коры надпочечников,
препятствует тимико-лимфатической инволюции и
появлению кровоточащих изъязвлений в
желудке, что свидетельствует о благоприятных
сдвигах в приспособительной деятельности
организма [7, 8, 76, 78, 79, 85].
Средства биологической защиты
увеличивают плацдарм пролиферации кроветворных
клеток, повышают иммунологическую
реактивность и т. д. Сюда же, к биологической
защите, относят и такие мероприятия, как
акклиматизация к пониженному содержанию
кислорода, вакцинация, хорошее и
полноценное питание, закаливание, занятия
физической культурой и спортом и пр. Все это
безусловно повышает общую устойчивость
организма.
Известно, например, что злоупотребленпе
алкоголем, никотином, наркотиками истощает
нервную систему и, следовательно,
несомненно снижает устойчивость организма к
радиации. '.'
Таким образом, средства биологической
защиты уже сейчас можно рекомендовать для
пилотируемых космических полетов.
Использование их особенно уместно при небольших
и умеренных дозах радиации. Эти средства
могут оказать благоприятный эффект уже
прп дозах радиации чуть выше предельно
допустимых.
В заключение этого раздела следует
остановиться на использовании костного мозга,
гипоксической гипоксии и искусственного ги-
побиоза.
Костный мозг. Во многих лабораториях мп-
ра изучается возможность использования
костного мозга для профилактики и терапии
тяжелых радиационных повреждений.
Эффективность пересадки костного мозга была
успешно продемонстрирована на мышах,
крысах, морских свинках, кроликах и хомяках.
ПРОТИВОРАДИАЦИОННАЯ ЗАЩИТА
335
В экспериментах же на собаках и обезьянах
результаты были далеко не всегда
благоприятны. Попытки сохранить жизнь обезьянам
и собакам, получавшим смертельную дозу
облучения, путем пересадки костного мозга в
большинстве случаев оказывались
безуспешными [3, 98, 99, 101, 109, 123]. Более
благоприятные результаты были получены при
применении аутологичного костного мозга.
У собаки или обезьяны до облучения брали
костный мозг, хранили его в соответствующих
условиях, а затем вводили (до или после
облучения) тому же животному. При
трансплантации гомологичного костного мозга
собакам или обезьянам были получены и
положительные и отрицательные результаты.
Как хорошо известно, костный мозг
использовали и для лечения острой лучевой болезни
людей. Его применяли для лечения шести
человек, пострадавших в результате аварии
реактора в Югославском ядерном центре. Все
пострадавшие на следующий день были
доставлены в Париж и помещены в отдел
радиопатологии Института канцерологии и им-
муногенетики им. Кюри для обследования и
лечения. У пяти из шести пострадавших
исход был благоприятный. Однако на основании
этих пяти случаев делать какие-либо выводы
нельзя. Остается также неясным, почему в
экспериментах на животных эффективность
трансплантации костного мозга резко
снижается, если она проводится через 1—2 дня
после облучения, в то время как указанным
пострадавшим костный мозг внутривенно был
введен на 25-й день после облучения. Если
бы пострадавшие действительно получили
смертельную дозу облучения, то они погибли
бы в течение этого срока. Поэтому трудно
сказать, явилась ли пересадка костного мозга
причиной спасения их жизни. Кроме того,
все пострадавшие получали антибиотики,
витамины, им делали переливание крови и
обеспечили хороший уход. Все эти
терапевтические мероприятия, вполне естественно, не
могли не сказаться благоприятно на исходе
заболевания. По совершенно справедливому
мнению профессора Дж. Томсона [101], при
облучении людей в сублетальных дозах
применение гомологичного костного мозга может
оказаться не только бесполезным, но даже
опасным.
Многочисленные литературные данные
свидетельствуют о том, что вопрос об
использовании костного мозга (особенно
гомологичного) при лечении или для
профилактики радиационных поражений еще далеко
не решен.
Что касается пересадки аутологичного
костного мозга, то этот метод, по-видимому, может
оказаться эффективным и для людей. Однако
он вряд ли представляет практическую
ценность «...для защиты больших групп людей,
но окажется полезным для небольших
групп, которые подвергнутся воздействию
определенной дозы облучения, например, при
космических полетах. У каждого космонавта
может быть взят костный мозг, который будет
храниться в замороженном состоянии в
глицерине и вводиться после облучения»,—
писал Дж. Томсон (стр. 172) [101].
Это высказыванда Дж. Томсона в его общем
виде безусловно справедливо. Однако в
настоящее время дать однозначный
утвердительный ответ о возможности использования
костного мозга для космонавтов при космических
полетах не представляется возможным. Очень
много вопросов еще остаются нерешенными.
Например, способы и сроки хранения
костного мозга, пути и метод введения (в условиях
космического корабля), показания и
противопоказания к его применению и др. Для
решения этих вопросов необходимы тщательные
экспериментальные и клинические
исследования. Без наличия достаточных, научно
обоснованных данных не может быть и речи о
практическом использовании костного мозга
для космонавтов.
Гипоксия. Экспериментально на разных
видах животных выявлено, что недостаток
кислорода в окружающей среде в значительной
степени повышает устойчивость организма к
радиации. В табл. 6 приведены данные,
свидетельствующие о том, что при высокой
степени кислородной недостаточности
наблюдается выживаемость животных при
сверхсмертельных дозах облучения.
Хороший защитный эффект при гипоксии
наблюдается и при содержании кислорода в
окружающей среде, равном 7—10%. Причем
Таблица в. Влияние гипоксии на выживаемость крыс,
Подвергнутых действию fрентгеновских лучей [101]
Доза облучения, р
600
800
1000
1200
1400
Выживаемость, %
воздух
63
0
9
0
0
5%-ный кислород
100
100
91 v.
81
29
336
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
защитный эффект гипоксии
экспериментально доказан не только на мелких лабораторных
животных, но и на собаках, обезьянах, а
также на людях при рентгено-радиотерапии
злокачественных новообразований.
Тщательный анализ показал, что в
состоянии гипоксической гипоксии защищается как
кроветворная система, так и кишечник.
Радиопротекторы гораздо менее эффективны
при защите кишечного эпителия.
К сожалению, при таком низком
содержании кислорода (до 10%) в окружающей
среде животные, а особенно человек, могут
находиться очень ограниченное время. Правда,
это время пребывания человека в условиях
гипоксической гипоксии можно продлить, во-
первых, предварительной адаптацией к
подобным условиям, а во-вторых, приемом
лекарственных препаратов. В монографии П. В.
Васильева и соавт. [10] показано, что целый
ряд препаратов повышает устойчивость
животных и человека к гипоксии. К таким
препаратам относятся: тиамин, рибофлавин, пи-
ридоксин, цитрин, пантотеновая и
аскорбиновая кислоты, витамины Bi2, Bi5, E как в
отдельности, так и в комбинации друг с
другом, АТФ, АКТГ и гормоны коры
надпочечников, аралозид, гамма-аминомасляная
кислота, аминазин, глютамин, дибазол и др.
Правда, неизвестно, как повлияет
большинство этих препаратов на переносимость
организмом последующего радиационного
воздействия.
Нужен такой препарат, который, повышая
устойчивость организма к гипоксии, в то же
время сохранил бы ее высокую
радиозащитную эффективность. Однако гипоксию (10%-
ное содержание кислорода во вдыхаемом
воздухе), вероятно, уже и сейчас можно
рекомендовать в практику авиационной и
космической медицины в качестве средства защиты
от ионизирующей радиации, но только в тех
случаях, когда очень велика мощность дозы
и сравнительно невелико время воздействия
(например, при пролете через радиоактивное
облако).
Если гипоксия увеличивает
радиорезистентность, то естественно предположить, что
увеличение содержания кислорода должно
повысить чувствительность организма к
радиации.
Однако ряд экспериментальных данных (к
сожалению, их не так уж много)
свидетельствует о том, что у здоровых животных
понижения радиорезистентности при повышенном
содержании кислорода во вдыхаемом воздухе
не наблюдается, за исключением тех случаев,
когда животные в момент облучения дышали
чистым кислородом под высоким давлением,
значительно превышающим одну атмосферу.
В этих условиях токсичность кислорода, по-
видимому, суммируется с поражающим
эффектом ионизирующего излучения.
Искусственный еипобиоз. Радиобиологам
хорошо известно, что животные во время
спячки весьма устойчивы к поражающему
действию радиации. То же самое
наблюдается и у животных в состоянии
искусственного гипобиоза. Важно подчеркнуть, что в
состоянии искусственного гипобиоза у животных
резко (на 25—50%) повышается резистент-
ность не только к радиации, но и к
воздействию других экстремальных факторов (острая
гипоксия, ускорения и др.) по сравнению с
резистентностью контрольных животных [52,
96,97].
Однако эти весьма заманчивые результаты
экспериментов далеки от практического
использования в космической медицине. Для
того чтобы использовать этот метод при
длительных космических полетах, необходимо
научиться длительно поддерживать глубокую и
управляемую гипотермию [97].
ЛОКАЛЬНАЯ ЗАЩИТА
ОТ РАДИАЦИОННЫХ ПОРАЖЕНИЙ
Впервые возможность изменения реакции
животных на общее облучение при помощи
экранирования селезенки была показана
Л. Джекобсоном с сотрудниками в 1949 г.
[29, 123].
За последние 20—25 лет опубликовано
много работ, в которых сообщались результаты
исследований о влиянии экранирования
отдельных органов или областей тела на
реакцию животных, подвергнутых облучению.
Среди опубликованных значительное число
исследований, посвященных изучению
особенностей поражения проникающей
радиацией кроветворных органов и крови, оценке
значения поражения того или пного участка
(отдела) кроветворной ткани в развитии и
исходе лучевой болезни, а также вскрытию
механизмов поражающего действия
ионизирующих излучений на систему
кроветворения. И только за последние 10 лет в связи
с освоением космического пространства
исследованиям по локальной защите стал
придаваться практический аспект.
Было установлено, что экранирование
отдельных органов или участков тела в
значительной степени повышает устойчивость орга-
ПРОТИВОРАДИАЦИОННАЯ ЗАЩИТА
337
низма к поражающему действию радиации.
Показано также, что благоприятный эффект
локальной защиты проявляется на всех видах
лабораторных животных (табл. 7, 8).
Таблица 7. Выживаемость белых крыс после
воздействия рентгеновскими лучами с применением
метода локальной защиты * [42]
Доза
облучения, р
Группа
Число крыс
Выживаемость
на 30-е сутки,
%
600—613
600-613
800
800
Без защиты
С защитой
Без защиты
С защитоц
* Свинцовый экран накладывался
область, где
107
117
17
17
на верхнюю
расположены печень, желудок,
6.
68,
0
63,
,5
,4
,5
поясничную
селезенка.
Таблица 8. Изменение количества лейкоцитов (в тыс.)
у собак и их выживаемость после гамма-облучения с
экранированием головы или области живота [72]
Группа
Число
собак
1
о
и
о
в
m
чное
о
и
а
После облучения
А
%
СО
•В
ft
Л
I
ю
Л
м
S
5
на
Л
ш
I
s
600 р
600 р
(экранировали
голову; доза за
экраном — 150 р)
600 р
(экранировали
область живота;
доза за экраном —
150 р)
600 р
(экранировали
область живота;
доза за экраном —
300 р)
6 0 10,33,9 0,5 0,18 — —
7 4 11,83,6 0,8 0,5 2,4 7,9
7 6 11,94,7 2,252,0 4,9 11,3
5 4 12,13,6 0,951,1 3,2 8,4
Высокую выживаемость животных при
экранировании нельзя объяснить уменьшением
поглощенной дозы радиации. В самом деле,
селезенка мышей весит в среднем около ОД г
и составляет 0,005% общего веса тела,
поэтому ее экранирование практически не может
изменить общую поглощенную дозу. Или
взять другой пример. При гамма-облучении
крыс в дозе 1400 рад с экранированием
областей живота блоком шириной 4 см доза
облучения уменьшается приблизительно на 25%
и составляет около 1050 рад. Эта доза при
общем облучении крыс без применения
экранов является абсолютно смертельной, а при
экранировании погибало лишь
незначительное (10%) количество животных.
Защитный эффект экранирования
обусловлен сохранением в облученном организме
участков тканей, находящихся в момент
облучения за экраном неповрежденными. Вот
почему этот вид защиты не следует именовать
локальной физической защитой. Физическая
защита уменьшает дозу радиации, а
локальная защита является разновидностью
биологической защиты и рассчитана не на
уменьшение общей поглощенной дозы радиации, а
на сохранение в облученном организме
минимально необходимого количества
неповрежденных тканей радиочувствительных органов.
Известно, что любая неповрежденная
излучением биологическая ткань в состоянии
содействовать более легкому течению лучевой
болезни. Это, по-видимому, справедливо лишь
при относительно небольших поражающих
дозах. При дозах, вызывающих гибель
подавляющего числа животных, наиболее
устойчивое действие на последующее течение
лучевой болезни оказывает экранирование
радиочувствительных органов, в первую очередь
костного мозга, селезенки и тонкого
кишечника.
Установлено, что брюшная область
приблизительно в два раза и более чувствительна
к радиации, чем другие области тела.
Несмотря на некоторые различия в
результатах, полученных разными авторами,
основной вывод, вытекающий из их исследований,
не вызывает сомнения: экранирование
отдельных органов или областей тела при общем
рентгено- или гамма-облучении животных
представляет собой эффективный метод,
позволяющий ослаблять проявления лучевой
реакции и снижать частоту смертельных
исходов при больших дозах облучения.
Проникновение человека в космос побудило
радиобиологов обратить внимание на космическую
радиацию и в первую очередь на протоны высоких
энергий.
Б. Л. Разговоровым, В. С. Морозовым,
В. С. Шашковым, В. В. Антиповым, Н. И. Кон-
новой и др. [71—73, 85] впервые было
показано, что экранирование отдельных частей
тела, в первую очередь участков области
живота, является эффективным методом защиты
не только при воздействии рентгеновских и
гамма-лучей (Со80), но и при облучении
протонами.
22 Заказ М 1174, т. III
338
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
В последние годы опубликована серия
работ, выполненных Ю. Г. Григорьевым и его
сотрудниками, а также другими авторами.
В этих работах сообщаются результаты
изучения эффективности локальной защиты при
облучении животных протонами высоких
энергий [2-4, 11, 16, 23, 35-37, 42, 56, 71-
74,85,89-91,115].
Весь этот богатый п весьма ценный в
научном и практическом отношениях фактический
материал можно вкратце, с учетом
практического аспекта разбираемой проблемы,
изложить в следующем обобщенном виде.
Эффективность локальной защиты
доказана на всех видах лабораторных животных и
при различных видах ионизирующей
радиации (рентгеновские и гамма-лучи, протоны
и нейтроны). Экранирование частей тела и
особенно области живота при общем
облучении не только повышает процент
выживаемости животных, но и существенно облегчает
клиническое течение лучевой болезни,
снижает тяжесть и частоту проявления основных
синдромов лучевого поражения.
Экранирование живота хотя и не предотвращает
снижения веса тела и падения основных
показателей периферической крови в первые 3—5
суток после облучения, но существенно
уменьшает степень выраженности этих изменений
и в еще большей мере ускоряет
восстановление названных показателей [72].
Более того, многочисленными патоморфо-
логическими исследованиями установлено
существенное снижение глубины и
выраженности патоморфологических изменений не
только в органах и тканях, частично
экранированных во время облучения, но и в органах и
тканях, не защищенных экраном,— в
центральной нервной системе, миокарде,
сетчатке глаза, семенниках и пр.
Степень эффективности экранирования
находится в определенной зависимости от
величины дозы облучения, локализации экрана,
площади экранируемой поверхности (массы
защищенных тканей), толщины экрана,
определяющей остаточную дозу за защитой, и
других факторов.
При дозах облучения, превышающих
абсолютно минимальную смертельную дозу,
наилучший эффект локальной защиты
наблюдается при экранировании тонкого кишечника
в сочетании с защитой костного мозга. Это
лучше всего достигается помещением экрана
из защитного материала на область верхней
половины живота [72]. Ни ускорение, ни
вибрация, примененные с интервалом в одни
сутки как до, так и после облучения, не
оказывают отрицательного влияния на
эффективность экранирования [71].
Очень важно было установить величину
минимальной массы защищенных тканей и
минимальную степень ослабления дозы
облучения материалом защитного экрана
(величину остаточной дозы за экраном). Были
проведены опыты, которые показали, что для
выявления отчетливого защитного эффекта
на крысах в диапазоне доз от 1000 до 1650—
1850 р существует некоторая минимальная
масса (минимальный объем) защищенных
тканей, в первую очередь кишечника и
кроветворных органов, сохранение нормальной
функции которых необходимо для
восстановления пораженных радиацией органов и
тканей [73]. Авторы установили, что при
ширине экрана 2 см величина этой массы
составляет 10—12% веса тела крысы. Если же
масса защищенных тканей составляет 5—6%
веса тела, что имеет место при ширине экрана
1 см, то это количество оказывается
недостаточным для обеспечения высокой
выживаемости крыс при гамма-облучении в дозах,
превышающих 900—1000 р, т. е. в дозах,
превышающих в 1,5—2 раза минимальную
абсолютно смертельную.
При избранной авторами основной ширине
экрана (2 см), обеспечивающей защиту 10—
12% массы тела в диапазоне доз облучения
от 1000 до 1500 р, отмечено отчетливое
повышение выживаемости животных не только в
тех случаях, когда экран практически почти
полностью поглощает поток гамма-облучения,
но и тогда, когда экранированные участки
тела получают относительно большие дозы
облучения: до 100—120 р при дозе общего
облучения 1500 р и до 230—250 р при дозе 1000 р.
Разную величину максимальных доз
облучения экранированных участков тканей
(приблизительно от 120 до 250 р), при которых
эти ткани все еще сохраняют способность
проявлять защитный эффект, авторы объясняют
различием в величине доз облучения, а
следовательно, и степени тяжести поражения
незащищенных тканей и органов, составляющих
90% массы всего тела. При дозах облучения,
близких к минимальной абсолютно
смертельной дозе, высокий защитный эффект
сохраняется в том случае, когда доза "облучения
экранированных участков брюшной области
составляет около 35% дозы общего
облучения.
При экранировании участков живота крыс
стальным блоком шириной 2 см и толщиной
15 см фактор уменьшения дозы (ФУД)
составляет около 2,4, в то время как для боль-
ПРОТИВОРАДИАЦИОННАЯ ЗАЩИТА
339
шинства радиопротекторов ФУД равняется
приблизительно 1,5—1,7, а иногда бывает и
того меньше.
В табл. 9—11 представлены результаты
экспериментов по определению зависимости
эффективности локальной защиты от ширины
и толщины экранов.
Высокий защитный эффект экранирования
при общем гамма-облучении собак в
смертельных дозах обеспечивается защитой тканей
головы или живота, масса которых составляет
10—15% тела (табл. 12). Для получения
такого защитного эффекта экранирования
живота в условиях общего гамма-облучения
собак в смертельных дозах необходимо
обеспечить трех-четырехкратное ослабление
излучения материалом защитного блока. Достаточно
Таблица 9. Выживаемость крыс при гамма-облучении
с экранированием верхнего отдела живота защитными
блоками разной ширины при постоянной толщине
15 см [73]
Таблица 10. Выживаемость облученных (Со60) крыс
при экранировании верхнего отдела живота
защитными блоками разной толщины [73]
Ширина
экрана, см
Число крыс
Выживаемость,
0
6
4
3
2
1
0
4
2
1
0
4
3
2
1
0
3
2
1
1000 р
95
30
30
36
30
42
1200 р
12
12
24
18
1500 р
12
12
17
17
18
1650 р
12
29
30
30
1800 р
18
1950 р
18
3,2±1,8
100,0
96,7±3,3*
97,2±2,8*
83,3±6,8*
90,5±4,5*
0
100,0
95,8±4,1
33,3±11,1
0
100,0
82,4±9,2
82,4±9,2
11,1±7,4
82,8±7,0
70±8,4
0
27,8±10,6
0
Размеры экрана, см
ширина
толщина
Число крыс
Выживаемость, %
1000
0
3
1 5
10
15
3
15
5
2 10
15
Достоверность различия к контролю Р < 0,05.
Таблица 11. Остаточная доза радиации за экраном
и выживаемость крыс при гамма-облучении дозой
1000 р с экранированием верхнего отдела живота
[73]
1500 р
95
24
24
24
42
48
42
42
30
24
18
17
3,2±1,8
8,3±5,6
20,8±8,3*
29,2±9,3*
90,5±4,5*
14,6±5,1*
88,1+5,0*
92,9±4,0*
83,3±6,8*
8,3±5,6
50,0±11,8*
82,4±9,2*
Раамеры экрана,
см
ширина
толщина
Выживаемость, %
Остаточная доза,
за экраном
% от
общей дозы
приближенное значение,
Р
3
5
10
15
3
5
10
15
5
10
15
8,3±5,6
20,8±8,3
29,2±9,3
90,5±4,5
14,6±5,1
88,1±5,0
92,9±4,0
83,3±6,8
8,3±5,6
50,0±11,8
82,4±9,2
40,0
22,9
8,1
3,5
40,0
22,9
8,1
3,5
22,9
8,1
3,5
400,0
230,0
80,0
35,0
400,0
230,0
80,0
35,0
350,0
120,0
50,0-55,0
1 Достоверность различия к контролю Р < 0,001.
высокий эффект экранирования живота у
собак сохраняется и при двукратном ослаблении
дозы облучения за экраном. Результаты этого
опыта показали, что экранирование частей
тела у собак во время общего гамма-облуче-
22*
340
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
Таблица 12. Выживаемость собак при общем гамма-облучении дозой 600 р с экранированием равных масс
тканей головы и живота [72]
Локализация
защиты
Степень
ослабления дозы
экраном
Без защиты * —
То же —
Голова 4,1
Живот 4,1
» 3,0
» 2,0
♦ Облучение дозой 500 р.
Доза за
экраном, р
500
600
-150
-150
200
300
Число
всего
7
6
7
7
5
5
собак
выжило
0
0
4
6
4
4
Выживаемость, %
0
0
57,0
86,0
80,0
80,0
спж
погибших
собак,
сутки
15,7
13,7
20,3
33,0
10
18
Число собак с лучевой
болезнью
тяжелой
степени
7
6
3
—
1
.. 2
средней
тяжести
4
1
2
1
легкой
—
—
6
2
2
ния в дозе, превышающей минимальную
абсолютно смертельную, оказалось даже более
эффективным, чем у крыс.
Так, при экранировании головы
выживаемость собак составила около 60%, а крыс
только 30%.
Заслуживают особого внимания
исследования Г. С. Стрелина и сотр. [89—91], а также
других авторов [23, 35], посвященные
изучению эффективности локальной защиты при
длительном хроническом фракционированном
облучении. И в этих условиях
локальная защита оказалась весьма эффективной.
Г. С. Стрелин и его сотрудники ежедневно
облучали мышей в дозе 40 р при мощности
дозы 5 р/мин. Половину мышей подвергали
общему облучению, у другой половины при
облучении экранировали голень одной и той
же конечности свинцовой манжеткой
толщиной 3 мм. В первой группе (общее облучение)
животные начали гибнуть через 35 суток
после начала облучения, когда суммарная доза
облучения достигала 1240 р и полностью
погибли к 73-м суткам при суммарной дозе
2520 р. Во второй группе (с экранированием)
животные начали гибнуть, когда суммарная
доза достигла 2720 р. Все животные погибли
лишь на 135-е сутки при суммарной дозе
4640 р. В отдельной серии опытов мышей,
которым экранировали голень, прекращали
облучать с момента, когда погибли последние
контрольные животные (73-и сутки);
экранированные мыши остались живы.
По мнению Г. С. Стрелина и соавт.,
защитный эффект экранирования в условиях
хронического облучения значительно выше, чем при
остром, однократном облучении. Здесь
уместно подчеркнуть, что в условиях хронического
облучения при малой мощности дозы
применение радиопротекторов, как показывают
эксперименты на животных, не только
нецелесообразно, но даже вредно, поскольку
длительное применение протекторов (более 15
суток) может оказать токсическое действие и
даже осложнить реакцию организма на
облучение [57, 85].
Локальная защита оказалась
эффективной и при малых дозах облучения. Так,
М. В. Васин и Б. Л. Разговоров [11] в опытах
на морских свинках и крысах показали, что
при малых дозах облучения (100—200 р)
скорость пострадиационного снижения частоты
хромосомных нарушений выше в случаях
экранирования органов брюшной полости.
Через 3 суток после облучения в дозе 100 р
(морские свинки) и 200 р (крысы) при
экранировании живота процент хромосомных
нарушений в клетках костного мозга был в
пределах нормы, в то время как даже при дозах
вдвое меньших, но без локальной защиты
число хромосомных нарушений было выше,
чем в контроле.
Экранирование живота или головы при
облучении заметно ускоряет течение репаратив-
ных процессов. Период полувосстановления
у защищенных животных в 2—3 раза
меньше, чем у облученных без защиты.
За последние годы проведены
исследования по совместному применению локальной
защиты и некоторых лекарственных средств,
главным образом радиопротекторов, в
условиях острого облучения. Оказалось, что при
облучении животных с экранированием частей
тела специфическая эффективность
радиопротекторов из класса аминотиолов и индолилал-
киламинов значительно повышается.
Повышение эффективности радиопротекторов в
условиях воздействия на животных абсолютно
ПРОТИВОРАДИАЦИОННАЯ ЗАЩИТА
341
смертельных доз радиации особенно
отчетливо проявляется при применении препаратов
в малых (по сравнению с общепринятыми)
дозах и при использовании
«малоэффективных» экранов (табл. 13—15).
Таблица 13. Влияние экранирования и протекторов
на выживаемость крыс, облученных дозой 900 р [4]
Группа
i
а
И
«я
о
1
Выживание по
срокам, дни
после
облучения
6
12
30
р
Sgco
Контроль
Цистамин *
Мексамин *
Экран **
Экран + мексамин
Экран + цистамин
—
100
30
30
100
31
43
35
40
35
44
8
37
20
28
33
44
0
6
8
11
28
34
0
5
4
7
25
33
0
12
12
18
70
75
* Препараты вводили внутрибрюшинно за 10 мин. до
облучения.
** Свинцовая пластинка толщиной 5 мм на голень.
Из приведенных в табл. 13—15 данных
видно, что комбинация радиопротекторов с
локальной защитой оказывает более
выраженный противолучевой эффект, чем каждый из
этих видов защиты в отдельности. Более того
(что особенно важно), применение
комбинированной защиты позволяет уменьшить
дозировку препарата в 2—4 раза (у животных),
снизить вес и габариты экрана. Имеются
отдельные сообщения, что локальная защита
повышает терапевтическую эффективность
гемпоэтических препаратов и антибиотиков
[36,89].
Таким образом, приведенный
экспериментальный материал позволяет сделать вывод,
что локальная защита уже сейчас может быть
использована на космических летательных
аппаратах в качестве одного из методов
активной противорадиационной защиты экипажей.
Для использования этого вида защиты не
существует никаких противопоказаний. Этот
метод может применяться как при малых, так
и при больших дозах облучения, при малых
и больших мощностях доз. На данном этапе
ведущая роль во внедрении этого метода в
практику космической -и - авиационной
медицины принадлежит не радиобиологам и
медикам, а уже инженерам-конструкторам.
При конструкции соответствующих экранов
или защитных поясов следует иметь в виду,
что противорадиационная эффективность этих
экранов, поясов или шлемов при смертельных
дозах облучения (для человека 400—600 бэр)
может проявиться при условии, если они
экранируют как минимум 10—15% массы тела и
трех-четырехкратно ослабляют излучение.
При смертельных дозах радиации крайне
необходимо экранировать
радиочувствительные органы и в первую очередь костный мозг,
селезенку и тонкий кишечник. Это требование
наиболее удачно достигается экранированием
верхней половины живота. При
несмертельных дозах облучения или при условии
комбинированной защиты (локальная+фармако-
химическая) объем защищаемой массы тела
может быть меньшим, а остаточная доза за
экраном — большей.
Применяя местное (как и общее)
экранирование, всегда следует иметь в виду то
обстоятельство, что некоторые виды излучения,
взаимодействуя с веществом экрана, могут
вызывать вторичное излучение, вследствие
чего экран может оказаться не только
неэффективным, но и вредным.
Само собой разумеется, что экраны, пояса
или шлемы не должны препятствовать
трудовой деятельности космонавтов и не должны
быть источником серьезных травматических
повреждений.
Довольно высокая эффективность метода
локальной защиты ни в какой мере не
означает, что он единственный из методов
активной защиты, и противопоставлять его
биологическому или фармако-химическому не
следует. Все эти методы должны дополнять друг
друга.
В заключение следует подчеркнуть, что
обеспечение радиационной безопасности —
это большой комплекс мероприятий.
К ним относятся: оценка защитных свойств
оболочки и различных экранов
проектируемого корабля; разработка системы бортового и
индивидуального дозиметрического контроля
космонавтов; проведение биологической
дозиметрии космической радиации во время
полета; работа службы радиационной
безопасности полета, развертываемая при подготовке
корабля к пуску и функционирующая в
течение всего полета. Сюда входят
прогнозирование радиационной обстановки в
космическом пространстве — индикация
ионизирующего излучения на предполагаемых трассах
полета при помощи физических и
биологических методов, специальные наблюдения за
состоянием солнечной активности и др.
Медико-гигиенические мероприятия
включают методы локальной, биологической, фар-
342 ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
Таблица 14. Выживаемость крыс при гамма-облучении дозой 1000 рад при различных методах защиты, [74]
Группа
Число
крыс
Выживаемость
%
СПЖ
погибших крыс,
сутки
Контроль (без защиты)
Экранирование живота*
Цистамин + АЭТ (по 50 мг/кг)
Цистамин + АЭТ (по 50 мг/кг) + экранирование живота
Цистамин + АЭТ (по 25 мг/кг)
Цистамин + АЭТ (по 25 мг/кг) + экранирование живота
Цистамин (50 мг/кг)
Цистамин (50 мг/кг) + экранирование живота
Цистамин (25 мг/кг)
Цистамин (25 мг/кг) + экранирование живота
* Экран шириной 2 см, толщиной 3 см.
** Различие статистически достоверно только к экранированию живота.
*** Различие статистически достоверно и к экранированию живота и к препаратам в той же дозе.
Таблица 15. Выживаемость и средняя продолжительность жизни крыс после гамма-облучения с разной
мощностью дозы при различных видах защиты [74]
138
137
17
21
48
48
60
60
ИЗ
120
1
37
12
20
3
29
2
38
3
59
0,7±0,7
27,0±3,8
70,6±11,1
95,2±4,7**
6,3±3,5
60,4±7,1***
3,3±2,3
63,3±6,2***
2,7±1,5
49,1±4,6
8,1±0,2
12,9±0,5
21,2±3,3
12,0
10,2±0,6
18,6±1,4
10,3±0,5
15,7±1,5
9,5±0,3
12,9±0,6
Характер защиты
Число
животных
Выживаемость
СПЖ
погибших крыс,
сутки
1000 р,
Без защиты
Экранирование живота
Экранирование головы
Цистамин (50 мг/кг)
Цистамин (50 мг/кг) + экранирование живота
Цистамин (50 мг/кг) -f- экранирование головы
925—945
Без защиты
Экранирование живота
Экранирование головы
Цистамин (25 мг/кг)
Цистамин (25 мг/кг) + экранирование живота
Цистамин (25 мг/кг) + экранирование головы
Мексамин (5—6 мг/кг)
Мексамин (5—6 мг/кг) + экранирование живота
Мексамин (5—6 мг/кг) -f экранирование головы
* Различие статистически достоверно к цистамину и экранированию головы и живота.
** Различие статистически достоверно к мексамину и экранированию головы и живота.
10,7—13,5
72
66
29
60
30
39
, 33,7-38,
60
48
48
36
36
36
54
60
52
р/мин
0
20
3
2
24
32
8 р/мин
0
8
6
0
17
16
2
46
19
0
30,3±5,7
10,3±5,6
3,3±2,3
80,0±7,3*
82,1±6,1*
0
16,7±5,7
12,5±4,8
0
47,2±8,3*
44,4±8,3*
3,7±2,6
7б,7±5,5**
36,5±6,7**
8,2±0,3
13,4±0,8
9,0±1,1
10,3±0,5
14,2±2,7
15,7±3,2
5,7±0,3
14,1±1,0
6,2±0,7
8,8±0,4
13,4±1,3
10,8±1,5
8,8±0,6
16,3±1,8
10,1±1,2
мако-химической профилактики и терапии
радиационных поражений.
Указанный комплекс мероприятий был
использован в той или иной мере при
пилотируемых полетах советских и американских
космических кораблей, хотя все полеты были
сравнительно кратковременными и
осуществлялись при благоприятной радиационной
обстановке. Данные по обеспечению
радиационной безопасности прошедших космических
полетов достаточно полно освещены в
литературе. Будущие полеты в космос в плане
обеспечения радиационной безопасности
представляют более серьезную проблему.
ПРОТИВОРАДИАЦИОННАЯ ЗАЩИТА
343
ТЕРАПИЯ РАДИАЦИОННЫХ ПОРАЖЕНИЙ
В УСЛОВИЯХ КОСМИЧЕСКОГО ПОЛЕТА
Фармако-химическая, биологическая и
локальная защита может в значительной
степени ослабить поражающий эффект радиации,
облегчить тяжесть лучевой болезни, спасти
от смертельного исхода. Однако ни один из
этих видов защиты не предотвращает
развитие патологического процесса, вызванного
действием проникающих излучений. Поэтому
все пострадавшие, независимо от применения
защиты, будут нуждаться в лечении. Правда,
эффективность терапии у применявших
защиту будет значительно выше, чем у непри-
менявших.
Следовательно, при неблагоприятной
радиационной обстановке (длительные полеты,
солнечные вспышки, длительное нахождение
в естественных и искусственных
радиационных поясах Земли) может возникнуть
необходимость в терапии лучевой болезни.
Для лечения лучевой болезни не
существует, да и вряд ли когда-либо будет найдено
какое-то одно специфическое средство.
Поэтому применяется комплексная терапия,
осуществляющаяся по различным схемам [2, 15,
18, 25, 28, 30, 40, 61, 64, 101, 107, 118].
Принципы, заложенные в ту или другую
схему комплексной терапии типичной формы
острой лучевой болезни, определяются
современным представлением об основных
патогенетических механизмах ее развития и
значимости отдельных синдромов в клинической
картине и исходах заболевания.
В этой связи лечебные мероприятия
должны быть направлены в первую очередь на
оказание помощи при первичной реакции,
замещение и восстановление нарушенной
деятельности кроветворных органов, предупреждение
и борьбу с инфекционными осложнениями,
профилактику и лечение геморрагического
синдрома. Кроме этих патогенетических
средств, в схеме комплексной терапии
должны быть использованы и симптоматические
средства, направленные на поддержание и
улучшение деятельности всех органов и
систем, безусловно в той или иной степени
страдающих при острой форме лучевой болезни.
Оказание помощи при первичной реакции
сводится к применению средств,
уменьшающих выраженность Диспептического синдрома
и интоксикации. Показан прием антигиста-
минных средств (типа димедрола, пипольфе-
на) и препаратов группы атропина, а также
комплекса витаминов. Пока еще нет
эффективных средств, которые приостановили бы
деструкцию кроветворной ткани или же
способствовали более быстрому развитию репа-
ративных процессов в ней.
Что касается трансплантации аутологично-
го или же аллогенного костного мозга,
применения препаратов ДНК и РНК, переливания
форменных элементов периферической крови,
то все это в условиях космоса, даже если в
составе экипажа будет находиться врач,
невыполнимо. Да и о целесообразности
использования этих средств в схеме комплексной
терапии лучевой болезни в земных условиях
пока нет однозначного мнения.
Как известно, инфекционные осложнения
весьма существенно отягощают течение
лучевой болезни и являются одной из основных
причин смертельных исходов. Эффективными
средствами в борьбе с инфекционными
осложнениями являются антибиотики с широким
спектром действия, применяемые в больших
дозах. Эффективность антибиотиков при
лучевой болезни убедительно подтверждена
многочисленными экспериментальными
исследованиями и клиническими наблюдениями [25].
Для предотвращения вторичного
инфицирования человека, подвергшегося
радиационному воздействию, необходима его возможно
более ранняя изоляция от других больных.
Целесообразно для подавления еще не
активной эндогенной микрофлоры желудочно-
кишечного тракта назначать
сульфаниламидные препараты типа фталазола (синонимы —
талазон, талеудрон, талидин, талисульфазол,
фталисульфатиазол и др.). Пока нет единого
мнения о сроках, когда нужно начинать
антибактериальную терапию острой лучевой
болезни, и о показаниях к ней. Одни авторы
рекомендуют назначать антибиотики как
можно раньше, а другие — после того, как
количество лейкоцитов в периферической
крови упадет до 1000 и ниже.
Для борьбы с геморрагическим синдромом
назначают препараты, уменьшающие
проницаемость сосудистой стенки и влияющие на
отдельные фазы процесса свертывания крови.
Больным назначают аскорбиновую кислоту,
хлористый кальций и глюконат кальция,
рутин, цитрин, препараты серотонина,
фибриноген, е-аминокапроновую кислоту. По
наблюдениям клиницистов из всех указанных
выше препаратов е-аминокапроновая кислота
оказалась наиболее эффективной.
344
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
Существенное значение в лечении больных
имеет организация ухода, режима,
полноценного калорийного питания. Пища должна
быть богата белками (при рациональном
распределении в ней основных ингредиентов) и
вкусно приготовлена. Особого внимания у
тяжело больных требуют мероприятия,
связанные с соблюдением асептического режима,
уходом за кожей и слизистыми оболочками, а
также обычные гигиенические манипуляции.
Экспериментальные данные, полученные на
крупных лабораторных животных (собаках,
обезьянах), свидетельствуют о том, что даже
очень простая схема комплексной терапии,
включающая применение набора
антибиотиков и комплекса витаминов, при надлежащем
уходе и хорошем питании оказывает
достаточно высокий терапевтический эффект.
Выживаемость среди подвергавшихся лечению
животных на 40—55% выше, чем среди
контрольных, облученных при дозах СД 75-эо.
В связи с неуклонным прогрессом
фармакотерапии и разработкой новых трансфузион-
ных, антибактериальных и других средств и
методов их применения вряд ли
целесообразно приводить конкретные рекомендации и
инструкции но лечению, а лучше ограничиться
лишь изложением в общих чертах основных
принципов терапии острой лучевой болезни.
Конкретные препараты и инструкции по их
применению очень быстро могут утратить
свою практическую значимость, а общие
принципы вряд ли могут существенно
измениться в ближайшие 5—6 лет.
Объем лечебной помощи в условиях
космического полета во многом будет зависеть от
наличия врача в составе экипажа. При
отсутствии врача речь может идти лишь о
квалифицированной доврачебной помощи (само- и
взаимопомощь). Космонавты при помощи
хорошо составленной инструкции могут
использовать простую схему комплексной терапии,
состоящей из применения витаминов и
антибактериальных средств, особенно если эти
препараты не требуют парентерального
введения.
При наличии же врача в составе экипажа
использование схемы комплексной терапии
лучевой болезни, особенно ее упрощенного
варианта, вполне осуществимо. Однако
препараты, включенные в бортовую аптечку в
качестве противолучевых средств (как
патогенетические, так и симптоматические),
должны быть проверены на индивидуальную
переносимость в наземных условиях в период
подготовки к полету, поскольку многие
лекарственные препараты могут вызвать аллергию
различной степени тяжести; бороться с
явлениями аллергической реакции в условиях
космоса весьма трудно.
ЛИТЕРАТУРА
1. Аллен А. О. Радиационная химия воды и
водных растворов (пер. с англ.). М., ИЛ, 1963.
2. Бак 3. Химическая защита от ионизирующей
радиации (пер. с англ.). М., Атомиздат, 1968.
3. Бак 3., Александер П. Основы радиобиологии
(пер. с англ.). М., ИЛ, 1963.
4. Б аукая В. С. Усиление защитного эффекта
экранирования костного мозга действием
химических радиопротекторов при остром лучевом
поражении. В сб.: Медицинская приматология.
Тбилиси, 1967, 259-263.
5. Бейли Д. К. Радиационная опасность при
космических полетах (пер. с англ.). М., «Мир»,
1964.
6. Бонд В., Флиндер Г., Аршамбо Д. Радиационная
гибель млекопитающих (пер. с англ.). М.,
Атомиздат, 1971.
7. Брехман И. И. Женьшень. Л., Медгиз, 1957.
8. Брехман И. И. Элеутерококк. Л., «Наука», 1968.
9. Ван Беккум Д. В. Восстановление и лечение
облученного организма. В кн.: Механизмы
радиобиологического эффекта (пер. с англ.). Эр-
рер М., Форсберг А. (ред.). М., Атомиздат, 1962,
260-314.
10. Васильев П. В., Белай В. Е., Глод Г. Д.,
Разуме ев А. Н. Патофизиологические основы
авиационной и космической фармакологии. В кн.:
Проблемы космической биологии, 17. М.,
«Наука», 1971.
И. Васин М. В., Разговоров Б. Л. Влияние
экранирования живота на частоту хромосомных
аберраций в клетках костного мозга морских
свинок и крыс при гамма-облучении в дозах 50—
200 р. В кн.: Проблемы космической биологии,
14. М., «Наука», 1971, 199-204.
12. Вахтелъ В. С, Синенко Л. Ф. Влияние цистами-
на гидрохлорида на развитие и течение
лучевой болезни у больных, подвергающихся репт-
гено-радиотерапии. Медицинская радиология,
1963, 8, № 2, 13-19.
13. Верное С. Я. Исследования космического
пространства. М., «Наука», 1965.
14. Вершинин Н. В. Фармакология. М., Медгиз,
1952.
15. Вопросы патогенеза, экспериментальной
терапии и профилактики лучевой болезни.
Горизонтов П. Д. (ред.). М., Медгиз, 1960.
16. Вопросы радиобиологии (пер. с англ.). Бак 3.,
Александер П. (ред.). М., ИЛ, 1956.
17. Второй групповой космический полет и
некоторые итоги полетов советских космонавтов на
кораблях «Восток». Сисакян Н. М. (ред.). М.,
«Наука», 1965.
18. Гемпелъман Л., Лиско Г., Гофман Д. Острый
лучевой синдром (пер. с англ.). М., Атомиздат,
1954.
ПРОТИВОРАДИАЦИОННАЯ ЗАЩИТА
345
19. Тенин А. М.у Гуровский Н. Я., Емельянов М. Д.,
С аксонов П. П., Яздовский В. И. Человек в
космосе. М., Медгиз, 1963.
20. Граевский Э. #., Константинова М. М.
Исследование механизма противолучевого защитного
действия некоторых серусодержащих веществ.
Докл. АН СССР, 1960, 133, № 4, 969-971.
21. Граевский Э. Я., Константинова М. М.
Противолучевое действие защитных агентов и
«кислородный эффект». Радиобиология, 1961, 1, № 2,
270-272.
22. Григорьев Ю. Г., Маркелов Б. А., Попов В. Я,
Ахунов А. А., Илюхин А. В., Цессарская Т. Я.,
Седов А. В., Корсаков В. А. Экспериментальное
обоснование допустимых доз радиации при
длительных космических полетах. Космическая
биология и медицина, 1970, 4, № 6, 9.
23. Григорьев Ю. Г., Невская Г. Ф., Абрамова Г. А.,
Гинсбург Е. В., Календ ар о ва М. П.
Сравнительная оценка радиобиологических эффектов при
различных вариантах локальной защиты тела.
Космическая биология и медицина, 1970, 4, № 3,
40.
24. Гусъкова А. К. Возможности использования
клинических данных для обоснования
допустимых лучевых нагрузок в условиях длительных
космических полетов. Космическая биология и
медицина, 1970, 4, № 1, 46.
25. Гуськова А. К., Байсаголов Г. Д. Лучевая
болезнь у человека (очерки). М., «Медицина»,
1971.
26. Давыдов Б. Я. Реактивность облученных
животных, защищенных меркапто- (цистамин и цис-
тафос) и индолилалкиламинами (5-Мот и серо-
тонин) к поперечно направленным перегрузкам.
В кн.: Проблемы космической биологии, 14. М.,
«Наука», 1971, 251-271.
27. Давыдов Б. И., Антипов В. В., Саксонов Я. П.
Обоснование допустимых доз облучения при
планировании космических полетов.
Космические исследования, 1968, 6, № 3, 450-468.
28. Действие ионизирующей радиации на организм
человека (пер. с англ.). Кронкайт Е. Н., Бонд
В. П., Данхэм Ч. Л. (ред.). М., Медгиз, 1960.
29. Джекобсон Л., Маркс Э., Гастон Э.
Наблюдение за выживаемостью после облучения при
экранировании селезенки и введении
клеточных суспензий. В кн.: Вопросы радиобиологии
(пер. с англ.). Бак 3., Александер П. (ред.). М.,
ИЛ, 1956, 198-215.
30. Диагностика и лечение острых лучевых
поражений. Изд. Всемирной организации
здравоохранения. Женева, 1962.
31. Дорман Л. И., Мирошниченко Л. И. Солнечные
космические лучи. М., «Наука», 1968.
32. Дэвидсон Г. О. Биологические последствия
общего гамма-облучения человека (пер. с англ.).
М., Атомиздат, 1960.
33. Жеребченко П. Г. Противолучевые свойства ин-
долилалкиламинов. М., Атомиздат, 1971.
34. Защита ядерных реакторов (пер. с англ.). М.,
ИЛ, 1958.
35. Кауленд Р. Влияние экранирования и введения
клеток костного мозга на эффективность
серопрофилактики дифтерийной интоксикации у
облученных животных. Медицинская радиология, .
1961, 6, № 3, 43-47.
36. Клемпарская Я. Я. О механизме защитного
влияния экранирования органов при общем
облучении крыс. Медицинская радиология, 1961,
6, № 2, 77-78.
37. Ковалев И. Ф. Функциональные механизмы
развития радиобиологических эффектов. М.,
Атомиздат, 1969.
38. Ковалев Е. Е., Сакович В. А., Смиренный Л. Я.,
Степанов В. В. Защита экипажей
межпланетных кораблей с двигателями малой тяги от
протонов радиационного пояса Земли. В сб.:
Вопросы дозиметрии и защиты от излучений,
вып. 9. М., Атомиздат, 1969, 122.
39. Козлова А. В. Основы радиевой терапии. М.,
Медгиз, 1956.
40. Козлова А. В., Воробьев Е. И. Клиника и
лечение повреждений, возникающих при взрыве
атомной бомбы. М., Атомиздат, 1956.
41. Кравков Я. П. Основы фармакологии, часть I.
Пг., изд. К. Л. Рикера, 1917.
42. Кудряшов Б. А., Андреенко Г. В., Улитина
П. Д., Базазъян Г. Г., Пасторова В. Е., Сытина
Я. Я., Калишевская Т. М., Шимонаева Е. Е.
Физиологические и биохимические данные о
природе кровоточивости при экспериментальном
лучевом поражении организма животных. В кн.:
Радиобиология. М., Изд-во АН СССР, 1958, 237-
243.
43. Кузин А. М. Радиационная биохимия. М., Изд-
во АН СССР, 1963.
44. Кузин А. М. Молекулярные механизмы
биологического действия радиации высоких энергий.
М., «Наука», 1968.
45. Кузин Р. А., Юр го в В. В. Радиационный
барьер на пути в Космос. М., Атомиздат, 1971.
46. Кузнецов В. Я., Танк Л. И. Фармакология и
клиническое применение аминотиолов. М.,
«Медицина», 1966.
47. Куршаков Я. А. Острая радиационная травма
у человека. М., 1965.
48. Лазарев Я. В. Общее и специфическое в
действии фармакологических средств.
Фармакология и токсикология, 1958, № 3, 81—84.
49. Лам ер тон Л., Белгер Е. Изменение реакции на
облучение при помощи различных методов
экранирования. В кн.: Вопросы радиобиологии
(пер. с англ.). Бак 3., Александер П. (ред.). М.,
ИЛ, 1956, 220-226.
50. Ли Д. Е. Действие радиации на живые клетки.
М., Атомиздат, 1963.
51. Манойлов Е. Е. Первичные механизмы
биологического действия проникающей радиации.
Л., «Медицина», 1968.
52. Марфина Л. Л., Карасева Л. А., Тимофеев Н.Н.
Особенности развития и пролонгирования
искусственного гипобиоза у крыс. Космическая
биология и медицина, 1969, 3, № 3, 41—48.
53. Машковский М. Д. Лекарственные средства.
М., «Медицина», 1972.
54. Мозгов Я. Е. Фармакология. М., Сельхозгиз,
1954.
55. Мозжухин А. С, Рачинский Ф. Ю. Химическая
профилактика радиационных поражений. М.,
Атомиздат, 1964.
56. Молоткова А. С. Действие общего
рентгеновского облучения на гистоструктуру
экранированных надпочечников. Медицинская радиология,
1966, 11, № 5, 69—74.
57. Морозов В. С, Шашков В. С, Давыдов Б. Я.,
Антипов В. В., Саксонов П. П., Доброе Я. Я.
Моделирование радиационных условий при
возникновении солнечной вспышки на траектории
облета Луны. В кн.: Проблемы космической
биологии, 4. М., «Наука», 1965, 701-708.
346
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
58. Нефедов Ю. Г., Какусин Л. И., Городинский
С. М., Гуда В. А., Егоров А. Д., Егоров Б. Б.,
Зернин А. Г., Златорунский А. А., Кожаринов
В. И., Свистунов И. Б., Щардинцев И. С.
Система медицинского контроля космических
кораблей типа «Союз». Космическая биология и
медицина, 1970, 4, № 3, 45.
59. Околоземное космическое пространство.
Справочные данные. М., «Мир», 1966.
60. Очерки по радиобиологии. Кузин А. М. (ред.).
М., Изд-во АН СССР, 1956.
61. Павлов А. С, Зубовский Г. А. Профилактика
и лечение лучевой болезни. М., Медгиз, 1957.
62. Патологическая физиология острой лучевой
болезни. Горизонтов П. Д. (ред.). М., Медгиз, 1958.
63. Первые космические полеты человека. Сисакян
Н. М., Яздовский В. И. (ред.). М., Изд-во АН
СССР, 1962.
64. Побединений М. Н. Лучевые осложнения при
рентгено-радиотерапии. М., Медгиз, 1954.
65. Проблемы радиационной безопасности
космических полетов. Нефедов Ю. Г. (ред.). М., Атом-
издат, 1964.
66. Радиационная защита и восстановление (пер.
с англ.). Холлендер А. (ред.). М., Атомиздат,
1964.
67. Радиационная медицина. Бурназян А. И. (ред.).
4-е изд. М., Атомиздат, 1968.
68. Радиационная опасность при космических
полетах (пер. с англ.). М., «Мир», 1966.
69. Радиобиология (пер. с англ.) Холлендер А.
(ред.). М., Медгиз, 1960.
70. Раевский Б. Дозы радиоактивных излучений и
их действие на организм (пер. с немецк.). М.,
Атомиздат, 1959.
71. Разговоров Б. Л. Влияние экранирования
некоторых областей тела на течение лучевой
болезни и выживаемость животных при общем
Y-нейтронном облучении. В кн.: Проблемы
космической биологии, 14. М., «Наука», 1971,
163-175.
72. Разговоров Б. Л., Коннова Н. И. Влияние
экранирования некоторых частей тела на течение
лучевой болезни у собак при общем
гамма-облучении. В кн.: Проблемы космической
биологии, 14. М., «Наука», 1971, 185-199.
73. Разговоров Б. Л., Морозов В. С. Выживаемость
животных при общем гамма-облучении с
применением экранирования области живота. В кн.:
Проблемы космической биологии, 6. М.,
«Наука», 1967, 448-459.
74. Разговоров Б. Л., Саксонов П. П., Антипов В. В.,
Шашков В. С.f Морозов В. С. Изменение
реактивности животных к некоторым
фармакологическим препаратам при экранировании частей
тела во время облучения. В кн.: Проблемы
космической биологии, 14. М., «Наука», 1971, 175-
186.
75. Роби Д. Радиационная опасность при
космических полетах (пер. с англ.). М., «Мир», 196*4.
76. Рогозкин В. Д. Противолучевая защита.
(Дополнение к статье: Противолучевая защита
(физическая), БМЭ, изд. II, т. 26.) Ежегодник
БМЭ, 1968, 1, 1039-1044.
77. Рогозкин В. Д., Белоусов Б. П., Евсеева Н. К.
Радиозашитное действие цианистых
соединений. М., Медгиз, 1963.
78. Рогозкин В. Д., Сбитнева М. Ф.. Шапиро Г. А.,
Гвоздева Н. И., Зухбая Т. М., Зубенкова Э. С,
Зуева В. А., Бурковская Т. Е. Опыт
применения средств профилактики при облучении,
имитирующем радиационные поражения в
условиях длительного космического полета.
Космическая биология и медицина, 1970, 4, № 2, 20.
79. Рогозкин В. Д., Тихомирова М. В., Остроумова
Л. М. Действие АТФ при пролонгированном
облучении. Космическая биология и медицина,
1971, 5, № 5, 33.
80. Розин М. А. Клетка и неспецифическая
сопротивляемость организма. Л., «Медицина», 1967.
81. Романцев Е. Ф. Радиация и химическая
защита. М., Атомиздат, 1968.
82. Романцев Е. Ф., Блохина В. Д., Кои+еенко Н. #.,
Филиппович И. В. Ранние радиационные
биохимические реакции. М., Атомиздат, 1966.
83. Саксонов Я. П. О радиационной безопасности
космических полетов. Авиация и
космонавтика, 1962, № 12, 26-29.
84. Саксонов 77. 77. Некоторые аспекты
практического использования лекарственных веществ в
условиях летной деятельности. В кн.:
Проблемы космической биологии, 14. М., «Наука», 1971,
48-52.
85. Саксонов П. П., Антипов В. В., Давыдов Б. И.
Очерки космической радиобиологии. «Проблемы
космической биологии», 9. М., «Наука», 1968.
86. Селье Г. Неспецифическая резистентность.
Патологическая физиология и экспериментальная
терапия, 1961, 5, № 3, 3.
87. Семенов Л. Ф. Профилактика острой лучевой
болезни в эксперименте. Л., «Медицина», 1967.
88. Спинни К., Хор тон К. Защита от ядерного
излучения (пер. с англ.). М., ИЛ, 1959.
89. Стрелин Г. С. Об особенностях лучевой болезни
при частичном или неравномерном облучении
организма и возможностях применения ауто-
трансплантации костного мозга в этих
условиях. Радиобиология, 1967, 7, № 5, 761-765.
90. Стрелин Г. С, Шмидт Н. К., Пушницина А. Д.,
Силъченко И. Я. Опыт экранирования части
костного мозга у белых мышей при
хроническом воздействии на них рентгеновыми
лучами. В кн.: Вопросы радиобиологии и
клинической рентгенорадиологии. Л., «Медицина», 1966,
67-68.
91. Стрелин Г. С, Шмидт Н. К., Пушницина А. Д.,
Силъченко Н. Н. О защитном влиянии
экранирования части костного мозга при хроническом
фракционированном облучении мышей
рентгеновыми лучами. В кн.: Материалы VII научн.
конф. по проблеме «Лучевые болезни». Л.,
«Медицина», 1966, 246-248.
92. Стрелков Р. Б. Сравнительное изучение
механизма действия протекторов класса индолилал-
киламинов и аминотиолов. Дисс. на соиск. уч.
ст. докт. биол. наук. Сухуми, 1967.
93. С у мару ко в Г. В. Окислительное равновесие и
радиочувствительность организма. М.,
Атомиздат, 1970.
94. Танк Л. И. Влияние удлинения или
разветвления углеродной цепочки на защитное действие
р-меркаптоэтиламина при поражении
проникающей радиацией. Медицинская радиология,
1960, 5, № 9, 34.
95. Тару со в Б. Н. Первичные процессы лучевого
поражения. М., Атомиздат, 1962.
96. Тимофеев Н. И. Основные проблемы минима-
лизации жизнедеятельности. В кн.: Проблемы
космической медицины. М., «Наука», 1966, 364—
365.
ПРОТИВОРАДИАЦИОННАЯ ЗАЩИТА
347
97. Тимофеев Н. Н., Ларин В. В. Проблемы
искусственного гипобиоза. Физиол. журн. СССР, 1969,
55, № 8, 912-919.
98. Тиунов Л, А., Васильев Г. А., Валъдштейн Э. А.
Противолучевые средства. М., «Наука», 1964.
99. Тиунов Л. А., Васильев Г. А., Парибок В. П.
Противолучевые средства. М.-Л., Изд-во АН
СССР, 1961.
100. Тобиас К. А. Опасность космических лучей при
высотных полетах. В сб.: Человек в условиях
высотного и космического полета (переводы
из иностр. периодической литературы). Иванов
В. И. (ред.). М., ИЛ, 1960, 277-323.
101. Томсон Дж. Защита млекопитающих от
ионизирующих излучений (пер. с англ.). М., Атомиз-
дат, 1964.
102. Труханов К, А., Рябова Т. #., Морозов Д. X.
Активная защита космических кораблей. М., Атом-
издат, 1970.
103. Фольш Т. Радиационная опасность при
космических полетах (пер. с англ.). М., «Мир», 1964.
104. Фриц-Ниггли X. Радиобиология, ее основы и
достижения (пер. с англ.). М., Госатомиздат, 1961.
105. Химическая защита организма от
ионизирующих излучений. Балабуха В. С. (ред.). М., Атом-
издат, 1960.
106. Чарахчьян А. Н. Исследования космического
пространства. М., «Наука», 1965.
107. Чеботарев Е. Е. Комплексное лечение острой
лучевой болезни. Киев. «Наукова думка», 1965.
108. Черненко Г. Т. Меркамин. Медицинская
радиология, 1964, 9, № 6, 65.
109. Чернов Г. А. Пересадка кроветворных тканей
при лучевой болезни. В сб.: Влияние
ионизирующих излучений на организм. Проблемы
трансплантации и регенерации. Итоги науки.
М., «Наука», 1964, 101-108.
110. Шар an M. Р. Человек в Космосе (пер. с англ.).
М., «Мир», 1971.
111. Шашков В. С, Анисимов Б. В., Саксонов П. П.
Химические средства профилактики лучевой
болезни. В кн.: Проблемы космической
биологии, 14. М., «Наука», 1971, 86-102.
112. Шашков В. С, Саксонов П. #., Антипов В. В.,
Морозов В. С, Мурин Г. Ф., Разговоров Б. Л.,
Суворов Н. Н., Федосеев В. М. Эффективность
фармакологической защиты при
гамма-облучении и облучении протонами с энергией 660 и
120 Мэв. Космические исследования, 1964, 2,
вып. 4, 641-647.
113. Эйдус Л. X. Физико-химические основы
радиобиологических процессов и защиты от
излучений. М., Атомиздат, 1972.
114. Элдьярна Л., Пил А. Механизмы защитного и
сенсибилизирующего действия. В кн.:
Механизмы радиобиологического эффекта (пер. с
англ.). оррера М., Форсберг А. (ред.). М.,
Атомиздат, 1962, 205-209.
115. Янушевская М. И. Влияние экранирования
кишечника на восстановление гемопоэза у
облученных мышей. Докл. АН СССР, 1965, 164, № 2,
445-447.
116. Ярмоненко С. П. Противолучевая защита
организма. М., Атомиздат, 1969.
117. Ярмоненко С. П., Курляндская Э. Б., Аврунина
Г. А.у Гайдова Е. С.} Говорун Р. Д., Орлянская
Р. Л., Палыга Г. Ф., Пономарева В. Л.,
Федорова В. И., Шмакова Н. Л. Лучевые реакции и
химическая защита животных, подвергнутых
воздействию протонов высоких энергий. В кн.:
Авиационная и космическая медицина. М.,
1963, 510—514.
118. Ярошенко Г. Л., Терентъев В. Г. Некоторые
аспекты лечебно-профилактического обеспечения
длительных космических полетов. Космическая
биология и медицина, 1970, 4, № 3, 52-59.
119. Durkovsky /., Siracka-Vesela E. Klinische Appli-
kation von Zysteamin bei der Strahlungskrank-
heit. Neoplasma (Bratislava), 1958, 4, N 8: 417—
421.
120. Gabriel S. Uber Amidomercaptan. Ber. Dtsch.
chem. Ges., 1899, N 22: 1.137.
121. Henwieser H. Die Behandlung des Strahlenkaters
mit Sulfhydryl-Korpern und ihre Problematik.
Strahlentherapie, 1954, 95: 330.
122. Herve А. Цит. по кн.: Вопросы радиобиологии
(пер. с англ.). Бак 3., Александер П. (ред.). М.,
ИЛ, 1956, 371—375.
123. Jacobson L. О., Marks E. К., Gaston E. О. Цит.
по кн.: Основы радиобиологии (пер. с англ.).
Бак 3., Александер П. (ред.). М., ИЛ, 1963,
454—463.
124. Patt H. Protective mechanisms in ionizing
radiation injury. Physiol. Rev., 1951, 33, N 6: 35—
37.
125. Patt H. Protective mechanisms in ionizing
radiation injury. Physiol. Rev., 1953, 35: 35—38.
126. Patt H. Chemical approaches to radiation
protection in mammals. Federat. Proc, 1960, 1У:
549-551.
127. Patt H., Blecvord M., Straube R. Effect of X-rays
on thymocytes and its modification by cysteine.
Proc. Soc. Exptl Biol. and Med., 1952, 80: 92—
95.
128. Robbers H. Die pharmacologische Wirkung des
Cystamins, einer blutdrucksenkenden Substanz
Naunyn—Schmiedebergs.—Arch. exp. Path. Phar-
mak., 1937, 185: 461.
129. Straube R., Patt H. Chemical protection against
ionizing radiation. Annual Rev. Pharmacol., 1963,
04 3: 293—298.
Глава 12
МЕДИЦИНСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ЭКИПАЖЕЙ КОСМИЧЕСКИХ КОРАБЛЕЙ
(оказание медицинской помощи, оборудование, профилактика)
ЧАРЛЬЗ А. БЕРРИ
Медицинский центр Техасского университета,
Хьюстон, Техас, США
Невозвращаемая нижняя часть первого
корабля, совершившего посадку на Луну, несла
пластинку с надписью, которая в течение
многих веков будет сообщать о том, что в
июле 1969 г. человек с планеты Земля
впервые ступил на поверхность Луны. Эта
пластинка является символом прозорливости,
смелости и решительности человека.
Огромное число людей во всем мире вложили свои
усилия в подготовку этого исторического
события, а также предшествующих и,
возможно, будущих полетов. Первая посадка на
Луну была совершена в тридцать третьем по
счету полете начиная с того момента, когда
космонавт Юрий Гагарин показал, что
человек может существовать и действовать в
условиях космоса. Прежде чем поручить
космонавтам выполнение полета, необходимо
гарантировать их физическое благополучие.
Авиакосмическая медицина несет
ответственность за эти тарантии.
Авиакосмическая медицина в принципе
является медициной профилактической.
Специалисты по авиакосмической медицине должны,
насколько это возможно, предвосхищать все
физиологические последствия воздействий
факторов космического полета. Они должны
стремиться предотвратить те физиологические
нарушения, возникновения которых можно
ожидать, а если таковые возникнут,
принимать меры к их ликвидации.
В целом программа действий очень широка
и включает предполетную, полетную и
послеполетную фазы. Хотя предотвратить все
мыслимые заболевания или травмы среди членов
экипажа космического корабля невозможно,
любой такой случай рассматривается
специалистами-практиками как недостаток
проведенных ими профилактических мер.
Вероятность таких неудач в будущих космических
полетах может быть снижена путем
использования подходов, применяемых инженерами
для оценки надежности структурных
элементов и функционирования систем
космического корабля.
В этой главе сделан обзор существующих
представлений как в США, так и в Советском
Союзе относительно лечебных и
профилактических мероприятий, обеспечивающих
сохранение здоровья экипажей космических
кораблей.
В подготовку этой главы внесли
значительный вклад советские исследователи В. Г. Те-
рентьев и Т. Н. Крупина, а также
американские исследователи С. А. Джерниган,
В. Дж. Фроум и Б. С. Булей.
Эти авторы представили предварительные
материалы, на которых частично
основываются положения данной главы.
В. Г. Терентьев и Т. Н. Крупина дали
определение целей и задач профилактических и
лечебных мероприятий в Советском Союзе
[22]. В равной степени четко определена
научная концепция исследователей в США.
Предполагается, что профилактика и лечение
должны включать систему мероприятий,
направленных на сохранение здоровья членов
экипажа космического корабля и
поддержания их работоспособности на высоком уровне.
Профилактические аспекты такой программы
должны предотвращать заболевания, травмы,
воздействие токсических веществ и
проникающей радиации, а также различные другие
функциональные нарушения, вызванные
действием факторов космического полета.
Программа должна обеспечивать своевременную
диагностику нарушений состояния здоровья
и эффективную помощь члену экипажа,
требующему лечения, в период подготовки к
полету, во время полета и после возвращения
на Землю. Ниже приводим описанные этими
исследователями этапы широкой
профилактической программы для обеспечения
космических полетов.
МЕДИЦИНСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКИПАЖЕЙ
349
1. Предполетные мероприятия:
обнаружение скрытых заболеваний и
недостаточности компенсаторных механизмов в
организме человека в процессе отбора
экипажей и подготовки к полету;
предполетная санация, проведение каран-
тинизации или обсервации и других
противоэпидемических мероприятий;
превентивные хирургические
вмешательства;
определение индивидуальной
чувствительности к медикаментам.
2. Мероприятия, выполняемые в ходе
полета:
профилактические, диагностические и
лечебные процедуры на борту космического
корабля;
подготовка и проведение эвакуации на
Землю;
выполнение медицинских процедур,
направленных на повышение устойчивости
организма человека к воздействию факторов полета
во время пуска и приземления
(приводнения).
3. Послеполетные мероприятия:
медицинское наблюдение и оказание
медицинской помощи членам экипажа после
полета;
организация и проведение карантинных и
обсервационных мероприятий после полетов
к другим планетам;
медицинское наблюдение и разработка мер
для быстрой адаптации членов экипажа к
земным условиям после полета.
Эта глава посвящена проблемам и
мероприятиям, имеющим отношение к ликвидации и
профилактике нарушений в состоянии
здоровья и работоспособности для экипажей
космических кораблей в каждой из трех фаз
программы полета.
ПРЕДПОЛЕТНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ
Процедуры, проводимые в предполетном
периоде, должны обеспечивать повышение
способности к выполнению полетных задач и
предотвратить возникновение заболеваний в
полете. Это достигается частично за счет
медицинского освидетельствования и отбора,
предназначенных для обеспечения
физической годности экипажа, а также благодаря
предварительной оценке чувствительности к
медикаментам. Программы обсервации и
частичной изоляции помогали выявить скрытые
заболевания, которые могли бы дать явные
симптомы в полете, а также ограничивали
возможности контактов с источниками
инфекции в предполетном периоде. В течение этого
периода позже были также предприняты
попытки обеспечить достаточно высокий
уровень содержания калия в диете, чтобы
предотвратить возможность калиевого дефицита
и его последствий в полете. Наконец,
космонавты проходили курс тренировок для
ознакомления со стрессами космического полета
и их влиянием на организм человека;
благодаря этому члены экипажа могли
выявить отклонения от нормы в состоянии
своего организма и предпринять необходимые
меры.
МЕДИЦИНСКОЕ ОСВИДЕТЕЛЬСТВОВАНИЕ
И ОТБОР
Лучшее медицинское обеспечение — это
профилактическое обеспечение. По
отношению к отобранным группам такой профессии,
как космонавты, это положение, вероятно,
справедливо в наибольшей степени. Хорошее
профилактическое медицинское обеспечение
группы лиц, предназначенной для
выполнения специальных задач, начинается с отбора.
Ниже характеризуются индивидуумы, для
выявления которых предназначены
стандарты отбора космонавтов.
1. Индивидуумы, годные физически для
выполнения обязанностей космонавта. В
частности отбираются лица, обладающие
необходимыми физическими и психомоторными
возможностями, а также способные выдерживать
различные стрессы полета без
физиологических нарушений, которые могли бы вызвать
потерю работоспособности.
2. Индивидуумы без скрытых физических
дефектов или заболеваний, которые могли бы
уменьшить период полезной деятельности.
Космонавты первоначального проекта
«Меркурий» были группой, тщательно
отобранной из 500 военных
летчиков-испытателей. Тридцать три человека из этой
исходной группы были отобраны для детальной
оценки после изучения их послужных
списков, медицинских записей и беседы. Эти
тридцать три кандидата подверглись затем 7у2-су-
точному обследованию в клинике Фонда Лав-
лейса в Альбукерке (Нью-Мексико). Это
подробное обследование включало заполнение
«истории» (авиационной и медицинской), фи-
зикальное обследование, лабораторные пробы,
рентгенографическое исследование, тесты на
физическую работоспособность и оценку
функции легких. После проведения этих тес-
350
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
тов кандидаты были направлены в
авиамедицинскую лабораторию на базе ВВС Райт-Пэт-
терсен, где продолжалась программа
стрессовых испытаний. Переносимость стрессов была
определена при воздействии термонагрузок,
ускорений, пониженного барометрического
давления, в условиях пребывания в
скафандре и одиночной изоляции. Из тридцати трех
человек были отобраны семь.
В отношении двух человек из этих семи
впоследствии возникли серьезные
затруднения. Вскоре после отбора у одного из них
были найдены эпизодические приступы
фибрилляции предсердий, и он был признан
негодным для участия в космических полетах.
Второй космонавт успешно совершил первый
в США суборбитальный баллистический
полет, но затем в течение пяти лет не мог
участвовать в космических полетах вследствие
болезни Меньера. Первые лабиринтные
симптомы у него были обнаружены спустя три
года после суборбитального полета. Однако
ничто не указывало на воздействие
космического полета как одну из возможных причин
развития синдрома. Заболевание было
устранено посредством процедуры
шунтирования эндолимфы, и позже космонавт успешно
выполнил полет к Луне. В случае с первым
космонавтом более глубокое исследование
функции сердца во время отбора могло бы
устранить возникшую проблему. Что касается
болезни Меньера, то для предсказания ее
развития пока неизвестны какие-либо
эффективные методы.
Отбор последующих групп космонавтов
производился с использованием методов,
которые мало отличались от методов отбора
первой группы. Стандарты отбора практически
соответствовали стандартам для летчиков
первого класса Военно-воздушных сил.
Исключение составляли космонавты-научные
сотрудники: чтобы отобрать из них
достаточное число кандидатов, пришлось несколько
ослабить требования к зрению.
Обследования проводились в школе авиакосмической
медицины Военно-воздушных сил.
Результаты оценивались затем медицинским
директоратом пилотируемых космических кораблей
НАСА. В период с 1959 по 1967 гг.
обследовано 225 кандидатов в космонавты, из
которых было отобрано 66 человек.
В табл. 1 перечисляются диагнозы,
послужившие причинами отсева кандидатов по
медицинским показаниям.
Ниже перечислены виды обследования,
использованные в процессе медицинского
отбора группы космонавтов в 1967 г.:
Таблица 1. Диагнозы у кандидатов в космонавты t
послужившие основанием для отсева 1959—1967 гг.
(было обследовано 225 человек)
Диагноз
Зрение
Катаракта
Дефект цветового зрения
Подозрение на глаукому
Блефарит
Прочие отклонения от нормы
Желудочно-кишечный тракт
Язва двенадцатиперстной кишки
Дивертикулы кишечника
Ректальное кровотечение
Полипы анального отдела
Мочеполовая система
Контрактура шейки мочевого пузыря
Почечно-каменная болезнь
Повторяющееся недержание мочи
Пиэлонефроз
Гидронефроз
Хронический простатит
Надувной тестикулярный протез
Пиурия
Ухо — горло — нос
Хронический синусит
Хронический тонзиллит
Аллергический ринит
Потеря слуха
Дегенерация слухового нерва
Грыжа
Гиперхолестеринемия
Отклонения переносимости пробы с
углеводной нагрузкой
Гппертиреоидизм
Астма
Мигрень
Полипы желчного пузыря
Холелитиаз
Спленомегалия
Хроническое поражение печени
Лимфома
Число
случаев
1
1
3
1
16
3
1
1
2
1
3
1
1
1
1 ,
1 -,
1 ,,,
.11
2 -.;
1 ,
1
1
8
1
3 .
1
1
5
1 "'!
1 '
1
1
1
Новообразования двенадцатиперстной кишки 1
Остаточные явления полиомиелита
Травматическая ампутация концевой
фаланги большого пальца
Отклонения в ЭКГ
Недостаточность аортального клапана
Хронический перидонтит
Психиатрические признаки непригодности
Отклонения в ЭЭГ
Эпилепсия
1
1 "'
2 '
2
1
5
1
1
МЕДИЦИНСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКИПАЖЕЙ
351
1. Медицинский анамнез и обзор по
системам организма.
2. Физикальное исследование.
3. Электрокардиографические
исследования, включающие обычную запись ЭКГ в
покое, во время гипервентиляции, давления на
каротидные области и задержки дыхания,
двойных проб Мастера и холодовой прессор-
ной пробы.
4. Проба переносимости нагрузки на
бегущей дорожке.
5. Векторкардиографическое исследование.
6. Фонокардиографическое исследование.
7. Ортостатические пробы.
8. Исследование легочной функции.
9. Рентгенологические исследования,
включающие холецистографию, исследование
верхнего отдела желудочно-кишечного тракта,
снимки пояснично-крестцового, грудного и
шейного отделов позвоночника, черепа.
10. Исследование состава тела с
использованием метода разведения трития.
11. Лабораторные исследования,
включающие полный гематологический анализ, анализ
мочи, серологическую пробу, пробы на
переносимость углеводной нагрузки, исследование
активности кислотно-щелочной фосфатазы,
определение содержания азота в крови и
моче, концентрация натрия, калия,
бикарбонатов, хлоридов, кальция, магния, мочевой
кислоты, билирубина (прямого и непрямого),
тимоловую пробу, исследование выпадения
цефалина, определение активности аланин-
аминотрансферазы, аспарагинаминотрансфе-
разы, определение общего белка с
альбумином и глобулином, отдельные определения
альфа-1- и альфа-2-, бета- и
гамма-глобулинов, связанного йодом белка, креатинина,
холестерина, общих липидов и фосфолипидов,
гидроксипролина, внутриклеточного натрия и
калия красной крови. В пробах кала
определяли скрытую кровь, наличие яиц глистов и
паразитов. Исследовали бактериальные
культуры носоглотки. В 24-часовых пробах мочи
определяли общее количество 17-кетостерои-
дов и 17-гидроксикортикостероидов.
12. Тщательное исследование носовых
пазух, гортани, евстахиевых труб.
13. Вестибулярные исследования.
14. Диагностическая проверка слуха.
15. Исследование поля зрения и
специальные исследования глаз.
16. Общий хирургический осмотр.
17. Ректо-сигмаскопия.
18. Обследование стоматологом.
19. Неврологическое исследование.
20. Интегральное психологическое
обследование, включающее тест Векслера для оценки
умственных способностей взрослых людей,
интегральный зрительно-моторный тест Бен-
дера, тест Роршаха, тематический аперцеп-
ционный тест, личностный графический тест
«А», личностную методику Гордона,
опросник предпочтительности Эдвардса, тест
аналогий Миллера и пробы на работоспособность
[44].
21. Электроэнцефалографические
исследования.
22. Испытания на центрифуге.
Из пяти групп космонавтов, отобранных
для выполнения программ, следующих за
программой «Меркурий», только один человек
был временно отстранен от обязанностей по
медицинским показаниям.
Повышенная индивидуальная
чувствительность к аспирину у него сопровождалась
астматическими явлениями, которые
прогрессировали и привели к значительному
нарушению легочной функции. Причины и условия
временной дисквалификации обсуждаются
ниже.
В Советском Союзе отбор космонавтов
осуществлялся в три этапа: первичный
амбулаторный отбор, стационарное обследование в
специальных медицинских учреждениях и
освидетельствование в течение первых месяцев
профессиональной деятельности [3].
На первом этапе выявляли лиц, имевших
определенные противопоказания к полету.
В процессе начального обследования отсев
был высоким. Основными причинами отсева
были отолярингологические заболевания, а
также внутренние заболевания. Преобладали
нейро-циркуляторная дистония и пониженная
вестибуло-вегетативная устойчивость.
Стационарное обследование
предусматривало очень тщательное комплексное изучение
организма, чтобы обнаружить скрытую
патологию. На этом этапе основными причинами
отсева были заболевания внутренних органов
(почти половина случаев отсева), вестибуло-
вегетативная неустойчивость,
отолярингологические заболевания, аномалии развития и
изменения в позвоночнике.
В амбулаторных обследованиях отсев,
обусловленный вестибулярными нарушениями,
значительно уменьшается. Советские ученые
нашли также, что хорошим методом оценки
реакций на изменение условий является
«подъем» в барокамере *.
1 По способности к выравниванию наружного и
внутреннего по отношению к барабанной
перепонке давления судят о проходимости
евстахиевых труб.
352
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
В процессе профессиональной деятельности
у некоторых космонавтов наблюдались
функциональные изменения. Приблизительно 10%
были признаны негодными на этом этапе
подготовки космонавтов [3].
СТАБИЛИЗАЦИЯ СОСТОЯНИЯ ЗДОРОВЬЯ
Проблема контакта с источниками
инфекции перед полетом с последующим развитием
симптомов заболевания рассматривалась как
потенциальная опасность с самого начала
выполнения космической программы США.
Полная изоляция экипажей в периоде,
предшествующем полету, предлагалась в
качестве меры, имеющей неоспоримые
преимущества. Однако от нее пришлось отказаться из-за
организационных трудностей, поскольку
члены экипажа должны были общаться с
множеством людей и в последние недели
подготовки к полету бывать в различных
местах.
Тем не менее, когда в процессе подготовки
полетов «Аполлона-9» и «Аполлона-13»
возникли медицинские проблемы, требующие
быстрого решения, важность программы
предполетной стабилизации состояния здоровья
стала очевидной.
Программа стабилизации состояния
здоровья летных экипажей, которая в конечном
итоге получила признание и стала
выполняться, имела целью свести к минимуму и
исключить возможность развития
патологических изменений у членов экипажа
непосредственно перед полетом, во время полета и в
послеполетном периоде. Элементы программы
показаны на рис. 1.
Каждый из элементов программы требовал
обсуждения на основе конкретных условий
программы «Аполлон» и последующих
полетов.
1
Эпидемиологическая
Программа стабилизации
состояния здоровья
летного экипажа
i
1 1 1
Клиническая
Иммунологическая
Профилактическая
* Анамнез • Экспресс-диагноз • Серологические исследования
• Медицинское обследование • Лечение • Иммунизация
Рис. 1. Программа стабилизации состояния здоровья
экипажей космических кораблей
Клинические вопросы
Поскольку очевидно, что все космонавты
должны быть здоровыми, правительство
обеспечивает выполнение программы
клинического медицинского обслуживания космонавтов
и членов их семей. Эта программа
непрерывна. Она начинается непосредственно после
отбора членов экипажей и продолжается в
течение всего периода летной работы
космонавта. Программа обеспечивает проведение
как обычных профилактических
исследований, так и исследований по показаниям в
случае острых заболеваний. Быстрая постановка
диагноза и эффективное лечение заболеваний,
возникающих у космонавтов и членов их
семей, предполагают полное вирусологическое,
бактериологическое, иммунологическое,
серологическое и биохимическое исследования в
Центре пилотируемых космических полетов
НАСА.
Иммунология
В идеальном варианте желательно
иммунизировать космонавтов и членов их семей
ко всем болезнетворным агентам, чтобы
предотвратить возникновение заболеваний.
Однако число болезней, для предотвращения
которых имеются удовлетворительные средства
иммунизации, крайне ограниченно. Нет эф-
Таблица 2. Необходимость в иммунизации
Заболевание
Космонавт
Дети космонавта
Дифтерия
Коклюш
Столбняк
Тиф
Грипп
Эпидемический
паротит
Полиомиелит
Краснуха
Корь
Оспа
Желтая
лихорадка
Другие
Требуется
—
Требуется
»
»
Требуется
условно *
Требуется
Требуется
условно
То же
Требуется
»
Только по по
казаниям при
поездках в эн
демические об
ласти
Требуется
Требуется
По рекомендациям
службы
здравоохранения США для
возрастных групп
* При отсутствии серологической реакции.
МЕДИЦИНСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКИПАЖЕЙ
353
фективной иммунизации против наиболее
часто встречающихся заболеваний —
вирусных и бактериальных инфекций верхних
дыхательных путей и желудочно-кишечного
тракта.
В табл. 2 перечислены заболевания, по
отношению к которым в настоящее время
принимаются меры по иммунизации. Отбор был
проведен после тщательного анализа
известных средств иммунизации медицинским
персоналом НАСА и консультативным комитетом
по микробиологии Национальной академии
наук. Другие средства иммунизации были
исключены по следующим причинам: 1)
сомнительной эффективности; 2) сильным
побочным реакциям; 3) низкой вероятности
заражения болезнетворным агентом.
Перед иммунизацией проводятся
серологические тесты для определения уровней
иммунитета. Проводится кожная туберкулиновая
проба и выполняются серологические тесты
на столбняк, сифилис, тифоидные
заболевания, эпидемический паротит, полиомиелит,
краснуху, корь и желтую лихорадку.
Предупреждение
воздействия болезнетворных агентов
Наиболее важным аспектом программы
профилактической медицины является
предупреждение воздействия болезнетворных
агентов. Если возможность воздействия
инфекционных агентов не минимизирована или не
устранена, программа не будет успешно
выполнена, несмотря на эффективность решения
всех остальных задач. Болезнь может быть
передана через предметы обихода,
загрязненные воздух, пищу, воду и в результате
личных контактов с больными. Предметы
обихода, вероятно, представляют собой наименее
опасный источник инфекции. Однако нужны
некоторые предосторожности, состоящие в
индивидуальном пользовании шлемофонами,
микрофонами и другими предметами.
Зараженные потребляемые вещества более
опасны. Для профилактики инфекционных
заболеваний, передающихся через воздух, в
предполетном периоде осуществляется строгий
контроль за окружающей средой.
Все места отдыха и работы членов экипажа
оборудуются высокоэффективными
бактериальными фильтрами, которые
устанавливаются на всех путях поступления воздуха. Эта
мера предотвращает поступление источников
заражения из смежных помещений. Системы
кондиционирования регулируются таким об-
23 Заказ 1174, т. III
разом, чтобы создать более высокое давление
воздуха в помещениях, где находятся члены
экипажа, по сравнению с давлением во
внешней среде. При таком условии ток воздуха
через окна, двери, пол, стены и потолок
направлен преимущественно наружу.
Источником болезнетворных
микроорганизмов могут быть пищевые продукты. В
качестве меры предосторожности обычный
гигиенический контроль за партиями продуктов
недостаточен. Контроль за питанием членов
экипажа осуществляется членами
медицинской команды. Порции каждого продукта
подвергаются микробиологическому анализу, и
за приготовлением пищи ежедневно ведется
санитарно-гигиенический контроль.
Потребление воды разрешается только из
источников, находящихся в бытовых помещениях и
на рабочих местах космонавтов.
Пробы воды из всех мест, посещаемых
космонавтами, ежедневно подвергаются
микробиологической оценке.
Одной из наиболее важных мер
предупреждения инфекционных заболеваний является
ограничение личных контактов в решающие
дни предполетного периода. Места, которые
могут посещаться космонавтами, строго
лимитируются, и число лиц, которые могут
иметь контакт с членами экипажа в связи
с подготовкой полета, лишь немногим
превышает сто человек.
Осуществляется программа медицинского
наблюдения с целью получения гарантий, что
люди, вступающие в контакт с членами
экипажа, не создают существенной угрозы
передачи заболевания. Кроме того, члены
экипажа изолируются от потенциально
инфицированных носителей, таких, как посетители
космодрома, группы с относительно высокой
заболеваемостью (дети). Устраняются
неконтролируемые контакты (обслуживающий и
другой персонал, относительно которого нет
медицинской информации). Посетители
космодрома стекаются в США со всей
территории и из многих других стран. Они могут
занести флору, которая значительно отлична
от флоры, действующей в норме на
космонавтов. Дети являются наиболее обычными
носителями и передатчиками инфекционных
заболеваний верхних дыхательных путей и
желудочно-кишечного тракта. Поэтому
космонавты изолируются даже от собственных
детей. Необходимость в этой предосторожности
вытекает из эпидемиологических данных,
полученных в начальном периоде
осуществления программы стабилизации здоровья перед
полетом «Аполлона-14».
354
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
Относительно улучшения программы
предупреждения воздействий болезнетворных
агентов существуют различные точки зрения.
Возможны эффективные конструкторские
варианты предполетного размещения
космонавтов и модификации условий прямого
контакта, однако их реализация встречает
экономические трудности.
В конечном итоге решение достигается
посредством обеспечения строгой изоляции
летных экипажей при допущении контактов
только с освидетельствованными
индивидуумами. Эти люди допускаются для
обслуживания жилых помещений космонавтов. Их
состояние здоровья систематически
контролируется, чтобы свести к минимуму
возможность передачи членам экипажа какой-либо
инфекции. Этот контроль за прямыми
контактами входит в программу медицинских
обследований.
Эпидемиологическое обследование
Программа медицинских обследований
начинается за три месяца до полета с изучения
анамнеза и другой существенной информации
о каждом прямом контакте.
Все лица, контактирующие с
космонавтами, обстоятельно обследуются приблизительно
за 60 суток до полета с применением
микробиологических методов для выявления
носителей инфекции. И только на основании
результатов обследования разрешается допуск
к членам экипажа в течение 21 дня перед
полетом.
Все, входящие в прямые контакты с
космонавтами, и все члены их семей являются
объектами медицинского изучения на
протяжении периода П-21 (21 день до полета). Всех,
непосредственно контактирующих,
инструктируют о необходимости сообщений о своих
заболеваниях и возникновении
инфекционных заболеваний в семье. Сообщения о
случаях заболеваний получают также из всех
школ, где возможны прямые контакты
больных с детьми космонавтов (на долю
заражений от членов семьи приходится 30% всех
заражений от прямых контактов с
заболевшими). Дополнительные ежедневные
сообщения собираются от службы здравоохранения
в окружающих населенных пунктах. Эти
сообщения нужны, чтобы определить тенденции
и выявить случаи специфических заболеваний
среди населения, с которым возможны
прямые контакты. Разработана система
машинного анализа данных для получения текущих
сведений о всех членах экипажа,
контактирующих с ними лицах и членах их семей.
Система связывает лаборатории медицинских
анализов Центра пилотируемых космических
полетов НАСА в Хьюстоне (Техас) со
службой медицинских обследований при
космодроме на мысе Кеннеди (м. Канаверал) во
Флориде. Медицинская информация о любом
индивидууме может быть немедленно получена
посредством этой системы. Программа
медицинских обследований была впервые
использована при обеспечении полета «Аполло-
на-14»» и с этого времени осуществлялась
успешно.
По мере увеличения продолжительности
полетов опасность инфекционных
заболеваний создает еще более серьезную угрозу
успеху полета и становится необходимой более
строгая система изоляции.
Для предотвращения дыхательных и
аденовирусных заболеваний советские авторы
считают достаточным ограничение контактов
обслуживающего персонала с космонавтами в
течение недели, предшествующей полету.
В этот период проводятся ежедневные
медицинские осмотры для выявления больных и
лиц, вызывающих сомнения относительно их
здоровья, используются меры профилактики
и проводится систематическая дезинфекция
в зоне космодрома [29].
ПРЕДПОЛЕТНЫЕ МЕДИЦИНСКИЕ
ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследование физического состояния
членов летного экипажа в течение последнего
месяца перед полетом имеет целью выявить
потребности в лечебных или
профилактических мероприятиях, а также получить
фоновые данные для анализа их в послеполетный
период. Исследование физического состояния
членов экипажа «Аполлона-14» является
типичным для космической программы США.
Ниже приведены его основные этапы:
1. Предварительное исследование за 27
дней до полета (П-27). Анализ за истекший
период, измерение основных физиологических
показателей (дыхание, пульс, температура),
врачебный осмотр.
2. Промежуточное исследование за 15 дней
до полета (П-15). Общий осмотр, измерение
основных физиологических показателей,
осмотр полости рта.
3. Углубленное исследование за 5 дней до
полета (П-5). Анамнез за истекший период,
детальный врачебный осмотр с включением
данных роста и веса, аудиометрия,
определение остроты зрения вблизи и вдали, ближней
МЕДИЦИНСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКИПАЖЕЙ
355
точки аккомодации, полей зрения, запись
ЭКГ в 12 отведениях, рентгеноскопия
грудной клетки, ректальное исследование,
детальное неврологическое исследование, фоногра-
фирование кожных покровов.
4. Текущие исследования на протяжении
последних 4 дней до полета (П-4).
Врачебные осмотры и анамнез, ежедневное
измерение основных физиологических показателей
(вес в момент П-0).
Предварительное обследование состояния
здоровья космонавтов, проведенное за 27 дней
до полета «Аполлона-14», не следует
проводить ранее 30 и позднее 21 суток, чтобы был
запас времени для оценки полученных
данных и для необходимых профилактических
или лечебных мероприятий. Контрольное
исследование выполняется в пределах 5 суток
до старта, чтобы получить точные данные
физического статуса каждого члена экипажа к
началу полета. Последнее исследование перед
полетом включает измерение веса, пульса,
дыхания и температуры тела в стандартных
условиях, чтобы иметь надежные данные для
сравнений после.полета.
РЕГУЛИРОВАНИЕ УРОВНЯ КАЛИЯ
В ОРГАНИЗМЕ ПОСРЕДСТВОМ ДИЕТЫ
После обнаружения дритмии у космонавтов
в полете «Аполлона-15» были приняты
дополнительные предполетные меры. Эти меры
включали строгий контроль за предполетным,
питанием с тем, чтобы обеспечить достаточно
высокий уровень калия в организме
космонавтов. Благодаря диете с высоким содержанием
калия ни у одного из космонавтов к началу
полета не бьщо калиевого дефицита. Эта мера
предосторожности впервые была выполнена
при осуществлении полета «Аполлона-16».
Высококалиевая?, диета применялась в течение
последних 72 ч?ас. перед полетом.
Дополнительное количество калия поступало в
организм с пищей и во время полета (105 мэкв
вместо 70 в диете для космонавта командного
модуля и 135 мэкв в диете для экипажа
лунного модуля). Эти дополнения в сочетании с
улучшением графиков работа — отдых,
по-видимому, сыграли свою роль в предотвращении
развития аритмии. Использование
аналогичной профилактики при осуществлении полета
«Аполлона-17» не обеспечило столь же
явного эффекта в сохранении баланса калия, но
физиологических нарушений, которые могли
бы быть следствием дефицита калия, не
возникло.
Таблица 3. Заболевания, наблюдавшиеся у космонавтов
кораблей «Аполлон» в предполетный период
Симптомы
или отклонения
Потертость
Волдырь на пальце
ноги
Омозолелости в
области лопатки и
подвздошных костей
Серединный кариес
Воспаление
подкожной клетчатки руки
Конъюнктивит
»
Дерматит лицаг
кожи черепа
Дерматит
околоанальный
Дерматофитоз стоп
Фолликулит в области
живота
Фурункулез
Гастроэнтерит
»
»
Ожог десен
Гематомы в области
подвздошной кости
плеча
ног
Воспаление
медиального угла глазной
щели правого глаза
Грипп
с вторичным
гастроэнтеритом
Кератитная бляшка
Поражение слизистой
рта справа
То же
Лимфоидная
гиперплазия заднего отдела
глотки
Микропиурия
»
Покраснение и отек
кожи
Папулы (пустулы)
Паронихия
Фарингит
»
Пульпит (зуб № 31)
Этиология
Крепление датчиков,
скафандр
Не ясна
Скафандр
—
Рваная рана
Сухой воздух при
работе в скафандре
в открытом космосе
Не ясна
Себоррея
Скафандр
Не ясна
»
»
»
Сальмонеллы (мякоть
орехов)
Вирусная инфекция
Прием горячей пищи
Скафандр
»
Травма
Не ясна
»
Вирусная
Не ясна
Прикус
Герпес
Вероятно, синдром
вирусного поражения
Гемофилия
Не ясна
Укусы москитов
на туловище и ногах
Не ясна
Бактериальная
Не ясна
Вирусная
Протезирование и
кариес
Число
случаев
2
1
1
1
1
1
2
2
1
2
1
2
4
2
1
1
1
1
1
1
2
1
1
1
1 ,
3
2
2 :
4
5
1
1
2
1
23*
356
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
Таблица 3 (окончание)
Симптомы
или отклонения
Простатит
Грибковое поражение
бедер
стоп
Инфицирование
барабанной перепонки
Высыпания на лице
Ринит
Ринит и фарингит
Микроспория руки
Стрептококковая
ангина
Солнечный ожог
лица и торса
Язвенное афтозное
поражение
Инфекционное
поражение мо чевыводящих
путей (легкое)
То же
Этиология
Не ясна
»
Вирусный синдром
Себоррея
Вероятно, вирусная
Герпес
Микроспория собаки
Бета-гемолитический
вирус
.—
Не ясна
»
Вирусная
Число
случаев
1
1
1
1
2
1
2
1
1
2
2
5
3
В табл. 3 перечислены заболевания,
наблюдавшиеся перед полетами по программе
«Аполлон». Этот перечень включает
этиологию в тех случаях, когда она может быть
установлена, и число случаев появления
каждого симптома или отклонения от нормы.
ПРОВЕРКА ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ
К МЕДИКАМЕНТАМ
Проверка чувствительности к
медикаментам проводилась, чтобы определить реакции
членов экипажа на каждое из средств в
медицинской укладке и таким образом
предотвратить аллергические реакции и другие
нежелательные побочные эффекты.
Проверялся каждый член экипажа (набор
медикаментов описан в разделе этой главы,
посвященном полетным процедурам).
Разрешение использовать то или иное
средство давалось при отсутствии в прошлом
случаев плохой переносимости, выявляемых
путем медицинского опроса, и признаков
неблагоприятного влияния в процессе испытаний.
Врач наблюдал за членами экипажа на
протяжении соответствующего периода времени
после приема лекарства.
Если выявились неблагоприятные
симптомы побочного действия, то пробу либо
повторяли, с заменой испытываемого средства на
удвоенную дозу плацебо, или же
предписывали использование другого сходного по
характеру действия средства, которое не давало
нежелательных побочных эффектов. Кроме
этого, проводили индивидуальные пробы для
выявления аллергических реакций на
электродную пасту.
Советские космонавты также проходили
сходные пробы для оценки чувствительности
к медикаментам. В. В. Парин и соавт. [23]
рекомендовали определять индивидуальную
чувствительность к медикаментам как в
покое, так и при моделировании факторов
полета, чтобы оценить влияние медикаментов па
реактивность организма. Эти авторы
высказывали предположение, что в случае
необходимости проведения лечения в полете
космонавту целесообразно провести биологическую
пробу на устойчивость к препарату,
принимая не полную дозу, а у5 или 4/4 ее часть.
Если в течение 30—45 мин. не возникает
слишком сильных или парадоксальных
реакций, космонавт может считать безопасным
прием полной дозы препарата. На случай
возникновения аллергических реакций в
бортовой аптечке должны быть предусмотрены
средства, способные ликвидировать
осложнения. Космонавт должен знать состав аптечки
и правила использования имеющихся средств.
Наконец, авторы отмечают, что при
комплектации бортовой аптечки следует иметь в виду
возможность изменения реактивности
организма к лекарствам под влиянием некоторых
факторов полета.
В табл. 4 суммированы правила и
ограничения, связанные с приемом лекарственных
средств, употребляемых в космической
программе США.
МЕДИЦИНСКАЯ ПОДГОТОВКА
Для полной подготовки к выполнению
своей работы космонавты должны знать о
влиянии факторов космического полета на
организм человека, включая представления о том,
каким образом организм адаптируется к
влияниям полета. Далее, космонавты должны
уметь распознавать отклонения от нормы в
своем состоянии и знать средства лечения,
предписанные для использования в условиях
полета.
Г. Л. Ярошенко и В. Г. Терентьев [33]
указывали, что медицинская подготовка
космонавтов должна включать достаточное число
занятий по оказанию необходимой
самопомощи. Эти занятия должны предусматривать
МЕДИЦИНСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКИПАЖЕЙ
Таблица 4. Типичные фармакологические средства, правила приема и ограничения
357
Название
Правила
применения
Врачебное наблюдение
Ограничения
Меперидин (демерол)
V4 дозы (25 мг)
внутримышечно
Скополамин и декседрин 0,3мг (скополамин)
и 5,0 мг (декседрин)
внутрь
Пропоксифен (дарвон) Внутрь (6 мг)
Ацетилсалициловая кис- Внутрь (300 мг)
лота (АСК)
Тетрациклин
Внутрь (250 мг)
Монохлорид или лактат Внутрь (50 мг)
н-бензидрил-н-метилпи-
перазин (марезин)
Пропаракаин (опсаин) Местно
Симетикон (миликон) Внутрь
Оксиметазолин (африн) Местно
Электродная паста
Ампициллин
Внутрь (250 мг)
Хлористоводородный Внутрь (60 мг)
трипролидин и
хлористоводородный
псевдоэфедрин (актифед)
Дифеноксилат с сульфа- Внутрь (0,025 мг)
том атропина (ломотил)
Декседрин
Внутрь (5 мг)
Кожный крем Местно
Метилцеллюлоза, глаз- »
ные капли
В-бацитрацин-неомицин- »
сульфат (неоспорин,мазь)
0—15 мин.; 2-й час; 4-й час
1-й и 4-й часы или сразу
после развития какой-либо
реакции
Один раз в пределах 4 час. и
сразу после развития какой-
либо реакции
Один раз в пределах 4 час,
или сразу после развития
какой-либо реакции
В пределах 4 час. или сразу
после развития какой-либо
реакции
То же
Сразу после аппликации
В пределах 4 час.
Сразу после аппликации и в
пределах 8—12 час. или сразу
после развития реакции
48-й и 72-й часы после
применения
0—15 мин., в пределах 4 час.
или сразу после развития
реакции
Один раз в пределах 4 час.
или сразу после развития
реакции
Один раз в течение 4—8 час.
или сразу после развития
реакции
2-й и 4-й часы или сразу
после развития реакции
В пределах 4—6 час. или сразу
после развития реакции
Сразу после употребления
То же
Не управлять самолетом,
машиной и не выполнять других
связанных с опасностью
действий в течение 8 час.
Нельзя принимать в пределах
4—6 час. до запланированного
сна
Не управлять самолетом и не
водить машину в течение 6 час.
Нет
Не собирать кал на
микробиологический анализ в течение
24 час.
Не управлять самолетом,
машиной и не выполнять других
связанных с опасностью
действий в течение 8 час.
Нет
»
Не собирать кал на
микробиологический анализ в течение
24 час.
Не управлять самолетом,
машиной и не выполнять других
связанных с опасностью
действий в течение 8 час.
Нет
Нельзя в пределах 4—6 час.
до запланированного сна.
Следует измерять частоту пульса
Нет
получение минимума анатомических и
физиологических знаний, информации о
расстройствах и заболеваниях, которые могут
возникнуть в ходе длительного космического
полета, и о дифференциальной диагностике этих
заболеваний, а также, как было отмечено
выше, сведений о лекарственных средствах,
имеющихся в распоряжении космонавтов.
Медицинская подготовка экипажей «Дже-
мини» и «Аполлона» в США началась с
занятий по физиологии космического полета и
лечебным мероприятиям. Приведенный ниже
круг вопросов иллюстрирует в общих чертах
курс подготовки, которую прошла группа
космонавтов, отобранных в 1967 г. Курс был
рассчитан на 16 час. занятий с привлечением для
358
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
инструктажа специалистов в каждой из
рассмотренных областей.
Сердечно-сосудистая система. Краткие
сведения из анатомии и физиологии, сведения о
методах наблюдения и контроля за сердечной
деятельностью, реакциях системы
кровообращения на ускорение, невесомость,
физическую работу и другие стрессы, сведения о
таких функциональных пробах, как проба на
ортостатическом столе, создание
отрицательного давления над нижней частью тела,
работа на велоэргометре и бегущей дорожке.
Система внешнего дыхания. Краткие
сведения из анатомии и физиологии о функции
легких, газообмене, о проблемах,
возникающих в связи с пребыванием в условиях
пониженного и повышенного барометрического
давления, о физиологических требованиях к
атмосфере космического корабля, вариантах
атмосферы в кабинах будущих кораблей,
реакциях дыхания на ускорения, невесомость
и физическую нагрузку, о тренированности
и функциональных пробах, а также о
границах изменений легочной вентиляции.
Гематология и лабораторные исследования.
Обзор данных, полученных при
осуществлении полетов по программам «Меркурий» и
«Джемини», включая данные об элементах
крови и ее биохимического анализа, обзор
программ, «Аполлон» и «Скайлэб»,
представление о необходимости получения надежных
исходных данных, контроля и расширения
Ьсудествляемой программы.
^.Инженерная психология и человеческий
фактор применительно к программе
«Аполлон». Роль психиатрических исследований
в отборе экипажа. Взаимоотношения членов
экипажа, личное отношение к длительной
изоляции в кабине, групповые действия,
реакциина различные стрессы,
встречающиеся в полете и на Земле.
Описание вестибулярного аппарата. Его
функция и координация движений, методы
проверки, реакция вестибулярной системы на
ускорение и невесомость, летные
эксперименты на «Джемини», планируемые задачи по
программам «Аполлон» и «Скайлэб».
Зрительный аппарат. Краткие данные из
анатомии и физиологии, взаимосвязи с
другими органами чувств, влияние ускорений и
невесомости, проблемы, связанные с
освещением, влиянием ультрафиолетовой части
спектра, высокими скоростями, восприятием
глубины без точек отсчета.
Раз в три года требовалось прохождение
повторных курсов по практическим вопросам
высотной физиологии и медицинским
проблемам выживания. Перед каждым полетом
готовился детальный медицинский отчет.
Отчет включал: обзор медицинских
экспериментов и процедур, выполнявшихся
раньше, требующих выполнения во время и после
данного полета; оценку бортовых
медицинских укладок и их использования; сведения
о сообщениях космонавтов и о полученных
ими консультациях во время полета.
Экипажи «Скайлэба» в медицинском
отношении были подготовлены лучше, чем все
другие экипажи. Космонавты прошли
интенсивную медицинскую подготовку на базе
Военно-воздушных сил в Шеппарде (Техас).
Их учили выявлять симптомы, собирать
анамнез болезни и решать возникшие вопросы
медицинского характера, консультируясь с
наземными врачами. Эта подготовка до
некоторой степени напоминала сокращенный курс
практических занятий студентов-медиков.
Занятия по кожным болезням, патологии
глаз, черепа (головы), сердечно-сосудистой,
дыхательной, желудочно-кишечной и скелет-
но-мышечной систем проводили специалисты
в соответствующих областях.1 G
использованием памятки космонавты смогут решать как
простые задачи, например лечение грибковых
заболеваний ног, так и столь сложные, как
трахеотомия.
Последняя процедура облегчается
применением специального инструмента, который
позволяет одномоментно производить разрез
и ввод трахеотомической канюли.
Специальная инструкция предусматривает
использование оборудования для лечения зубов и
хирургических вмешательств в полости рта.
Экипажи обучались также катетеризации
мочевого пузыря, введению трубки в желудок
через нос, наложению шин и повязок.
Однако более сложные процедуры, как,
например, катетеризация, должны выполняться
под руководством врача с Земли. Более
простые процедуры будут проводиться
космонавтами по их собственной инициативе, без
помощи с Земли. График занятий весьма
интенсивен, и весь курс укладывается в
трехдневную программу.
ТЕКУЩЕЕ ЛЕЧЕБНО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКОЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Поддержание летного статуса членов
космического экипажа после отбора имеет
важное значение по ряду причин, не последняя
из которых — большие затраты,
вложенные в подготовку таких лиц. Исходя из этого
под руководством полетного медицинского
МЕДИЦИНСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКИПАЖЕЙ
359
отдела Центра пилотируемых космических
полетов НАСА с привлечением гражданских
и военных консультантов осуществляется
широкая программа профилактического,
диагностического и лечебного обслуживания
космонавтов и членов их семей. Обслуживание
космонавтов и членов их семей одними и
теми же врачами обеспечивает полное
представление об условиях жизни и работы
космонавтов.
Космонавтам рекомендуется сообщать о
любом случае болезни или травмы для их
оценки и лечения. Раз в год, в месяц своего
рождения, космонавт проходит тщательное
обследование состояния здоровья, чтобы
определить, сохраняет ли он активный статус,
требуемый для выполнения
профессиональных обязанностей. Космонавты являются
уникальной профессиональной группой. Они
подвергаются воздействиям факторов, ранее
не испытанных человеком, а также
воздействиям, которые знакомы людям, но в иной
комбинации или последовательности.
Космонавты являются объектом длительного
изучения, периодичность которого не должна
нарушаться. Ниже перечислены компоненты
ежегодного обследования.
1. Анамнез, включающий:
а) обзор медицинских записей;
б) данные за истекший год (опросник,
заполняемый космонавтом и просматриваемый
вместе с ним врачом);
в) данные о только что происшедших
событиях, состоянии семьи, иммунизации.
2. Обследование состояния здоровья
врачом. В него входят тонометрия и сигмоскопия
(выполняемая раз в два года в возрасте
35—40 лет и ежегодно после 40 лет).
3. Отометрическое обследование.
4. Аудиометрия.
5. Рентгенография грудной клетки и
органов брюшной полости.
6. Лабораторные исследования,
включающие:
а) анализ мочи,
б) гематологическое исследование,
в) биохимические исследования,
г) иммунологические исследования.
7. Исследование сердечно-сосудистой
системы, включающее запись ЭКГ в
двенадцати отведениях, двойную пробу Мастера и
ортостатическую пробу.
8. Оценка кардио-пульмональной функции
с исследованием функциональной способности
легких.
9. Санация полости рта.
10. Кожная туберкулиновая проба.
11. Замечания врача, обнаруженные
изменения, рекомендации относительно лечения
и профилактических мер.
Эти периодические медицинские
обследования важны в следующих отношениях:
а) для раннего выявления патологических
процессов и своевременного принятия
лечебных мер,
б) для долгосрочной оценки влияния
программы космических полетов на человека и
оценки существующей программы
профилактики.
В табл. 5—11 перечислены заболевания,
выявленные при ежегодных обследованиях,
и патология, с которой приходится
сталкиваться летному врачу в периоде между
обследованиями.
Космонавтам проводили также
профилактическую санацию полости рта. Всех их
осматривал стоматолог по крайней мере раз
в полгода. Основное внимание уделялось
программе амбулаторного обслуживания.
Во время периодических обследований
облучение, связанное с рентгенодиагностикой,
было минимальным.
Часть программы стоматологических
исследований была посвящена изучению реакций
Таблица 5. Инфекционные заболевания
Заболевания
Число
случаев
Инфекционные поражения верхних дыха- 133
тельных путей
Синдром гриппа 33
Пневмония 7
Синусит 19
Воспаление среднего уха 1
Воспаление наружного слухового прохода 6
Гастроэнтерит 29
Мочеполовых органов 30
Кожные бактериальные 9
Поверхностные грибковые поражения * 20
Конъюнктивит 3
Блефарит 1
Халязион 3
Герпес зостер 1
Герпес человека, возвратный 1
Целлюлиты и лимфангоиты 1
Краснуха 1
Трансформация туберкулиновой пробы * 2
Всего 300
♦ Выявлендые при ежегодных обследованиях состояния
здоровья.
360
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
Таблица 6. Неоплааия Таблица Р. Аллергические явления
Неоплазма
Число
случаев
Карцинома базальных клеток
Эпителиома
Полип толстого кишечника
Аденома щитовидной железы
Фиброма
Сквамозная папиллома века*
2
2
1
1
1
1
Всего 8
* Не выявленная при ежегодном обследовании состояния
здоровья.
Таблица 7, Наследственные заболевания и нарушения
обмена веществ
Заболевание
Число
случаев
Эпигенетический дефицит тромбопластина 1
плазмы
Подагра * 1
Нарушение переносимости глюкозы 2
Гиперхолестеринемия 1
Гиперлипемия 1
Всего 6
• Не выявленная при ежегодном обследовании состояния
здоровья.
Таблица 8. Дегенеративные нарушения
Нарушение
Число
случаев
Потеря слуха 6
Старческая дальнозоркость 6
Помутнение хрусталика 3
Дегенеративные изменения позвоночника 4
Шейный спондилез — синдром Броуна-Се- 1
кара *
Дегенеративные изменения дисков в ран- 1
ней стадии
Фибрилляция предсердий 1
Всего 22
* Не выявленный при ежегодном обследовании состояния
здоровья.
Аллергия
Число
случаев
Ангионевротический отек 1
Крапивница 7
Аспиринная астма 1
Повышенная чувствительность к укусам 1
муравьев
Васкулит и синовиит 1
Контактный дерматит 3
Лекарственная сыпь 2
Всего 16
Примечание. Один человек четыре раза переболел крапив*
ницей. У него же обнаружена повышенная
чувствительность к укусам муравьев, развились синовиит и поражение
кожи в области локтя, которые при биопсии расценены
как проявления аллергического васкулита.
Таблица 10. Травмы
Травма
Число
случаев
Растяжение мышц 9
Растяжение связок 9
Отрыв мениска (коленный сустав) 2
Переломы 11
Вывихи плеча и фаланг 2
Раны рваные 10
Бурситы или синовииты (локтевой сустав) 2
Ожоги 3
Ушибы 3
Повреждения глаз 9
Дисбаризм
декомпрессионные симптомы 2
повреждение барабанной перепонки 1
баротит 4
Укус собаки 1
Периферическая компрессионная невропа- 1
тия
Контузионный лабиринтит 1
Ларингит (напряжение в разговоре) 1
Всего 71
тканей ротовой полости человека и обезьян
на воздействие факторов, имитирующих
космический полет. Был рассмотрен также
вопрос о влиянии микрофлоры полости рта на
общее состояние здоровья, прямое и
перекрестное инфицирование, на действие
фторидов (используемых в настоящее время для
повышения сопротивляемости кариесу зубов),
МЕДИЦИНСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКИПАЖЕЙ
361
Таблица 11. Другие заболевания
Заболевание
Холецистит или холелитиаз *
Грыжа *
Спермальная гранулема
Симптоматика геморроя
Подозрение на почечно-каменную
болезнь *
Синдром Меньера
Тромбофлебит
Мигренеподобные явления
Застойный простатит
Трещина заднепроходного отверстия
Сильные боли в животе неясной
этиологии
Число
случаев
2
2
1
5
1
1
1
1
2
1
1
Всего18
1 Выявлены при ежегодном обследовании состояния
здоровья. В случаях заболевания холециститом и холели-
тиазом космонавтам перед участием в полетах была
сделана холецистэктомия. По поводу грыжи также была
произведена операция. Диагноз почечно-каменной
болезни не подтвердился.
а также на обмен веществ и заболевания
костной ткани. Следует отметить, что в корпус
космонавтов США входили лица с
серьезными периодонтальными заболеваниями и оимею-
щие протезы, поломка или потеря которых
могла вызвать дефекты в произношении и
нарушения в пережевывании пищи.
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЗАБОЛЕВАНИЙ
Существенная часть обширной программы
медицинского обслуживания экипажей
космических кораблей направлена на изучение
возможностей надежного прогнозирования
основных заболеваний и психических реакций,
которые могут возникнуть в полете, а также
тяжести ожидаемых состояний. Как в США,
так и в Советском Союзе предприняты
попытки такого прогнозирования на основе анализа
планируемых космических программ. Данные
для этого получают из многих источников.
Используются сведения о заболеваемости
среди всего населения, среди малых
изолированных групп в Арктике и Антарктике,
среди членов экипажей подводных лодок.
Кроме того, анализируются данные, полученные
при моделировании условий полета на Земле,
и данные, полученные в реальных полетах.
Хотя многие факторы космического полета,
например такие, как ускорения, радиация и
невесомость, трудно, если не невозможно,
моделировать в земных условиях, имеются и
такие факторы, которые могут быть воссозданы
вполне реально. К последним относятся
длительный нервно-психический стресс,
ухудшение гигиенических условий, относительная
гипокинезия, относительная изоляция и
относительная сенсорная депривация. При
комбинированном действии этих факторов в
лабораторных условиях на Земле обнаруживаются
разнообразные изменения состояния
испытуемых. Показано, что если не по степени, то по
характеру эти изменения сходны с
изменениями, найденными у космонавтов после
завершения относительно коротких полетов.
Основные сдвиги наблюдались со стороны
нервно-мышечной системы [14, 38],
сердечнососудистой системы [2, 3, 36, 43] и в составе
микрофлоры человека [16, 25, 36, 42].
Нервно-психические расстройства
выявляются у отдельных лиц и при длительной
гипокинезии [1, 7, 15, 30].
Советские исследователи разработали
математическую модель для прогнозирования
заболеваемости в полете, основываясь на
рассмотренных выше источниках сведений о
заболеваемости, и сообщили, что результаты
прогнозирования подтвердились в длительных
экспериментах, а также, до некоторой
степени, в кратковременных космических
полетах [29, 33]. Сходный анализ вероятности
возникновения стоматологических заболеваний
выполнен учеными США. Полагают, что
стоматологическая патология может
существенно сказаться на работоспособности экипажа
при полете длительностью около 9000 чел.-
суток. Минимальные неудобства
стоматологические заболевания будут приносить членам
экипажа, вероятно, через 1500 чел.-суток.
Как американские, так и советские ученые
считают, что имеющиеся исходные данные
для прогнозирования следует рассматривать
как предварительные и что они подлежат
дальнейшему уточнению. Сложность
проблемы прогнозирования состоит в том, что
взаимодействие стрессов космического полета,
вероятно, может вызвать нарушения
необычного типа. Кроме того, неизвестные факторы,
связанные с космическим полетом, могут еще
более усложнить проблему. Учеными
предпринимаются попытки оценить степень риска
заболеваний в космическом полете и, исходя
из этих оценок, определить необходимость и
возможности лечебных мероприятий.
362
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
МЕРОПРИЯТИЯ, ВЫПОЛНЯЕМЫЕ В ХОДЕ ПОЛЕТА
Профилактика и лечение в фазе полета
включают задачи «дистанционной»
диагностики, решаемые с использованием
биотелеметрических данных, и лечения на борту с
использованием соответствующих средств из
бортовой медицинской укладки. Это лечение
осуществляется членами экипажа под^
руководством находящихся на Земле врачей.
Единственное исключение из этого
принципа — полет советского космического корабля,
в составе экипажа которого был
врач-космонавт.
В США в программу «Скайлэб» также был
включен один врач-космонавт.
КОНТРОЛЬ ЗА СОСТОЯНИЕМ
Когда начиналось осуществление
космических программ, представление о
непрерывном получении физиологических данных
посредством соответствующего оснащения
человека-оператора было новым. Не было и
достаточно надежных готовых приборов.
За истекшее время и в Соединенных
Штатах и в Советском Союзе разработана
технически совершенная и надежная
биотелеметрическая аппаратура.
В табл. 12 перечислены основные приборы,
используемые для обеспечения широкого
контроля за состоянием космонавтов. Так,
например, электрокардиографическое
оборудование позволяло в реальном масштабе
времени следить за аритмиями,
обнаруженными у членов экипажа «Аполлона-15».
Небольшие отрезки записей ЭКГ показаны
на рис. 2.
К счастью, в данном случае не
потребовалось применения фармакологических средств.
Следует, однако, отметить, что инъекторы
лидокаина и атропина, а также капсулы про-
каинамида могли бы быть использованы в
случае острой необходимости по команде
врачей с Земли.
Таблица 12. Измерения основных биомедицинских показателей и характеристик работоспособности
в полете
Исследуемые функции
или системы
Методики
США
Советский Союз
Сердечная деятельность Два отведения ЭКГ, одновременно фо-
Ж ТСТЭОВООПТ)ашеНИе ттплпп^пгт •олтит/-к-п-г/»огктгжхлкттпоЖттсг -гра-п-ттл-
и кровообращение
нография, векторкардиография, кардио-
тахография
Кровяное давление — манжеточный
метод с автоматической регистрацией тонов
Плетизмография ног (при пробе с
созданием отрицательного давления над
нижней частью тела). Растяжимость вен
Дыхание Импедансная пневмография,
спирометрия
Состояние ЦНС, аиализато- ЭЭГ, анализ сна при помощи электро-
ры, работоспособность окулографии, словесные сообщения,
пробы на вращающемся кресле, контроль за
качеством выполнения задания.
Вестибулярные пробы
Обмен веществ Определение массы тела. Велоэргомет-
рия с исследованием газообмена,
измерение температуры тела. Проведение
анализа крови на борту, консервация
крови для анализов на Земле. Сбор и
консервация мочи
Одно отведение ЭКГ постоянно, двеяад-
дать отведений периодически, сейсмо-
кардиография, кинетокардиография
Кровяное давление — манжеточный
метод по Короткову, регистрация тахо-
сциллограммы и др.
Сфигмография, реоэнцефалография
ударный объем по Бремзеру — Ранке
Периметрическая пневмография,
легочные объемы, газообмен
ЭЭГ, электрооку лог рафия, словесные
сообщения, вестибулярные пробы,
психофизиологические тесты, контроль за
качеством выполнения задания
Забор проб биологических субстратов
МЕДИЦИНСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКИПАЖЕЙ
363
Норма Бигеминия Бигвминвя п^™.^—..
Предсердная
экстрасистола
Бигеминия
Рис, 2. Записи электрокардиограммы с явлениями
аритмии у члена экипажа «Аполлон-15ь
а — бигеминия,
б — предсердные экстрасистолы
СРЕДСТВА ЛЕЧЕНИЯ В ПОЛЕТЕ
Первые данные по использованию
лекарственных средств в условиях невесомости
были получены на борту самолета при
полетах по параболе Кеплера [32]. В ходе этих
экспериментов было установлено, что прием
лекарств внутрь не затруднен, если
последние даются в форме таблеток или в
специальных тубах из фольги.
Стеклянные ампулы не могли быть
использованы для обычных инъекций. Лекарства в
виде растворов должны были находиться
в шприц-тюбиках или инъекторах [34].
Капли, свечи, растворы, настойки, отвары и
порошки, по мнению П. П. Саксонова и соавт.
[26], не должны включаться в медицинскую
укладку. Эти же авторы полагают, что
наиболее подходящими для использования в
космическом полете формами лекарственных
средств являются драже, пилюли, капсулы,
таблетки и шприцы для подкожных
инъекций.
Планирование объема медицинского
имущества на борту корабля, естественно,
должно основываться на сведениях о типах
нарушений, которых можно ожидать, и на оценке
возможностей медицинских действий экипажа
(исследование, установление диагноза,
лечебные процедуры).
Начальные представления относительно
использования лекарственных средств в
космическом полете сводились к тому, чтобы эти
средства применялись только в крайних
ситуациях.
По мере накопления опыта выяснилось, что
это ограничение является слишком строгим,
и в настоящее время ряд лекарственных
Предсердные экстрасистолы
средств обычно предписывается принимать,
когда возникает необходимость.
Например, американским и советским
космонавтам рекомендовалось принимать
снотворные средства в случаях помех при
отдыхе и особой необходимости в нормальном сне.
Бортовые медицинские укладки,
используемые в космических
программах США
Состав медицинских укладок на борту
космических кораблей США изменялся в
зависимости от сроков полета и по мере
накопления опыта в предшествующих полетах.
В первых четырех полетах по программе
«Меркурий» в аптечку были включены ано-
дин и средство против укачивания (оба в
автоматических инъекторах, обеспечивающих
применение через скафандр), а также
стимулирующее и сосудосуживающее средство для
лечения шока. В последующих полетах в
аптечке имелись только средство против
укачивания и анодин (демерол). Для последнего
полета по программе «Меркурий» в карман
скафандра и в укладку для выживания в
аварийной ситуации были вложены таблетки
декседрина, средство против укачивания и
антигистаминные таблетки. Единственным
средством, которое применялось, оказался
декседрин. В соответствии с указанием
медицинского руководителя он давался
космонавтам приблизительно в период между 33 и
34,5 час. полета перед включением тормозной
системы, чтобы снять утомление.
Условия невесомости и необходимость
работы в перчатках требовали создания
специальной упаковки для таблеток. Был разработан
алюминиевый контейнер, выстланный
ворсовой молнией и имеющий по клапану с обоих
концов, каждый из которых мог быть легко
поднят рукой в перчатке. Таблетки были
разделены и помещены в капсулах, которые
пришивались одной нитью к клапану. Когда кла-
364
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
Таблица 13. Основная и дополнительная медицинские укладки для «Джелшни-7»
Средство
Циклизин
Декседрин
АФК (аспирин, фенацетин, кофеин)
Меперидин
Трипролидин
Псевдоэфедрин
Дифеноксилат
Тетрациклин
Раствор метилцеллюлозы
Парентерально циклицин
Парентерально меперидин
Доза и форма
Основная медицинская укладка
50 мг, таблетки
5 мг, таблетки
Таблетки
100 мг, таблетки
2,5 мг, таблетки
60 мг, таблетки
2,5 мг, таблетки
250 мг, таблетки, в оболочке
15 см3, в пузырьке с капельницей
45 мг (0,9 см3 в инъекторе)
90 мг (0,9 см3 в инъекторе)
Средство
Назначение
При укачивании
Стимулятор
При головной боли
Болеутоляющее
Противоотечное
»
При диаррее
Антибиотик
Глазные капли
При укачивании
Болеутоляющее
Количество
8
8
16
4
16
16
16
16
1
2
2
Количество
Дополнительная укладка
Кожный крем (флакон, 15 см3) 2
Паста для электродов (флакон сжимаемый, 15 см8) 1
Пластырные диски для крепления датчиков 12 —для ЭКГ, 3 — для фонокардиографии
Лейкопластырная лента 50 см
Таблица 14. Лекарственные средства в медицинских укладках кораблей «Аполлон» и «Скайлэб»
Наимен ование
Метилцеллюлоза, глазные
капли (0,25%)
Метилцеллюлоза, глазные
капли (1%)
А>ии«Ш ^* /О/
Тетрагидрозилин (визин)
Компресс-повязка
Перевязочные пакеты
Антибиотик, мазь
Кожный крем
Демерол, инъектор, 90 мг
Марезин, инъектор
Марезин, таблетки (50 мг)
Декседрин, таблетки (5 мг)
Дарвон, комбинированные
капсулы (60 мг)
Актифед, таблетки (60 мг)
Ломотил, таблетки
Носовое смягчающее
средство
«Аполлон»
7
2/1
0/0
0/0
2/0
12/2
1/1
1/0
3/0
3/0
24/3
12/1
12/2
24/24
24/8
0/0
8
2/2
0/0
0/0
2/0
12/0
1/0
1/1
3/0
3/0
24/1
12/0
18/0
60/0
24/3
2/1
9
2/0
1/0
0/0
2/0
12/0
1/0
1/1
3/0
3/0
24/4
12/0
18/0
60/12
24/1
2/1
10
0/0
2/0
0/0
2/0
12/0
1/0
1/0
3/0
3/0
12/0
12/0
18/0
60/2
24/13
1/0
и
0/0
2/0
0/0
2/0
12/0
1/0
1/0
3/0
3/0
0/0
12/0
18/0
60/0
24/2
1/0
12
0/0
2/0
0/0
2/0
12/0
2/0
1/0
3/0
»ю
0/0
12/0
18/0
60/18
24/0
1/0
13
0/0
2/0
0/0
2/0
12/0
2/0
1/0
3/0
3/0
0/0
12/1
18/0
60/0
24/1
1/0
14
2/0
0/0
0/0
2/0
12/0
2/0
1/0
3/0
3/0
0/0
12/0
18/0
60/0
24/0
1/0
15
1/0
0/0
о/о
2/0
0/0
2/0
1/0
3/0
3/0
0/0
12/0
18/0
60/0
24/0
1/0
16
2/0
0/0
0/0
2/0
12/0
2/1
1/1
6/0
0/0
0/0
12/0
18/0
60/0
24/0
1/0
17
1/0
о/о
1/1
2/0
12/0
2/,1
1/0
6/0
о/о
0/0
12/0
18/0
60/1
48/5
1/0
Скайлэб
2
0
0
2
12
2
1
6
0
0
12
15
30
24
1
МЕДИЦИНСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКИПАЖЕЙ
Таблица 14 (окончание)
365
Наименование
«Аполлон»
10
И 12
13
14
15
16
17
Скайлэб
Аспирин, таблетки (0, Зг)
Тетрациклин (250 мг)
Ампициллин
Секояал, капсулы (100 мг)
То же (50 мг)
Носовые капли (африн)
Бенадрил (50 мг)
Тиленол (325 мг)
Бацитрацин, глазная мазь
Скополамин (0,3 мг) — де-
кседрин (5 мг), капсулы
Миликон, таблетки
Офтаин
Поливитамины
Глазная мазь (идоксуридин)
Ацетазоламид, таблетки
(250 мг)
Губной бальзам
Пронестил
Лидокаин
Атропин
Микологический крем
Примечание. В числителе — имелось на борту, в знаменателе — использовано.
Укладка для лунного модуля «Аполлона-17»
72/48
24/0
0/0
0/0
0/0
0/0
0/0
0/0
0/0
0/0
0/0
0/0
0/0
0/0
0/0
0/0
о/о
0/0
о/о
о/о
72/8
24/0
60/0
21/1
12/7
3/0
0/0
14/7
0/0
0/0
0/0
0/0
о/о
о/о
0/0
0/0
о/о
о/о
о/о
о/о
72/2
24/0
60/0
21/10
0/0
3/1
0/0
о/о
о/о
о/о
0/0
0/0
о/о
о/о
о/о
о/о
о/о
о/о
о/о
0/0
72/16
15/0
45/0
21/0
0/0
3/0
0/0
0/0
0/0
0/0
о/о
0/0
0/0
о/о
о/о
0/0
о/о
0/0
о/о
0/0
72/-г
0/0
45/0
60/0
0/0
3/0
0/0
0/0
о/о
12/6
20/0
0/0
0/0
0/0
0/0
о/о
о/о
о/о
о/о
о/о
72/6
0/0
60/0
21/6
0/0
3/1
0/0
0/0
0/0
12/0
40/0
0/0
0/0
0/0
0/0
0/0
0/0
о/о
о/о
о/о
72/30
0/0
60/0
21/0
0/0
2/1
0/0
0/0
о/о
12/2
40/0
1/0
0/0
0/0
0/0
0/0
0/0
0/0
0/0
0/0
72/0
0/0
60/0
0/0
0/0
2/1
0/0
0/0
0/0
12/0
40/0
1/0
20/0
0/0
0/0
0/0
О/О
0/0
0/0
о/о
72/0
60/0
60/0
21/0
0/0
3/0
0/0
0/0
0/0
12/0
40/0
1/0
0/0
0/0
0/0
о/о
0/0
о/о
о/о
о/о
72/0
60/0
60/0
21/3
0/0
3/0
0/0
0/0
о/о
12/0
0/0
1/0
0/0
о/о
о/о
о/о
80/0
12/0
12/0
0/0
72/0
60/0
60/0
21/16
0/0
3/3
0/0
0/0
о/о
1271
0/0
1/0
0/0
0/0
0/0
о/о
80/0
12/0
12/0
0/0
60
60
30
15
0
3
0
0
0
24
0
1
0
1
20
3
80
12
12
2
Наименование
Основная медицинская укладка
Мешок
Стимулирующие пилюли (декседрин)
Болеутоляющие пилюли (дарвон)
Противоотечные пилюли (активед)
Пилюли против диарреи (ломотил)
Аспирин
Перевязочные пакеты
Компрессные повязки
Глазные капли (метилцеллюлоза)
Мазь с антибиотиком (неоспорин)
Снотворные пилюли (секонал)
Анестезирующие глазные капли
Носовые капли (африн)
Рулонные манжеты
Пронестил
Количество
1
4
4
8
12
12
6
2
1
1
6
1
1
6
12
Наименование
Средства для инъекции
Мешок для инъецируемых средств
Лидокаин (сердечное)
Атропин (сердечное)
Демерол (болеутоляющее)
Дополнительная укладка
Мешок
Пронестил (сердечное)
Лидокаин (сердечное)
Атропин (сердечное)
Демерол (болеутоляющее)
Количество
1
8
4
2
1
80
12
12
6
щ
366
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
пан откинут, отдельная капсула могла быть
легко откушена и проглочена [36].
Некоторые исследователи полагали, что в
более длительных, чем по программе
«Меркурий», полетах человеку потребуются
лекарственные средства, чтобы помочь ему
выдержать условия окружающей среды. Имелось
в виду применение седативных средств перед
запуском и стимуляторов перед
возвращением на Землю. Поскольку никакой
определенной информации, опровергающей эти
положения, не было, в аптечку для кораблей
«Джемини» включили и те и другие
средства. Все эти средства были испытаны
членами экипажа. Аспирин и АФК (комбинация
аспирина, фенацетина и кофеина)
применялись в полете при легкой головной боли и для
снижения мышечного дискомфорта перед
сном. Таблетки декседрина несколько раз
применялись членами экипажей «Джемини»,
чтобы уменьшить чувство усталости перед
возвращением на Землю. Деконгестивные
средства снижали гиперемию слизистой носа и
уменьшали необходимость в частом
продувании евстахиевых труб перед снижением в
атмосфере Земли. Средства против
укачивания применялись один раз перед посадкой,
чтобы уменьшить вероятность развития мор-
Таблица 15. Содержание бортовых медицинских укладок кораблей «Союз-11» и «Салют» [42]
Вид лекарств
Показания
Название
Радиозащитные
Аналгетики
Седативные
Антимикробные
Сердечные
Антиаллергические
Желудочно-кишечные
Противорвотные
Тонизирующие
Первая помощь
Указания с Земли
Головная боль, зубная
боли
Сильная боль
Очень сильная боль
боль, мышечные
Беспокойство, тревога, страх, кошмары,
(сновидения), галлюцинации, возбуждение,
рвота
Бессонница
Кашель
Воспалительные процессы с высокой
температурой
Воспалительные процессы и желудочно-
кишечные расстройства
Загрудинные боли
Высыпания, отек
Диаррея
Запор
Изжога
Боли в животе
Метеоризм
Тошнота и рвота
При отсутствии эффекта плавефина
Утомление, снижение работоспособности
Сильное утомление, снижение
работоспособности
Резкое снижение умственной и психической
работоспособности
Падение сердечной деятельности и
ослабление дыхания
Травматическое воспаление слизистых
Ожоги, эрозии
Носовое и ушное кровотечение
Различные ранения
Амбратин, витаминный комплекс
Анальгин
Промедол
Промедол в инъекторе (указания
с Земли)
Триоксазин
Этаперсаин
Барбамил
Кодеин, бикарбонат натрия
Олететрин
Мадрибон
Нитроглицерин
Димедрол
Опиум
Изафенин
Ментол в таблетках
Беллальгин
Карболен
Плавефин
Атропин из инъектора (по указанию
с Земли)
Кофеин
Кофеин из инъектора (по указанию
с Земли)
Фенамин
Кордиамин из инъектора
Мазь с тетрациклином
Противоожоговый пластырь
Гемостатическая губка, тампон
Перевязочный пакет
МЕДИЦИНСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКИПАЖЕЙ
367
ской болезни во время нахождения капсулы
на плаву в условиях волнения моря. Для
ограничения дефекации в полете были
предписаны приемы ингибитора функции
кишечника. Космонавты не испытывали трудностей
в использовании какого-либо из этих средств.
Содержание аптечки на кораблях «Джеми-
ни» показано в табл. 13.
Медицинская укладка на борту кораблей
«Аполлон» содержала более широкий набор
лекарственных средств. Часть средств была
заменена более эффективными, другие были
добавлены по необходимости. Добавление
снотворных средств уже было отмечено выше.
После обнаружения аритмий у одного члена
экипажа «Аполлона-15» в аптечку были
включены средства лидокаин и прокаинамид.
Эти средства и другие дополнения и
исключения при комплектации медицинской
укладки для кораблей «Аполлон» и программы
«Скайлэб» перечислены в табл. 14.
Бортовые медицинские укладки,
используемые в космических программах
СССР
В укладках находились радиопротекторные
средства, стимуляторы центральной нервной
системы, аналгетики и другие препараты. Все
осуществленные до настоящего времени
полеты происходили в благоприятной
радиационной обстановке, поэтому прямых
показаний для применения радиопротекторных
средств не было [26].
В табл. 15 перечислены лекарственные
средства, входившие в бортовые медицинские
укладки на кораблях «Союз-11» и «Салют»,
а также показания к их использованию.
П. П. Саксонов и соавт. [27] отмечают, что
хотя до настоящего времени фактически не
было прямых медицинских показаний к
использованию лекарственных средств в полете,
при более длительных полетах потр1ебность в
лекарственных средствах будет закономерно
увеличиваться.
Медицинская укладка для использования
в полетах длительностью более двух недель
должна содержать лекарственные средства,
перевязочные материалы, средства для ухода
за кожей; различные инструменты;
приспособления для сбора мочи и газов и т. д.
Лекарственные средства должны включать,
в дополнение к уже упоминавшимся
радиозащитным веществам, материалы для лечения
термических ожогов, сердечно-сосудистых
и желудочно-кишечных расстройств, противо-
микробные и противовирусные вещества
(антибиотики, сульфаниламидные препараты
и пр.), аналгетики, снотворные и седативные
средства, транквилизаторы,
противоаллергические средства, препараты для стимуляции
и активации нервной системы, средства для
борьбы с явлениями кровопотери и шока, для
лечения болезни укачивания, снятия
утомления, предотвращения тошноты и кашля,
защиты кожи, витамины, средства борьбы с
мышечной астенией, приспособления для
оказания помощи в случаях поражения глаз и
зубов, антисептики [29].
В. А. Коцюрба считает, что медицинские
препараты должны стерилизоваться перед
полетом с использованием ионизирующей
радиации [11]; А. А. Семейкина [28]
рекомендует методику проверки запаса
лекарственных средств, обеспечивающую оценку
степени деструкции таблеток, особенно под
влиянием вибрации и перегрузок.
Краткий обзор исследований по проблемам
космической фармакологии и фармации
показывает, что работы в этих областях еще
далеки от завершения и многие вопросы
требуют дальнейшего изучения [29].
Выбор лекарственных средств
При выборе лекарственных средств следует
иметь в виду, что медицинская укладка
должна включать препараты, которые имеют
широкое применение и являются наиболее
эффективными. Большое число исследований
показало, что некоторые фармакологические
препараты неблагоприятно влияют на
способность организма переносить действие
факторов полета. Очевидно, следовало бы найти
и включить в медицинскую укладку
фармакологические препараты, которые снижают
чувствительность организма к неблагоприятно
действующим факторам полета, но никоим
образом не влияют отрицательно при этом на
другие физиологические и психологические
функции или психомоторную
работоспособность. Препараты, снижающие устойчивость
к действию факторов полета, должны быть
исключены. Так, например, большинство
транквилизаторов вызывает подавление
эмоций до уровня, который ниже
индивидуальной нормы, и их влияние на умственную
деятельность непредсказуемо. Они могут
нарушать способность принимать быстрые и
правильные решения и способность
ориентироваться в реальной ситуации.
Некоторые из этих средств снижают также
переносимость определенных стрессов, в том
числе высоты и ускорения [35]. Другим за-
368
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
служивающим рассмотрения средством
является 9-альфафлюорогидрокортизон,
который очень эффективно действует на
регуляцию водного баланса [45]. Однако он
обладает нежелательным эффектом, ускоряя
потерю калия.
После приема цистамина наблюдается
повышение чувствительности к вращательным
движениям и к воздействию высокой
температуры [ 17 ], цистамин-аминоэтилизотиу-
рон и серотонин могут снижать
сопротивление организма воздействиям радиального
ускорения. Установлено, что инъекции
цистамина понижают устойчивость мышей к
физическому стрессу [10].
Отрицательное влияние на вестибулярный
аппарат оказывает введение стрептомицина
[24]. Этот антибиотик усиливает также
геморрагические явления и лейкопению в
острой стадии лучевой болезни [27]. П. П. Сак-
сонов и соавт. [27] считают, что аспирин,
пирамидон и салшщлаты не должны
использоваться в космическом полете, так как они
повышают чувствительность организма к
ионизирующей радиации.
В особых условиях некоторые препараты
дают извращенный эффект. Так, например,
после облучения животных коразол
оказывает токсическое влияние вместо
стимулирующего [8]. Извращается также действие
питуитрина на человека в условиях
длительной гипокинезии [16]. У человека
парадоксальные реакции возможны и имеют место
даже при отсутствии дополнительных
специфических стрессов. Бензедрин в некоторых
случаях оказывает депрессивное влияние на
центральную нервную систему, хотя обычно
он является стимулятором. Во время
действия перегрузок инъекция адреналина
вначале усиливает, а затем снижает прессорный
эффект. Кроме того, при действии перегрузок
вазоконстрикторы (адреналин, норадрена-
лин) и вазодилятаторы (нитроглицерин,
папаверин) вызывают более длительные
изменения кровяного давления, чем при
нормальных условиях.
Исследование вазодиляторов, предпринятое
некоторыми советскими авторами [21],
позволило предположить, что те из них, которые
обладают кратковременным действием
(нитроглицерин, изадрин), следует применять
периодически для тренировки барорецепторов
сосудистого русла в условиях невесомости.
Это предположение носит, однако,
дискуссионный характер.
Следует иметь в виду, что во время полета
возможно снижение эффективности
стимулирующих препаратов и усиление
действенности препаратов, которые тормозят функцию
центральной нервной системы.
Советские эксперты по вопросам
космической медицины считают уместным
использование снотворных средств. Т. Н. Крупина
и соавт. [12] полагают, что эти средства
необходимы в полете, особенно в случаях
развития бессонницы. Они предостерегают,
однако, против использования мепробамата,
поскольку этот препарат вызывает
нежелательное расслабление мышц. Некоторые из
снотворных средств (например, пентобарбитал)
не следует использовать в космическом
полете, поскольку его прием вызывает очень
длительный сон (до 12 час), сопровождается
постгипнотическим и другими побочными
эффектами [21]. Некоторые снотворные
средства (например, хлоралгидрат) дают
гипотензивные эффекты.
Для профилактики атрофии мышц и
стимуляции периферических образований
нервно-мышечного аппарата некоторые
советские авторы рекомендуют введение в рацион
альфатокоферола и пантотеновой
кислоты [19].
В поиске методов обеспечения длительной
профилактики вестибулярных нарушений у
экипажей космических кораблей США была
успешно использована комбинация
лекарственных средств. Комбинация декседрин —
скополамин оказалась более эффективной, чем
эти же средства в отдельности. В. В. Парин
и соавт. [21] высказали, однако,
предположение, что комбинацию декседрин — скополамин
не следует использовать повторно из-за ряда
нежелательных побочных эффектов (сухость
во рту, нарушение аккомодации,
расстройства сна).
Поиск эффективных методов защиты
против радиационных воздействий на экипаж и
весь биокомплекс во время космических
полетов является сложной проблемой [29].
В настоящее время известно много
радиозащитных средств. В клинических испытаниях
установлена высокая эффективность
некоторых препаратов (хлористоводородный мерк-
амин, салицилат меркамина, дисульфид мерк-
амина, аминоэтилизотиурон) [27].
Однако, несмотря на большое число
исследований в этой области, не найдено полностью
приемлемых средств; показано, что средства,
снижающие интенсивность окислительных
процессов (например, сульфгидрильные
вещества) , обладают токсическим эффектом,
будучи применены в дозах достаточно больших
для достижения защитного эффекта [35]. Бо-
МЕДИЦИНСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКИПАЖЕЙ
369
лее того, возможность химической защиты от
радиации в условиях космического полета
пока еще проблематична. В длительных
космических полетах дозы облучения могут
оказаться выше допустимых для человека.
Некоторые советские авторы [5] полагают, что в
таких случаях показано применение цист-
амина и стрихнина. В космической
программе США эти средства не рассматривались.
ДИАГНОСТИКА И ЛЕЧЕНИЕ
Диагностика заболеваний в космическом
полете возможна благодаря информации,
получаемой при помощи биотелеметрической
аппаратуры и радиосвязи между членами
космического экипажа и наземным медицинским
персоналом. Во время полета космического
корабля «Восход» присутствие врача на
борту корабля сделало возможным расширение
диапазона медицинских тестов и измерение
таких показателей, как артериальное
давление, газообмен и др. [22]. В первый полет по
программе «Скайлэб» в состав экипажа
также был включен врач.
Заболевания, с которыми пришлось
встретиться в серии полетов по* программе
«Аполлон», перечислены в табл. 16. В этой таблице
указаны также выявленная этиология
нарушений и число случаев каждого вида, дару-
шений.
Необходимость медицинского
обслуживания в полете становится более очевидной с
возрастанием длительности полетов. В
длительных полетах на борту желательно иметь
врача и использовать машинную
диагностику. В случаях необходимости хирургического
вмешательства при отсутствии возможности
своевременной транспортировки больного
члена экипажа на Землю только присутствие
на борту врача обеспечит оказание помощи
больному.
В Соединенных Штатах предприняты
попытки разработать интегральную систему
лабораторных измерений медицинских и
поведенческих показателей, чтобы обеспечить
медицинское обслуживание экипажей
космических кораблей. В Советском Союзе
изучена возможность выполнения хирургических
вмешательств во время полетов по параболе
Кеплера.
В этих исследованиях были использованы
специальные контейнеры, предназначенные
для проведения операций на кроликах* в
особенности лапаротомии под местным наркозом
(наиболее приемлемый метод в условиях не-
Таблица 16. Заболевания членов экипажещ возникшие
в ходе полетов на кораблях «Аполлон»
Симптомы и
отклонения
Баротит
Аритмии сердца
Раздражение глаз
Дегидратация
Метеоризм
Инфекция
мочеполовых путей с
явлениями отека
простаты
Головная боль
Насморк
Чувство
заполнения носа
Фарингит
Ринит
Раздражение
дыхательных путей
Высыпания на лице
Высыпания в
паховой области
Раздражение кожи
То же
Себоррея
Растяжение мышц
плеча
Под ногтевая
гематома
Неприятные
ощущения во рту
Тошнота, рвота
То же
Стоматит
Экскориация в
области
уретрального отверстия
(«Аполлон-13»)
Инфекция
мочевого тракта
Этиология
Баротравма
Не ясна; возможно,
связана с дефицитом калия
Атмосфера космического
корабля, стекловолокно
Сниженное потребление
роды во время
критических цериодов
Не ясна
Псевдомонады
Влияние окружающей
среды
Не ясна
Невесомость
Не ясна
Кислородная среда,
низкая относительная
влажность
Стекловолокно
Контактный дерматит
Длительное ношение
приспособления для
сбора мочи («Аполлон-13»)
Места крепления
биодатчиков
Стекловолокно
Не ясна
Стимулирована
условиями среды
Бурение лунной породы
Подгонку перчатки
Лабиринтные
воздействия
Лабиринтные
воздействия
Не ясна (возможно,
вирусная)
Афтозные язвы
Длительное ношение
приспособления для
сбора мочи
Число
случаев
1
2
4
1
2
3
1
1
3
2
1
2
1
1
1
11
2
1
2
1
5
6
1
1
1
2
1
24 Заказ 1174, т. III
370
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
весомости) [34]. Рассечение брыжейки
тонкого кишечника сопровождалось сильным
кровотечением. При этом кровь не рассеивалась
в атмосфере, а растекалась вокруг раны в
форме лужиц. Большая осторожность должна
быть проявлена, если ожидается
артериальное кровотечение, поскольку можно
предположить, что кровь будет образовывать мелкие
капли и рассеиваться. Загрязнение
атмосферы кабины при рассечении тканей с богатым
кровоснабжением может быть предотвращено
предварительным наложением зажимов для
остановки кровотока и использованием
полога. В случае необходимости вскрытия
брюшной полости рассечение тканей должно
производиться поэтапно и длина разреза должна
быть ограничена, чтобы уменьшить
тенденцию к эвентрации кишечника [29]. Кроме
того, эвентрация устраняет необходимость
использования ретрактеров. Все это
свидетельствует о возможности проведения
оперативных вмешательств в условиях
невесомости.
В настоящее время какая-либо дискуссия
по более частным вопросам хирургических
вмешательств представляла бы
преимущественно теоретический интерес, поскольку в
ближайшем будущем не будет ощущаться
настоятельной потребности в таких
процедурах. Такие спасательные корабли, как,
например, проектируемые в США корабли,
предназначенные для челночных операций,
позволят транспортировать на Землю серьезно
заболевших лиц со всех космических
летательных аппаратов. Проблемы, связанные с
обеспечением хирургических вмешательств
в состоянии невесомости, будет необходимо
решать к началу межпланетных полетов, в
ходе которых возвращений члена экипажа на
Землю становится невозможным.
До разработки более изощренных методов
проблема острых заболеваний зубов будет
решаться преимущественно в пределах
возможностей симптоматического лечения. Бортовая
медицинская аптечка включает аналгетики
и антибиотики, которые могут быть
применены в случае необходимости.
При абсолютной необходимости члены
экипажей кораблей смогут произвести удаление
зуба. Описанная ранее программа
медицинской подготовки экипажей «Скайлэб»
включает стоматологическую практику для
обучения членов экипажа лечению основных
заболеваний под руководством наземного
медицинского персонала. Предусмотрены также
правила гигиены, способствующие
предотвращению заболеваний.
ПРОФИЛАКТИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА
В настоящее время уже не вызывает
сомнений необходимость выполнения программы
профилактики даже в относительно
кратковременных полетах, сравнимых по
длительности с уже состоявшимися. По мере
увеличения длительности полетов эта программа,
вероятно, будет расширяться. Физические
упражнения, в идеальном варианте
выполняемые с использованием специальных
устройств, например велоэргометра, полезны
для поддержания нормального состояния
сердечно-сосудистой системы. Однако одни
только физические упражнения недостаточно
эффективны в борьбе с развитием детренирован-
ности сердечно-сосудистой системы [38] и
других вызываемых гиподинамией
нарушений [16].
Если физические упражнения вызывают
увеличение частоты пульса более чем до
120 ударов в минуту, может быть полезна
дополнительная терапия. Добавление калия
в пищевой рацион, по-видимому,
является эффективным средством профилактики
аритмий.
Для более длительных полетов могут
потребоваться и другие кетоды. Как в США, так
и в Советском Союзе изучалось применение
градиента положительного давления,
создаваемого при помощи специального
снаряжения. Метод создания отрицательного
давления над нижней частью тела (ОДНТ) должен
быть апробирован в более длительных
полетах. Этот метод повышает переносимость
продольных G-сил (перегрузка голова — ноги),
т. е. способность выдерживать
перераспределение крови и обеспечивать адекватный
венозный возврат к сердцу. Изучается
потенциальная эффективность подхода с
использованием ОДНТ за неделю до возвращения на
Землю. Предварительные результаты
обнадеживают, но определение подходящего
профиля ОДНТ для применения в космическом
полете требует дальнейших исследований.
Некоторые данные уже получены в
экспериментах с созданием ОДНТ при осуществлении
программы «Скайлэб». Эффект создания
положительного давления при помощи
антигипотензивного снаряжения изучался при
полете «Аполлона-17»»
В ходе полета корабля «Союз-11» были
предприняты попытки противодействовать
эффектам невесомости посредством
комплексного метода, включавшего использование
устройства типа бегущей дорожки, противопе-
регрузочного костюма и лекарственных
МЕДИЦИНСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКИПАЖЕЙ
371
средств. Полетные пробы показали
адекватную адаптивную способность
сердечно-сосудистой системы, хотя по результатам проб с
ОДНТ можно было предположить снижение
ортостатической устойчивости. Тем не менее
полагают, что в результате проведенных
профилактических мероприятий реадаптация для
экипажа «Союз» — «Салют» могла бы быть
менее трудной, чем для космонавтов корабля
«Союз-9» [40].
Последние данные, полученные в
экспериментах с постельным режимом, позволяют
предположить, что прием внутрь кальция и
фосфатов предотвращает потерю
минеральных веществ из костей более эффективно, чем
физические упражнения (эффект
отсутствовал) и давление по продольной оси тела
(ограниченный эффект). Период
эффективного действия был, однако, ограничен 10-не-
дельным периодом в четырехмесячном
эксперименте \ Потеря минеральных веществ
происходила главным образом из костей, на
которые распределяется вес тела, с
последующим после прекращения эксперимента
восстановлением.
Возможно, что в периоде длительной
невесомости наступит стабилизация баланса
минеральных веществ. Кальциевый баланс у
парализованных больных, по-видимому,
нормализуется через несколько лет после начала
болезни [23]. Тем не менее эксперименты с
действием на человека постельного режима
указывают, что в длительном полете
потребность в поступлении кальция и фосфатов
должна быть повышенной. Однако советские
ученые нашли, что расчеты, основанные на
восполнении дефицита кальция посредством
экзогенного введения, неприемлемы для
условий длительной невесомости. А. Г. Панов и
В. С. Лобзин [19] полагают, что в настоящее
время мы можем говорить только о попытках
изыскания метода регуляции (возможно,
гормонального) нарушений минерального
обмена в целом.
Будущие экипажи могут быть более
подвержены вестибулярным нарушениям, чем
экипажи в прошедших полетах. Поэтому
должна быть изучена возможность
предварительной адаптации индивидуальных
вестибулярных реакций к эффектам невесомости.
Ожидается, что ответ о возможности
предварительной адаптации дадут эксперименты в
медленно вращающейся комнате [37].
В. Г. Терентьев и Т. Н. Крупина [29]
указывают, что в Советском Союзе изучались
различные методы повышения устойчивости
человека к факторам космического полета.
Разработаны тренажеры и методики
физических упражнений, а также изучаются
возможности фармакологических препаратов.
ПОСЛЕПОЛЕТНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ
По возможности сразу после завершения
космического полета, обычно в течение
первых нескольких часов, и на протяжении
нескольких последующих недель экипаж
космического корабля подвергается тщательному
наблюдению со стороны медицинского
персонала и исследованиям с применением
различных тестов. Широкое исследование состояния
космонавтов начинается сразу после их
обнаружения и извлечения из корабля, чтобы
выявить и описать физиологические сдвиги,
которые быстро меняются с течением времени.
Ниже перечислены области исследования:
1. Голова; 8. Сосудистые реакции;
2. Шея; 9. Область живота;
3. Глаза; 10. Половые органы;
4. Нос, рот, глотка; И. Прямая кишка;
5. Лимфоузлы; 12. Кожа;
6. Легкие; 13. Конечности;
7. Сердце; 14. Психический статус.
Хэлли и др. (неопубликованные данные).
В дополнение к обследованию
физического состояния проводятся лабораторные
анализы.
Последние включают: 1) исследование мочи
на микробный рост и чувствительность
микроорганизмов, 2) полный подсчет элементов
крови, 3) анализ мочи, 4) определение
электролитов сыворотки крови.
Проводятся также функциональные пробы.
Определяются переносимость ортостатической
пробы и физической нагрузки.
ПОСЛЕПОЛЕТНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ
И ИХ ЗНАЧЕНИЕ
Существенные изменения, выявляемые
после полета, претерпевают: 1)
сердечно-сосудистая система или гемодинамика, 2) костно-
мышечная система, 3) эндокринная система,
водно-солевой обмен, 4) микрофлора, 5)
вестибулярный аппарат.
У большинства членов экипажей частота
пульса в послеполетном периоде увеличена
24*
372
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
(в полете она обнаруживает тенденцию
стабилизироваться на более низком уровне),
а нормализация ее заторможена.
Недавние исследования выявили также
уменьшение площади, ограниченной
контурами сердца [38]. Кроме того, уменьшается
переносимость физической нагрузки. Эти
изменения являются, однако, обратимыми и
исчезают в течение относительно короткого
времени.
У американских и советских космонавтов
часто отмечались небольшие, но отчетливые
изменения со стороны костно-мышечной
системы. Было обнаружено небольшое
уменьшение оптической плотности костей, а также
слегка отрицательный азотистый баланс.
Однако изменения строения костной ткани
не удавалось выявить всеми
применявшимися методами. Наблюдалось уменьшение
объемов как голени, так и бедра. У экипажа
«Аполлона-16» уменьшение объема
конечностей сохранялось спустя неделю после
окончания полёта. У экипажа «Союза-9», наряду
с объективно зарегистрированным
изменением походки, отмечались болевые ощущения
в мышцах [31, 38].
Значительные изменения были отмечены в
общем количестве участвующего в обмене
калия у членов экипажей кораблей «Апол-
лон-15», «Аполлон-16» и «Аполлон-17».
В табл. 17 показаны изменения обмена в %.
Приведенные в табл. 17 данные
свидетельствуют о широкой индивидуальной изменчи-
Таблица 17, Изменения в общем кояичестве
участвующего в обмене калия, обнаруженные с использованием
*2К у экипажей кораблей «Аполлон-15, 16 и 17»
(послеполетные данные по. отношению
к предполетным)
Таблица 18. Микрофлора, обнаруженная у экипажей
кораблей «Аполлон» и, возможно, имеющая значение
для здоровья космонавтов
Объект исследования
Изменения, %
« Аполло н-15»
Командир —7,4
Пилот лунного модуля +3,2
Пилот командного модуля —6,0
«Аполлоя-16»
Командир —7,9
Пилот лунного модуля +6,1
Пилот командного модуля —4,8
«Аполлоя-17»
Командир —4,2
Пилот лунного модуля +4,5
Пилот командного модуля —6,9
Staphylococcus aureus
epidermis
faecalis
Klebsiella aerobacter
enterobacter
pneumoniae
Proteus mirabilis
Pseudomonas aeruginosa
Serratia species
Mima polymorpha
* Обнаружена в глотке.
Moraxella species
Corynebacterium species
Enterobacter aerogenes
Haemophilus parahaemo-
lyticus
Herella vaginicola
E. coli*
B-Streptococcus
Mycoplasma
Candida albicans
вости этого показателя. Изменения в
содержании других электролитов и гормонов были
устойчивыми по сравнению с изменениями
веса, потеря которого быстро
ликвидировалась в послеполетном периоде.
Микробиологические исследования при
осуществлении полетов по программе
«Аполлон» показали, что среда космического
корабля, по-видимому, создает предпочтительные
условия для роста некоторых
микроорганизмов [39].
У космонавтов «Союза-9» также после
полета были обнаружены изменения
микрофлоры с появлением некоторого числа
микроорганизмов, менее устойчивых к антибиотикам
[42]. Этиология этих изменений не ясна,
и причиной их могут быть факторы, не
связанные прямо с условиями полета. Эти
наблюдения не совпадают с результатами
исследований в предшествующих кратковременных
полетах, после которых не было найдено
существенных изменений иммунологической
реактивности [23, 4, 9].
В табл. 18 перечислены виды микрофлоры,
которые обнаружены после полетов у членов
экипажей кораблей «Аполлон» и могут иметь
определенное иммунологическое значение.
Все изменения в микрофлоре свелись к
следующим:
1) анаэробные бактерии уменьшились в
числе,
2) аэробные бактерии увеличились в
числе и по количеству типов,
3) микроорганизмы на большинстве
участков тела располагались изолированными
колониями,
4) имела место тенденция
распространения микроорганизмов среди членов экипажа
(особенно золотистого стафилококка),
МЕДИЦИНСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКИПАЖЕЙ
373
5) грибковые колонии уменьшились в
числе,
6) были найдены более высокие области
распространения микоплазмы.
В отличие от советских космонавтов члены
экипажей космических кораблей США не
сообщали о значительных или систематических
трудностях, связанных с вестибулярными
явлениями. Некоторые члены экипажей
«Аполлона» сообщали о явлениях, которые могли
быть связаны с нарушениями в
вестибулярной системе, но эти явления во всех случаях
носили обратимый характер, прекращаясь
после 2—5 дней данного полета.
Минимальная значимость вестибулярных проблем в
полетах, осуществленных космонавтами США,
весьма возможно объясняется тем, что все
космонавты имели опыт
летчиков-испытателей, т. е. относились к группе лиц, которые
подвержены болезни движения в значительно
меньшей степени. В будущих полетах, когда
экипажи будут комплектоваться из более
широкой группы людей без какого-либо
авиационного опыта, частота вестибулярной
симптоматологии может увеличиться [38].
В табл. 19 перечислены клинические
медицинские проблемы, возникшие у экипажей
кораблей «Аполлон».
Значение сердечно-сосудистых изменений
обсуждалось в связи с полетными
терапевтическими процедурами, так же как и вопросы
«терапии» потерь кальция.
В отношении потерь кальция из костей
можно сделать дополнительно только одно
замечание. Потеря костных минеральных
компонентов, которую удается выявить,
незначительна и не прогрессирует. Более того, не
исключена возможность стабилизации этого
явления.
После длительных полетов вопросы
реадаптации приобретают более серьезное значение.
Необходимо разработать график физических
стрессов, которые должны следовать с
осторожным ступенчатым повышением нагрузки
в периоде после окончания длительного
полета. Некоторые изменения, например сдвиги
в микробиологической сфере, не
представляют существенной проблемы для
вернувшихся из космоса людей при условии
постепенного приспособления к микрофлоре Земли.
Обеспечение медицинской безопасности
космических экипажей является одной из
наиболее важных задач в завоевании космоса
человеком.
Разработка принципиальных проблем
только начата. Возможно, что более длительные
Таблица 19. Послеполетные расстройства здоровья
космонавтов, возникшие при осуществлении
программы «Аполлон»*
Симптомы и изменения
Этиология
Аэроотит средний
Фолликулит умеренный на
передней поверхности груди
справа
Гастроэнтерит
Герпес симплекс на губах
Синдром гриппа
То же
Рана рваная
Выделения из одной
половины носа
Множественные папулы в
околокрестцовой области
(без пустул)
Отек простаты легкий
Пульпит, зуб № 7
Пустулы около век левого
глаза
Ринит, фарингит
После снижения
Возможно, пищевое
отравление
Герпес симплекс
Вирус В
Неопределенная
форма вируса
Вирус Аг
Травма тупым
предметом
Не ясна
Кариес и
предшествующее
протезирование
Бактериальная
Вирус В
В-Стрептококк, без
группы А
Застойные явления
Бурение лунной
породы
Псевдомонады
Не ясна
Синусит
Растяжение связок правого
плеча
Инфекция мочеполовых
путей
Вестибулярная дисфункция,
легкая,
продолжительностью 7 суток (ощущение
наклона головой вниз)
* Все перечисленные случаи были единичными, за
исключением простатита, который встречался дважды.
полеты поставят нас перед неожиданными
проблемами. Многие из них должны быть
предсказаны еще на основе земных
экспериментов, моделирующих условия
космического полета.
Эти эксперименты и контролируемые
полетные испытания должны обеспечить
информацию, крайне необходимую для
разработки программ медицинского обеспечения и
систем, которые позволят,человеку уверенно
совершать космические полеты длительностью
в несколько лет или более.
374
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
ЛИТЕРАТУРА
1. Беневоленская Т. В., Коротаев М. М., Крупина
Т. Я., Маслов И. А., Михайловский Г. Л.,
Петрова Г. А., Смирнов К. В., Яковлева И. Я.
Влияние 62-суточной гипокинезии на организм
человека. Доклад на 18 конгрессе Междун.
астронавт, фед. Белград, 25-30 сентября 1967 г.
2. Буянов П. В., Берееовкин А. В., Писаренко Н.В.,
Слесарев В. И. Длительная гипокинезия как
фактор, изменяющий функциональные
состояния сердечно-сосудистой системы здорового
человека. В кн.: Проблемы космической
медицины. М., «Наука», 1966, 80-81.
3. Буянов П. В., Галкин А. В., Терентъев В. Г., Ше-
лудяков Е. Е., Писаренко Я. В., Ярошенко Г. Л.
Некоторые вопросы отбора кандидатов для
спецконтингента. В кн.: Проблемы космической
медицины. М., «Наука», 1966, 81.
4. Второй групповой космический полет. Сисакян
Н. М. (ред.). М., «Наука», 1965.
5. Грабовенко Э. К., Сбитнева М. Ф. К вопросу о
лечебном действии стрихнина при острой
лучевой болезни у крыс и мышей. Патологическая
физиология и экспериментальная терапия, 1959,
3, № 1, 71.
6. Жуков-Вережников Н. Я., Майский И. Н., Яздов-
ский В. И., Пехов А. П., Гюр'джиан А. А., Руба-
ков Н. И., Антипов В. В. Микробиологические и
цитологические исследования на космических
кораблях. В кн.: Проблемы космической
биологии, 2. М., «Наука», 1962, 140-148.
7. Иванов Д. И., Малкин В. Б,, Черняков И. Я.,
Попков В. Л., Попова Е. О., Флеккелъ А. Б.,
Арутюнов Г, А., Терентъев В. Г., Буянов П. В.,
Воробьев Н. А,, С туру а Г. Г. Влияние на человека
длительного пребывания в условиях пониженного
барометрического давления и относительной
изоляции. В кн.: Проблемы космической биологии,
7, М., «Наука», 1967, 269-280.
8. Исаченко В. Б. Изменение реакции организма
па барбитураты и пробуждающее действие ко-
разола после общего облучения. Медицинская
радиология, 1956, 1, № 5, 59-64.
9. Козаръ М. И. Влияние факторов космического
полета на показатели естественной
антибактериальной резистентностц организма. Дисс. на
соиск. уч. ст. канд. мед. наук. М., 1966.
10. Козлов В. А., Саксонов П. П., Доброе Н. Я.,
Антипов В. В., Паршин В, С. Изменение
устойчивости организма животных под влиянием
вибрации к воздействию некоторых химических
препаратов и физической нагрузки. Докл. АН СССР,
1966, 167, 925.
И. Коцюрба В. А. Использование радиоактивного
облучения для стерилизации фармацевтических
препаратов. Сб. научн. трудов ЦАНИИ
Фармации, 1966, 7-8, 127.
12. Крупина Т. Я., Козеренко О. Я.; Мясников В. И.,
У сков Ф. Я. Проблема ситуационной
бессонницы в космическом полете. В кн.: Авиационная
и космическая медицина. Труды 3-й Всес. конф.
по авиационной и космической медицине, 2. М.,
1969, 10.
13. Крупина Т. Я., Михайловский Г. Я. и др.
Фармакологические нарушения изменений в водно-
солевом и белковом обмене во время 120-суточ-
ного эксперимента с гиподинамией. Материалы
18-го Междун. конгресса по авиационной и
космической медицине, т. 9. Амстердам, 1969, 557.
14. Крупина Т. Н., Тизул А. Я. Значение
длительной клиностатической гиподинамии в клинике
нервных болезней. Журн. невропатологии и
психиатрии им. С. С. Корсакова, 1968, 68, № 7, 1008.
15. Маслов А. И. Психическое состояние при
длительной гипокинезии, Журн. невропатологии и
психиатрии им. С. С. Корсакова, 1968, 68, № 7,
1031.
16. Михайловский Г. П., Добронравов Я. Я., Козаръ
М. И., Коротаев М. М., Цыганова Я. И., Шилов
В. М., Яковлева Я. Я. Изменение общей рези-
стентности организма при 62-суточной
гипокинезии и воздействии ускорений. Космическая
биология и медицина, 1967, № 6, 66—70.
17. Мозжухин Л. С, Кузнецов В. И.} Кутаковская
О. К., Махалова О. К., Горячев А, И., Шостан
В. И., Кудрин И. Д. Влияние радиозащитных
препаратов на функциональное состояние
организма человека. В кн.: Проблемы космической
медицины. М., «Наука», 1966, 282.
18. Молчанов Я. С, Крупина Т. Я, Баландин В. А.,
Берееовкин А. В., Коротаев М. М., Куклин А. А.,
Малышкин Е. Т., Нистратов В. В., Панфилов
A. С, Толстое В. М. Результаты клинического
обследования космонавтов А. Г. Николаева и
B. И. Севастьянова. Космическая биология и
медицина, 1970, № 6, 39-42.
19. Панов А. Г., Лобзин В. С. Некоторые
неврологические проблемы космической медицины.
Космическая биология и медицина, 1968, № 4, 59-
67.
20. Ларин В. В., Васильев Я. В., Белай В. Е. К проб-?
леме реактивности в космической медицине.
Изв. АН СССР, серия биол., 1965, № 4, 481-491.
21. Ларин В. В., Виноградов В. М., Разумеев А. Я.
Проблемы космической фармакологии.
Космическая биология и медицина, 1969, № 1, 20-32.
22. Первый групповой космический полет. Сисакян
Н. М., Яздовский В. И. (ред.). М., «Наука», 1964,
81.
23. Первые космические полеты человека. Сисакян
Н. М., Яздовский В. И. (ред.). М., Изд-во АН
СССР, 1962, 121.
24. Петров Р. В., Рогозин В. Д. О принципах анти-
биотикотерапии при острой лучевой болезни.
Патологическая физиология и
экспериментальная терапия, 1958, 2, № 1, 3-11.
25. Попов И. Г., Борщенко В. В., Савинич Ф. К.,
Козаръ М. Я., Финогенов А. М. Исследования
состояния кожи человека в условиях длительного
ограничения ее гигиенической обработки. В кн.:
Проблемы космической биологии, 7. М., «Наука»,
1967, 413-420.
26. Саксонов П. Я., Антипов В, В., Давыдов Б. И.
Очерки космической радиобиологии. «Проблемы
космической биологии», 9. М., «Наука», 1968.
27. Саксонов Я. Я., Антипов В. В., Доброе Я. Я,
Шашков В. С, Козлов В. А., Паршин В. С,
Разговоров Б. Л., Морозов А. С, Никитин М. Д.
Перспективы фармакохимической защиты от
радиационных поражений при космических
полетах. В кн.: Проблемы космической биологии, 4.
М., «Наука», 1965, 119-126.
28. Семейкина А. А. Физико-химический и
фармакологический анализ бартамила после
воздействия комплекса экстремальных факторов.
Материалы 3-й научн. конф. молодых специалистов,
М., 1969, 114.
29. Терентъев В. Г., Крупина Т. Я. Лечебное и
профилактическое обеспечение экипажей космиче-
МЕДИЦИНСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКИПАЖЕЙ
375
ских кораблей. Обзор советских работ.
Комиссия по исследованию и использованию
космического пространства при АН СССР, 1971.
30. Умаров М. Б. К вопросу о нервно-психических
нарушениях у человека в условиях длительной
герметической изоляции и относительной
адинамии. Труды военного факультета
физкультуры и спорта при ГЦОЛИФК им. П. Ф. Лесгаф-
та. Л., 1962, 135.
31. Чекирда И. Ф., Богдашевский Р. В., Еремин А. В.,
Колосов И, А, Координация структуры ходьбы
у членов экипажа «Союз-9» до и после полета.
Космическая биология и медицина, 1971, № 6,
48-53.
32. Юганов Е. М., Горшков А. И. Возбудимость
вестибулярного анализатора человека в условиях
кратковременной невесомости. В кн.:
Проблемы космической биологии, 2. М., «Наука», 1962,
167-175.
33. Ярошенко Г. Л., Терентьев В. Г. Некоторые
аспекты лечебно-профилактического обеспечения
длительных космических полетов. Космическая
биология и медицина, 1970, № 3, 52—55.
34. Ярошенко Г. Л., Терентьев В. Г., Марков М. Н.
Особенности оперативного вмешательства в
условиях невесомости. Военно-мед. журн., 1967,
№ Ю, 69.
35. Berry С. A. Pharmaceuticals. J. Amer. Pharm. As-
soc, 1965, NS5(7): 358—379.
36. Berry С. A. Summary of medical experience in
the Apollo 7 through 11 manned space flights.
Aerospace Med., 1970, 41: 500—519.
37. Berry С A, Effects of weightlessness in man. In
Vishniac W. Ed. Proceedings of the Open Meeting
of Working Group 5, Ninth Plenary Meeting,
Seattle, Washington, 21 June —2 July 1971. Berlin
Akademie-Verlag, 1972.
38. Berry С A. View of human problems to be
addressed for long duration space flights. Aerospace
Med., 1973, 44: 1136—1146.
39. Berry C. A. Weightlessness. In: Parker J. F., Jr.
and West V. R., Eds. Bioastronautics Data Book.
(Rev. ed.). National Aeronautics and Space
Administration, Washington, D. C, 1973.
40. Gurovsky N. N., Gazenko O. G., Rudny N. M., Le-
bedev A. A.} Egorov A. D. {Туровский Я. Н., Га-
зенко О. Г., Рудный Н. М., Лебедев А. А.}
Егоров А. Д.] Some results of medical investigations
performed during the flight of the research
orbital station Salyut. In: Vishniac W., Ed.
Proceedings of the Open Meeting of Working Group 5,
14 Plenary Meeting of COSPAR, Seattle,
Washington, 21 June — 2 July 1971. Berlin,
Akademie-Verlag, 1972.
41. Heaney R. P. Radiocalcium metabolism in disuse
osteoporosis in man. Amer. J. Med., 1962, 33: 188.
42. Kakurin L. L [Какурин Л. И.] Medical research
prepared on the flight program of the Soyuz-type
spacecraft. NASA TTF — 141026, National
Aeronautics and Space Administration, Washington,
D. C, November 1971. -
43. Rummel J. A., Michel E. L.} Berry C. A.
Physiological response to exercise after space flight.
Apollo 7 to Apollo 11. Aerospace Med., 1973, 44:
235-238,
44. Sixth Mental Measurements Yearbook. Highland
Park, N. J.: Gryphon Press, 1967.
45. Stevens P. M., Lynch T. N. Effects of 9-alphafluo-
rohydrocortisone on dehydration due to prolonged
bedrest. Aerospace Med., 1965, 36: 1151—1156.
46. Wilson С L. Ed. Project Mercury Candidate
Evaluation Program. Dayton: Wright-Patterson AFB,
AD 234 749, WADC Task Report 59—505, December
1959.
Глава 13
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЖИЗНИ ЭКИПАЖЕЙ
ПРИ ПРИЗЕМЛЕНИИ (ПРИВОДНЕНИИ)
В БЕЗЛЮДНОЙ МЕСТНОСТИ
ЧАРЛЬЗ А. БЕРРИ
Медицинский центр Техасского университета,
Хьюстон, Техас, США
Принципиальные проблемы, имеющие
отношение к фазам возвращения и приземления
пилотируемого космического корабля,
связаны с действием ускорений, которые
возникают при входе в плотные слои земной
атмосферы и в момент приземления. После
благополучного снижения и приземления основная
задача заключается в обеспечении
безопасности экипажа до его обнаружения. В
подавляющем большинстве случаев космический
корабль и его экипаж находили в короткие
сроки как на суше (СССР), так и в море
(США), однако не исключено существенное
удлинение периода поиска вследствие
перехода на ручное управление системой посадки,
нарушения радиосвязи, плохих погодных
условий или волнения на море в месте
приводнения, а также посадки в
труднодоступных местах.
Физиологические эффекты ускорений
зависят от ряда факторов, включающих
величину, направление, длительность и другие
переменные характеристики воздействия. При
рассмотрении ускорения, действующего в
конечной фазе полета, в данной главе
используется только специальный медицинский и
физиологический опыт, накопленный при
осуществлении программ космических полетов
в США и СССР. В первом случае
рассматриваются также возможности использования
этого опыта в некоторых будущих
программах.
Тема выживания в периоде
непосредственно после приземления обсуждается в плане
перспективных исследований, которые
помогут решить проблемы спасения экипажей,
если это потребуется. В заключение дается
краткое описание методов и средств,
используемых в настоящее время для обеспечения
выживания экипажей космических кораблей.
Автор хотел бы отметить вклад в эти
материалы, который сделали советский автор
В. Г. Волович по проблеме послеполетного
выживания и американский автор Вильям
Шумейт по профилям ускорений, а также
выразить благодарность В. Р. Вест за помощь
в подборе материалов и окончательной
подготовке рукописи.
ВОЗДЕЙСТВИЕ УСКОРЕНИЙ НА УЧАСТКЕ СПУСКА
Первая серия пилотируемых космических
полетов в США по программе «Меркурий»
включала 25 основных летных испытаний, в
шести из которых участвовали люди. В этих
шести полетах, из которых четыре последних
были орбитальными, возникали наиболее
сильные перегрузки при снижении и посадке
в пределах всей программы полетов
пилотируемых космических кораблей США.
Космические корабли типа «Меркурий» были
оборудованы контурированными креслами,
предназначенными специально для обеспечения
максимального комфорта и защиты во время
входа в атмосферу и приземления. В капсуле
«Джемини» системы опоры и фиксации были
более близки к обычным, а силы,
действующие во время входа в атмосферу, слабее, чем
при выполнении программы «Меркурий».
Воздействие ускорений при спуске кораблей
типа «Аполлон» было связано с программой
полета. При полетах к Луне они были более
сильными, чем при орбитальных полетах.
Ускорения, возникавшие при входе в земную
атмосферу после полетов к Луне, были
приблизительно такими же, как в полетах по
программе «Джемини».
В этих полетах и в орбитальных
околоземных полетах «Скайлэб» — следующей фазе
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЖИЗНИ ПРИ ПРИЗЕМЛЕНИИ В БЕЗЛЮДНОЙ МЕСТНОСТИ
377
космической программы США — ускорения
входа в атмосферу и посадки направлены
поперечно (+GX, или «глаза внутрь»). Однако в
будущих программах с использованием
транспортных кораблей многократного действия и
орбитальных космических кораблей экипаж
и пассажиры могут подвергаться действию
положительных ускорений (+G2, или «глаза
вниз»).
В последующих разделах будут
рассмотрены данные, касающиеся действия ускорений
при входе в атмосферу и приземлении в
полетах по программам «Меркурий», «Джеми-
ни», «Аполлон» и в полетах пилотируемых
космических кораблей СССР. Кроме того,
будут представлены результаты последних
исследований по проблемам физиологической
переносимости положительных ускорений,
ожидаемых в полетах по новым программам.
ПРОГРАММА «МЕРКУРИЙ»
Хотя большая часть работ по изучению
эффектов ускорений и ударных перегрузок,
проведенных в 50-х годах, не преследовала цели
ответить на вопросы, имеющие отношение
к космическим полетам с участием человека,
полученная в этих исследованиях
информация была с пользой применена при
составлении программы «Меркурий». Обзор по
физиологии ускорений, обобщающий работы к
моменту начала полетов по программе
«Меркурий», был подготовлен О. Гауэром и Г. Зюи-
дема в 1961 г. [19].
Широкие исследования физиологической
переносимости ускорений и ударных
перегрузок были проведены в полевой
авиамедицинской лаборатории на базе ВВС Голломан
(Нью-Мексико) и в авиамедицинской
лаборатории ускорений ВМФ в Джонсвилле
(Пенсильвания) [31, 32, 34—36]. Эти
исследования выявили необходимость изыскания
средств для повышения переносимости
человеком тех сил торможения и ударных
перегрузок, которые могли бы иметь место в
космическом полете, особенно в случае
аварийного спуска и приземления. Был изучен и
оценен ряд защитных методов. В лаборатории
аэронавтики в Лэнгли (Вирджиния) было
разработано одно из средств защиты,
представляющее собой контурное кресло — ложе
из стекловолокна. Это кресло обеспечивало
необходимую защиту и удовлетворяло
требованиям малых габаритов, легкости и
прочности. При испытании кресла с приданием
различных углов телу относительно
поперечного ускорения, проведенном в
авиамедицинской лаборатории ускорений, двое
космонавтов перенесли +20G*, причем один из них —
в течение 6 сек. [33]. Эта перегрузка была
намного выше ожидаемой номинальной
перегрузки входа в атмосферу для космических
кораблей «Меркурий», однако при аварийном
входе в атмосферу с использованием системы
покидания космонавт мог подтвергнуться при
входе в плотные слои атмосферы перегрузке
+20Gx. Система покидания для программы
«Меркурий» состояла из ракеты, работающей
на твердом топливе. Эта ракета
монтировалась на вершине фермы, крепящейся к
кораблю. В случае аварийного покидания
спасательная ракета могла поднять космический
корабль достаточно высоко, чтобы обеспечить
раскрытие парашюта.
Во время тренировок на центрифуге в
Лаборатории ВМФ в Джонсвилле по программе
«Меркурий» космонавты испытали профили
ускорений в диапазоне от +8 до +18GX без
вреда для здоровья. Часть вращений была
проведена при пребывании в атмосфере из
чистого О2 с поддержанием в гондоле
давления 259 мм рт. ст. Полные условия
моделировали с использованием противоперегрузоч-
ных костюмов и без таковых. В ходе
тренировок космонавты изучали способы дыхания и
фиксаций для повышения переносимости еще
более высоких уровней перегрузки [29].
Решение проблемы защиты от действия
ударных перегрузок в полетах по программе
«Меркурий» было облегчено благодаря
использованию мешка из стекловолокна, кото-
_ 8
2 7
ф
* 6
S. 5
*:
2
1
0
i
i
1
1л
/1
/1
|L.
i ?
1 !
1 *
\
1
11
га
V и
А-
6 8 10 12
Время, мин.
14 16
Рис. 1. Профиль ускорений при взлете и
возвращении космических кораблей в су вор витальных
полетах по программе «Меркурий»
1 — взлет,
2 — включение тормозного двигателя,
3 — раскрытие парашюта
378
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
Таблица 1. Пилотируемые космические полеты
по программе «Меркурий»
О
ора
К
3
4
6
7
8
9
Космонавт
Шепард
Гриссом
Гленн
Карпентер
Ширра
Купер
Дата
5
21
20
24
3
15
.V
l взлета
.1961
г.
.VII. 1961 г.
.11
.V.
.X
.V.
.1962
1962
1962
1963
г.
г.
г.
г.
Длительность, часы,
мин., сек.
0:
0:
4:
4:
9 :
35:
15:
15:
55:
56:
13:
19:
28
37
23
05
И
49
Sggi
В ft O"£*
1С « Й
МЫ
11,0
11,1
7,7
7,8
8,1
7,6
рый ослаблял удар в момент посадки за счет
формирования воздушной подушки между
днищем корабля и развернутым абляционным
экраном. Ударные перегрузки приводнения
были уменьшены этим методом
приблизительно с 50 до 15 G.
Первый космический полет человека,
осуществленный в США, был суборбитальным
полетом, и совершил его космонавт Алан Б.
Шепард 5 мая 1961 г. Профиль ускорений,
возникавших в этом полете, показан на рис. 1.
Как видно из рис. 1, максимальная
перегрузка возникла во время спуска и достигала
+ 11,0 G. Ударная перегрузка не измерялась,
но ее приблизительный диапазон был 12—
14 G [24]. У космонавта не было найдено
каких-либо физиологических нарушений в
связи со спуском и посадкой космического
корабля. В табл. 1 суммированы сведения о
полетах по программе «Меркурий» и приведены
максимальные уровни перегрузки во время
спуска в каждом полете.
Успех программы «Меркурий» и первых
полетов на кораблях «Восток» создал
уверенность в том, что человек может работать в
космосе и выдерживать физиологические
стрессы спуска и приземления после
коротких периодов пребывания в состоянии
невесомости. В шести полетах по программе
«Меркурий» у космонавтов наблюдались
нормальные физиологические реакции и сохранялась
работоспособность во время спуска. Вибрации
и шумы были хорошо переносимы. Не
наблюдалось дезориентации или тошноты,
связанных с факторами спуска и приземления.
Тепловые нагрузки, хотя и были иногда
дискомфортными, но не создавали проблем во время
спуска. Самые высокие величины частоты
пульса во время спуска были отмечены
непосредственно после достижения максимальных
величин перегрузок при вхождении в плотные
слои атмосферы или при торможении после
раскрытия парашюта. Диапазон этих величин
был 104—184 удара в минуту [11].
ПРОГРАММА «ДЖЕМИНИ»
Космические корабли программы «Джеми-
ни» имели системы управляемого спуска,
благодаря которым корабль мог быть приземлен
в заданной области. В табл. 2 кратко
суммированы сведения о полетах 10 пилотируемых
кораблей и перечислены максимальные
величины G в каждом полете.
В числе первоначальных требований к
кораблю «Джемини» была посадка на сушу.
Однако разработка системы такой посадки
угрожала задержкой выполнения всей программы
и поэтому вернулись к прежней системе
приводнения. Эта система включала
использование тормозного парашюта диаметром 2,4 м,
затем вспомогательного парашюта диаметром
5,5 м и, наконец, главного парашюта типа
кольцевого паруса диаметром 25,6 м. После
раскрытия главного парашюта и установле-
Таблица 2. Пилотируемые космические полеты
по программе «Джемини»
1
О
3
4
5
7
6А
8
9А
10
11
12
Экипаж
Гриссом,
Янг
МакДивитт,
Уайт
Купер,
Конрад
Борман,
Ловелл
Ширра,
Стаффорд
Армстронг,
Скотт
Стаффорд,
Сернан
Янг,
Коллинз
Конрад,
Гордон
Ловелл,
Олдрин
Дата взлета
23.III.1965 г.
3.VI.1965 г.
21. VIII.1965 г.
4.XII.1965 г.
15.XII. 1965 г.
16.III.1966 г.
3.VI.1966 г.
18.VII.1966 г.
12.IX.1966 г.
И.XI.1966 г.
Длительность, часы,
мин., сек.
4:
97:
190:
330:
25:
10:
72:
70:
71 :
94:
52: 31
56: 12
55:14
35:01
51 :24
41:26
20:50
46:39
17:08
34: 31
§
gttffiO
4
7
6
4
4
5
5
6
6
6,
,3
,7
Л
,8
,5
,3
,5
1
2
4
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЖИЗНИ ПРИ ПРИЗЕМЛЕНИИ В БЕЗЛЮДНОЙ МЕСТНОСТИ
379
ния номинальной скорости космический
корабль поворачивался из вертикального
положения в положение наклона носовой частью
вверх под углом 30° для посадки. Такое
положение относительно поверхности воды
обеспечивало в первых испытательных полетах
уменьшение ударной перегрузки в момент
приводнения до величин намного ниже
максимально допустимых для экипажа и корабля.
Перегрузки изменялись, однако, от очень
малых величин при мягком приводнении до
сильных ударов. Причиной изменений были
главным образом колебания корабля,
особенно в момент касания воды. Ветер, размер
волны и часть волны, соприкасающейся с
кораблем, влияли на силу удара, однако даже
наиболее тяжелые случаи приводнения не
вызывали нарушений работоспособности экипажа.
Космические корабли «Джемини» были
обеспечены катапультируемыми креслами,
которые входили в систему вынужденного
покидания на случай неудачного взлета, а также
отказа главного парашюта при снижении.
На рис. 2 показан профиль ускорения при
входе корабля «Джемини-4» в плотные слои
атмосферы. Ускорение +7,7 G, достигнутое в
этом полете, было наиболее высоким из всех
ускорений в полетах по программе
«Джемини». Эта величина была, однако, намного
ниже максимальной в полете «М-4»
(+11,1 Gx) и уровней G, хорошо переносимых
в процессе тренировок на центрифуге.
Многими авторами высказывается мнение,
что длительное пребывание в условиях
невесомости, предшествующее ускорениям при
входе в плотные слои атмосферы, будет
снижать переносимость перегрузок. Во всех трех
12
и
ю
_ 9
S 8
S 7
я
Ъ 5
* 4
3
2
1
0
97:28
Таблица 3, Точность приземления
(в км от заданной точки)
т
1
А
ТГ
ГЦ
/
/ VI
J\
л--
97:36 97:44 97:52
Время, часы: мин.
98:00
Корабль
«Джемини»
3
4
5
6А
7
8
9А
10
11
12
Координаты
широта
22°26'с.
27*44' с.
29°44' с.
23°25' с.
25°25'01
25°13'08'
27°52' с.
26°44'07'
24°15'04/
24°35' с.
ш.
ш.
ш.
ш.
'с.
'с.
ш.
'с.
' с.
ш.
ш.
ш.
ш.
ш.
70
74
долгота
Э51
°11
69°45
67
70
136<
>50
гз.
'з.
3.
э06'07
>в.
75°00'
71е
70е
69е
>57'
' 3.
>57'
д.
04
3.
д.
3.
д.
д.
д.
д.
'з.Д.
'з.д.
д.
д.
Точность
приземления
111,22
81,56
168,68
12,98
11,86
2,04
0,70
6,30
4,91
4,82
Рис. 2. Профиль ускорений при входе в плотные
слои атмосферы корабля «Джемини-4»
Стрелка показывает момент раскрытия парашюта
длительных полетах экипажами отмечено
повышение чувствительности к перегрузкам.
У космонавтов возникало ощущение, что они
подвергаются воздействию нескольких единиц
G, хотя в действительности вход в атмосферу
только начинался. Однако в момент пика
перегрузки ощущения были такими же, как
при моделировании спуска на центрифуге.
Максимальные величины частоты пульса
во время перегрузок торможения в атмосфере
достигали 90—180 ударов в минуту. Эти
величины были несколько выше после
длительных полетов. Однако в полетах по программе
«Джемини» реакции сердечно-сосудистой
системы не создавали серьезных проблем [12].
Кстати, одна из целей программы
«Джемини» — обеспечение управляемого спуска в
заданном месте — была достигнута с
впечатляющей точностью. Данные табл. 3
показывают точность приводнения в каждом полете
по программе «Джемини».
Медицинские данные, полученные при
выполнении программы «Джемини» и в полетах
на кораблях «Восход», показали, что человек
может успешно жить в условиях космоса и
выполнять задачи, необходимые для полетов
к Луне.
ПРОГРАММА «АПОЛЛОН»
Уровни G при полетах кораблей типа
«Аполлон» показаны в табл. 4.^Как видно из
данных табл. 4, уровни ускорения при
осуществлении околоземных полетов на кораблях
«Аполлон-7» и «Аполлон-9» составляли
примерно 7г от ускорений при полетах к Луне.
Ни один из вариантов спуска не вызывал
380
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
Таблица 4. Пилотируемые космические полеты по программе «Аполлон»
Корабль
Экипаж
Дата взлета
Длительность,
часы, мин., сек.
Максимальное
ускорение при входе
в атмосферу, G
7
8
9
10
.11
12
13
14
15
16
17
Ширра, Айзел, Каннингхэм
Борман, Ловелл, Андерс
Мак Дивитт, Скотт, Швейкарт
Стаффорд, Янг, Сернан
Армстронг, Олдрин, Коллинз
Конрад, Бин, Гордон
Ловелл, Хейс, Суиджерт
Шепард, Руса, Митчелл
Скотт, У орден, Ирвин
Япг, Маттингли, Дьюк
Сернан, Эванс, Шмитт
11.Х.1968 г.
21.XII. 1968 г.
ЗЛИ.1969 г.
18.V.1969 г.
16.VII.1969 г.
14.XI.1969 г.
И.IV.1970 г.
31.1.1971 г.
26.VII.1971 г.
16.IV.1972 г.
7.XII.1972 г.
260 : 09 : 45
147 : 00 : И
241 : 00 : 54
192 : 03 : 23
195 : 18 : 35
244 : 36 : 25
142:54:41
216 : 02 : 00
295 : 07 : 34
290 : 32 : 16
301 : 52
3,33
6,84
3,35
6,78
6,56
6,57
5,56
6,76
6,23
7,19
Данных нет
значительных стрессовых реакций. Более
высокие по сравнению с предшествующими
кораблями аэродинамические качества у
кораблей типа «Аполлон» определяли значительно
меньшие величины ускорений при входе в
атмосферу. Уровни ускорений после
околоземных и лунных полетов показаны на рис. 3 и 4.
Хотя номинальные уровни G при спуске
были вполне переносимыми для экипажей и
не вызывали резких нарушений
работоспособности, аварийный спуск «Аполлона» мог
сопровождаться ускорениями, достигающими
16,2 G при колебаниях с частотой 0,5 гц,
которые создавали добавочный компонент от
—1 Gz до +3,2 Gz. Такие аварийные уровни
ускорений* по всей вероятности, могли бы
быть перенесены без патологических
эффектов членами экипажа, имеющими опыт
воздействия ускорений и защищенными
благодаря креслу и системе фиксаций в
«Аполлоне». Сомнительно, однако, чтобы в этих
условиях могли быть адекватно выполнены
задачи управления кораблем. Поэтому для случая
аварийного спуска задачи экипажа были
сведены, к минимуму. Система спасения на
кораблях «Аполлон» была сходна с той, которая
использовалась в программе «Меркурий», и
состояла из спасательной ракеты, отделенной
от корабля фермой. Эта ракета служила для
отбрасывания командного отсека от ракеты-
носителя на достаточную высоту, чтобы
обеспечить раскрытие парашюта.
Другим фактором, который должен быть
принят во внимание при оценке
физиологических эффектов спуска, является состояние
космонавта к моменту входа, в атмосферу.
Члены экипажа в ходе полета подвергаются
многим влияниям, в том числе невесомости,
пребывания в ограниченном пространстве,
дегидратации, изменений освещенности,
атмосферы из 100%-ного О2 под давлением 259 мм
рт. ст. (программы полетов в США),
вибрации и утомления. До сих пор переносимость
ускорений, по-видимому, не ухудшалась под
влиянием факторов полета. Однако изменения
со стороны сердечно-сосудистой и костно-мы-
шечной систем, обусловленные главным
образом невесомостью, могут сказаться на
переносимости ускорений после длительных
полетов.
В системе посадки кораблей «Аполлон»
используются три парашюта и система
ориентации командного модуля, которая
применялась в программе «Джемини». При
номинальной посадке космический корабль входит в
воду под углом 27±72°. Наиболее сильная
ударная перегрузка имела место при
приводнении корабля «Аполлон-12». Было
установлено, что командный модуль входил в воду
под углом 20—22°, что вызывало ускорение
в 15 G [10]. Ветер создал раскачку корабля,
в результате чего произошло соприкосновение
со склоном волны под этим углом. При ударе
кинокамера отделилась от штатива, на
котором она была укреплена, и один из
космонавтов получил травму правой надбровной
области. Космонавт потерял сознание
приблизительно на 5 сек. Образовавшаяся рана длиной
около 2 см была зашита и зажила первичным
натяжением.
Хотя ударное ускорение в 15 G при
посадке «Аполлона-12» описано экипажем как
очень сильное, оно не вызвало каких-либо
повреждений, за исключением упомянутой
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЖИЗНИ ПРИ ПРИЗЕМЛЕНИИ В БЕЗЛЮДНОЙ МЕСТНОСТИ
381
/
т
i
■f-
J
4,0
3,6
3,2
2,8
0 2,4
я 2,0
1 М
| 1,2
* 0,8
0,4
0
259:53 259:55 259:57 259:59 260:01 260:03
Время, часы:мин.
Рис. 3. Профиль ускорений при входе в плотные
слои атмосферы корабля «Аполлон-7» (околоземной
орбитальный полет)
Стрелка показывает момент раскрытия парашюта
1
А
/\
1 \
/ \
л
/
1
/\
\
j
У
А
\
>
•
191:48 191:50 191:52 191:54
Время, часы: мин.
191:56 191:58
Рис. 4. Профиль ускорений при входе в
плотные слои атмосферы корабля «Аполлон-10» (полет
к Луне)
Стрелка показывает момент раскрытия парашюта
травмы лба. Исследования ударных
ускорений при посадке по программе «Аполлон»
включали 288 испытаний с участием людей.
Эти испытания проводились на стенде
линейного торможения на базе ВВС Голломан
[16].
Изучались эффекты перегрузок до 30 G при
различных вариантах ориентации тела. Хотя
в процессе испытаний были зарегистрированы
значительные влияния перегрузок на
неврологическую сферу, сердечно-сосудистую и ко-
стно-мышечную системы, ни в одном случае
воздействие не выводило человека из строя
и не сопровождалось чрезмерными болевыми
ощущениями. Полный обзор переносимости
ударных перегрузок человеком опубликован
Р. Снайдером в 1970 г. [30].
ПРОГРАММА «СКАЙЛЭБ»
Вслед за выполнением программы
«Аполлон», включающей полеты на Луну, был
произведен запуск космической лаборатории, на
которой совершили полеты три экипажа по
три человека в каждом. Основной целью этого
проекта, названного программой «Скайлэб»,
было проведение серии медицинских
экспериментов для оценки физиологических реакций
человека на длительный космический полет.
Плановая длительность первого полета
составляла 28 суток. Второй и третий полеты
предполагалось довести до 56 суток. Они
продолжались соответственно 59 и 84 суток.
Командный модуль «Аполлона» служил в
качестве космического корабля для полета к
орбитальной лаборатории и возврата с нее. В этой
программе вопросы переносимости ускорений
или ударных перегрузок возникали только в
связи с увеличением времени пребывания в
космосе перед спуском и посадкой.
Программа «Скайлэб» резко увеличила
время пребывания человека в условиях
невесомости по сравнению с продолжительностью
любого из совершенных ранее полетов.
Медицинские исследования в ходе полетов
обеспечивали прямое и непрерывное поступление
информации о физическом состоянии каждого
космонавта. Кроме того, большой объем
лаборатории улучшал возможности физической
тренировки и способствовал нормализации
суточного графика жизни космонавтов.
ПРОГРАММА «КОСМИЧЕСКИЙ ЧЕЛНОК»
Космическая программа челночных полетов
вносит значительные изменения в процедуры
спуска корабля. Космический корабль должен
входить в атмосферу Земли таким образом,
что пилот и пассажиры будут подвергаться
воздействию ускорений по вектору +GZ.
Анализ траектории показывает, что номинальные
уровни перегрузок при аэродинамическом
торможении находятся в диапазоне величин,
переносимых квалифицированным летным
персоналом. Важно, однако, изучить эти
уровни ускорений с учетом предварительного
воздействия невесомости и идентифицировать
пороги переносимости для установления
реальных границ опасности. В 1970 г. в
Научно-исследовательском центре пилотируемых
космических кораблей (Хьюстон, Техас) были
проведены исследования, чтобы определить
физиологические эффекты ускорения +•<?*
после одного и семи дней постельного режима,
используемого в качестве аналога
невесомости. Девять здоровых (третья категория
382
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
годности летного состава ВВС США) 1
испытуемых в возрасте от 20 до 36 лет
подвергались воздействию +2,5, +3,0, +3,5, +4,0 и
+4,5 Gz в течение 370 сек. или до
определенных признаков предела переносимости.
Критериями предела переносимости были потеря
периферического зрения, неясное различение
центрального светового сигнала или словесное
требование испытуемого прекратить
вращение. После установления исходных пороговых
уровней испытуемые в течение 24 час.
находились в условиях постельного режима,
чтобы моделировать однодневное пребывание в
космосе, а затем подвергались повторным
вращениям на центрифуге по прежнему графику.
Через четыре дня амбулаторного
восстановительного периода испытуемые переходили на
постельный режим, продолжавшийся семь
суток, и снова подвергались исследованию на
центрифуге.
Профиль вращения включал достижение
уровня ускорения до +2,5—4,5 Gz при
градиенте 0,03 G/сек с поддержанием уровней
в течение 370 сек. или до физиологического
предела переносимости. Снижение ускорения
также производилось со скоростью 0,03 G/сек
и включало быстрый подъем до + 2,5 Gz,
удерживающийся на протяжении 30-секундного
периода, соответствующего маневру после
входа в атмосферу для придания
космическому кораблю нормальной полетной ориентации.
Визуальный порог переносимости измеряли с
использованием стандартной световой шкалы,
имевшей зеленый цвет на периферии и
красный в центре. Зеленые сигналы отстояли друг
от друга на 61 см, а расстояние от световой
шкалы до плоскости опоры головы составляло
81,3 см. Испытания в условиях постельного
режима проводились в лаборатории,,
предназначенной для приема экипажей,
вернувшихся из полета на Луну. Постельный режим
выдерживался предельно строго. Испытуемые
лежали на боку, животе или спине, опустив
руки на постель или расположив их на
боковых поверхностях тела.
С постели испытуемых на носилках
перевозили на центрифугу с радиусом 15,2 м
Хьюстонского центра пилотируемых
космических полетов и вносили в гондолу в
горизонтальном положении. Затем испытуемому,
продолжавшему лежать на спине головой
к центру вращения, придавали позу сидя.
Карданный подвес центрифуги неподвижно
фиксировали так, чтобы сила тяжести
действовала все время в направлении оси X. Угол
1 См. главу 15 наст. тома.
вектора равнодействующей силы зависел от
величины центростремительного ускорения
и составлял 21,8° при +2,5 G и 12,5° при
+4,5 G по отношению к оси Z.
Во время вращения измеряли частоту
дыхания при помоши импедансного пневмографа
и регистрировали ЭКГ со стренального и би-
аксиллярного электродов. Испытуемым
давали указание не задерживать дыхания для
противодействия влиянию ускорений, так как
целью проб было определение эффектов
ускорения в расслабленном состоянии. Противо-
перегрузочные средства не использовались.
В исходном состоянии все девять
испытуемых выдержали полный профиль +2,5 G,
восемь — +3,0 <?, четверо — +3,5 G, двое —
+4,0 G и двое — +4,5 Gz. После 24 час.
постельного режима все девять выдержали
профиль +2,5 G, семеро — +3,0 G, четверо —
+3,5 £, один — +4,0 Gz. Ни один из
испытуемых не преодолел +4,5 Gz.
После семисуточного постельного режима
не только снизился уровень переносимости,
но и все испытуемые сообщали также о более
быстрой потере зрения. В табл. 5, 6 и 7 даны
индивидуальные величины времени
пребывания на различных уровнях G до окончания
вращения центрифуги. Средние величины,
найденные по всей группе испытуемых в
исходном состоянии, после 24 час. постельного
режима и после семисуточного постельного
режима, составляли при +2,5 G 370 сек.,
370 сек. и 312 сек. соответственно. Средние
величины при +4,5 G, полученные в
аналогичных условиях, составляли 103 сек., 51 сек.
и 17 сек. соответственно.
Результаты этого исследования показали,
что постельный режим существенно влияет на
переносимость ускорения +GZ. Поскольку
постельный режим считают реальным аналогом
невесомости, были запланированы и начаты
исследования с использованием этой модели,
чтобы оценить эффективность различных
мер повышения переносимости +GZ.
Более широкие исследования были
проведены для НАСА Исследовательским центром
в Эймсе [20]. Добровольцев мужчин
подвергали воздействию ускорения +GZ в диапазоне
2—4 G длительностью до 700 сек., моделируя
один из возможных профилей в полетах
«Космического челнока».
Испытуемые имели возраст от 24 до 27 лет.
Эксперимент был разделен на пять этапов:
14-суточный период амбулаторного
обследования, 15-суточный период постельного режима,
14-суточный период восстановления, второй
15-суточный период постельного режима и
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЖИЗНИ ПРИ ПРИЗЕМЛЕНИИ В БЕЗЛЮДНОЙ МЕСТНОСТИ
383
Таблица 5. Продолжительность (в сек.)
переносимости различных уровней G до применения
постельного режима
+ GZ
Испытуемые
2,5 370 370 370 370 370 370 370 370 370
3,0 370 370 370 370 250 370 370 370 370
3,5 370 3,3* 370 330 3,4* 370 320 370 370
4,0 370 3,7* 285 12 370 370
4,5 370 68 370 НО
* Уровень, достигнутый испытуемым к моменту нарушения
зрения и прекращения воздействия.
Таблица в. Продолжительность (в сек.) переносимо-
сти различных уровней G после 24-часового
постельного режима
+<?•
Испытуемые
2,5 370 370 370 370 370 370 370 370 370
3,0 370 189 370 370 12 370 370 370 370
3,5 370 1 3,25* 1 215 370 370 370
4,0 370 48 165 370 85
4,5 370 7 75 13
♦ Уровень, достигнутый испытуемым к моменту нарушения
зрения и прекращения воздействия.
Таблица 7. Продолжительность (в сек.)
переносимости различных уровней G после 168-часового
постельного режима
+Gz
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
1
370
370
370
370
156
2
35
7
3
370
1
Испытуемые
4
5
370 185
228 1
75
2
6
370
370
142
27
1
7
370
370
250
100
1
8
370
370
370
20
3,56*
9
370
370
127
2,886*
* Уровень, достигнутый испытуемым к моменту нарушения
зрения и прекращения воздействия.
второй 14-суточный период восстановления.
Во время постельного режима движения в
горизонтальной плоскости не ограничивались.
При движениях руками разрешали поднимать
только предплечья без отрыва локтей от
постели. План эксперимента предусматривал
выполнение следующих процедур:
1) ежедневное измерение физиологических
показателей, определение веса тела в условиях
метаболического равновесия (основного
обмена) , потребления пищи и выделенной мочи;
2) собирание мочи с определением в ней
натрия, калия и креатинина;
3) биохимические и морфологические
исследования крови;
4) измерения объемов изотопным методом;
5) исследования на ортостатическом столе;
6) исследования с созданием
отрицательного давления над нижней частью тела
(ОДНТ);
7) выполнение проб с физической
нагрузкой по возвращении к исходному состоянию
после ортостатических проб во всех фазах
эксперимента;
8) исследования на центрифуге, которые
проводили перед началом эксперимента и в
фазе восстановления через 24 часа после орто-
статической пробы, воздействия ОДНТ и
физической нагрузки;
9) диета для изучения обмена веществ; все
испытуемые перед началом и во время
эксперимента выдерживали специальный режим
питания.
Эксперименты в Исследовательском центре
в Эймсе позволили установить и
количественно описать «эффекты постельного режима»
при исследованиях обмена веществ и
функциональных нагрузках на сердечно-сосудистую
систему, а также оценить влияние
постельного режима на переносимость ускорений +(?*
с использованием противоперегрузочного
костюма и без применения защитных средств.
Снижение расчетного максимума
потребления кислорода при выполнении проб с
физической нагрузкой после периодов постельного
режима свидетельствовало об ухудшении
функциональных характеристик
сердечно-сосудистой системы.
Исследования на центрифуге показали
снижение переносимости высоких уровней
ускорения +GZ. Однако использование
противоперегрузочного костюма давало очень
сильный положительный эффект, устраняя
признаки снижения переносимости. В некоторых
случаях испытуемые показывали после
постельного режима такую же переносимость
ускорений, как в периоде фонового исследова-
384
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
ния или в конце периода восстановления.
Степень защитного действия противоперегрузоч-
ного костюма зависела от качества его под-
гоики. Другие исследования показали, что
при хорошей подгонке костюма, когда
компенсирующее давление близко к уровню,
вызывающему явления дискомфорта в условиях
1G2, переносимость ускорений оказывается
наиболее высокой [25, 27].
Результаты этих исследований в сочетании
с ограниченным полетным опытом
использования специального снаряжения для борьбы
с гипотензивными явлениями позволяют
предположить, что такое снаряжение может
существенно повышать переносимость ускорений
после длительных периодов пребывания в
условиях невесомости.
Осенью 1973 г. в Исследовательском
центре в Эймсе был проведен еще один
эксперимент для оценки эффектов постельного
режима в сочетании с воздействиями ускорений.
Испытуемыми в этом эксперименте были
медицинские сестры, служащие в авиации.
Эксперимент продолжался пять недель и
включал две недели строгого постельного режима.
До и после периода постельного режима
испытуемые подвергались воздействию ускорений
с максимальным уровнем +3 Gz. Как и в
предшествующем эксперименте, были проведены
измерения максимального потребления
кислорода и пробы с созданием отрицательного
давления над нижней частью тела.
Полученные в этом исследовании данные
еще не были полностью обработаны к
моменту написания настоящей главы. Однако
предварительная оценка результатов показала
снижение переносимости ускорений после
пребывания в условиях постельного режима
приблизительно на 50%. Следует, однако,
отметить, что в эксперименте не использовали
снаряжения для борьбы с гипотензией.
Наконец, выводы из результатов эксперимента не
предполагают существования каких-либо
непреодолимых преград для участия женщин,
особенно исследователей, в программе
«Космический челнок».
Различные меры профилактики снижения
переносимости ускорений изучались многими
исследователями. Наиболее серьезное
внимание в существующей космической программе
США уделяется применению противоперегру-
зочного костюма и созданию отрицательного
давления над нижней частью тела в
последние дни орбитального полета [15].
Результаты полетов по программе «Скайлэб»
позволят оценить эффективность этих двух
методов.
ПРОГРАММЫ «ВОСТОК», «ВОСХОД» И «СОЮЗ»
Перед участием в космических полетах
советские космонавты, как и космонавты США,
подвергались воздействию ускорений, равных
ожидаемым и более высоких, чем можно было
ожидать в реальных полетах. Согласно
утверждениям большинства космонавтов,
ускорения в полете казались более тяжелыми,
чем аналогичные по величине ускорения во
время тренировок на центрифуге [2]. В
полете под воздействием ускорений частота
пульса у некоторых космонавтов достигала
168—190 ударов в минуту. Эти величины
также выходили за границы диапазонов,
найденных во время аналогичных воздействий на
центрифуге. На участке входа корабля в
атмосферу большинство космонавтов
испытывало кратковременную потерю зрения. На
центрифуге подобных нарушений не было
отмечено.
С увеличением продолжительности
полетов также было найдено ухудшение
переносимости ускорений. После односуточного
полета частота пульса была на 10 ударов в
минуту выше, чем при тренировке на
центрифуге. После трех- и четырехсуточных полетов
прирост частоты пульса составлял 30—32
ударов в минуту и после пятисуточного полета
достиг максимума — 62 ударов в минуту по
отношению к частоте пульса, найденной у
космонавтов во время пробных вращений. Эти
данные послужили основанием для некоторых
заключений относительно влияния
длительных полетов на способность человека
переносить ускорения при входе в атмосферу. Вслед
за этим были проведены эксперименты по
изучению эффектов моделированной в
лабораторных условиях невесомости на
переносимость ускорения.
В одном из лабораторных исследований
испытуемые подвергались воздействию
ускорений +GX на центрифуге до и после 20-су-
точного пребывания в условиях строгого
постельного режима. Было найдено, что после
20 суток гипокинезии переносимость
идентичного уровня ускорения (в данном случае 7 G)
уменьшилась с 4—5 мин. (в исходном
состоянии) до 4—6 сек. Кроме того, после
гипокинезии наблюдался большой прирост
систолического давления крови, который достигал
70—85%, в то время как в контрольных
экспериментах величина прироста артериального
давления составляла 54—60%. Были
отмечены снижение остроты зрения с появлением
«серой пелены» и потеря зрения при более
низких уровнях ускорения, чем в контроле.
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЖИЗНИ ПРИ ПРИЗЕМЛЕНИИ В БЕЗЛЮДНОЙ МЕСТНОСТИ
385
На основании этих экспериментов и других
подобных исследований i советскими учеными
были рассмотрены различные подходы к
проблеме повышения устойчивости космонавтов к
действию ускорения после длительных
периодов невесомости. Было испытано влияние
физических упражнений, некоторых
фармакологических препаратов (включая комплекс из
азотнокислого стрихнина, кофеина и
фенамина), создание отрицательного давления над
нижней частью тела и использование проти-
воперегрузочного костюма [5а, 21].
ЗАЩИТА ЖИЗНИ ЭКИПАЖЕЙ
КОСМИЧЕСКИХ КОРАБЛЕЙ ПОСЛЕ ПОСАДКИ
Точность выполнения посадки
космическими кораблями была уже охарактеризована
выше. Однако даже при условии наиболее
точной посадки экипаж не гарантирован от
несчастных случаев вплоть до успешного
завершения операций поиска и спасения,
которые представляют собой далеко не простую
задачу после приводнения корабля. Хотя опыт
полетов включает только случаи точной или
близкой к цели посадки, нельзя исключить
возможность такой ситуации, когда отказ
одной из систем потребует вынужденного
покидания корабля или посадки в любой
точке земного шара. С учетом этой возможности
советские и американские космические
корабли снабжаются необходимыми средствами для
спасения и выживания экипажей.
Для получения дополнительных гарантий
безопасности космических экипажей
выполняются исследовательские программы, целью
которых является определение
физиологических пределов и оптимальных средств и
процедур в ситуациях выживания, возможных
после аварийного приземления. Опять-таки
следует подчеркнуть, что длительные
ситуации выживания крайне маловероятны. Из
опыта ВМФ США по спасению
приводнившихся летчиков наибольшее время до
оказания помощи, зарегистрированное за
последние несколько лет, составляло 24 часа 45 мин.
При наличии хорошо организованной
глобальной сети контроля за финальной стадией
космического полета можно ожидать, что поиск
экипажей космических кораблей будет всегда
осуществляться по крайней мере столь же
эффективно, как и поиск военных летчиков.
При посадке корабля на сушу быстрое
спасение экипажа, по-видимому, может оказаться
более трудным, чем в случае приводнения.
Если космическая капсула приводнилась вне
заданного района, потребуется относительно
большое время для того, чтобы эвакуировать
1 Более детальные сведения о результатах
исследования действия ускорений можно найти в главе 5
тома II.
экипаж, но определение его местонахождения
не представляет особых трудностей. Кроме
того, благодаря использованию современных
спасательных судов и летательных аппаратов,
а также стратегии их размещения возможные
задержки едва ли будут значительными. В то
же время посадка на сушу вне заданного
района может существенно усложнить процесс
поиска и спасения экипажа.
Эксперименты показывают, что человек
может переносить крайне суровые условия.
Однако индивидуумы, не привыкшие к
экстремальным климатическим условиям, менее
способны противостоять этим условиям, чем
акклиматизировавшиеся люди. Поэтому
важно выяснить пределы физиологической и
психологической стабильности неакклиматизиро-
вавшихся людей, подвергающихся действию
крайних условий среды, чтобы определить
методы тренировок и создать специальное
оборудование, наиболее эффективные в
поддержании жизни после покидания космического
корабля.
Самая надежная информация
относительно возможностей выживания может быть
получена от людей, которые находятся в
естественных природных условиях и имеют в
своем распоряжении лишь те средства,
которые они фактически могли бы иметь в
реальной ситуации выживания. В натурных
экспериментах продолжается изучение реакций
человека на воздействие факторов внешней
среды и решаются специфические проблемы,
которые могут возникнуть в мыслимых
ситуациях аварийной посадки космического
корабля. Эти ситуации включают выживание в
пустыне, в тропической зоне океана и в
Арктике.
ДЛИТЕЛЬНОЕ ВЫЖИВАНИЕ
Экипаж космического корабля может
встретиться с перспективой длительного
выживания в климатических условиях Арктики,
тропиков и пустыни. В каждом случае
возникают своеобразные проблемы. В каждой
конкретной ситуации решающее значение для
25 Заказ 1174, т. III
386
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
выживания могут иметь защита от
экстремальных воздействий среды посредством
одежды и палатки или поддержание
адекватного потребления воды и пищи. Так, в
пустынной местности наиболее важно
обеспечить защиту от повреждающего действия
солнца и требуемое количество воды; в
Арктике самым важным фактором выживания
будет защита от холода; в джунглях основные
усилия должны быть направлены на
предотвращение тропических болезней [4].
ВЫЖИВАНИЕ В АРКТИКЕ
В. И. Волович и М. П. Туманов [4]
отмечают, что холод представляет для человека
наибольшую опасность в условиях Арктики.
Экипаж, приземлившийся в арктическом
районе, должен создать для себя защиту от
низких температур, чтобы предотвратить
переохлаждение и обморожение. Первой и
наиболее важной задачей является постройка
временного укрытия из подручных
материалов.
В лесистой местности такие укрытия легко
построить из стволов и ветвей деревьев, в
тундре и на дрейфующих льдинах
подходящим строительным материалом может
служить снег. В толстых пластах снега могут
быть выкопаны норы и пещеры, а из
снежных блоков построена хижина. В безлесной
местности для обогревания жилища могут
быть использованы животный жир и сухой
мох. На побережье материалом для топлива
может быть плавник.
Степень опасности, которую создает
обдувание тела ветром при низких
температурах, иллюстрируется известной картой ветро-
холодовых индексов, представленной на
рис. 5.
Эта карта показывает, что при сильном
ветре опасность обморожения возникает уже при
температуре около —12° С.
Особенно важно защитить от холода
конечности. Под влиянием холода температура тела
вначале изменяется незначительно. В то же
время температура конечностей может
снизиться до 18—20° С, кровообращение в них
ухудшается, наступает потеря
чувствительности и, наконец, при температурах ниже
точки замерзания развивается обморожение»
Обычно происходит поверхностное
обморожение лица, рук и стоп. Обморожение является
результатом кристаллизации тканевой воды
в коже и подкожных тканях. Глубина и
тяжесть поражения зависят от температуры,
ветро-холодового индекса и длительности воз-
Скорость ветра,
м/сек
Штиль
2,2
4,5
6,7
8,9
11,2
13,4
16,6
17,9
10 :
10
8,9
4,5
2,4
0
-1
-2,5
-3,0
-3,5
4,5
Фактические i
-6,5 =
-12 :
показания термометра, °С
-17,5 :■
Эквивалентная температура,
4,5
2,5
-2,5
-5,5
-7,5
-9,0
*10,5
-11,5
-12
-1
-з,о
-9,0
-12,5
-15,5
-17,5
-18,5
-20
-21,0
-6,5
-9,0
-15,5
-20,5
-23
-26
-27,5
-28,5
-29,0
Небольшая опасность
для лиц, одетых
соответствующим образом
-12
-14,4
-11,4
-27,3
-31
-34
-36,5
-37
-38
-17,5
-20,5
-30
J-38
-39
-42
-44
-45
-46
-23 :
°С
-23
-26
-36,5
-43
-46
-51
-53
-55
-57
Повышенная
опасность
-28,5
-28,5
-32
-43
-50
-55
-58,5
-62
-63,5
-65
Опасность обморожения
-34 :
-34
-38
-50
-58
-63,5
-67
-70
-72
-73
-40 :
-40
-43
-57
-65
-71
-76
-77
-80
-83
-45,5
-45,5
-50
-63
-72
-78
-82
-87
-89
-92
:-51
-51
-55
-71
-80
-87
-92
-95
-98
-100
Большая опасность
Дальнейшее увеличение скорости ветра после достижения 18 м/сек
существенно не усиливает эффект
Траншейная стопа может возникнуть при любых условиях, входящих в
данную карту
Рис. 5. Ветро-холодовая карга
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЖИЗНИ ПРИ ПРИЗЕМЛЕНИИ В БЕЗЛЮДНОЙ МЕСТНОСТИ
387
действия. Воздействие сырости на
протяжении нескольких часов или суток при
температурах несколько выше точки замерзания
может вызвать патологические изменения
нервов, мышц и сосудов конечностей,
особенно изменения стоп, известные как ознобление
или «траншейная» стопа. Неподвижность
конечностей предрасполагает к возникновению
поражений и усиливает их тяжесть.
Начальная фаза обморожения проявляется
внезапным побледнением кожи носа, ушей или щек,
которое субъективно может восприниматься
как кратковременное покалывание. Онемение
лица, рук и стоп на сильном холоде означает,
что обморожение уже началось. Особенно
тщательно надо оберегать руки от
увлажнения керосином, бензином, спиртом и другими
жидкостями, точка замерзания которых
лежит ниже 0° С. Загрязнение этими
жидкостями будет вызывать быстрое обморожение и
отморожение.
Обувь должна быть просторной, чтобы
обеспечить возможность непрерывных легких
сгибаний и разгибаний пальцев, что
поддерживает кровообращение и благодаря этому
задерживает развитие обморожения.
В условиях субарктических и арктических
температур очень большое значение имеет
выбор одежды. Основным свойством этой
защитной одежды должно быть обеспечение
адекватной вентиляции для устранения
неощутимой и ощутимой перспирации и наличие
изолирующей зоны неподвижного воздуха вокруг
тела. Этот воздух должен заполнять
достаточно малые пространства, чтобы исключить
возникновение потоков и рассеяние тепла при
движениях тела [ 17 ].
Сухая многослойная одежда имеет
прекрасные теплоизоляционные свойства, но они
быстро теряются, когда одежда становится
влажной. Следует избегать нагрузок,
вызывающих профузное потоотделение, так как в
последующие периоды сниженной активности
происходит избыточная теплопотеря
вследствие конденсации паров на холодном внешнем
слое и прямого переноса тепла за счет
проведения. Поскольку задержка паров в одежде
уменьшает эффект охлаждения
поверхности кожи потоотделением, происходит
усиление перспирации и возникает опасная
ситуация.
В арктических условиях энерготраты
человека в покое редко превышают обычные
величины, наблюдаемые в средних
широтах.
Однако выполнение работы в тяжелой
одежде или при глубоком снежном покрове,
затрудняющем движения, приводит к резкому
увеличению энерготрат. Поэтому
теплоизоляционные свойства одежды могут оказаться
слишком высокими для периодов работы и
недостаточными для периодов отдыха. Чтобы
уменьшить потоотделение и соответственно
увлажнение внутренних слоев одежды, на
время работы можно снять часть одежды, а
также расстегнуть манжеты и ворот.
Борьба с обморожением должна начинаться
сразу же после появления его признаков.
Обмороженные участки можно отогревать
соприкосновением с другими частями тела. Ни
в коем случае не следует растирать их чем
бы то ни было, в том числе снегом и талой
водой со снегом. В области обморожения
возникает отек и образуются пузыри, однако эти
поражения нельзя лечить мазями, как при
ожогах. Позже, когда на обмороженных
участках начинается шелушение, подобное
шелушению после ожога солнечными лучами,
применение успокаивающих мазей на
ланолиновой основе будет уменьшать явления
дискомфорта. Не следует также отогревать
обмороженные части тела непосредственно у огня,
так как перегрев может вызвать
дополнительное повреждение тканей. Целесообразно
растопить снег или лед в подходящей емкости
и погрузить обмороженную часть тела в
теплую воду. Установлено, что быстрое
отогревание способствует полному излечению холо-
довых поражений. Температура воды должна
быть в пределах 40—43° С.
Среди других физиологических проблем,
связанных с пребыванием в Арктике, заслу-*
живает внимания снежная слепота, которая
возникает вследствие ожога слизистой
оболочки глаз отраженными от снега
ультрафиолетовыми лучами. Процесс развивается остро,
сопровождается значительными болевыми
ощущениями, слезотечением, светобоязнью и
в случае пренебрежеция мерами
профилактики может повторяться многократно. Очень
важно иметь в виду, что снежная слепота
может возникать как в ясную, так и в облачную
погоду. Наиболее надежной мерой
профилактики является ношение очков или маски со
светофильтром. Можно использовать также
повязку с узкой щелью для глаз.
Воды в условиях Арктики достаточно.
Экипажи космических кораблей обеспечены
рационами, которые будут описаны несколька
позже. Эти рационы рассчитаны на
удовлетворение потребностей космонавтов в пище
при посадке в необитаемых районах. При
необходимости рацион может быть дополнен*
рыбой.
25*
388
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
ВЫЖИВАНИЕ В УСЛОВИЯХ КЛИМАТА
ПУСТЫНЬ И ТРОПИКОВ
Характерные для пустынного климата
высокие температуры и солнечная радиация
оказывают крайне неблагоприятное влияние на
организм человека.
В этих условиях человек получает до 300
или даже более ккал/час экзогенного тепла.
При температуре выше 33° С фактически
прекращается перенос тепла за счет конвекции
и радиации. Нормальное тепловое равновесие
организма поддерживается благодаря
потоотделению.
8 6
I
I
ед 8
ф
I
& 15
20
Жажда
Сильная жажда, неопределенный
дискомфорт и чувство подавленности,
потеря аппетита
Нарастающая гемоконцентрация
Сниженная подвижность. Затрудненная
походка, покраснение кожи,
раздраженность; в некоторых случаях слабость и
сонливость, апатия; эмоциональная
нестабильность
Покалывание в предплечьях, кистях и
стопах; заторможенность,
спотыкающаяся походка, головная боль; развитие
теплового истощения, повышение
температуры тела, частоты пульса и
частоты дыхания
" Затрудненное дыхание,
головокружение, цианоз
Неразборчивая речь
Нарастающая слабость, путаница в
мыслях
Спастические сокращения мышц;
положительный симптом Ромберга
(неспособность к удержанию равновесия с
закрытыми глазами); расстройство
сознания. Бред и бессонница; распухший
язык
Циркуляторная недостаточность;
выраженная гемоконцеатрация и
уменьшение объема крови; нарушение почечной
функции
- Сморщенная кожа; потеря способности
глотать. Зрение затуманено. Запавшие
глаза; болезненное мочеиспускание.
Глухота; онемение кожи; сморщенный язык.
Неподвижные веки
Растрескавшаяся кожа; прекращение
образования мочи
Предел выживания
Смерть
Рис. 6. Симптомы дегидратации [37]
Потери воды путем перспирации в
покое при температуре 37,8° С составляют до
300 г/час. Во время физической работы и
передвижения по иссушенной солнцем земле
они возрастают (до 1 л/час или более). В
результате организм может потерять за сутки
(при выполнении тяжелой работы) от 4 до
8—10 л жидкости. При адекватном водопо-
треблении организм может успешно
справляться с тепловой нагрузкой, не испытывая
водного дефицита. Однако если запасы воды
малы и ее естественные источники
отсутствуют, потери воды не могут быть
компенсированы. Раньше или позже наступит
дегидратация. Скорость ее развития может быть
различной, но в любом случае именно
дегидратация определит срок выживания человека
в пустыне.
Процессу дегидратации сопутствует
ощущение жажды, которое вначале проявляется
как осознаваемое напряжение, а затем
становится непреодолимым. В то же время после
длительного лишения воды побуждение пить
может оказаться недостаточным для
поддержания необходимого уровня гидратации в
жарком климате. Некомпенсированная потеря
воды быстро приводит к физическим и
психическим расстройствам. Через несколько
часов человек впадает в тяжелое состояние и
погибает. В идеальных условиях человек
может выжить без воды 14 суток [26]. Рис. 6
иллюстрирует симптомы, которые
сопровождают развитие дегидратации.
Поскольку усилия экипажа космического
корабля, который приземлился в пустыне,
должны быть направлены, с одной стороны,
на создание защиты от экзогенного тепла
(установка импровизированных тентов,
использование одежды), а с другой стороны, на
уменьшение теплопродукции тела, очень
важную роль в условиях выживания будет играть
график питья.
При изучении этого вопроса Р. Кенией
[23] установил, что в случае разового
потребления одного литра воды значительная часть
ее (371±207 мл) выделяется через почки.
Однако если то же количество воды выпить
порциями по 83 мл, то потери через почки
составят только 82±29 мл. Таким образом, при
питье воды малыми порциями почти вся она
используется организмом для перспирации.
В других экспериментах, проведенных в
Советском Союзе в 1969 г., изучали действие
жары в условиях, приближенных к сухому
климату пустыни. Испытуемые подвергались
воздействию температур от 46 до 48° С в тени
при обеспечении низкокалорийной диетой
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЖИЗНИ ПРИ ПРИЗЕМЛЕНИИ В БЕЗЛЮДНОЙ МЕСТНОСТИ
389
1
\
'—1
200 400 600 800 1000
Скорость потоотделения, г/час
1200
Рис. 7. Скорость потоотделения при различных
видах активности в пустынном климате при
температуре воздуха 37,8° С по сухому термометру [28]
1 — ходьба без одежды под лучами солнца,
2 — ходьба в одежде под лучами солнца с грузом 15 кг,
3 — ходьба в одежде под лучами солнца,
4 — поза сидя без одежды под лучами солнца,
f 5 — лежание в одежде на земле под лучами солнца,
' б — лежание в одежде в гамаке под лучами солнца,
7 — ходьба в одежде ночью,
8 — поза сидя в одежде под лучами солнца,
9 — поза сидя в одежде в хорошо затененном месте,
10 — поза сидя в одежде ночью
(900 ккал). Суточное потребление воды
ограничивалось и составляло от 1 до 2,5 л [3].
В пустыне лучшим способом сохранения
воды является - контроль за потоотделением.
На рис. 7 представлены данные,
характеризующие потоотделение при различных видах
активности в условиях пустыни, когда
температура по сухому термометру находится на
уровне 37,8° [28]. Спокойное сидение в тени
на протяжении дня и ходьба, в случаях
необходимости, в ночное время дают очевидные
преимущества.
Когда запасы воды ограниченны, они
должны быть рационально распределены на 4—
8 порций в сутки и выпиваться маленькими
глотками. Поскольку приемы пищи
усиливают дегидратацию (в процессе пищеварения
необходимо некоторое количество воды для
удаления с мочой образующихся шлаков),
при водном рационе менее 1,9—2,8 л в сутки
норма питания должна быть уменьшена. При
возможности выбора пищевых продуктов,
вероятно, следует отдать предпочтение
углеводам. Перед употреблением воду следует
прокипятить, подвергнуть обработке
очищающими таблетками или дезинфицировать
небольшим количеством йодистого раствора,
который имеется в аварийной укладке.
В условиях тропиков наряду с проблемами
получения достаточного количества пищи и
воды, сбережения сил и сокращения водных
потерь (при тропической влажности эта
проблема стоит менее остро) приходится также
решать задачи защиты от насекомых и
хищников.
Чтобы обеспечить максимально
эффективную защиту от насекомых и паразитов,
многие из которых являются переносчиками
болезней, необходимо все время, особенно
ночью, оставаться одетыми, причем одежда
должна закрывать все тело.
Даже малейшая царапина может в течение
нескольких часов вызвать серьезный
воспалительный процесс. При всех повреждениях
кожного покрова надо немедленно оказывать
первую помощь. Манжеты брюк должны быть
заправлены в ботинки, чтобы не оставалось
обнаженных участков кожи. Рукава должны
быть опущены. По утрам одежду следует
снимать и осматривать одновременно с кожными
покровами в поисках клещей, блох и других
насекомых, а также пиявок и различных
червей. Просторная одежда будет способствовать
сохранению относительно низкой
температуры тела; слой воздуха создаст хорошую
изоляцию. На открытой местности или в высокой
траве следует носить шейный платок и
укрывать голову, чтобы предотвратить
перегревание и загрязнение пылью. В пустыне одежда
служит защитой от солнечных лучей, жары,
песка и насекомых. Она снижает
потоотделение и задерживает развитие дегидратации.
ВЫЖИВАНИЕ
В ТРОПИЧЕСКОЙ ЗОНЕ ОКЕАНА
Тропическая зона океана характеризуется
высокой температурой воздуха и
одновременно его высокой влажностью. Эти факторы
вызывают функциональные сдвиги ряда
систем организма и особенно системы
терморегуляции. Интенсивное потоотделение
приводит к потере организмом большого количества
жидкости, что создает угрозу истощения сил
вследствие дегидратации.
Дегидратация может быстро развиваться в
период ожидания спасательных судов в
открытом море. При волнении моря возможно
появление тяжелых симптомов укачивания.
Случайное попадание в желудочно-кишечный
тракт морской воды или нефтепродуктов с
поверхности моря будет усиливать позывы к
390
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
рвоте. В результате организм может потерять
большое количество воды. Если морская
болезнь сопровождается диарреей, состояние
тяжелой дегидратации наступит очень быстро.
Ч. Эвинг и Р. Миллингтон [18]
предложили ряд процедур для уменьшения потерь
воды, возникающих при потоотделении и в
процессе неощутимой диффузии воды через
кожу. Эти потери непосредственно зависят от
кожной температуры, и, следовательно,
сохранение ее на относительно низком уровне
является основным условием борьбы с
дегидратацией. Предложенные процедуры
включают:
1) сооружение защиты от солнечных лучей
в виде парашютного зонта или тента;
2) избегание необязательных нагрузок,
которые могли бы увеличить кожный кровоток
и образование пота;
3) использование любых движений
воздуха для охлаждения кожи;
4) систематическое увлажнение одежды
морской водой, чтобы усилить эффект
испарения с поверхности кожи;
5) при возможности полное погружение
тела в воду. При этом надо соблюдать меры
предосторожности, так как для ослабевшего
человека возвращение на спасательный
плотик может оказаться непосильной задачей.
Эффективность пребывания в тени и
увлажнения одежды с целью снижения потерь воды
подтверждена в экспериментальных
исследованиях [3, 5]. В одном из таких
исследований обнаженные испытуемые подверглись
действию солнечных лучей при температуре
воздуха 45—50° С. Потери воды в этих
условиях составляли от 350 до 600 г/час.
Увлажнение одежды снизило потери воды до 100—
150 г/час, а пребывание под защитой
импровизированного тента — до 200—300 г/час.
Поскольку выживание в море может
зависеть от сохранения гидратации организма,
большое значение имеет разработка
соответствующей «программы поддержания водного
баланса». Употребление для питья морской
воды может привести к трагическому исходу.
Морскую воду можно рекомендовать для
питья только в малых количествах и только
после того, как она будет разбавлена пресной
водой в пропорции 1:3 ли 1:6. При этом
употребление морской воды рекомендуется
только для восполнения потери солей в
результате рвоты, вызванной морской болезнью
[8]. С морской водой в организм вводится
гипертонический раствор, который вызывает
переход внутриклеточной воды во внеклеточное
пространство. Вследствие этого
увеличивается нагрузка на почки, что связано с
необходимостью удаления избыточной воды. Хотя
электролиты частично удаляются в процессе
почечной фильтрации, общее количество их в
организме все же будет увеличиваться. Это
приведет к стойкой дегидратации клеток и в
конечном итоге к гибели организма [18].
Помимо действия дегидратации, употребление
морской воды, вероятно, может вызвать
явления желудочно-кишечного дискомфорта,
сопровождаемого диарреей. При употреблении
большого количества морской воды
возможны психические расстройства.
Даже в самом отчаянном положении нельзя
использовать для питья мочу. С мочой в
организм будут поступать избыточные количества
электролитов, что приведет к еще большей
потере воды клетками и ускорит процесс
общей дегидратации.
При выживании в открытом море человек
не должен стремиться любой ценой сохранить
запасы воды. Чем дольше он сможет
оставаться в физически удовлетворительном
состоянии, тем больше шансов на выживание
он будет иметь. Другими словами, лучше
выпивать по полной чашке воды в течение
десяти дней и быть относительно здоровым к
моменту истощения запасов, чем ограничить
себя двумя чайными ложками в день и
погибнуть от дегидратации к концу недели, все
еще имея в запасе некоторое количество воды.
Запасы воды могут быть пополнены
собиранием атмосферной влаги (дождь, роса),
жидкости из мягких тканей пойманных рыб,
а также при помощи специальных дестилля-
ционных аппаратов для опреснения морской
воды, в которых используются химические
методы или солнечная энергия.
Запасы пищи, входящие в аварийную
укладку, можно пополнять рыбой. Однако
следует соблюдать осторожность, так как в
тропической зоне встречается много ядовитых
рыб. Следует избегать употребления в пищу
рыб с яркой окраской, необычной сферической
конфигурации и с шипами или наростами на
коже. Независимо от внешнего вида рыб не
следует есть молоки, икру и печень.
Серьезную опасность для людей,
находящихся в спасательной шлюпке или на плоту
в тропической зоне океана, представляют
акулы. В ходе осуществления проекта «Джеми-
ни» приходилось видеть акул, плавающих
вблизи космической капсулы.
Применявшиеся средства отпугивания (репелленты)
оказались не особенно эффективными. Для
защиты от морских хищников, обладающих
высокой агрессивностью и прожорливостью, пока
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЖИЗНИ ПРИ ПРИЗЕМЛЕНИИ В БЕЗЛЮДНОЙ МЕСТНОСТИ
391
еще не найдено действительно надежных
средств. Хотя акулы обычно не нападают на
шлюпки, все же рекомендуется
воздерживаться от действий, которые могут спровоцировать
нападение. Так, при появлении акул вблизи
шлюпки следует сразу же прекратить ловлю
рыбы. Не стоит также выкидывать в воду
отбросы.
АВАРИЙНЫЕ РАЦИОНЫ
И АВАРИЙНЫЕ УКЛАДКИ
Созданию оптимальных пищевых рационов
для ситуаций выживания посвящено
довольно много исследований. Однако следует еще
раз подчеркнуть, что тип используемой пищи
едва ли будет играть важную роль, так как
один-два дня от момента посадки до спасения
человек может легко выжить без пищи, и
маловероятно, чтобы время поиска и спасения
экипажа космического корабля превысило
этот период. Все же, учитывая возможность
большой продолжительности опасных
ситуаций, следует вкратце рассмотреть принципы
разработки аварийных рационов.
Хотя пища редко оказывается наиболее
критическим фактором выживания, она может
играть важную роль. Рацион должен
обеспечивать энергетические потребности человека
в условиях основного обмена и нагрузок,
связанных с физической активностью и
воздействием холода в условиях выживания.
Потребности в калорийности пищи зависят
главным образом от объема мышечной работы и
температуры, при которой выполняется эта
работа. Они могут варьировать от 2000 ккал
в день при малоподвижной работе до
7000 ккал в день при выполнении крайне
тяжелой работы в северных широтах.
Влияние температуры на потребности в
калорийности пищи иллюстрируется рис. 8.
Обеспечение требуемого количества белков
в диете может играть существенную роль
только при очень длительном периоде
автономного существования человека. Как
правило, аварийный рацион содержит
высококалорийные продукты, которые могут
употребляться в пищу или после предварительной
обработки, или в сухом виде. Однако из-за
недостатка места в контейнере аварийной
укладки приходится использовать
консервированные продукты, которые содержат
максимальное количество калорий при
минимальных величинах веса и объема. Некоторыми
исследователями высказано мнение, что в
аварийном рационе должны строго соблюдаться
соотношения между основными питательны-
+48,9
о" +87. 8
«В
|+26,7
1 +15,6
к + 4,4
$ - 6,7
£■■•
| -17,8
& -28,9
о
-40,0
- f
«к*
-<
1 (
V
s
1 <
S
ч
s
к
s
3000
3500 4000 4500
Ккал на человека в день
5000
Рис. 8. Энергетическая стоимость пищи при
произвольном потреблении. По данным измерений в
войсках США (средние значения найдены по группам
из 50 и более человек, обеспеченных избыточным
количеством пищевых продуктов и находившихся
в различных районах земного шара)
а — пустыня, влажные тропики,
б — горные области,
в — Арктика и субарктическая область
ми компонентами [1], однако эта точка
зрения не является общепринятой. Полагая, что
ситуации выживания будут относительно
кратковременными, другие исследователи
считают повышение калорийности рациона более
важным, чем выдерживание определенных
пропорций между жирами, белками и
углеводами. Правомочность этих принципов
подтверждается успешными испытаниями
рациона, предназначенного для использования в
областях с холодным климатом. В этом рационе
количество углеводов было уменьшено по
сравнению с обычным с 711,4 до 627,7 г,
количество белков увеличено с 141,1 до 184,5 г
и жиров — с 179,8 до 279,8 г. В результате
стало возможным увеличить калорийность
рациона с 4654 до 5930 ккал. В лабораторных
испытаниях одна группа лиц в течение семи
дней получала экспериментальный, а вторая
обычный рацион. Потери веса в группе,
получавшей экспериментальный рацион,
составляли 1,2—2,9 кг, во второй группе — 1,9—
3,5 кг. По данным лабораторных анализов
мочи и крови, ни у одного из испытуемых не
было каких-либо признаков нарушения
жирового и белкового обмена, несмотря на
повышенное содержание жиров и белков в пище.
Кроме того, у лиц, получавших
экспериментальный рацион, снижено количество общего
азота, экскретируемого с мочой [9].
Составители других аварийных рационов
отдают предпочтение углеводным продуктам.
392
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
Известно, что при субкалорическом питании
организм черпает энергию из запасов жиров.
Использование эндогенных жиров
сопровождается образованием продуктов неполного
окисления (ацетон, бета-оксиолеиновая
кислота) . Для более полной утилизации
эндогенных жиров необходимо употреблять
дополнительное количество легко усвояемых
углеводов—не менее 60—70 г в день [7]. Этот
факт был положен в основу разработки
диеты, предложенной А. Н. Комаровцевым и
соавт. [6].
Эта диета, предназначенная для
выживания в море, состояла из сахара и
витаминизированных конфет в виде драже. Для
испытания рациона 16 моряков провели четверо
суток на надувных плотах при температуре
воздуха 14—19° С и температуре воды 15° С.
В первые сутки испытуемые не получали
пищи. Начиная со второго дня экипаж
первого плота получал экспериментальный
рацион, в который входили 50 г сахара и 100 г
конфет, содержащих 225 мг витамина С, 5 мг
витамина В4, 5 мг витамина В2, 2,5 мг
витамина В6, 10 мг витамина РР, 25 мг фолиевой
кислоты, 25 мг пантотеновой кислоты, 10 мг
тг-аминобензойной кислоты. Калорическая
ценность рациона составляла 600 ккал.
Моряки, находившиеся на борту второго плота,
получали 150 г конфет, изготовленных из
мальтозы. Испытуемые на борту третьего плота
имели в своем распоряжении пищевые
концентраты, хлеб, масло и получали в сутки
1700 ккал. Потребление воды для всех трех
групп было ограничено 0,5 л в день.
Медицинское обследование испытуемых включало
оценку состояния сердечно-сосудистой и
дыхательной систем в сочетании с некоторым
числом анализов для определения в моче
общего азота, витаминов, аминокислот,
хлоридов, креатинина и ацетона.
Результаты исследований, проведенных
после окончания эксперимента, показали, что
самая большая потеря веса (в среднем 4,5 кг)
была у испытуемых первой группы,
получавших экспериментальный рацион.
Испытуемые, находившиеся на втором плоту,
потеряли в среднем 3,7 кг. У испытуемых,
получавших рацион относительно высокой
калорической ценности, средняя потеря веса
составляла 0,5 кг. Однако у испытуемых,
получавших экспериментальную диету, было
выявлено снижение аминокислот и общего
азота мочи, что свидетельствовало о лучшей
задержке белков в организме. Активное
применение витаминов проявилось в улучшении
их баланса.
Таким образом, было установлено, что
испытанный рацион наиболее подходит для
условий автономного существования в море
на борту спасательных плотов.
Укладки, которыми снабжаются советские
космонавты, были в основном разработаны
при подготовке полетов на кораблях
«Восток». В них входили: радиопередатчик с
радиусом действия в несколько тысяч
километров; средства для подачи сигналов
спасательным вертолетам в дневное и ночное время;
портативная печь на твердом топливе;
устойчивые к сырости и ветру спички; специальное
навигационное устройство и мелкомасштабная
карта; вода из расчета на несколько дней и
химические опреснители; резиновые лодки на
одного человека с устройством
автоматического надувания; лекарственные и перевязочные
средства для оказания первой помощи;
высококалорийная пища в легких упаковках.
Укладка космонавтов США,
участвовавших в программе «Аполлон», содержала
световой сигнализатор бедствия, установку для
опреснения воды, противосолнечные очки,
радиомаяк, запасные батареи для радиомаяка
и соединительный кабель с кораблем,
специальный нож, контейнер для воды, средства
от солнечного ожога, бытовой нож, одеяла,
сеть, плот на трех человек с
приспособлениями для надувания углекислотой, плавучий
якорь, маркеры для окраски моря, шляпы для
защиты от солнца, средства для швартовки,
лини и скобы для крепления. Эта укладка
предназначалась для обеспечения трех
человек в течение 48 час. после посадки на воду
или сушу между 40° северной и южной широт.
В укладке имелся также аварийный запас
пищи.
В заключение следует подчеркнуть, что
любые средства, предназначенные для помощи
космонавтам, окажутся эффективными
только в случае правильного их использования.
Поэтому обучение действиям в ситуациях
выживания является одним из важных
элементов подготовки космонавтов. Часть обучения
должна быть посвящена тому, чтобы создать
у космонавтов своеобразное «настроение
выживания». Возможно, что главным
ингредиентом ситуации выживания следует считать
именно психологическую настройку человека.
Все ожидаемые факторы — депрессия,
монотонность, физическое и умственное
утомление — должны быть сведены к минимуму.
Оптимистическое настроение «никогда не
сдаваться» может иметь решающее значение для
успешного выхода из ситуации длительного
выживания.
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЖИЗНИ ПРИ ПРИЗЕМЛЕНИИ В БЕЗЛЮДНОЙ МЕСТНОСТИ
393
МЕТОДЫ СПАСЕНИЯ ПРИ ПРИВОДНЕНИИ
Поскольку, по всей вероятности,
приземлившиеся космонавты будут очень быстро
обнаружены, знание ими методов спасения
может оказаться более важным, чем знание
правил использования аварийной укладки.
Выход из космической капсулы при
волнении на море представляет собой непростую
задачу, особенно для космонавта,
ослабленного предшествующим воздействием
невесомости. Эта процедура еще более усложняется
при развитии морской болезни. Подобно всем
другим задачам космического полета, выход
экипажа из капсулы в открытом море
отрабатывается перед полетом. Во время такой
тренировки космонавты обучаются наряду с
выполнением других элементов надувать
индивидуальные средства поддержания на плаву.
Эти средства придаются на случай
повреждения скафандра в момент выхода из капсулы
и заполнения его водой, что может привести
к быстрому погружению в воду.
При выходе из капсулы могут возникнуть
затруднения в связи с возможностью
запутаться в стропах парашюта капсулы. В
идеальном варианте стропы автоматически
перерезаются, парашют быстро опускается и не
затрудняет покидания капсулы. Если
гильотинный механизм не сработал, должны быть
приняты меры предосторожности как
персоналом спасательной команды, так и самими
космонавтами. Имеющиеся в аварийной
укладке ножи могут быть использованы для
перерезания строп, если космический корабль
находится далеко от спасательных судов.
Когда закончена подготовка к выходу из
капсулы, осуществляемая в нормальной
ситуации с помощью пловцов, начинается
следующая операция — переход на плот. Здесь
снова требуется осторожность, поскольку
космонавт может быть детренирован и
утомлен. В практике обеспечения полетов США
обязательным и обычным правилом является
подстраховка космонавта пловцом при
переходе на плот. Такая же мера должна
соблюдаться при переходе с плота в спасательный
вертолет с использованием сети «Билли Паг».
Эта сеть представляет собой одно из
последних приспособлений, использовавшихся при
операциях спасения космонавтов. Ранее
использовались кресло и стропы, известные под
названием «лошадиный хомут». Сеть
«Билли Паг», показанная на рис. 9, по ряду
причин предпочтительнее более ранних
приспособлений. Она достаточно велика, чтобы
поднять одновременно двух человек, причем,
Рис, 9. Спасательная сеть «Билли Паг»
если нужно, из воды. Ее принципиальное
преимущество состоит в том, что устраняется
опасность падения спасаемых. Сеть
обладает свойством не накапливать
электростатический заряд, что в будущем может иметь
определенное значение.
#
Американские программы «Меркурий»,
«Джемини», «Аполлон», «Скайлэб» и
советские программы «Восток», «Восход», «Союз» и
«Салют» показали, что возвращение
космических кораблей как на сушу, так и на море
не требует решения сложных медицинских
проблем. Отсутствие специфических
трудностей во время этих операций обусловлено
удачным конструированием систем
космических кораблей и тренировкой членов
экипажей и спасательных команд. Вероятность
травм во время аварийного возвращения и
посадки очень низка. Тем не менее проблемы,
которые могут возникнуть после такой
посадки, продолжают изучаться и в США и в СССР.
Следовательно, для всех будущих полетов
могут быть обеспечены оптимальные
варианты оборудования и тренировки.
Когда в соответствии с будущими програм-
394
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
мами увеличится длительность космических
полетов, сопутствующие стрессы, в частности
воздействие невесомости, смогут внести
изменения в наше отношение к медицинским
проблемам возвращения и приземления.
В предвидении будущего космонавтики эти
стрессы должны быть тщательно изучены.
Необходимо также оценить возможности и
разработать средства противодействия
ожидаемым стрессам.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бычков В. П., Ушаков А. С, Кондратьев Ю. И.,
Касаткина А. Г. Аварийный паек из сухих
продуктов в полимерной упаковке. Военно-мед.
журн., 1963, № ю, 70-73.
2. Васильев П. В., Котовская А. Р.
Физиологические реакции человека при воздействии
перегрузок во время космического полета. В кн.:
Проблемы космической биологии, 6. М.,
«Наука», 1967, 106—117.
3. Волович В. Г., Всеволодов А. Плюс 46° С в тени.
Вокруг света, 1969, № 1, 2-6.
4. Волович В. Г., Туманов М. П. Спасение
экипажей летательных аппаратов после их
вынужденного приземления и приводнения. Космическая
биология и медицина, 1971, 5, № 5, 3-8.
5. Волович В. Г., Усков В. Н. Некоторые вопросы
водообмена у человека в условиях тропической
зоны океана. Военно-мед. журн., 1967, № 6, 50.
5а. Какурин Л. Я., Лебедев А. А. Итоги
медицинских исследований, выполненных на кораблях
«Союз». Труды IV Междун. симпозиума
«Человек в космосе». М., «Наука», 1974.
6. Комаровцев А. Н,, Куманичкин С. Д., Поболь
Е. Я. О питании личного состава кораблей в
аварийных ситуациях. Военно-мед. журн., 1960, № 1,
74-77.
7. Логаткин М. Н. Некоторые особенности
утилизации эндогенного жира при частичном голодании
и физической нагрузке. Вопросы питания, 1963,
№5,27-33.
8. Матузо в Н. И. О возможности выживания в
море без запасов пищи и воды. Гигиена и
санитария, 1961, № 5, 76-81.
9. Удалое Ю. Ф. О пайке минимального веса.
Военно-мед. журн., 1961, № 3, 62-64.
10. Apollo 12 Mission Report: MSC-01855, NASA, MSC,
Houston, Texas, 1970.
11. Berry C. A. Aeromedical preparations. Mercury
Project Summary, NASA SP-45, 1963, 199—209.
12. Berry C. A. Pre-Gemini medical predictions
versus Gemini flight results. Gemini Summary
Conference, NASA SP-138, 1967, 197-218.
13. Berry C. A. Summary of medical experience in
the Apollo-7 through 11 space flights. Aerospace
Med., 1970, 41, 500—519.
14. Berry С A. Medical Experience in Manned Space
Flight. In: Randel H. W. (Ed.). Aerospace
Medicine, Baltimore, Williams and Wilkins, Co., 1971,
697—718.
15. Berry С A, View of human problems to be
addressed for long duration space flights. Aerospace
Med., 1973, 44, 1136-1146.
16. Brown W. K., Rotkstein h D., Foster P. Human
response to predicted Apollo landing impacts in
selected body orientations. Aerospace Med., 1966,
37, 394-398.
17. Department of the Navy, Bureau of Medicine and
Surgery. U. S. Naval Flight Surgeon's Manual.
Washington, D. C, Government Printing Office, 1968.
18. Ewing C. L., Millington R. A. Environmental
factors in survival work, injury and disease. In: U. S.
Naval Flight Surgeon's Manual. Washington, D. C,
Government Printing Office, 1968.
19. Gauer О. Н., Zuidema G. D. (Eds). Gravitational
stress in aerospace medicine. Boston, Little, Brown
and Company, 1961.
20. Jacobson L. В., Hyatt K. #., Sullivan R. W.
Evaluation of +GZ tolerance following simulated
weightlessness (bedrest). NASA-Ames Contract
A-54574A. U. S. Public Health Service Hospital,
San Francisco, 1973.
21. Kakurin L. I. Medical research prepared on the
flight program of the Soyuz-type space craft. NASA
TTF-141026, Washington, D. C, November 1971.
22. Kanter G.} Webb P. Water. In: Parker J. F., Jr.
and West V. R. (Eds) Bioastronautics Data Book.
(Rev ed.). National Aeronautics and Space
Administration, Washington, D. C, 1973.
23. Kenney R. A. The effect of the drinking pattern
on water economy in hot, humid environments.
Brit. J. Indust. Med., 1954, 11, 38.
24. Kraft С. С, Jr. Flight plan for the MR-3 manned
flight. Conference on Medical Results of the First
U. S. Manned Suborbital Space Flight,
Washington, D. C, 1961.
25. Leuerett S. D., Jr., Shubrooks S. /., Jr., Shumate W.
Some effects of space shuttle +GZ reentry profiles
on human subjects. Paper presented at Annual
Scientific Meeting. Aerospace Medical Association,
Houston, April 1971.
26. McChance R. R., Widdowson E. M. In: Ed-
holm O. G. and Bacharach A. L. (Eds). The
Physiology of Human Survival, New York, Academic
Press, 1965, 207—233.
27. Parkhurst M. /., Leverett S. D., Jr., Shubrooks S. J.,
Jr. Human tolerance to high, sustained +GZ
acceleration. Aerospace Med., 1972, 7, 708—712.
28. Roth N. Waste. In Webb P. (Ed.). Bioastronautics
Data Book. NASA SP-3006, Washington, D. C, 1964.
29. Slayton D. K. Pilot training and preflight
preparation. Conference on Medical Results of the First
U. S. Manned Suborbital Space Flight,
Washington, D. C, 1961.
30. Snyder R. G. State-of-the-art-Human impact
tolerance. 1970 International Automobile Safety
Conference Compendium (with Addendum), New
York. Soc. Automot. Eng. 1970, 712-756 (P—30).
31. Stapp J. P. The «G» spectrum in space flight
dynamics. Lectures in Aerospace Medicine, Brooks
Air Force Base, Texas, 1961.
32. Stapp 7. P., Taylor H. R. Space cabin landing
impact vector effects on human physiology.
Aerospace Med., 1964, 35, 1117—1133.
33. Swenson L. S., Jr., Grimwood J. M., Alexander С. С
This new ocean — a history of project Mercury.
NASA SP-4201, 1966.
34. Von Beckh H. J. Multi-directional G protection in
space flight and during escape. Aviation Med.,
1958, 29, 335—342.
35. Von Beckh H. J. Human reactions during flight
of acceleration proceeded or followed by
weightlessness. Aerospace Med., 1959, 30, 391—409.
36. Von Gierke H. E., Hiatt E. P. Biodynamics of
space flight. Progn. in Astron. Sci., 1962, 1, 343.
37. Webb P. (Ed.) Bioastronautics Data Book. NASA
SP-3006, Washington, D. C, 1964.
Глава 14
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЖИЗНИ И ЗДОРОВЬЯ
ЭКИПАЖЕЙ КОСМИЧЕСКИХ КОРАБЛЕЙ И СТАНЦИЙ
В АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЯХ
И. Н. ЧЕРНЯКОВ
Военно-медицинская академия им. С. М. Кирова,
Ленинград, СССР
История космических полетов человека на
пилотируемых кораблях насчитывает
немногим более 10 лет. Но наряду с грандиозными,
захватывающими успехами уже произошли
и печальные события. Гибель космонавтов на
кораблях «Аполлон» и «Союз» воочию
показала реальную угрозу возникновения
тяжелых аварий в космических полетах и
настоятельно требует разработки и применения
эффективных средств спасения членов
экипажей при авариях космических летательных
аппаратов.
Проведение спасательных работ в космосе
является многосторонней и трудной
проблемой. Отдельные ее аспекты из-за больших
материальных затрат и необходимости
охвата почти всей территории Земли,
атмосферы и космоса могут быть осуществлены
только при международном сотрудничестве
[46, 51].
Советско-американское соглашение о
сотрудничестве в исследовании и использовании
космического пространства в мирных целях
(от 24 мая 1972 г.), предусматривающее
разработку мер по спасению космонавтов,
является шагом вперед в этом направлении.
В настоящей главе дается обзор
исследований по проблеме обеспечения
жизнедеятельности космонавтов в аварийных ситуациях,
возникающих в полете при разгерметизации
кабины космического корабля, при пожаре
и нарушении работы систем регенерации и
кондиционирования атмосферы обитаемых
отсеков.
Другие возможные аварийные ситуации
и их последствия (на этапах старта,
выведения, спуска, при приземлении и приводнении,
при истощении или порче бортовых и
аварийных запасов воды и пищи, радиационные
поражения, тяжелые заболевания членов
экипажа и др.) обсуждаются в соответствующих
главах книги.
Рассматриваемые аварии ввиду их
скоротечности и резко выраженного
повреждающего эффекта требуют применения
незамедлительных мер и средств спасения
непосредственно на борту корабля или орбитальной
станции, терпящих бедствие. В этих случаях
едва ли возможно воспользоваться помощью
со стороны другого корабля или специального
спасательного аппарата (как, например,
«Space Shuttle» — «космического челночка»,
«Space Tug» — «космического буксировщика»,
LOVER — лунного орбитального
спасательного аппарата [49, 53, 56]. Одни только
маневры по сближению и стыковке их с аварийным
кораблем занимают больше времени, чем
требуется для спасательных работ на борту.
Поэтому основное внимание в обзоре уделено
рассмотрению эффективности внутрикабин-
ных, бортовых средств спасения: СЖО,
скафандров, высотных костюмов,
герметизирующихся отсеков.
При составлении обзора, помимо
экспериментальных работ советских и американских
ученых, были использованы доклады,
обсуждаемые на международных симпозиумах по
спасательным работам в космосе.
ЗАЩИТА ЭКИПАЖЕЙ ПРИ РАЗГЕРМЕТИЗАЦИИ КАБИНЫ КОРАБЛЯ
Осуществление идеи К. Э. Циолковского —
создание герметической кабины с
искусственной атмосферой для защиты космонавта от
вакуума космоса [39] —полностью не
решило проблемы обеспечения безопасности
космических полетов. Возможность
разгерметизации с последующей декомпрессией является
потенциальной опасностью любой
герметичной конструкции с избыточным давлением.
Разгерметизация кабины может произойти
396
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
при повреждении ее стенок метеоритами, от
столкновения с другими кораблями или
элементами запущенных ранее космических
аппаратов, а также в результате нарушения
работы регуляторов давления и клапанов в
момент стыковки и расстыковки кораблей или
при жесткой посадке на Луну и планеты,
лишенные атмосферы [38, 44, 45]. С
увеличением длительности и дальности
космических полетов, размеров орбитальных станций
и особенно межпланетных кораблей, а также
их численности, вероятность разгерметизации
будет, по-видимому, возрастать. Кроме того,
разгерметизация корабля может быть вызвана
и преднамеренно — с целью тушения пожара
или для быстрого удаления токсических
веществ из обитаемого отсека [45, 55].
Незамедлительным и самым опасным для
экипажа следствием разгерметизации
является «утечка» жизненно необходимой
атмосферы кабины: падение общего давления —
декомпрессия — и парциального давления
кислорода — гипоксия. При критических
значениях декомпрессии и уменьшении
парциального давления кислорода (/Ю2) в
организме развиваются опасные для жизни,
патологические состояния: кислородное голодание
(острая гипоксическая гипоксия), декомпрес-
сионная болезнь, высотная тканевая
эмфизема (ebullism). В условиях взрывной
декомпрессии, протекающей за доли секунды,
возможны, кроме того, внутренние и
наружные травмы. Причиной внутренних травм
является мгновенное нарастание избыточного
давления и расширение газов в газосодержа-
щих полостях и органах с податливыми,
эластичными стенками при падении внешнего
давления. При этом происходит
перерастяжение и разрывы тканей и сосудов со всеми
вытекающими последствиями. Такие
повреждения возможны в первую очередь в легких,
которые отличаются тонкой структурой,
содержат много воздуха и сообщаются с
атмосферой у через сложную систему
воздухоносных путей. Разрыв легочной ткани
происходит при быстром увеличении их объема (более
чем в 2—3 раза) и нарастании избыточного
внутрилегочного давления до 80 мм рт. ст.
и более. При большом скоплении газов в
желудочно-кишечном тракте взрывная
декомпрессия может привести к травмированию и
брюшных органов. Наружные травмы при
декомпрессии связаны с вовлечением
космонавта, находящегося вблизи декомпрессион-
ного отверстия, в быстрое движение
воздушным потоком и ударами его о твердые и
острые выступающие детали оборудования
кабины. Кроме того, травмирование возможно
незафиксированными предметами, также
вовлекаемыми в движение воздушным потоком.
Состояние невесомости может способствовать
этому перемещению и возникновению травм
при разгерметизации кабины корабля.
Патогенез и клинические синдромы нарушений
при декомпрессии подробно рассматриваются
в главе 1 тома II. Здесь же будут обсуждены
только вопросы защиты и спасения экипажа
при разгерметизации кабины.
Из созданных и разрабатываемых к
настоящему времени средств жизнеобеспечения
человека в крайне разреженной атмосфере и
для защиты в космосе могут быть
использованы: аварийные системы с запасом воздуха
и кислорода, скафандры (full pressure suit),
а также герметизирующиеся капсулы или
отсеки (pressurized structures). В случае
разгерметизации кабины космического корабля
названные средства жизнеобеспечения
надежно предохранят космонавта от
травмирующего действия взрывной декомпрессии,
восполнят недостаток или полное отсутствие
кислорода и давления «исчезнувшей» атмосферы
кабины.
Важным фактором, определяющим выбор
средств защиты и спасения экипажа корабля
при декомпрессии, особенно взрывного
характера, является резерв времени, в течение
которого возможно или самостоятельное
спасение или спасение другими членами экипажа
[11,34,45].
В свою очередь время самостоятельного
спасения целиком зависит от
продолжительности периода сохранения активного,
«полезного» сознания с момента декомпрессии до
выраженного нарушения работоспособности
(так называемого «резервного времени», или
«времени полезного сознания») [34, 44, 45].
В обстоятельных обзорах Бека [44, 45]
приводятся данные многочисленных
исследований по определению «времени полезного
сознания» (ВПС) при быстрой декомпрессии на
высоты, эквивалентные по патологическому
эффекту вакууму космоса. Для человека ВПС
составляет в среднем 12 сек. при колебаниях
от 10 до 15 сек. (рис. 1). Газовый состав
атмосферы (чистый кислород или воздух) перед
декомпрессией не оказывает заметного
влияния на продолжительность ВПС на больших
высотах.
Трудно ожидать, чтобы за столь короткий
отрезок времени, в несовместимых с жизнью
условиях космического вакуума и резкого
эмоционального стресса, вызванного
аварийной ситуацией, космонавт будет в состоянии
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЖИЗНИ В АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЯХ.
397
принять эффективные меры по спасению
(надеть защитное снаряжение, перейти в
герметизируемый отсек, устранить повреждение
кабины). Самостоятельное спасение в этих
условиях возможно только при использовании
дополнительных средств жизнеобеспечения,
автоматически приводимых в рабочее
состояние при падении давления в кабине.
Практически это вполне осуществимо.
Так, в корабле «Восток» аварийная
система подачи воздуха автоматически
включалась при снижении давления в кабине
до 530 ±30 мм рт. ст. (высота около 3000 м).
При дальнейшем снижении давления до
430 ±30 мм рт. ст. (4500 м) включалась
подача кислорода и одновременно давался сигнал
на закрытие шлема скафандра. Кислородный
прибор скафандра был отрегулирован для
подачи в шлем газовой смеси объемом 40 л/мин
с нарастанием процентного содержания
кислорода по мере снижения давления в кабине.
При давлении в кабине, соответствующем
высоте более 9000 м, в шлем поступал чистый
кислород, а в скафандре поддерживалось
давление 0,4—0,28 атм [37, 42].
В командном отсеке корабля «Аполлон»
аварийная система способна поддерживать
давление 170 мм рт. ст. в течение 5 мин. при
образовании отверстия в обшивке корабля
диаметром до 13 мм. Этого времени
достаточно, чтобы космонавты надели скафандры [15,
36,42].
Другим способом самостоятельной защиты
космонавта при разгерметизации кабины
является постоянное в течение всего полета
использование высотного снаряжения или
надевание его перед наиболее ответственными
этапами полета (старт, стыковка и
расстыковка, посадка на Луну, преднамеренная
разгерметизация) .
В качестве наиболее эффективного
индивидуального защитного снаряжения в
космических полетах в настоящее время применяются
только скафандры, которые автоматически
воспроизводят при декомпрессии жизненно
необходимые параметры атмосферы и
обеспечивают нормальные физиологические условия
для дыхания и гемодинамики [11, 36, 59].
При поддержании необходимого уровня
избыточного давления, а также рО2 во вдыхаемом
воздухе и соответствующем
кондиционировании пододежного воздуха скафандры
обеспечивают возможность длительного
многочасового и даже многосуточного пребывания
человека в условиях больших разрежений
атмосферы [10, 11, 43]. Подтверждением этому
служат также и эксперименты, в которых ис-
48
16
я
м
о
14
12
10
1
\
\
2
0 20 40 60 80 100 120 140
"Время полезного сознания", сек.
56
77
106
145
199
266
354
Рис. 1. Время сохранения «полезного сознания»
у человека на различных высотах при дыхании
воздухом (1) и кислородом (2) после быстрой
(менее 1 сек.) декомпрессии от нормального
барометрического давления
пытуемые в скафандре с избыточным
давлением 300 мм рт. ст. находились в барокамере
при давлении 5—6 мм рт. ст. (высота 35 км)
в течение 7 суток 17 час. [10]. Этими
исследованиями показана принципиальная
возможность 7-суточного обеспечения жизни
космонавта, использующего скафандр для
самостоятельного спасения при аварийной
разгерметизации кабины космического корабля.
Выдающиеся эксперименты с выходом
космонавтов в скафандре в космос и на
поверхность Луны убедительно свидетельствуют о
высокой эффективности скафандра не только
как средства надежной защиты, но и средства
обеспечения условий для выполнения
интенсивной работы при экстремальных факторах
космического вакуума [30, 42]. Несомненно,
что, находясь в скафандре, космонавт может
выполнить определенные, доступные для
него действия по спасению не только себя, но
и других членов экипажа в случае
разгерметизации кабины. Подробные сведения о
скафандрах даны в главе 7 наст. тома.
Для защиты космонавтов от декомпрессии
может быть также применено
индивидуальное снаряжение типа комплекта
кислородного оборудования для дыхания под
избыточным давлением (ККО). Основными
элементами ККО являются: гермошлем, высотный
компенсирующий костюм и кислороднодыха-
тельная аппаратура. Вследствие
несовершенства конструкции системы компенсации
избыточного внутрилегочного давления ККО
создают худшие, чем скафандры,
физиологические условия для дыхания и гемодинамики.
Это в первую очередь относится к
комплектам с механической, кабестановой системой
398
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
натяжения оболочки костюма, которая
оказывает неравномерное противодавление на
тело, ограничивает дыхательные движения
грудной клетки, вызывает локальные
повреждения кожи и болевые ощущения.
Вследствие перечисленных причин время
пребывания человека в условиях крайне
разреженной атмосферы в ККО, в зависимости от их
конструкции, составляет от 10 мин. до
нескольких часов [20, 36, 37]. Длительное
пребывание на больших высотах обеспечивают
комплекты, в которых механическая система
противодавления на тело дополнена или
заменена пневмомеханической системой:
камерой, соединенной с гермошлемом и
помещаемой обычно в области туловища и
проксимальных участков конечностей [36] (рис.2).
Вместе с тем комплекты ККО в сравнении
со скафандрами меньше по габаритам и весу,
в них лучше подвижность, они не требуют
Рис. 2. Схема высотного снаряжения с
механической (а), пневмомеханической (б) и
комбинированной (в) системой компенсации избыточного
давления
1 — туловище,
2 — оболочка костюма,
3 — камера натяжного устройства,
4 — тесьма,
5 — дыхательно-компенсирующая камера,
б, 7 — шланги подачи О2 в камеры и гермошлем,
8 — кислородный прибор
постоянной вентиляции, особенно на больших
высотах, где теплоотдача осуществляется за
счет вакуумного испарения пота с
поверхности тела [40]. Указанные
эксплуатационные преимущества комплектов ККО делают
целесообразным их применение в качестве
аварийных средств спасения в
непродолжительных космических полетах, где потребное
время защитного действия после
разгерметизации кабины исчисляется минутами или
несколькими часами.
Это предположение подтвердилось и в
экспериментах. Обследуемые в комплектах ККО
с пневмомеханической системой
противодавления находились в барокамере в течение
2—4 час. на эквивалентных (по
патологическому действию) космосу высотах (35—
40 км) после плавной и взрывной
декомпрессии (380 мм рт. ст. за 0,2 сек.).
Периодически, по 10—20 мин. ежечасно, обследуемые
выполняли работу средней интенсивности
(подъем на ступеньку). Поддерживаемый на
уровне 170—180 мм рт. ст. режим давления
в комплекте обеспечивал достаточную окси-
генацию крови. Для предупреждения
высотной декомпрессионной болезни либо
проводилась предварительная десатурация организма,
либо увеличивался режим давления в
комплекте до 260 мм рт. ст. в первый час
экспозиции на высоте. Успешное выполнение
программы в большинстве опытов указывало на
высокую эффективность данного средства
жизнеобеспечения в условиях, имитирующих
аварийную разгерметизацию кабины
летательного аппарата [21, 22, 41].
Предполагается также и комбинированное
использование скафандра и ККО в
космических полетах [63]. Причем ККО используется
в качестве сравнительно удобного, не
утомляющего космонавта аварийного средства в
течение всего полета в герметической кабине и
в первые минуты после ее разгерметизации.
Для последующего длительного пребывания
в условиях вакуума и проведения
спасательных работ космонавт должен перейти в
герметизируемый отсек и переодеться в
скафандр. Будучи уже в скафандре, он
предпринимает необходимые меры по спасению
других членов экипажа, восстановлению
герметичности кабины и завершению полета.
Специального исследования требует вопрос
о возможности и целесообразности
применения в качестве аварийных средств спасения
ККО в многосуточных космических полетах.
Есть основание полагать, что
физиологическая эффективность ККО при аварийной
разгерметизации корабля в этих условиях будет
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЖИЗНИ В АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЯХ
399
снижена. Это обусловлено двумя
обстоятельствами: ухудшением переносимости
космонавтом дыхания под избыточным давлением
вследствие снижения функциональных
резервов сердечно-сосудистой системы при
длительной невесомости [8] и ухудшением
компенсации избыточного давления костюмом из-
за уменьшения периметров туловища и
конечностей в результате потери веса тела
(дегидратация, атрофия мышц, уменьшение
жировых депо). Эти факторы необходимо
учитывать в первую очередь при
рассмотрении вопроса применения в длительных
космических полетах ККО с механической
системой компенсации избыточного внутрилегоч-
ного давления.
Как указывалось выше, скафандры, а
также, по-видимому, и наиболее эффективные
ККО, могут применяться космонавтами не
только для собственной защиты, но и для
спасения других членов экипажа при аварийной
разгерметизации кабины корабля. Для этих
условий крайне важно знать то предельное
время, в течение которого еще сохраняются
основные физиологические функции и
возможно самостоятельное восстановление
жизни, т. е. предельное время для проведения ре-
компрессии. Этот отрезок времени от момента
декомпрессии до истечения срока
возможности самопроизвольного восстановления
подавленных в условиях вакуума физиологических
функций называют «общим временем
спасения» [45] или «временем выживания» [16].
В опытах на животных этот интервал
определяют от начала декомпрессии до полной
остановки дыхания.
Применительно к аварийной ситуации в
космосе термин «общее время спасения»
включает время самостоятельного спасения
или «время полезного сознания» и «время
спасения другими» [46].
В обзорах Бека [45, 46] приводится
экспериментальный материал, полученный при
имитации условий повреждения скафандра в
космосе или разгерметизации обитаемого
отсека корабля.
Наибольший интерес представляют опыты
с шимпанзе [57]. Животных с выработанным
стереотипом поведенческих реакций после
4 час. десатурации (дыхание 100%-ным О2)
подвергали декомпрессии за 0,8 сек. с высоты
10,6 до 46 км. После экспозиции животных на
конечной высоте длительностью от 5 сек. до
4 мин. следовала рекомпрессия в
кислородной среде до 10,6 км. Время сохранения
выработанных поведенческих реакций у
шимпанзе, как и «время полезного сознания» у
человека, составляло в среднем 12 сек. Если
шимпанзе на конечной высоте находились не
более 180 сек., то через 4 часа после реком-
прессии у них наблюдалось самостоятельное
восстановление всех регистрируемых
физиологических показателей, что особенно важно
для всего комплекса поведенческих реакций,
хотя период полного угнетения этих реакций
длился 20—30 мин.
На основании этих исследований
(учитывая также необходимость создания некоторого
«резерва безопасности») автор полагает, что
«общее время спасения» для человека при
декомпрессии в космосе составит 120—
150 сек. Это означает, что в случае
разгерметизации корабля или повреждения скафандра
космонавт за время не более 120—150 сек.
должен быть помещен в герметизируемый
отсек, подвергнут рекомпрессии до
максимально возможного на борту давления с
непременным обеспечением нормального кислородного
снабжения. При выполнении этих условий
можно ожидать восстановление
жизнедеятельности и работоспособности
пострадавшего.
Сейчас трудно судить о правомочности
полной экстраполяции результатов опытов с
шимпанзе на человека. Но, по-видимому,
у нас нет никаких оснований рассчитывать
на' более продолжительное «время
выживания» человека в этих исключительно
экстремальных условиях. Речь может идти только
о сокращении времени по защите и спасению
членов экипажей, пострадавших от
декомпрессии в космосе.
Необходимо учесть и тот факт, что
шимпанзе подвергались декомпрессии после
длительной десатурации в кислородной среде при
наземном и пониженном давлении. В опытах
других исследователей [16, 20], где
декомпрессия животных проводилась без
предварительной десатурации, «время выживания»
было значительно меньшим, 50—66 сек.
Правда, подопытными животными в этих
исследованиях были собаки. Все это показывает, что
проблема жизнеобеспечения при; аварийной
декомпрессии в космосе как в теоретическом,
так и в практическом плане требует
дальнейшего изучения. В частности, ждут решения
вопросы о значении газового состава и
давления атмосферы в кабине перед
декомпрессией, а также о значении видовых
особенностей организма в выживании в этих
условиях.
Все изложенное свидетельствует о том, что
при аварийной разгерметизации корабля
спасение космонавта, оказавшегося в кабине без
400
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
защитного снаряжения или при повреждении
скафандра в космосе, может быть выполнено
только другими членами экипажа, одетыми в
снаряжение, с помощью бортовых систем
жизнеобеспечения. Эти системы должны
позволять быстрое помещение пострадавшего в
герметизируемый отсек, а также
обеспечивать проведение немедленной рекомпрессии
и восстановление нормального кислородного
снабжения организма.
Таким требованиям отвечает предлагаемая
двух- или многоотсечная конструкция
корабля и орбитальной станции [44]. Автор
предлагает следующий порядок проведения
спасательных работ при декомпрессии (рис. 3).
В неосложненном полете экипаж станции
находится в отсеках 1 и 2, сообщающихся
шлюзом 3 с люками 5, 6. Два члена экипажа
посменно дежурят в отсеках 1и2в
скафандрах в течение всего полета. В случае
внезапной разгерметизации, например, отсека 1
(см. рис. 3, а) крышка люка 6 закроется
потоком воздуха, выходящего из
образовавшегося отверстия. Экипаж отсека 2 будет в
безопасности. Дежурный отсека 1 быстро
эвакуирует пострадавших в шлюз 3 и совместно с
г-*-
Рис. 3. Схема конструкции кабин космического
корабля и орбитальной станции с
герметизирующимися при декомпрессии отсеками [45]
Объяснение в тексте
экипажем отсека 2 осуществляет там реком-
прессию и другие мероприятия по
восстановлению их жизни. Затем проводятся работы
по устранению повреждений отсека 1.
В случае разгерметизации отсека 2
спасательные работы будут проводить дежурный
этого отсека совместно с экипажем отсека 1
(см. рис. 3, б).
При разгерметизации шлюза 3 (что
маловероятно) крышки люков 5 ж 6 закроются,
экипажи отсеков 1 и 2 будут изолированы
друг от друга (рис. 3, в). Для сообщения
предусмотрен еще один шлюз 4 с тремя
люками и вручную открывающимися
крышками 7, 8, 9 (см. рис. 3, г). Шлюз 4 можно
использовать и для помощи члену экипажа,
оказавшемуся в момент декомпрессии в
шлюзе 3.
Предлагаемая двух- или многоотсечная
конструкция орбитальных станций, по
мнению автора, была бы полезной не только для
спасения жизни космонавтов при
разгерметизации корабля. Стало бы возможным
проводить контролируемую декомпрессию для
гашения пожара или удаления токсических
веществ из атмосферы кабины. Шлюз нетрудно
оборудовать для проведения в полете
гипербарической оксигенотерапии пострадавших
при декомпрессии или для укрытия в период
радиационной опасности.
Для защиты и спасения космонавта при
повреждении скафандра во время работы
вдали от станции, на Луне и планетах,
лишенных атмосферы, предлагается применять
«миниубежище». Последнее представляет лег-
котранспортируемую герметичную емкость
со шлюзом, которая должна размещаться
недалеко от места работы космонавта и
обеспечивать проведение рекомпрессии до истечения
«общего времени спасения».
В групповых космических полетах с
участием врача в случае разгерметизации корабля,
по-видимому, появится возможность
применять, помимо рекомпрессии, и другие
эффективные методы реанимации пострадавших от
декомпрессии [16]. Основанием для такого
предположения служат интересные опыты
Н. Н. Сиротинина и сотр. [32, 33].
Исследователям удалось при помощи метода
искусственного кровообращения оживить собак
после 10—18-минутной клинической смерти,
наступившей в результате декомпрессии
(быстрый подъем на высоту 18—20 км с
экспозицией до 5 мин.). В другой работе было
достигнуто полное восстановление
физиологических функций и поведенческих реакций у
собак при помощи комплекса реанимацион-
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЖИЗНИ В АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЯХ
401
ных средств после 7 мин. экспозиции на
высоте 15 км [17]. Напомним, что «время
выживания» собак в аналогичных высотных
условиях, но без реанимации после рекомпрео
сии, составляет 50—66 сек. [16, 17].
Следовательно, дополнение естественных
функциональных резервов организма
различными техническими средствами реанимации
позволяет рассчитывать на возможность
продления сроков выживания при декомпрессии.
Однако эффективное применение этих средств
также ограничено во времени вследствие
развития необратимых гипоксических изменений,
в первую очередь в центральной нервной
системе. Вот почему интервал от момента
декомпрессии до развития необратимых
повреждений тканей называют «временем
возможного оживления» [16, 50].
Длительность этого периода будет зависеть
отчасти от эффективности применяемых
средств оживления и в большей степени от
функционального состояния организма и его
основных жизненных систем — дыхания,
кровообращения, центральной нервной системы.
Отсюда следует важный практический
вывод: совершенствуя реанимационную технику
и направленно изменяя состояние организма
на различных функционально-структурных
уровнях, по-видимому, можно отдалять время
появления необратимых изменений, что в
конечном счете означает увеличение шансов на
спасение пострадавших от декомпрессии. Для
этого необходимо разрабатывать технические
средства, реанимации, которые должны как
можно более адекватно компенсировать
нарушенные или угасшие жизненно важные
функции, а также разрабатывать средства и
методы повышения устойчивости организма
к действию космической декомпрессии.
В первом направлении исследования только
начинаются [32]. Второе направление
представлено большим числом работ. Изучалась
возможность повышения устойчивости
человека и животных посредством горной и баро-
камерной акклиматизации [5, 7],
охлаждения [16], наркоза [16], применения веществ,
способствующих тканевому дыханию и
выработке энергии в митохондриях [26]. Однако,
несмотря на положительные результаты этих
и подобных им работ, вопрос о возможности
использования их в практике космических
полетов остается открытым.
В таблице приведены обобщенные данные
по проведению спасательных мероприятий
при аварийной разгерметизации космического
корабля. Из данных таблицы видно, что у
экипажа корабля, терпящего бедствие в
космосе при декомпрессии, нет большого выбора
спасательных средств. Это объясняется как
скоротечностью развития тяжелых нарушений
в организме, так и небольшим арсеналом
разработанных к настоящему времени средств
защиты от космического вакуума. Кроме того,
не изучены и многие теоретические аспекты
проблемы жизнеобеспечения в этих условиях.
Не ясным остается, например, вопрос о
«времени выживания» и «времени возможного
оживления» человека при декомпрессии, о
влиянии на эти интервалы условий
длительной невесомости. Вместе с тем приведенные
данные необходимо учитывать при
обосновании выбора и применения средств защиты и
спасения космонавта при аварийной
разгерметизации корабля. Эти средства должны
отвечать основному требованию — обеспечивать
рекомпрессию и реоксигенацию пострадавших
до истечения «времени полезного сознания»
или в крайнем случае «времени выживания».
Средства защиты и спасения космонавта при быстрой разгерметизации кабины космического корабля
Кто проводит
спасательные работы
Возможные средства
защиты и спасения
Резерв времени
для проведения
спасательных
работ, сек.
Лимитирующий
фактор
Терминология
Пострадавший
самостоятельно
СЖО,
ККО
скафандр.
Другие члены эки- СЖО, скафандр,
пажа в снаряже- ККО, герметизи-
нии руемые отсеки
10—15 Время сохранения созна- «Резервное время», «Вре-
ния и работоспособности мя полезного сознания»
120—150 Время сохранения основ- «Общее время спасения»,
ных жизненных функций «Время выживания»
Врач-космонавт Те же + реанима- 150 (для живот- Время появления необ- «Время возможного
ционные ных до 420) ратимых структурных оживления»
повреждений
26 Заказ П 1174, т. III
402
ЧАСТЫН. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
Значение незамедлительного проведения
рекомпрессии и реоксигенации трудно
переоценить в реанимации космонавтов,
пострадавших при разгерметизации. Это
мероприятие способствует восстановлению
нарушенного кислородного режима всего организма и его
жизненно важных систем и органов,
купирует последствия эмболии и блокады
сердечно-сосудистой системы пузырьками газа и
пара,' прерывает патологические
рефлекторные влияния из растянутых и смещенных
газосодержащих органов, предупреждает
развитие тяжелых осложнений острой
гипоксии—отека мозга и легких,
поражения миокарда, постгипоксической
энцефалопатии.
Велико значение рекомпрессии и как
непосредственной меры оживления, особенно при
отсутствии самостоятельного дыхания.
Повышение давления в этом случае эквивалентно
искусственному вдоху [16, 50].
Если дыхание самостоятельно не
восстанавливается или остается нерегулярным в
течение нескольких минут после рекомпрессии
и реоксигенации, то следует применить
искусственное дыхание любым возможным на
борту способом: периодически изменять
давление в скафандре или в гермоотсеке,
дыхание «рот в рот», наружное кардиопульмо-
нальное массажирование, дыхание под
переменным избыточным давлением.
Меры оживления должны проводиться в
любом случае при сохранении хотя бы
незначительной активности сердца и слабой реакт
ции расширенных зрачков на свет, даже если
дыхание прекращено [16, 50].
При участии в полете врача возможно
проведение других реанимационных мер и
симптоматического лечения (интубация,
внутривенное введение быстродействующих
сердечных препаратов, искусственное
кровообращение, гипотермия, гипербарическая оксигено-
терапия).
В зависимости от длительности и тяжести
нарушений жизненно важных функций при
декомпрессии реанимационные меры могут
или быстро привести к стойкому
восстановлению сознания или пострадавший остается
в бессознательном состоянии. Последнее,
а также вторичное нарушение сознания после
его кажущегося восстановления, указывает
на возможность плохого исхода вследствие
развития необратимых гипоксических
повреждений мозга, обусловленных действием
низкого рО2 при декомпрессии и постгипокси-
ческим отеком мозга. В этом случае должны
проводиться эффективная дегидратационная
терапия, а также симптоматическое и
поддерживающее лечение [50].
Космонавту, перенесшему декомпрессию
даже умеренной степени и при полном
успехе реанимационных мер, в первое время
следует воздерживаться от выполнения
работ, связанных с интенсивной умственной и
особенно физической нагрузкой.
Производительность его работы будет невысокой из-за
выраженного снижения работоспособности, а
дополнительная нагрузка ослабленного
организма может провоцировать развитие
различных функциональных нарушений, например
постгипоксической энцефалопатии [ 50 ].
До сих пор речь шла о спасении экипажа в
условиях наиболее опасного варианта
разгерметизации кабины космического корабля,
при взрывной декомпрессии, протекающей
за время менее секунды. Приводимые данные
по обоснованию экстремальных мероприятий,
по-видимому, приемлемы и для условий де-
кбмйрессйй за несколько секунд. В более
вероятных случаях плавной, медленной
декомпрессии — при небольшой величине деком-
прессионного отверстия, при восполнении
утечки воздуха из кабины (скафандра) за
счет аварийных запасов воздуха (кислорода)
в СЖО и преднамеренной разгерметизации —
возможности для спасения увеличиваются.
Это объясняется двумя обстоятельствами.
Пролонгируются временные интервалы,
лимитирующие выживание человека в крайне
разреженной среде. Так, А. В. Сергиенко [31]
в опытах с различной скоростью
декомпрессии было показано, что по мере замедления
декомпрессии время сохранения
работоспособности испытуемых возрастало. При
подъеме в барокамере со скоростью 0,1 м/сек
время сохранения работоспособности составляло
в среднем 13 час. 21 мин., при скорости
2 м/сек — 53 мин., а при 25 м/сек г— 6 мин.
30 сек.
Кроме того, при медленной декомпрессии
расширяются и технические возможности для
спасения. Имея в резерве время сохранения
работоспособности, исчисляемое уже не
секундами, а минутами и даже часами,
космонавт может принять меры по устранению
дефекта в кабине или самостоятельно надеть
защитное снаряжение, перейти в
герметизируемый отсек, вызвать для оказания помощи
другой космический корабль или специальный
спасательный аппарат.
При быстрой разгерметизации
спасательные работы могут выполнять только
космонавты, одетые в снаряжение и не
пострадавшие от декомпрессии. Помошыо со стороны
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЖИЗНИ В АВАРИЙНЫХ-СИТУАЦИЯХ
403
другого корабля в этих условиях можно
воспользоваться только на втором этапе
спасательных работ, после помещения
пострадавших в герметизируемый отсек, проведения
рекомпрессии и реоксигенации, а в
необходимых случаях и реанимации. Несомненно,
задачу спасения экипажа при разгерметизации
обитаемого отсека значительно, затрудняет
сложность выполнения медицинских
мероприятий на борту космического корабля.
ПРОТИВОПОЖАРНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ
Еще одной аварийной ситуацией,
подлежащей рассмотрению, является пожар на борту
космического корабля. Интенсивный и
обширный пожар может вызвать не только
быструю гибель экипажа, но и разрушение
всего корабля. Но даже локализованный и
более умеренный пожар может стать
причиной резкого и длительного нарушения
здоровья и работоспособности космонавтов, а
также повредить оборудование корабля, что
исключит возможность продолжения полета
и затруднит спасение экипажа.
Несмотря на разработанный многоплановый
комплекс предупредительных й защитных
мер, на космических кораблях' существует
потенциальная опасность возникновения
пожара. Это обусловлено наличием горючих
материалов (твердых, жидких, паро- и
газообразных), очагов возможного возгорания и
воспламенения (при вгарушении работы
электрооборудования), источников повышенного
теплообразования (при повреждении
емкостей с химическими веществами высокой
активности) и окислителя (кислорода).
Ограниченный объем1 отсеков и особенно
повышенное содержание кислорода в атмосфере
кабин способствуют распространению
пожара и усилению интенсивности горения. Так,
в среде чистого кислорода скорость
распространения пламени при горении многих угле-
водородистых веществ на несколько порядков
больше, чем в воздухе [54, 61].
В газовых средах с повышенным
содержанием кислорода увеличивается количество
материалов, способных к возгоранию,
возрастает вероятность их воспламенения,
повышается скорость высвобождения энергии.
Пожар в герметических камерах с
повышенным парциальным давлением кислорода
характеризуется экспоненциальным
увеличением скорости распространения огня, в силу
чего он может принять угрожающие размеры
за очень короткое время, даже при
сравнительно небольшом количестве горючего
материала и кислорода [1, 3].
Отсутствие естественной конвекции в
условиях невесомости замедляет горение.
Однако принудительная конвекция при работе
вентиляционных систем в корабле будет
нивелировать этот эффект [61].
В полете как по околоземной орбите, так и
особенно по межпланетным трассам пожар
на борту корабля может возникнуть при
метеоритном пробое стенок кабины. Правда,
вероятность возникновения такой аварийной
ситуации довольно низкая. Имеются
расчетные данные, указывающие, что сферическое
тело диаметром 3 м и с толщиной стенки из
алюминия 0,03 см в космосе будет
пробиваться метеоритом в среднем один раа каждые
2—3 года [50]. Вместе с тем в длительных
космических полетах даже эта вероятность
реализации метеоритной опасности будет
приобретать определенную значимость в
безопасности полета.
При пожаре на космическом корабле
угроза жизни и здоровью экипажа возникает
в первую очередь из-за накопления
токсических газов, термических ожогов пламенем,
горячим воздухом и нагретыми предметами.
В условиях невесомости в ограниченном
^объеме кабины будут быстро накапливаться
расплавленные и разогретые жидкие, твердые
и газообразные продукты горения; которые
вызовут смертельные поражения через
дыхательные пути. Нарастание при пожаре и
особенно при взрыве давления внутри
кабины приведет к нарушению ее герметичности
со всеми вытекающими грозными
последствиями для экипажа: острой гипоксией, деком-
прессионными расстройствами, взрывной
декомпрессией. При метеоритном пробое
корабля возможно поражение вспышкой света и
ударной волной вследствие взрывного
окисления в атмосфере кабины расплавленных и
испарившихся частиц метеорита и обшивки
корабля [50]. Контактирование с
поврежденными пожаром электрическими проводами и
оборудованием, питающимся электрическим
током, попадание на тело и в дыхательные
пути ядовитых химических веществ будут
приводить к электротравмам, электрическим
и химическим ожогам, усугубляющим
поражения огнем.
Кроме того, неблагоприятная внешняя
среда космического полета ограничивает возмож-
26*
404
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
ность использования наземных средств
борьбы с пожаром и проведение спасательных
работ. Быстротечность катастрофы не позволит
прибегнуть к помощи со стороны другого
корабля. В то же время весовые и габаритные
лимиты, а также токсикологические
ограничения резко суживают выбор бортовых
противопожарных средств.
Все это свидетельствует о чрезвычайной
опасности для экипажа пожара на борту
космического корабля и настоятельно требует
разработки в первую очередь
предупредительных противопожарных мер. К ним относится
прежде всего выбор по возможности
безопасной в отношении пожара и взрыва газовой
атмосферы кабины или замена ее на
безопасную в наиболее критических этапах полета.
Примером такого решения проблемы
является выбор атмосферы на американских
кораблях «Аполлон». При наземных испытаниях,
на старте и на участках выведения в кабине
вместо пожароопасного чистого кислорода
создается двухгазовая атмосфера из азота
(40%) и кислорода (60%). Космонавты в
этот период для дыхания и десатурации
используют кислород автономной системы
жизнеобеспечения скафандров. На орбите
кислородно-азотная смесь кабины заменяется
кислородом при давлении 260 мм рт. ст. [2, 55].
В советских космических кораблях на всех
этапах полета поддерживается атмосфера,
близкая по газовому составу и давлению к
наземной, что в противопожарном отношении
характеризует ее положительно.
Не менее важным противопожарным
мероприятием является рациональный выбор и
размещение материалов интерьера и
оборудования кабины корабля, а также
снаряжения космонавтов. Горючие материалы
должны заменяться негорючими,
огнестойкими. Так, в последних образцах скафандра
для космонавтов корабля «Аполлон» вместо
нейлона, способствовавшего при
определенных условиях распространению пламени,
применена негорючая стеклоткань «Бета».
Вместо отдельного теплозащитного костюма
изготовлена несъемная оболочка, значительно
повысившая огнестойкость всего скафандра
[55]. В тех случаях, когда применение
горючего материала неизбежно, его нужно либо
экранировать, либо покрывать негорючим
материалом или размещать среди негорючего
материала. Эти меры предотвратят
распространение пламени [5, 48, 54].
Для исключения причин возникновения
очагов возгорания и воспламенения
необходимо осуществлять строгий контроль качества
и исправности бортового
электрооборудования, а также надежности всех деталей
элементов и узлов систем терморегулирования,
их стойкости к различного рода
повреждениям.
Среди противопожарных мероприятий
большое внимание уделяется разработке
эффективных и быстродействующих средств борьбы
с пожаром в космическом корабле. Опыт
прошлых лет, накопленный при борьбе с
пожаром в. различных условиях окружающей
среды, показывает, что время для спасения
космонавтов с момента возгорания («время
выживания»), хотя и меняется в широких
пределах, но в отдельных случаях очень
ограниченно и может составлять от 50—
100 мсек до 10—20 сек. (рис. 4). Поэтому
общими требованиями к средствам борьбы с
пожаром на всех этапах полета являются:
мгновенное обнаружение очагов возгорания,
быстрая локализация этих очагов и
эффективное гашение. Конкретные
противопожарные мероприятия могут меняться в
зависимости от времени и условий возникновения
пожара.
При пожаре на старте или в период
испытательных работ применяются все имеющиеся
40
30
520
о
10
1
2
3
4
Тип пожара
Рис. 4. «Время выживания», вычисленное по
данным пожаров на борту самолетов (1), в кабине
космического корабля «Аполлон» (О2 — 100%,
давление— 260 мм рт. ст.) при наземных испытаниях
(2), в гипо б прической камере (О2~ 100%,
давление — 360 мм рт. ст.) на базе ВВС Брукс в США (3)
и при взрывах топливных баков самолетов (4) [48\
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЖИЗНИ В АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЯХ
405
на стартовой площадке и на борту средства
и системы гашения огня, в том числе и
индивидуальные огнетушители. На эти случаи
должны быть созданы специальные службы
спасения, оснащенные
аварийно-спасательным оборудованием, и разработана
эффективная система оказания первой помощи
членам экипажа. Персонал
аварийно-спасательной службы должен регулярно проводить
учебно-тренировочные занятия с имитацией
пожаров в макетах кораблей [3, 50].
При пожаре в корабле на старте и в начале
выведения на орбиту спасение космонавтов
возможно также и при помощи системы
аварийного спасения, отбрасывающей отсек
экипажа вверх и в сторону от
ракеты-носителя [11]. На этапе спуска возможно
покидание корабля катапультированием. Однако эта
возможность ограничивается воздушным
скоростным напором. Без защитных средств
(скафандра, капсулы) катапультирование
человека допустимо при скоростном напоре не
более 4000—5000 кг/м2, а со скафандром —
не более 8000 кг/м2 [11, 15]. Наиболее
эффективное обеспечение жизнедеятельности и
безопасное возвращение экипажа
космического корабля при пожаре на спуске могут быть
достигнуты применением спасательных
капсул [15].
В случае возникновения пожара на
космическом корабле в орбитальном полете самым
эффективным средством его подавления
становится, вероятно, разгерметизация кабины.
Естественно, что члены экипажа перед
разгерметизацией должны быть одеты в
скафандры или укрыты в герметичном отсеке до
того, как пламя распространится по кораблю
[50, 60]. Такой способ тушения пожара
представляет собой редкий пример использования
экстремального фактора космоса — глубокого
вакуума — в целях спасения жизни человека.
В качестве другого способа гашения или
локализации пожара на борту корабля может
быть применена компрессия кабины
инертным газом (предпочтительнее азотом) с
одновременным отключением источников
питания кислородом. Члены экипажа при этом
должны находиться в скафандрах или надеть
маски и дышать кислородом из аварийных
источников [50].
Сразу после ликвидации пожара
потребуется проводить мероприятия по оказанию
помощи пострадавшим на борту космического
корабля. К этому времени должны быть
устранены и наиболее угрожающие здоровью
экипажа последствия пожара: разгерметизация,
скопление в кабине ядовитых продуктов
горения и химически активных остатков средств
гашения огня. Последнее достигается
усилением работы систем вентиляции, которые
могли быть отключены при пожаре с целью
предотвращения конвекционного
распространения пламени в невесомости [61].
Многообразие и различная тяжесть
поражений при пожаре в космическом полете
затрудняют разработку и применение
пригодного на все случаи общего способа спасения
и помощи пострадавшим. Спасательные
мероприятия должны проводиться с учетом вида
и тяжести поражения, а также степени
подготовленности экипажа к оказанию медицин^
ской помощи ограниченными внутрикабинны-
ми бортовыми средствами [50].
В первую очередь помощь нужно оказывать
лицам, не только пострадавшим от ожогов,
но и травмированным в результате взрывной
декомпрессии, взрыва, электрического
разряда, поражения органов дыхания. Здесь могут
быть применены методы, уже рассмотренные
выше: рекомпрессия и реоксигенация,
дыхание кислородом под обычным и избыточным
давлением, искусственное дыхание,
гипербарическая оксигенотерапия. После
купирования критических состояний следует проводить
общее поддерживающее и симптоматическое
лечение.
В рамках настоящей главы не
представляется возможным рассмотреть конкретные
медицинские мероприятия по оказанию помощи
пострадавшим при пожаре в зависимости от
вида и тяжести ожогов и последующих
осложнений. Эти сведения имеются в
монографии Д. Басби [50], посвященной
клиническим проблемам медицины при различных
авариях в космосе, в том числе и при пожарах.
Автор справедливо отмечает, что при
лечении ожогов в космическом полете настоящего
и обозримого будущего нельзя целиком
копировать методы, апробированные в наземных
условиях.
Так, оправдавшая себя хирургическая
обработка ожоговой раны и тем более
последующая пересадка кожи будут затруднены
и ограничены в тесных отсеках аварийного
корабля. При открытом способе лечения, а
также при перевязках отделяемые с
поверхности ожога твердые и жидкие частицы
будут в невесомости распространяться по
кабине и представлять серьезную опасность
поражения и инфицирования дыхательных путей
у всего экипажа. Неменьшую опасность в
этом отношении будут иметь и рвотные
массы при рвоте, которая часто наблюдается у
ожоговых больных с парезом и непроходи-
406
ЧАСТЫП. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
мостью кишечника. С целью профилактики
загрязнения и заражения атмосферы кабины
можно использовать в этих случаях любые
«отсасывающие» устройства.
Кроме того* ожоговые поверхности должны
покрываться^ быстро надевающимися и легко
сменяемыми повязками типа рукавиц,
рукавов, штанин. Одновременно эти повязки
можно применять-и для фиксирования
пораженной части тела в физиологическом положении
[50].
Многие другие вопросы лечения - ожогов
и сопутствующих им осложнений при
пожарах на борту космического корабля требуют
глубокого специального изучения. К ним
относятся: лечение дегидратации организма,
возникшей в результате ожога и действия не •
весомости, эффективность лечения
сосудосуживающими препаратами, применение окси-
генотерапии и дыхания под избыточным
давлением при поражении легких, а также
при аэроэмболии легочных сосудов. Ответы
на некоторые из упомянутых вопросов можно
было бы получить в экспериментах в
космических полетах с животными на борту,
проводимых по программе международного
сотрудничества в области обеспечения
безопасности полетов.
Все изложенное показывает, что на втором
этапе спасательных работ — после
ликвидации обширного пожара и его наиболее
угрожающих последствий, а также после
купирования критических состояний у отдельных
членов экипажа — чаще всего эффективное
лечение пострадавших можно провести
только в наземных условиях. Следовательно,
данный космический полет должен быть
прекращен, а экипаж доставлен на Землю либо на
своем корабле, либо при помощи
специального спасательного корабля. ;
МЕРОПРИЯТИЯ ПРИ ОТКАЗАХ СИСТЕМ РЕГЕНЕРАЦИИ
И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА
Помимо разгерметизации кабины и
пожара следствием различных аварийных
ситуаций на борту космического корабля могут
быть отказы систем регенерации и
кондиционирования воздуха. В этих случаях
нарушаются заданный газовый состав искусственной
атмосферы (снижается парциальное давление
кислорода и увеличивается количество
углекислоты) и тепловой режим (чаще
всего значительное повышение температуры в
кабине.
Организация защитных мер в этих
аварийных ситуациях должна быть направлена на
предупреждение развития у членов экипажа
выраженного кислородного голодания, гипер-
капнического синдрома и перегревания.
Поэтому большое значение приобретает
своевременное обнаружение возникших нарушений
в работе систем жизнеобеспечения.
К настоящему времени установлено, что
человек, особенно после специальной
тренировки, может субъективно распознать появление
у него гипоксического состояния [9]. Однако
это относится к условиям пролонгированного
развития кислородного голодания у
бодрствующих обследуемых, свободных от выполнения
какой-либо работы и сосредоточивших
внимание на изменении самочувствия в процессе
эксперимента. В реальном полете как в
период сна, так и при активной деятельности
эта способность не будет реализована и
наступление угрожающих признаков
кислородного голодания останется незамеченным
самим космонавтом. В групповом полете
внешние признаки гипоксичёской
гипоксии — эйфория, ступор, неадекватное
поведение, цианоз —могут быть замечены
другими членами экипажа, особенно если они в
процессе обучения и подготовки к полету были
специально ориентированы в этом отношении.
Таким образом, очевидно, что главный
акцент должен быть сделан на разработку и
использование на борту технических средств
сигнализации выхода параметров /Ю2 и
общего давления за допустимее пределы [14,
15]. Кроме того, можно использовать
диагностические машины, сигнализирующие
нарушение систем жизнеобеспечения не по
физическим параметрам, а по изменениям
показателей основных физиологических функций
и кислородного режима организма [24].
При необратимом падении рО2 в атмосфере
кабины ниже допустимого уровня необходимо
принимать меры по восстановлению
кислородного обеспечения или по спасению. В
условиях двухгазовой атмосферы в кабине
космического корабля с давлением в пределах
1,0—0,6 атм допустимым уровнем /Ю2, при
котором еще сохраняется минимальная
работоспособность, считается 120—110 мм рт. ст.
При снижении рО2 до 100—90 мм рт. ст.
требуются срочные меры по предупреждению
тяжелых последствий гипоксичёской
гипоксии [14, 15, 25].
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЖИЗНИ В АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЯХ
407
Зная вентилируемый объем кабины корабля
и количество потребляемого организмом О2
(от 20 до 150 л/час при незначительной- и
очень интенсивной физической нагрузке),
можно достаточно точно определить время,
которым располагает экипаж до падения /Юг
ниже критических величин. Для ускорения
подобных расчетов целесообразно перед^каж-
дым полетом заранее по данным макетных
испытаний составить таблицу или график
времени снижения /Ю2 в атмосфере кабины в
зависимости от ее полезного объема, степени
нарушения системы регенерации,
интенсивности нагрузки. Естественно, чем больше будет
вентилируемый объем кабины, тем, при
прочих равных условиях, больше будет резерв
времени у экипажа для ремонтных работ или
для завершения полета [14, 15]. Если за
этот отрезок времени нельзя устранить
неполадки в системе регенерации, то завершать
полет следует при; максимально экономном
использовании запасов кислорода в
субсистемах, в аварийных системах, а также в
скафандрах или в другом индивидуальном
защитном снаряжении.
Именно так поступили американские
космонавты «Аполлона-13». После выхода из
строя одного из основных кислородных
блоков они перешли на снабжение кислородом
из лунного модуля. Хотя запасы кислорода в
модуле были рассчитаны на
непродолжительное обеспечение только двух человек во
время их пребывания и работы на поверхности
Луны, экономное расходование позволило
обеспечить кислородом трех космонавтов и
более длительное время, необходимое для
их благополучного возвращения на
Землю [43]. Это была разумная мера
мужественных космонавтов в создавшейся
аварийной ситуации.
Помимо использования автономных и
аварийных запасов кислорода при снижении рОг
в атмосфере кабины, некоторые авторы
предлагают в этих условиях повышать
устойчивость организма к действию гипоксии, в
частности посредством добавления углекислоты к
вдыхаемому воздуху [25]. В длительных
опытах (48 час.) было показано, что снижение
рО2 до 110—120 мм рт. ст. в атмосфере
макета кабины обследуемые переносили лучше,
если увеличивали рСО2 до 10—15 мм рт. ст.,
при рО2=100—90 мм —до 15—18, а при
рО2=65 мм —до 20—25 мм рт. ст; Эти
наблюдения проведены в двухгазовой
кислородно-азотной искусственной атмосфере при
давлении 760 мм рт. ст. Несомненно, что при
использовании моногазовой кислородной
атмосферы в кабине с пониженным режимом
давления, а также в условиях длительного
действия невесомости эффект от добавления
СО2 может быть иным. Все это требует дальг
нейшего изучения.
Было бы весьма заманчиво этот конечный
продукт метаболизма, предназначенный к
удалению из атмосферы кабины, использовать
для оптимизации газовой среды или, точнее,
для улучшения переносимости космонавтами
данной аварийной ситуации.
Это тем более важно, если учесть, что при
нарушении системы регенерации воздуха
наряду со сдижением в нем содержания
кислорода нередко происходит и накопление
углекислоты.
Естественно, что самым эффективным сред-^
ством жизнеобеспечения в рассматриваемых
условиях всегда будет восстановление
адекватного кислородного обеспечения организма
всеми доступными на борту корабля
способами. При тяжелых стадиях кислородного
голодания (потеря сознания, прекращение
дыхания, резкие нарушения гемодинамики, ней-
рологические симптомы) необходимо
проводить реанимацию, как и после аварийной
декомпрессии.
В зависимости от длительности и тяжести
гипоксии у пострадавших.яюсле реоксигена-
ции либо сразу восстанавливается сознание,
либо они остаются в бессознательном
состоянии с нарушением моторных функций,
рвотой, судорогами или это тяжелое состояние
чередуется с периодами прояснения сознания.
Отмеченные патологические явления
связаны с обратимыми или стойкими гипоксичес-
кими повреждениями мозга как в результате
первичного действия низкого рО2 в
атмосфере, так и вследствие развития отека мозга,
усугубляющего гипоксию тканей. В этих
случаях Д. Басби рекомендует применять самые
энергичные меры, направленные на
профилактику и терапию постгипоксического отека
мозга: дегидратационные средства (манитол,
декстран, глюкоза), гипотермию при помощи
терморегулирующей системы скафандра, а
также седативные препараты и
транквилизаторы для смягчения психических, моторных
и вегетативных нарушений [50].
Пострадавший от гипоксии космонавт даже
после восстановления сознания может
совершать необдуманные поступки, опасные для
него и других членов экипажа. Поэтому до
наступления полного выздоровления должно
быть обеспечено внимательное наблюдение за
ним со стороны его коллег, а также полный
покой. Несомненно, что все это осложнит вы-
408
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
полнение экипажем основной программы
полета.
Кроме того, в самом начале проведения
терапевтической реоксигенации следует
помнить и о возможности развития
«кислородного парадокса» — кратковременного, на 15—
30 сек., ухудшения самочувствия и общего
состояния вплоть до потери сознания и
появления судорог по типу приступа эпилепсии.
Это опасное в отношении возможного
травмирования состояние чаще развивается при
начале дыхания чистым кислородом после
пролонгированного действия выраженной
гипоксии. Патогенез феномена до кокца не
выяснен. Установлена индивидуальная
предрасположенность отдельных лиц к его
проявлению и стереотипность патологических
реакций у одного лица. Последнее дает
возможность в процессе отбора и подготовки
космонавтов исключать лиц с особо
тяжелыми проявлениями «кислородного
парадокса» [50].
Помимо гипоксии, потенциальной
опасностью для космонавта в полете является
состояние гиперкапнии — увеличение содержания
СО2 в легких, крови и тканях до величин,
вызывающих физиологические реакции,
патологические нарушения и ухудшение
работоспособности. Гиперкапния развивается при
повышении содержания углекислого газа в
атмосфере кабины или в гермошлеме скафандра
вследствие частичного или полного
нарушения работы системы поглощения СО2 в СОЖ.
Избыток СО2 в кабине может быть
предусмотрен программой полета по соображениям
экономии веса, габаритов и
энергообеспеченности СОЖ, а также с целью усиления
регенерации кислорода, профилактики гипоксии
или для ослабления поражающего действия
космической радиации [13, 50].
В зависимости от вентилируемого объема
скафандра и кабины, степени повреждения
СОЖ, а также от количества продуцируемой
экипажем углекислоты нарастание последней
до токсического уровня (более 1 % или 7,5 мм
рт. ст.) может произойти в течение
нескольких минут или часов. В этом случае
развивается состояние острой гиперкапнии.
Длительное — дни, недели и месяцы — пребывание
в атмосфере с умеренно повышенным
содержанием СО2 приводит к хронической
гиперкапнии.
Расчеты показывают, что при выходе из
строя ранцевой системы поглощения СО2 в
космическом скафандре во время работы
космонавта на поверхности Луны токсический
уровень СО2 в гермошлеме будет достигнут
за 1—2 мин. В кабине корабля «Аполлон»
с тремя космонавтами, выполняющими
обычную для них; работу, это произойдет более
чем за 7 час. после полного отказа СОЖ.
В обоих случаях возможно возникновение
острой гиперкапнии. При меньших
неполадках в работе системы поглощения СО2 в
длительных полетах создаются предпосылки для
развития хронической гиперкапнии [50].
Динамику накопления СО2 в герметичной
камере в зависимости от ее объема, времени
пребываний в ней и состояния активной
деятельности человека иллюстрирует рис. 5.
Принятые здесь для расчетов условия имитируют
полный отказ системы поглощения СО2 [35].
Аналогичные графики целесообразно
составлять применительно к каждому полету с
учетом конкретных величин вентилируемых
объемов кабины космического корабля и степени
нарушения работы СОЖ. Эти графики стали
бы хорошим подспорьем для быстрого
принятия рациональных спасательных мер в рас-
со2, %
60 "
52
44
36
28
20
12
/
/л
/
/
/
У
/
/
/
у'
/
/
1—'
6#_
1 $579 Часы
Рис. 5. Скорость нарастания СО2 при пребывании
человека в герметичной камере различного объема
в покое (4, б, 6) и при мышечной работе средней
интенсивности (1, 2, 3)
1, 4 — при объеме 1 м3 на человека,
2, 5 —при 2 м3,
3, 6 — при 3 м3 [35]
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЖИЗНИ В АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЯХ
409
сматриваемых аварийных ситуациях в
реальном полете.
Гиперкапния даже умеренной степени
ухудшает самочувствие и общее состояние
человека, истощает резервы основных
жизненных функций организма. Поведение
человека становится неадекватным, снижается
умственная и особенно физическая
работоспособность, падает устойчивость организма к
стресс-факторам — перегрузкам, ортостазу,
перегреванию, гипероксии, декомпрессии [13,
23,27,29,35].
Важно отметить, что гиперкапния в
космическом полете чревата тяжелыми
осложнениями и в связи с «обратным» действием
углекислоты. После перевода дыхания с гипер-
капнической на нормальную газовую смесь,
а также на воздух или кислород отмеченные
нарушения в организме часто не только не
ослабевают, но даже усиливаются или
появляются новые симптомы отравления
углекислотой. И такое состояние может длиться
минуты, часы, а иногда и сутки после
восстановления нормального газового состава
вдыхаемого воздуха.
По данным, полученным различными
исследователями о действии СО2 на организм,
можно заключить, что увеличение СО2 во
вдыхаемом воздухе до 0,8—1% не вызывает
нарушений физиологических функций и
работоспособности как при остром, так и
хроническом действии. При таком уровне СО2
в гермошлеме космонавт не испытывает
дискомфорта и будет в состоянии выполнять
интенсивную физическую работу. По-видимому,
содержание СО2 в пределах 0,8—1% (6—
7,5 мм рт. ст.) можно считать допустимым
уровнем в кабине и в гермошлеме для
кратковременной и длительной экспозиции [13,
35,62].
При больших концентрациях СО2 вопрос о
ее допустимых уровнях следует решать с
учетом прежде всего длительности пребывания
в такой атмосфере и интенсивности
выполняемой работы. Если космонавту предстоит в
течение нескольких часов работать в
скафандре, то уровень СО2 в гермошлеме не
должен превышать 2% (15 мм рт. ст.). По
достижении такого уровня СО2, хотя и появятся
жалобы на одышку и утомление, работа
будет выполнена в полном объеме.
Во время пребывания в кабине
космического корабля с периодическим
выполнением только легкой работы космонавт может
справиться с заданием в течение нескольких
часов при увеличении СО2 до 3% (22,5 мм
рт. ст.). Однако будет наблюдаться
выраженная одышка и головная боль, которая может
удерживаться и в последействии.
Признаки хронической гиперкапнии
развиваются при длительном пребывании в
атмосфере с увеличенным содержанием СО2 з
пределах 0,9—2,9%. В этих условиях
наблюдаются изменения электролитного и кислотно-
щелочного баланса, напряжение
физиологических функций и истощение
функциональных резервов, обнаруживаемых
нагрузочными пробами.
При дальнейшем увеличении
содержания СО2 (3% и более) даже без
проведения специальных тестов появляются
отчетливые признаки хронической гиперкапнии
[50, 62].
Из сказанного следует, что как для
кратковременной экспозиции с интенсивной
физической нагрузкой, так и для длительного
пребывания с периодическим выполнением
только легкой работы повышение содержания СО2
в гермошлеме скафандра или в кабине до 3%
и более необходимо рассматривать как
серьезную аварийную ситуацию, подлежащую
немедленному устранению.
В отличие от кислородного голодания при
гипоксии условия и состояние гиперкапнии
можно установить не только по показаниям
приборов, анализаторов СО2, но и по
субъективным и клиническим признакам. Появление
одышки, особенно в покое, тошнота и рвота,
усталость при работе, головная боль,
головокружение, нарушения зрения, синюшность
кожных покровов лица, сильное
потоотделение — все это признаки острого отравления
углекислым газом, установление которых не
требует лабораторных методов исследования.
Для хронической гиперкапнии характерны
фазные изменения психомоторной
деятельности (возбуждение, сменяющееся депрессией),
которые проявляются в поведении и во время
работы как умственной, так и мышечной.
Головная боль, усталость, тошнота и рвота
выражены меньше. Часто наблюдается стойкая
гипотензия. Нарушения электролитного и
кислотно-щелочного баланса, а также
напряжение функции коры надпочечников
определяются только при помощи биохимических
методов.
К настоящему времени не разработано
специфических методов лечения гиперкапни-
ческого ацидоза или способов повышения
устойчивости организма к действию
повышенных концентраций СО2. Поэтому самой
эффективной помощью для космонавта при
нарушении системы регенерации будет
быстрейшее восстановление нормального газового
410
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
состава вдыхаемого воздуха. Если нельзя
устранить неполадки в основной системе
регенерации, то следует использовать
субсистемы и аварийные системы, а также аварийные
запасы кислорода на борту или в скафандрах,
причем очищенный от СО2 воздух с целью
экономии можно подавать не в атмосферу
кабины, а непосредственно для дыхания:
через маску, загубник.
Хороший пример эффективного
использования дополнительных систем поглощения
СО2 при чрезмерном накоплении этого газа в
атмосфере кабины корабля показали
космонавты корабля «Аполлон-13». Уже
отмечалось, что после выхода из строя основных
кислородных блоков космонавты перешли на
питание от системы регенерации лунного
модуля. Через 26 час. 30 мин. полета с
измененным режимом использования СОЖ
содержание СО2 в атмосфере корабля достигло
15 мм рт. ст., что при давлении в кабине около
250 мм рт. ст. составляло 6 %. Это произошло
потому, что патрон с поглотителем СО2 в
модуле был рассчитан не на трех, а на двух
человек и на менее продолжительное время.
Для ликвидации угрозы развития гиперкап-
нии вентилятор лунной кабины был
присоединен шлангами к поглотителю СОЖ основного
блока корабля. Это позволило снизить СО2 до
5 мм рт. ст. (2%) и благополучно завершить
полет [43].
В скафандре космонавт может
изолироваться от гиперкапнической среды кабины,
закрыв смотровой щиток гермошлема. Такой
прием применил американский космонавт
Л. Купер в полете «Меркурия-4». Когда
анализатор СО2 показал на последних двух
витках полета увеличение рСО2 в кабине до
3,5—5 мм рт. ст., космонавт закрыл
гермошлем и включил на 30 сек. аварийную
систему кислородного питания в скафандре. До
завершения полета он продолжал дышать
кислородом из СОЖ скафандра с нормальным
содержанием СО2 [58]. Так на практике
впервые была доказана возможность
предупреждения развития гиперкапнии в
космическом полете бортовыми средствами. Кроме
того, этот пример показывает
целесообразность установки момента срабатывания
сигнализатора опасного уровня СО2 при величинах
содержания последней в воздухе до 1 %. Такое
упреждающее включение сигнализатора
опасности гиперкапнии позволяет космонавту
заблаговременно принять необходимые меры.
Как указывалось, нормализация газового
состава вдыхаемого воздуха не всегда быстро
купирует состояние гиперкапнии, а нередко
даже усиливает последнее вследствие
«обратного» действия СО2. Некоторые авторы
наблюдали хороший терапевтический эффект, если
дыхание после гиперкапнии переводилось
не на воздух или чистый кислород, а на
кислородно-азотную газовую смесь с
повышенным до 40% содержанием О2 [35]. Этот
эффект отмечался в опытах при
барометрическом давлении 760 мм рт. ст. При меньших
величинах давления в кабине исследования
не проводились.
В случаях стойкой тошноты, головной боли,
утомляемости показано симптоматическое и
поддерживающее лечение: аналгетики,
транквилизаторы, седативные средства.
При нарушении системы
кондиционирования воздуха или системы контроля
температурных параметров среды кабины и
скафандра возникает опасность перегревания
организма. Постоянное образование эндогенного
тепла в организме космонавта (от 100 до
300—500 ккал/час в покое и при
интенсивной работе), наличие энергетических
установок в кабине при затрудненной теплоотдаче
будут способствовать накоплению тепла и
нарушению теплового баланса.
Состояние перегревация может проявляться
в космическом полете и при работе в космосе
различно: от незначительного теплового
дискомфорта до выраженных клинических
форм. Так, при больших внешних тепловых
нагрузках и интенсивной работе у
ослабленных и неадаптированных к тепловым
воздействиям космонавтов возможен тепловой
обморок (коллапс) вследствие внезапного
нарушения кровоснабжения мозга,
вызванного стойким расширением периферических
сосудов. Снижение объема циркулирующей
крови и нарушения сердечно-сосудистой
системы при длительной невесомости, а также
перегрузки при торможении и приземлении
космического корабля будут провоцировать
это состояние [8]. В условиях
пролонгированного действия высоких температур и
увеличенной влажности воздуха, при наличии
местных и общих нарушений циркуляции
крови возможно раздражение, мацерация и
инфицирование кожных покровов,
нарушаются водный (дегидратация) и солевой обмен,
развивается «тепловое истощение»
организма. В особо тяжелых случаях перегревания
наблюдается тепловой удар, иногда
заканчивающийся смертью.
Пределом переносимости внешней и
внутренней тепловой нагрузки является
накопление телом избыточного тепла в количестве
1,43 ккал/кг, или около; 100 ккал для взрос-
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЖИЗНИ В АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЯХ
411
лого мужчины весом 70 кг [19]. При
пересчете на площадь поверхности тела предел
переносимости тепловой нагрузки составляет 60—
63 ккал/м2 [12]. С увеличением
интенсивности тепловой нагрузки при одновременном
уменьшении времени действия переносимого
тепла предельное значение содержания тепла
в организме возрастает. Так, при скорости
накопления тепла от 0,3 до 1,8 ккал/м* • мин
переносимое теплонакопление увеличивалось
от 50 до 75 ккал/м2, а при физической работе
и скорости накопления тепла 0,45—
1,79 ккал/м2 'Мин предельное накопление
тепла возрастает от 51 до 86 ккал/м2 [12].
При критических уровнях перегревания
ректальная температура поднимается выше 38° С.
Средневзвешенная температура кожи
оказывается более 36,6° С.
В рассматриваемых аварийных ситуациях
для объективной оценки теплового состояния
организма и прогнозирования его резервных
возможностей, а также с целью принятия
эффективных защитных мер необходимо
использовать максимально возможную информацию
о гигиенических параметрах среды и
состоянии физиологических функций космонавта.
В первую очередь нужно иметь данные о
вентилируемом объеме, температуре, давлении и
влажности воздуха в кабине или скафандре,
а также сведения о динамике частоты пульса
и дыхания, артериального давления,
температуры кожи и тела. Следует учитывать и
характер теплоощущения космонавта, его
субъективную оценку своего состояния и
тепловых условий среды. Сопоставляя эти
данные с расчетными и экспериментально
обоснованными прогнозами различных вариантов
нарушений теплового баланса у человека,
можно своевременно принять меры по
предупреждению тяжелых исходов перегревания и
помочь космонавту завершить полет без
ущерба здоровью.
Вполне очевидно, что для защиты
космонавта в полете от чрезмерных тепловых
нагрузок и всевозможных последствий
перегревания должны использоваться в первую
очередь апробированные на земле средства:
эффективные системы терморегулирования
кабины и скафандра, а также обеспечение
адекватного внешним условиям водного и
солевого баланса организма [50].
При угрозе перегревания организма
вследствие отказа систем кондиционирования в
качестве аварийного средства отвода тепла
можно прибегнуть к способу теплосъема за
счет вакуумного испарения пота [40, 64].
В случае применения комплекта защитного
снаряжения, состоящего из высотно-компен-
сирующего костюма и гермошлема,
вакуумное испарение пота с поверхности тела
происходит самопроизвольно, без каких-либо
дополнительных устройств. Необходимо только
снизить давление в кабине корабля до (или
менее) упругости насыщающих паров при
температуре кожи, т. е. до величины менее
40 мм рт. ст. В результате происходящего в
этих условиях вакуумного кипения и
испарения пота снижается температура кожных
покровов, увеличивается тепловой поток с
поверхности тела, у человека появляется
ощущение прохлады и даже холода [40, 64]. В ба-
рокамерных экспериментах была показана
возможность длительного сохранения
теплового баланса организма только вакуумным
испарением пота на высотах до 35 км в
условиях покоя и при выполнении физической
работы с энерготратами 150—300 ккал/час
[40].
Естественно полагать, что использовать
вакуумное испарение пота в условиях
космического полета как способ удержания
теплового гомеостаза можно только при наличии
физиологически эффективного высотного
снаряжения, обеспечивающего достаточный
уровень внутрилегочного давления и
противодавления на тело, предупреждающий
кислородное голодание и развитие декомпрессион-
ных расстройств. Для этих целей подходит
комплект снаряжения с эффективной
пневмомеханической компенсацией повышенного
давления [36]. Еще более эффективным
средством жизнеобеспечения в этих условиях
мог бы оказаться скафандр, снабженный
специальным устройством для вакуумного
испарения пота [47]. Устройство представляет
собой камеру, наполненную гигроскопическим
материалом и соединяющуюся при
необходимости с вакуумом. Камера располагается на
поверхности тела, на белье. Обойочки ее
изготовлены из материала, проницаемого для
воды, но непроницаемого для газа.
Выделяющийся при перегревании пот будет проникать
в камеру. При соединении ее полости с
вакуумом космоса пот в камере будет испаряться
и охлаждать ее стенки, а также белье на
поверхности тела. Однако до практического
использования такого скафандра в космических
полетах предстоит решить еще многие
вопросы [47].
В качестве профилактических средств от
перегревания предлагается также проводить
предварительную наземную акклиматизацию
космонавта к повышенным тепловым
нагрузкам [6, 50]. Показано, что эффективность
412
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
акклиматизации повышается при совместном
действии тепла и мышечной работы или ги-
поксической гипоксии, т. е. при
комбинировании специфической и неспецифической
акклиматизации [5, 50]. В связи с
непродолжительным периодом сохранения повышенной
тепловой устойчивости (1—2 месяца)
некоторые авторы рекомендуют приобретенную
на земле акклиматизацию поддерживать и в
космическом полете. Причем для этого
предлагается использовать терморегулирующую
систему скафандра и периодическое
выполнение интенсивной мышечной работы [50].
По-видимому, такое пролонгирование
тепловой акклиматизации станет приемлемым в
длительных космических полетах, где по
каким-либо причинам будет достаточно
вероятным или даже неизбежным возникновение
условий для перегревания космонавтов. Но и
для этих случаев потребуется глубокое
изучение проблемы влияния акклиматизации
к теплу на переносимость космонавтом
длительной невесомости.
Все это склоняет к мысли о реальности
угрозы перегревания в космических полетах
обозримого будущего и о необходимости в
этих аварийных ситуациях иметь на борту
корабля эффективные средства борьбы с
последствиями теплового стресса. Прежде всего
следует максимально использовать наземный
опыт лечения перегревания. Пострадавшему
космонавту нужно обеспечить полный покой,
поместив его в прохладном «помещении»:
в кабине, специальном герметизирующемся
отсеке или в скафандре с функционирующей
системой терморегуляции. При необходимости
нужно восполнить потери организмом воды и
солей. Этих мер бывает достаточно для
купирования большинства синдромов
перегревания [50]. Однако при тепловом ударе могут
потребоваться более энергичные и
специфические методы лечения: дозированная
гипотермия, внутривенное вливание жидкостей,
оксигенотерапия, симптоматическое лечение
[50]. Указанные мероприятия могут быть
успешно выполнены, если в составе экипажа
космического корабля будет находиться и
врач-космонавт.
Менее вероятным, чем перегревание,
следствием нарушения работы систем
кондиционирования в космических полетах является
охлаждение. От чрезмерных потерь тепла
экипаж в кабине корабля защищен
достаточно надежно. Конвекционная и кондуктивная
теплопередачи в вакууме космоса полностью
исключаются, а радиационная теплопередача
затруднена теплоизолирующими стенками
кабины. Кроме того, при падении
температуры внутри кабины ниже комфортного уровня
космонавты могут надеть теплозащитную
одежду или прибегнуть к активному способу
защиты от холода — к мышечной работе.
И только в некоторых случаях работы в
скафандре в космосе на теневой стороне
корабля или на поверхности Луны в
неосвещенных местах могут возникнуть ситуации,
способствующие переохлаждению. Неподвижное
положение, длительный контакт с холодной
поверхностью корабля или лунным грунтом,
повышенная влажность воздуха в скафандре,
сдавливание теплоизоляционного слоя
скафандра, а также чрезмерная работа
терморегуляционной системы скафандра при
умеренной теплопродукции — все эти факторы будут
приводить к увеличению теплопотерь
организма. В этих маловероятных случаях
возможно как общее охлаждение организма, так
и местное поражение холодом отдельных
участков тела, вплоть до обморожения [50].
Устранение или уменьшение действия
указанных факторов явится, очевидно,
профилактическим средством от охлаждения. При
планировании режима пребывания
космонавта в скафандре в космосе на теневой стороне
корабля или на неосвещенных солнцем
участках Луны и планет, лишенных атмосферы,
следует предусмотреть активную мышечную
работу, прием белково-углеводистой пищи для
специфически-динамического повышения
обмена веществ, рациональное ограничение
геплосъема системой терморегулирования
скафандра, избегание неподвижного,
фиксированного положения и пр. [50].
Принципы оказания помощи космонавтам
при обморожении и переохлаждении
аналогичны наземным: быстрое отогревание
обмороженных участков тела грелками, теплыми
предметами и постепенное согревание
пострадавшего в условиях температуры в кабине
или в скафандре около 23° С при общем
охлаждении. После отогревания обмороженные
места с обычно нарушенным
кровообращением и пониженной болевой чувствительностью
должны тщательно оберегаться от травмы
и инфицирования. При общей гипотермии
следует остерегаться шока от быстрого
согревания [50]. Вполне очевидно, что наиболее
эффективное лечение местного обморожения
может быть проведено на Земле, где можно
применить в полном объеме как
хирургические, так и физиотерапевтические процедуры
[50].
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЖИЗНИ В АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЯХ
413
Рассмотрение вопросов жизнеобеспечения
экипажей космических кораблей при
разгерметизации кабины, пожаре и отказах систем
регенерации и кондиционирования позволяет
наметить общие подходы к решению
медицинских проблем в этих аварийных ситуациях
в космическом полете. Первым этапом
спасательных мероприятий является своевременное
устранение жизненно опасных последствий
аварии — устранение негерметичности
кабины, гашение пожара, восстановление
атмосферы — и быстрейшее выведение из
критического состояния пострадавших
космонавтов — реанимационная рекомпрессия и реок-
сигенация, искусственное дыхание. Эти и
другие экстренные спасательные работы экипаж
проводит самостоятельно, используя только
внутрикабинные, бортовые средства,
ограниченные подчас по объему и не всегда
достаточно эффективные.
На втором этапе аварийных мероприятий
должна определяться программа дальнейшего
полета. Если последствия аварии оказались
незначительными и вполне устранимыми,
а здоровье и работоспособность пострадавших
космонавтов полностью восстановленными
или их функции могут временно выполняться
другими членами экипажа, то полет может
быть продолжен по намеченной или, скорее,
сокращенной программе. При выраженном
нарушении здоровья космонавтов или
значительном повреждении корабля, а также
использовании или повреждении штатных и
аварийных резервов систем
жизнеобеспечения продолжение полета станет
невозможным.
В этих случаях возможны различные
варианты завершения полета. При исправном
состоянии систем управления и приземления
экипаж возвращается на Землю в своем
космическом корабле. В более критических
условиях спасение будет осуществимо только при
помощи другого корабля или специального
спасательного аппарата. Экипаж
спасательного корабля после стыковки с аварийным
окажет помощь пострадавшим космонавтам
и возвратит их на Землю.
В будущих космических полетах функции
спасательных космических аппаратов будут,
вероятно, более сложны и разнообразны.
Их экипаж сможет производить ремонтные
работы на аварийном корабле, пополнять
истраченные ресурсы СОЖ, заменять
пострадавших новыми космонавтами. Эти сложные
спасательные мероприятия при авариях в
космосе будут осуществимы только в рамках
международного сотрудничества государств,
осваивающих космическое пространство.
В настоящее время уже созданы первые шаги
в развитии такого сотрудничества между
СССР и США при осуществлении программы
совместного полета советского корабля «Союз»
и американского корабля «Аполлон». Одной
из задач этого полета является разработка
средств спасения космонавтов в космических
полетах [18, 28, 52].
Можно полагать, что совместный полет
космических кораблей «Союз» и «Аполлон»
послужит стимулом теоретических
исследований и практических решений
проблемы безопасности космических полетов.
Вероятно, в первую очередь будут найдены
возможности для международной
стандартизации элементов стыковки и переходных
устройств, средств оказания первой помощи
пострадавшему экипажу, будет сближаться
газовый состав атмосферы кораблей, станет
единым сигнал бедствия в космосе. Решение
указанных вопросов сделает возможным
своевременное спасение экипажей аварийных
космических кораблей. Как в бушующем
океане по сигналу «SOS» на помощь
терпящему бедствие кораблю спешит любой
корабль, оказавшийся вблизи, так и в
бескрайнем просторе космоса в случае аварии на
космическом корабле одной страны прибудут
корабли другой страны и окажут
необходимую помощь [28, 46, 52].
ЛИТЕРАТУРА
1. Абдурагимов И. Л/., Серков Б, Б., Янтовский С. А.
Макрокинетические параметры воспламенения
и горения некоторых видов материалов в
атмосфере с повышенным содержанием кислорода.
Космические исследования, 1971, 9, № 6, 927—
933.
2. Абдурагимов И. И., Серков Б. Б., Янтовский С. А.
Некоторые особенности создания огнестойких
материалов для авиакосмической техники.
Космические исследования, 1971, 9, № 6, 934-939.
3. Абдурагимов И. М., Янтовский С. А. О
катастрофе в кабине космического корабля «Аполлон»
и мерах, повышающих пожаро- и взрывобезо-
пасность космических полетов. Космическая
биология и медицина, 1968, № 6, 3-9.
4. Агаджанян Н. А., Калиниченко И. Р., Кузнецов
А. Г., Лепихова И. И., Никулина Г. А., Осипова
М. М., Реутова М. Б., Сергиенко А. В.,
Шевченко Ю. В. Влияние быстро нарастающей гипоксии
на организм человека. В кн.: Проблемы
космической медицины. Парин В. В. (ред.). М., 1966,
10-11.
414
ЧАСТЬ III. ЗАЩИТА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
5. Ажаев А. Я. Адаптация к гипоксии и переноси- 23.
мость человеком высокой температуры
окружающей среды. Физиологический журн. СССР,
1968, № 9, 1073-1076.
6. Ажаев А. Я. Влияние одновременного воздей- 24.
ствия гипоксической гипоксии и высокой
температуры окружающей среды на теплообмен
человека. Космическая биология и медицина, 1969,
№ 1, 104-106. 25.
7. Барбашова 3. И. Акклиматизация к гипоксии и
ее физиологические механизмы. М.— Л., Изд-во
АН СССР, 1960.
8. Берри Ч. Результаты медико-биологических ис- 26.
следований при полетах американских
космонавтов. Труды Междун. симпозиума «Человек
в космосе». М., «Наука», 1974, 51.
9. Бреслав И. С, Восприятие дыхательной среды и
газопреферендум у животных и человека. Л.,
«Наука», 1970.
10. Генин А. М., Головкин Л. Г. К проблеме
длительного автономного существования человека 27.
в космическом скафандре. Материалы XVII
Междун. астронавт, конгресса. Мадрид, 9—15
октября 1966 г.
И. Гозулов С. А., Головкин Л. Г. Обеспечение безо- 28.
пасности космических полетов. В кн.:
Космическая биология и медицина. Яздовский В. И. 29.
(ред.). М., «Наука», 1966, 363-391.
12. Дородницына А. А.} Шепелев Е. Я. Теплообмен
человека в условиях пребывания при высоких
температурах среды. Физиологический журн.
СССР, 1960, № 5, 607—612.
13. Жаров С. Г., Ильин Е. А., Коваленко Е. А., Ка-
линиченко И. Р., Карпова Л. П., Макарова Я. С, 30.
Осипова М. М., Симонов Е. Е. Изучение
длительного воздействия на человека атмосферы с
повышенным содержанием СО2. В кн.: Авиационная 31.
и космическая медицина. Парин В. В. (ред.). М.,
1963, 182-185.
44. Жаров С, Г., Кустов В. В., Серяпин А. Д.,
Фомин А. Г. Искусственная атмосфера кабин кос- 32.
мических кораблей. В кн.: Космическая
биология и медицина. М., «Наука», 1966, 285-297.
15. Иванов Д. И., Хромушкин А. И. Системы
жизнеобеспечения человека при высотных и
космических полетах. М., «Машиностроение», 1968,
16. Коваленко Е. А., Черняков И. Я. Кислород
тканей при экстремальных факторах полета. В кн.: зз
Проблемы космической биологии, 21. М.,
«Наука», 1972.
17. Колосов В. А. О состоянии и взаимоотношении
биотоков мозга, дыхательной и
сердечно-сосудистой систем при умирании и оживлении. Мате- 34.
риалы конф. молодых ученых г. Ленинграда. Л.,
Изд. ВМА им. С. М. Кирова, 1970, 37.
18. Коуэн Р. Земля познает соседей. За рубежом,
1972, № 45, 24-28.
19. Кричагин В. Я. Принципы объективной оценки
теплового состояния организма. В кн.: Авиаци- 35.
онная и космическая медицина. Парин В. В.
(ред.).М., 1963, 310-314. 36.
20. Кузнецов А. Г. Эффективность дыхания
кислородом под избыточным давлением. Дисс. на со- 37.
иск. уч. ст. докт. мед. наук. М., 1957.
21. Максимов И. В., Глазкова В. А., Черняков Я. Я. 38'.
Насыщение крови кислородом у человека на
больших высотах при дыхании под избыточным
давлением. Военно-мед. журн., 1967, № 6, 58—61. 39.
22. Максимов И, В., Черняков Я. Я., Глазкова В, А.
Декомпрессионные расстройства на больших
высотах. Военно-мед. журн., 1971, № 8, 68-70.
Малкиман Я. Я., Поляков В. Я., Степанов В. К.
Реакция организма человека при дыхании;
тазовыми смесями, содержащими 3—9% СОг.
Космическая биология и медицина, 1971, № 5, 17—22.
Малкин В. Б. Основы автоматической
диагностики гипоксического состояния. В кн.:
Кислородная недостаточность. Киев, Изд-во АН УССР,
1963, 563-570.
Малкин В. Б., Газенко О. Г. О путях
оптимизации искусственной атмосферы при необратимом
снижения рО2 газовой среды. Докл. АН СССРГ
1969, 184, № 4, 995—998.
Манойлов С. Е., Гусева Г. Ф., Сидорова Я. Д.,
Фирсова В. И., Манойлов Ю. С. Влияние
ферментов, участвующих в процессах тканевого
дыхания, на гипоксическое состояние животных,
возникающее при высотных подъемах. В кн.:
Космическая биология и авиакосмическая
медицина, 1. Стрелков Р. Б. (ред.). М.-Калуга, 1972,
145-150.
Москаленко В. С. Влияние на организм человека
кратковременного пребывания в атмосфере с
повышенным содержанием углекислоты.
Космическая биология и медицина, 1969, № 6, 77-79.
Петров Б. «Союз» и «Аполлон»: проект
совместного полета. «Правда», 2 августа 1972 г.
Поляков В. Я. О физиологических реакциях
организма человека при дыхании атмосферным
воздухом с повышенным содержанием
углекислого газа. В кн.: Влияние факторов высотного
полета на организм и методы изучения
некоторых физиологических функций. М., Изд. ВВС,
1972, 14-16.
Сергеев А. Полет «Аполлона-16» (Обзор
сообщений иностранных информационных агентств).
За рубежом, 1972, № 18, 23.
Сереиенко А. В. Влияние различных скоростей
декомпрессии на высотную устойчивость
человека и животных. Автореф. дйсс. на соиск. уч. ст.
канд. мед. наук. М., 1968.
Сиротинин Я. Я., Янковский В. Д., Адаменко
Я. Я., Геря Ю. Ф., Морозов А. А.
Восстановление жизненно важных функций организма при
клинической смерти, вызванной острой анокси-
ей и радиальным ускорением. В кн.: Проблемы
космической медицины. Парин В. В. (ред.). М.,
1966, 347-348.
Сиротинин Я. Я., Янковский В. Д., Геря FO. Ф.
Реанимация при клинической смерти,
последовавшей от декомпрессии. В кн.: Авиационная и
космическая медицина, 2. Парин В. В. (ред.). М.>
1969, 210-213.
Скрыпин В. А. К вопросу о физиологических
пределах организма и резервном времени,
«летчика в случае прекращения подачи кислорода
или резкого снижения его давления на больших
высотах. Дисс. на соиск. уч. ст. канд. мед. наук.
М., 1957.
Сулимо-Самуйло 3. К. Гиперкапния. Л., Изд.
ВМА им. С. М. Кирова, 1971.
Уманский С. П. Снаряжение летчика и
космонавта. М., Воениздат, 1967.
Уманский С. П. Человек в космосе. М.,
Воениздат, 1970.
'Феоктистов К. П. Развитие советских
пилотируемых космических кораблей. Авиация и
космонавтика, 1971, № 11, 36-37.
Циолковский К. Э. Исследование мировых
пространств реактивными приборами (1903 г.). Избр.
труды К; Э. Циолковского, т. II. М., Госмашмет-
издат, 1934, 113-118.
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЖИЗНИ В АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЯХ
415
40. Черняков И. Н., Максимов И. В. Дегидратация
организма человека на больших высотах. Воен-
но-мед. журн., 1967, № 3, 64—65.
41. Черняков И. Н., Максимов И. В. Газовый состав
альвеолярного воздуха на различных высотах.
Военно-мед. журн., 1971, № 3, 69-72.
42. Шарп М. Р. Человек в космосе (пер. с англ.). М.,
«Мир», 1971.
43. Apollo 13. Review Board, NASA, June 15, 1970.
44. Beckh H. J. Protective measures against
accidental decompression in space and atmospheric flight.
Holloman Air Force Base, New Mexico, 1970.
45. Beckh H. J. Decompression and recompression in
space rescue. Second Internat. Space Rescue Sym-
pos., Campbell P. A. (Ed.), p. 307—369, Houston,
Texas, 1971. Internat. Acad. of Astronaut. Paris.
46. Beckh H. 7. The standartization of space vehicle
components a conditio sine qua non for successful
international rescue operations. Third Internat.
Space Rescue Sympos. Campbell P. A. (Ed.),
p. 193—198, Houston, Texas, 1971. Internat. Acad.
Astronaut. Paris.
47. Bixler #. S., Hoffman A. S., Spano L. A. New
polymeric material holds key to pervaporative space
suit cooling. Space Aeronautics, 1967, N 7, 107—
111.
48. Botteri B. P., Manheim J. Fire and explosion
suppression techniques. Aerospace Med., 1969, 40, N 11.
1186—1192.
49. Bradley R. H., Carter W. K. Low-earth-orbit
emergency — escape vehicle. Second Internat. Space
Rescue Sympos. Campbell P. A. (Ed.), p. 245—
258, Houston, Texas, 1961. Internat. Acad. of
Astronaut. Paris.
50. Busby D. E. Space clinical medicine. Dordrecht,
1968.
51. Campbell P. Л. Medical aspects of the rescue
environment. In: Advances in the astronautical
sciences, v. 16, pt. 2. North Hollywood, 1963, p. 227—
229.
52. Campbell P. A. Introduction to third space rescue
symposium. Third Internat. Space Rescue
Sympos. Campbell P. A. (Ed.), p. 60—64, Houston,
Texas, 1971. Internat. Acad. of Astronaut. Paris.
53. Francis R. H. Mini-shuttle for rescue missions.
Third Internat. Space Rescue Sympos., Campbell
P. A. (Ed.), p. 345—354, Houston, Texas, 1971.
Internat. Acad. of Astronaut. Paris.
54. Huggett C. Combustion processes in the aerospace
environment. Aerospace Med., 1969, 40, N 11,1176—
1180.
55. Johnson R. S. Combustion safety in the spacecraft
environment. Aerospace Med., 1969, 40, N 11,1197—
2202.
56. Jones W. H. A lunar orbiting vehicle for
emergency rescue (LOVER). Third Internat. Space
Rescue Sympos. p. 239—249, Houston, Texas, 1971.
Internat. Acad. of Astronaut. Paris.
57. Koestler A. G. The effect on the chimpanzee of
rapid decompression to a near vacuum. NASA-
GR-329, Washington, 1965.
58. Mercury project summary, NASA SP-45,
Washington, 1963.
59. Nonoshita R. С ECS for Apollo uses pure oxygen
at 5 psia. Space Aeronautics, 1964, N 3, 69—73.
60. Radnofsky M. J. History and development of
nonflammable material for Apollo spacecraft.
Aerospace Med., 1969, 40, N 11, 1181—1185.
61. Roth E. M. Space-cabin atmospheres. Part 2. Fire
and blast hazards. NASA Sp.-48, Washington, 1964.
62. Schaefer К. Е. Gaseous requirements in manned
space flight. In: Bioastronautics, N. Y.— London,
1964, p. 76—110.
63. Seeler H. W. Complete emergency life sustaining
system for spacecraft. Aerospace Med., 1964, 35,
N 1, 37-40.
64. Webb P. The space activity suit: an elastic
leotard for extravehicular activity. Aerospace Med.,
1968, 39, N 4, 376-383.
Часть IV
ОТБОР И ПОДГОТОВКА
КОСМОНАВТОВ
Глава 15
ОТБОР КОСМОНАВТОВ
МЕЙ М. ЛИНК
Дельбрук, Ривертон, Вирджиния, США
Н. Н. ГУРОВСКИЙ
Министерство здравоохранения СССР, Москва, СССР
И. И. БРЯНОВ
Институт медико-биологических проблем МЗ СССР,
Москва, СССР
Еще до осуществления человеком первого
орбитального полета в связи с решением
многих проблем освоения космического
пространства возникла весьма сложная и
ответственная задача отбора лиц, пригодных по
состоянию здоровья к новому виду деятельности.
В настоящей главе описан процесс отбора
космонавтов для первых пилотируемых
космических полетов в СССР и США.
Каждая страна независимо друг от друга
использовала сходные принципы и методы
отбора как космонавтов-пилотов, так и
космонавтов-исследователей [14—26]. Однако
советские ученые выполнили более
интенсивные подготовительные исследования на
животных, чем ученые США, которые
предпочли тактику наблюдений за
поведением в космосе самого человека с
постепенным, шаг за шагом, увеличением сложности
полета [1].
В обеих странах первым шагом в решении
этой проблемы была попытка найти какие-
либо уже апробированные системы
медицинского отбора лиц для работы в условиях,
которые максимально приближаются к
условиям космического полета. Система
медицинского отбора, используемая в авиационной
медицине, была наиболее подходящей.
Таким образом, медицинский отбор
кандидатов в члены экипажей космических кораблей
основывался на хорошо разработанной и
апробированной системе . медицинского отбора и
обследования летного состава [26]. В первых
программах отбора обе страны в поиске
кандидатов обратились к опытным военным
летчикам, привыкшим к быстрому принятию
решений, уже подготовленным физически к
высотным и высокоскоростным полетам,
условия которых были близки к космическим.
Затем в обеих странах был начат процесс
отбора исследователей для формирования
части космического экипажа. В дальнейшем,
по мере получения данных о влиянии
факторов космического полета на организм
человека, система медицинского отбора
космонавтов совершенствовалась и видоизменялась,
приобретая самостоятельные тенденции
развития.
За период, немногим превышающий
десятилетие, обе страны достигли такого уровня
процесса, что в 1975 г. экипажи космонавтов
смогут начать взаимодействие и проведение
совместного космического полета. Это
означает, что каждая страна следовала принципам
выбора людей такого типа, которые способны
действовать и самостоятельно и как члены
одной команды или коллектива.
Из большого числа лиц, которые помогали
в подборе материала для этой главы, авторы
особенно обязаны доктору Т. Н. Крупиной
из США и докторам Дж. Боллерду и
А. X. Швихтенбергу из США.
ОТБОР КОСМОНАВТОВ В США
В этом обзоре вопросы отбора космонавтов
в США изложены в хронологическом
порядке, чтобы яснее показать, как сложные
мероприятия, процедуры, операции и
необходимость принятия оперативных решений по
обеспечению процесса отбора часто совпадали
по времени [24].
Процедуры отбора космонавтов для
программы «Меркурий» определялись Группой
планирования Национального управления по
аэронавтике и исследованию космического
пространства и Специальным комитетом по
биологическим наукам при штаб-квартире
НАСА.
27*
420
ЧАСТЬ IV. ОТБОР И ПОДГОТОВКА КОСМОНАВТОВ
Основную работу в этой области
выполняла медико-биологическая часть Группы
планирования космических исследований НАСА.
В течение лета 1958 г. исходные концепции
подверглись разработке специалистами по
планированию главным образом в научном
аспекте; позже, вследствие необходимости,
стали преобладать практические решения,
предлагаемые авиационными врачами [ 14, 26,
38]. Орбитальный полет был шагом вперед по
сравнению с высотными и сверхскоростными
полетами на самолетах [51]; однако
космическая техника ушла лишь немного вперед
от уровня наиболее совершенных
экспериментальных военных- . самолетов, которые уже
вывели человека на порог космоса [32, 48].
Главные критерии отбора космонавтов были
рассчитаны на отыскание индивидуумов,
которые уже имеют высокий уровень
профессиональной и физической подготовленности
[36]. Анализ медицинских и смежных
вопросов убеждал, что в пределах возможного на
данном уровне развития медицины
желательно отобрать людей, для которых наиболее
высока вероятность сохранения в полете
хороших физических и психических качеств.
На первом этапе надо было подготовить
требования в рамках «анализа служебных
задач». Этими задачами были: 1) выжить;
2) сохранить работоспособность; 3) брать на
себя функции управления при выходе из
строя автоматики; 4) проводить научные
наблюдения; 5) проводить технические
наблюдения и, выполняя роль настоящего
летчика-испытателя, способствовать
совершенствованию летных систем и их компонентов.
Установленные квалификационные
требования включали: доказанную устойчивость
к действию стрессовых факторов внешней
среды, выносливость и способность быстро
восстанавливать физические и душевные
силы; наличие моторных навыков; наличие
перцептуальных навыков; соответствующее
образование (диплом инженера или ученая
степень с учетом необходимости выполнения
технической работы); рост не более 5 футов
11 дюймов (180 см), поскольку
предполагаемые размеры космической капсулы
«Меркурий» создавали существенные ограничения
роста пилота. Максимальный возраст для
кандидатов был 35 лет.
Для помощи вновь созданному
Национальному управлению по аэронавтике и
исследованию космического пространства (НАСА) в
отборе космонавтов Министерство обороны
направило ряд специалистов по авиационной
медицине, которые в сентябре 1958 г. вошли
в Группу планирования космических
исследований и полностью включились в
повседневное определение роли и функций
космонавтов, а также в дальнейшую разработку
критериев отбора для программы
«Меркурий» [32,39,45].
Штаб-квартирой НАСА совместно со
специалистами из Группы планирования были
изучены также различные категории
профессий, из которых с наибольшей вероятностью
можно было бы отобрать в высшей степени
квалифицированных людей: летчиков
Военно-воздушных сил [49], аэронавтов,
аквалангистов, альпинистов [46], исследователей
Арктики и Антарктики, авиационных врачей
и ученых, включая физиков, астрономов и
метеорологов. Однако в конце декабря 1958 г.
Белым домом были даны указания
использовать в качестве космонавтов программы
«Меркурий» только действующих военных
летчиков-испытателей [25].
Поскольку осуществление полетов кораблей
«Меркурий» вскоре должно было начаться,
очевидно, что отбор космонавтов следовало
ограничить именно этой категорией лиц,
которые по своим личным качествам, состоянию
здоровья, уровню подготовки и опыту уже
могли выполнить предполагаемые задачи
полета; они могли продемонстрировать
принципиальную возможность осуществления
пилотируемого орбитального полета и обеспечить
надежное функционирование космического
корабля «Меркурий», включая работу его
систем, подсистем и других компонентов, а
также систем ракетных двигательных
установок. Для проведения научных наблюдений
в этих первых полетах было решено
интенсивно инструктировать космонавтов перед
началом реального полета, которое обеспечило
бы получение ими круга знаний, необходимых
для практического выполнения задания [48].
Представители Военно-воздушных сил
США (а также большинство специалистов
по авиационной медицине) пришли к
принципиальному заключению, что человек способен
выдержать околоземной орбитальный полет,
если будут созданы удовлетворительные
средства обеспечения жизнедеятельности [18, 29,
36, 37, 41]. Неизвестным фактором являлся
возможный неблагоприятный эффект
невесомости, который мог быть выявлен только в
реальном полете, поскольку в иных условиях
его удавалось воспроизвести лишь в течение
отрезков времени, измеряемых секундами [15,
27, 34].
С медицинской точки зрения, решение
использовать только военных летчиков-испыта-
ОТБОР КОСМОНАВТОВ
421
телей было также удачным. Обобщенная
документация военных служб обеспечивала для
Группы отбора космонавтов информацию,
которая охватывала как медицинский статус
кандидата от момента поступления на
службу, так и исчерпывающие сведения о всей его
жизни [16, 19, 20, 22, 29]. Служебные
документы включали также обобщенную
характеристику подготовленности [17] и
характеристику деятельности офицера, регулярно
составляемые на всех офицеров вооруженных
сил. Кроме того, в этих документах
указывался опыт боевых действий, полученные
поощрения или награды и сведения о
прохождении подготовки в учебных заведениях. Вся
эта информация, несомненно, представляла
ценность для общей оценки личных качеств
[40].
Поскольку стало очевидным, что
ограничение максимального возраста 35—36 годами
является слишком жестким, он был увеличен
до 39 лет. Всего в комиссию по отбору
поступило 510 полных комплектов служебных
документов, включая документы армейских
летчиков, которые окончили курсы военных
летчиков-испытателей, а также документы
нескольких летчиков-испытателей из морской
авиации [32].
При выборе кандидатов в космонавты
Группа отбора рассматривала общий опыт работы
[19, 20, 22, 23], общее время полета, оценки
классности от представителей школ летчиков-
испытателей, а также принимала во внимание
возраст и число кандидатов. Комиссия по
отбору пыталась выявить тех кандидатов,
которые теоретически являются наиболее
пригодными [31], а также тех, которые в
наибольшей степени были бы заинтересованы
в привлечении их к работе по космической
программе.
Из 510 кандидатов, документы которых
подвергались рассмотрению, 110 были
оценены в соответствии с предварительно
установленными критериями как полностью
пригодные. В это число входили 58
летчиков-испытателей из Военно-воздушных сил США,
47 из Военно-морских сил и 5 из морской
авиации. Кандидаты были разделены на три
группы для собеседования в рамках оценок
общей пригодности, сделанных на основании
документов.
С этого момента и далее, на протяжении
следующего десятилетия, отбор и подготовка
космонавтов для программ пилотируемых
космических полетов США в общих чертах
были сходны с отбором и подготовкой
военных летчиков. Однако в связи с научными за^-
дачами полетов вскоре потребовались
дополнительные критерии для оценки годности
потенциальных космонавтов-ученых [32].
Следует напомнить, что физиологические
критерии отбора военных летчиков были
объектом непрерывного изучения с 1915—
1920 гг. и непрерывно изменялись в
соответствии с изменениями стрессовых факторов и
экстремальных воздействий среды по мере
развития авиации [33]. На основе этого
большого опыта были разработаны специальные
медицинские требования для военных
летчиков, используемые в вооруженных силах
США и перечисленные в официальных
руководствах Военно-воздушных сил [26, 38]. Для
отбора космонавтов по программе «Меркурий»
НАСА были применены военно-медицинские
стандарты летной подготовки 1-го класса,
усиленные специальными тестами, которые
описываются далее в этой главе. По мере
накопления опыта полетов было найдено
целесообразным несколько ослабить требования,
чтобы иметь возможность привлекать
кандидатов с иным уровнем подготовки, которые
удовлетворяют летным военно-медицинским
стандартам 2-го и 3-го классов [38].
Группой отбора космонавтов НАСА в
начале 1959 г. были сформулированы некоторые
аспекты рационального проведения отбора,
которые имели общий характер и оставались
действенными в последующем при отборе
космонавтов-пилотов и космонавтов-ученых.
Так, например, отбор основывался не только
на факте годности кандидата; еще более
важно было выявить, что из группы лиц
с уже подтвержденной годностью этот
кандидат наиболее подходит для ведущей
роли в выполнении уникальной задачи
полета. При этом учитывалось и чувство
собственного престижа. Существенное значение
имел также вопрос возрастного диапазона.
Были возможны два варианта: отбор
кандидатов из молодых людей, которые имели
возраст около 25 лет, относительно малый опыт,
меньшие уровни образования,
тренированности, квалификации и зрелости, сведения о
которых были в целом ограниченны, и отбор
из людей в возрасте около 35 лет.
Предпочтение было отдано старшей группе, несмотря
на то, что такой выбор уменьшал сроки
последующего использования отобранных лиц
[31,36,49].
Мероприятия по отбору, включая отчасти и
выбор критериев отбора, должны были
соответствовать по времени фазам развития
программы «Меркурий» [43]. Поэтому было
принято решение начать процесс отбора в первых
422
ЧАСТЬ IV. ОТБОР И ПОДГОТОВКА КОСМОНАВТОВ
числах января 1959 т. и завершить его в
конце марта 1959 г. [33].
Первая группа добровольцев, состоявшая
из 35 человек, встретилась с персоналом НАСА
для предварительного ознакомления и отбора
2 февраля 1959 г. [39]. Вначале был
применен набор письменных тестов, направленных
на оценку общего уровня интеллекта и
способностей кандидатов к техническим и
математическим дисциплинам. В их число
входили тест аналогий Миллера (применяемый для
оценки аспирантов), миннесотский тест
технических аналогий и тест математических
аналогий Доппельта. Наконец, доброволец
заполнял анкету, разработаную к этому
времени НАСА для отбора
научно-исследовательского персонала. Кроме того, каждый
претендент проходил четыре собеседования,
наиболее важным из которых было общее
собеседование со старшими представителями
администрации. Кандидаты беседовали также
с каждым из двух психиатров
Военно-воздушных сил о своих целях, отношениях с
членами семьи и коллегами. В этих
собеседованиях психиатры независимо друг от друга
оценивали особенности личности по тринадцати
пунктам, давая оценки в баллах от единицы
до девяти; комбинированные оценки
выводили на объединенном заседании и сообщали
комиссии по отбору.
На заключительном этапе врач
Военно-воздушных сил рассматривал медицинские до-
кумейты каждого кандидата и пытался
уточнить некоторые существенные пункты
анамнеза и получить дополнительную
медицинскую информацию. К концу второй недели
32 человека были отобраны для дальнейшего
освидетельствования. Вся эта группа состояла
из лиц, обладающих несомненно очень
высокой профессиональной подготовленностью.
Полагали, что из этой группы можно отобрать
5—12 человек, т. е. желательное число
кандидатов [19, 32].
ПЕРВАЯ ГРУППА КОСМОНАВТОВ
Следующие две фазы медицинского
обследования были проведены в
Научно-исследовательском медицинском институте и
клинике Лавлейса (Альбукерк, Нью Мексико)
ж далее — в научно-исследовательских
авиамедицинских лабораториях базы Военно-
воздушных сил Райт-Паттерсон (Огайо).
Оценка каждого кандидата включала:
получение данных анамнеза (медицинского и
летного) , врачебный осмотр, лабораторные
исследования, рентгенологические исследования,
пробы для оценки физического развития и
эффективности легочной вентиляции,
личностные тесты и заключительный анализ
результатов исследований [35].
В научно-исследовательских
авиамедицинских лабораториях на протяжении нескольких
лет разрабатывалась программа тестов по
отбору летчиков для некоторых особых
проектов, в том числе и для возможного
космического полета. В результате этой работы было
предложено использовать ряд
физиологических и биохимических проб, объединенных в
общей программе оценки стрессовых реакций
[50]. В число используемых средств входили:
центрифуга, барокамеры с очень высоким
уровнем вакуумирования («потолком»),
термокамеры, два типа самолетов (С-131 и
КС-135) для исследования реакций на
невесомость при полете по параболе Кеплера,
стенд вращения относительно осей тела и
сурдокамеры. Графики испытаний были
составлены таким образом, чтобы моделировать
все воздействия, ожидаемые в реальном
полете по программе «Меркурий».
Дополнительная информация могла быть получена в
результате наблюдений за реакциями
кандидатов на воздействия ускорений, при
испытаниях высотного снаряжения, во время прес-
сорно-холодовой пробы и в условиях
изоляции. Полагали, что впечатления, накопленные
опытными экспериментаторами, дадут
гарантию надежного отбора лиц, которые могут
быть рекомендованы для дальнейшего
участия в программе «Меркурий». Все
кандидаты, отобранные в качестве космонавтов,
получили от комиссии по отбору высшие оценки.
В течение первого десятилетия реализации
программ пилотируемых космических
полетов США действовали шесть программ отбора
космонавтов [30, 35, 48]. Первая из них,
осуществленная совместно штаб-квартирой
НАСА и Группой планирования, в конечном
итоге заключалась в изучении пилотов с
медицинской точки зрения. Отобранные
космонавты составили ядро последующих программ
пилотируемых полетов. В 60-е годы были
осуществлены четыре программы отбора
космонавтов-пилотов и с учетом будущих
потребностей в специалистах различного
профиля отобраны две группы космонавтов-ученых.
Очевидно, что наибольшие усилия были
предприняты с целью обеспечить отбор такой
группы космонавтов, которая удовлетворяла
бы профессиональным, физиологическим и
психологическим требованиям, связанным с
осуществлением первого пилотируемого
орбитального полета. Эти требования не могли
ОТБОР КОСМОНАВТОВ
423
быть полностью оценены до подтверждения
их в реальном полете [29, 41]. Трудная
задача была полностью выполнена, и полеты
по программе «Меркурий» успешно
завершены. В то же время программа такого размаха
и с таким множеством неизвестных факторов,
естественно, имела некоторые пробелы и,
следовательно, могла вызвать конструктивные
критические замечания. Исходя из
полученного опыта изменения в будущих процедурах
отбора были неизбежными. Ретроспективно
следует заметить, что решение президента
производить отбор кандидатов только из
числа летчиков-испытателей, окончивших
военные школы, было правильным и
необходимым для успешного осуществления полета.
Тем не менее это означало, что вне сферы
отбора должны остаться многие лица,
которые при наличии времени и благоприятных
условий, несомненно, могли бы стать
космонавтами. Это положение было учтено и
возможность в будущем отбора космонавтов из
таких лиц предусмотрена, хотя процедуры
отбора остались прежними. Отбор
космонавтов-пилотов был расширен, чтобы в число
кандидатов могли войти квалифицированные
летчики испытатели из НАСА и
промышленности.
Идея физиологических испытаний на
динамических стендах была относительно новой, а
доступная информация о результатах этих
испытаний весьма ограниченна [37, 44, 50],
поэтому после завершения первой программы
отбора эксперты пришли к общему
заключению, что хоти стрессовые испытания в
лабораториях авиакосмической медицины и дают
полезную медицинскую информацию в
процессе отбора космонавтов-пилотов,
затрачиваемые на них усилия едва ли оправданны.
Исключение составляли лишь некоторые
пробы, в том числе проба на переносимость
перегрузок [30].
Хотя кандидаты в космонавты относились
к медицинским исследованиям (и даже
стрессовым испытаниям) как необходимым и
имеющим важное значение, они высказывали все
же неудовольствие большим числом тестов,
требующих взятия крови и других
биологических образцов [35, 36]. Медицинские
специалисты пришли в связи с этим к выводу,
что графики обследования должны быть
соответствующим образом изменены. В отличие
от клинических и физиологических
исследований, которые считались необходимыми,
психологические пробы в целом встречали
у кандидатов в космонавты-пилоты
значительно меньшее одобрение. Это означало,
что выбор опытных и искусных психологов,
проводящих собеседования, должен быть
особенно тщательным. При отборе космонавтов,
не являющихся пилотами, кандидаты,
напротив, рассматривали психологические тесты и
собеседования с психиатром как важные и
необходимые и поэтому воспринимали их
положительно.
Заглядывая вперед, можно отметить, что
в последующих отборах обращалось
внимание на необходимость тесного согласования
их с предполагаемыми графиками полетов
в различные фазы развития национальной
программы космических исследований. Более
частое выполнение программ отбора, в ходе
которых отбираются относительно небольшие
группы космонавтов, считали
предпочтительнее редкого повторения программ с отбором
сразу большого числа космонавтов. Одним из
очевидных преимуществ такого подхода было
обеспечение индивидуальной подготовки и
более быстрое включение вновь отобранных лиц
в коллектив космонавтов.
Изменений требований к отбору
космонавтов можно было ожидать по мере увеличения
размеров космического корабля и
продолжительности полетов, а также по мере того, как
научные и связанные с ними задачи
космических полетов становились все более
разнообразными и специализированными [39, 45].
Так, например, задачей космонавтов в
программе «Меркурий» было выполнение полетов
в одноместном корабле. При осуществлении
полетных заданий в этих «разведочных»
полетах можно было надеяться, что человек
одновременно выполнит роль пилота или
оператора космического корабля, научного
наблюдателя, экспериментатора и испытуемого.
Решение возникающих в полете задач
определялось его собственными ресурсами,
подготовкой и способностями. При выполнении
космонавтами полетов по программе «Дже-
мини» действовали дополнительные факторы:
увеличенная продолжительность полетов,
необходимость координации действий двух
человек, работа вне корабля и необходимость
совместного существования в кабине малого
объема на протяжении периодов
длительностью до двух недель. Было необходимо также
выполнять более широкие научные
наблюдения, что определило более широкие
требования к деятельности двух космонавтов «Дже-
мини» в качестве научных наблюдателей,
экспериментаторов и объектов теоретического
изучения. В экипаж корабля «Аполлон» был
включен третий космонавт, выбранный с
учетом его научного профиля. Этот член экипа-
424
ЧАСТЬ IV. ОТБОР И ПОДГОТОВКА КОСМОНАВТОВ
жа, хотя и обладал меньшим опытом пилота,
но тем не менее должен был иметь
достаточную подготовку, чтобы справляться с
операциями управления кораблем или лунным
модулем.
Для улучшения эффективности
подготовительных мероприятий было решено проводить
все медицинские исследования в одном месте.
Авиакосмический медицинский центр Военно-
воздушных сил США на базе Брукс в Техасе
был хорошо приспособлен для выполнения
этой задачи, особенно в связи с реализацией
планов создания нового Центра пилотируемых
космических полетов НАСА вблизи
Хьюстона, Техас, и передачи в НАСА функций
Группы планирования Научно-исследовательского
центра Лэнгли в Хэмптоне, Вирджиния.
Наконец, другое изменение в программах
состояло в том, что космонавты-ветераны,
участвовавшие в полетах на кораблях
«Меркурий», были включены в состав Совета
по отбору при Центре пилотируемых полетов.
Это давало определенные преимущества в
смысле лучшего уяснения сущности тех
требований, которые предъявляет полет, и
выявления лиц, подходящих для выполнения
полетного задания. Таким образом, были
заложены основы будущих процедур отбора как
космонавтов-пилотов, так и
космонавтов-исследователей [48].
ПРОГРАММЫ ОТБОРА КОСМОНАВТОВ-ПИЛОТОВ
В 1962—1967 ГГ.
Программы отбора космонавтов-пилотов, а
также космонавтов-исследователей,
выполняемые Центром пилотируемых космических
полетов НАСА в Хьюстоне, имели много общего
с первой программой отбора космонавтов в
Лэнгли. Полученный в ходе полетов по
программе «Меркурий» опыт был использован
при планировании последующих процедур,
чтобы добиться их упрощения и еще более
тесного слияния с различными элементами и
фазами усложняющейся программы
пилотируемых космических полетов. Космонавт
Дональд К. Слейтон, осуществлявший
руководство деятельностью экипажей в полете, был
назначен руководителем отбора и подготовки
космонавтов. Он возглавил также Совет по
отбору космонавтов. Чарльз А. Берри оставил
свой пост в Военно-воздушных силах и занял
штатскую должность руководителя
медицинского обеспечения при Центре пилотируемых
полетов. В качестве постоянного
руководителя Берри нес ответственность за общее
прохождение медицинской и других смежных
с ней видов подготовки космонавтов-пилотов,
а позднее — кандидатов в космонавты,
отобранных из научных работников. Общая
оценка экипажей включала и медицинские
аспекты. Таким образом, в начале 1962 г.
определился «образ действий» для последующих
пяти программ отбора космонавтов [30].
Центром пилотируемых космических
полетов НАСА совместно с авиакосмическим
медицинским центром Военно-воздушных сил
на базе Брукс были предложены
специфические тесты и критерии для медицинских
оценок. Учитывая, что задачи предстоящих
пилотируемых полетов выдвигают новые и
более жесткие требования к выносливости
человека, Военно-воздушными силами США на
первом этапе была разработана программа
широких биомедицинских оценок для
выявления кандидатов с наибольшими
потенциальными возможностями прохождения
подготовки и продуктивного участия в различных по
целевым установкам полетах на протяжении
длительного периода.
Эта программа сыграла важную роль в
отборе космонавтов США.
Основные элементы медицинского
заключения сведены вместе и подробно описаны
далее. Как указывает Лэмб [30], они могут
быть рассмотрены в четырех разделах.
Первый посвящен выявлению
существенных заболеваний или отклонений от нормы.
Обследование было достаточно полным,
чтобы выявить те отклонения, которые часто не
удается найти только по данным анамнеза и
обычного врачебного осмотра. Имеются в виду
такие виды патологии, как почечно-каменная
болезнь, бессимптомная желчно-каменная
болезнь, пептическая язва, признаки эпилепто-
генного центра в мозгу, верхушечные
дентальные абсцессы, полипы прямой кишки,
диабет и многие другие отклонения, наличие
которых может дать себя знать на
протяжении длительного периода участия в
космических полетах.
Второй направлен на выявление признаков,
которые могут свидетельствовать о
предрасположенности к заболеваниям или ограничении
работоспособности, хотя сами по себе эти
признаки не позволяют установить диагноз
или говорить об отклонениях от нормы.
Примерами могут служить ожирение и случаи
пограничной между нормой и патологией
переносимости проб с сахарной нагрузкой
[30,42].
Третий раздел обследования направлен на
выяснение умственных и
характерологических особенностей. Результатом является
ОТБОР КОСМОНАВТОВ
425
комплексная оценка мотивации, умственных
способностей, отношения к процессу
обучения, эмоциональной приспособляемости и
зрелости кандидата.
Четвертая часть характеризует
физиологические возможности при различных нагрузках
и стрессах, включая пробы с максимальной
физической нагрузкой, ортостатические
пробы для оценки автономной регуляции
сердечно-сосудистой системы и комбинации
физиологических стрессов, например
гипервентиляцию и задержку дыхания в сочетании с орто-
стазом. Очевидно, что динамический подход
совершенно отличен от обычной клинической
ситуации, когда человек подвергается
исследованиям в условиях покоя. Основные
элементы авиамедицинского освидетельствования
кратко описаны ниже.
Авиамедицинский анамнез. Чтобы
обеспечить исчерпывающие данные в пределах
этого важного пункта исследования, каждый
кандидат заполняет тщательно продуманный,
подробный опросник, охватывающий все
существенные медицинские специальности и
приспособленный для последующего
кодирования и автоматической обработки данных.
Использование опросника обеспечивает
единую форму представления анамнестических
данных и ценные дополнения к информации,
получаемой непосредственно при врачебном
осмотре.
Врачебный осмотр проводится группой
опытных клиницистов. Он включает все
обычные процедуры физического исследования,
проктоскопию и ректороманоскопию. В него
входит и тщательное стоматологическое
исследование с оценкой полной серии
дентальных рентгенограмм.
Лабораторные исследования. Выполняется
типовая серия клинических лабораторных
процедур со взятием проб крови и сбором
мочи. Кроме того, всем кандидатам
производится двухчасовая проба с сахарной
нагрузкой.
Рентгенологическое обследование. Полное
диагностическое исследование состоит из
следующих элементов:
1. Череп — боковая, заднепередняя и
затылочная проекции, вид основания черепа,
лобных и гайморовых пазух.
2. Грудная клетка — заднепередняя и
левая боковая проекции; отдельных
рентгенограмм грудного отдела позвоночника обычно
не делали.
3. Позвоночник — боковой и переднезадний
виды пояснично-крестцовой области и
тазовых костей получали в сочетании с холецисто-
граммой; снимков в косых проекциях обычно
не делали.
4. Органы брюшной полости — обзор
проводился во всех случаях.
5. Желчный пузырь —через 14 час. после
приема внутрь контрастного вещества
производили холецистографию. Положение
желчного пузыря определяли по снимкам пояснично-
крестцового отдела, и в большинстве случаев
требовался только один дополнительный
снимок в косой или вертикальной позиции. Это
исследование обычно проводилось без
применения жирной пищи или других
раздражителей с последующим контрастированием
желчного пузыря.
6. Верхний отдел желудочно-кишечного
тракта — флюороскопическое исследование
пищевода, желудка и двенадцатиперстной
кишки проводилось во время приема бариевой
каши. Особое внимание уделяли поиску
дивертикулов пищевода и проявлениям гастро-
эзофагального рефлекса. Во время флюоро-
скопии делали четыре снимка,
сфокусированные на начальной части двенадцатиперстной
кишки. После флюороскопии делали заднепе-
редний снимок живота и два снимка желудка
в правой передней косой проекции.
Повторных снимков в этих исследованиях не делали.
7. Кишечник — только лицам с проктоско-
пическими признаками патологии ставили
бариевую клизму. Когда показанием к
исследованию служили полипы, применяли
воздушно-контрастную бариевую клизму или в
сочетании с обычной бариевой клизмой, или как
отдельную процедуру.
Отолярингологическое обследование. В
исследования уха, носа и глотки входили
вестибулярные пробы и аудиометрия.
Применяемые методы были значительно более полными,
чем при обычном отолярингологическом
исследовании. Дополнительные процедуры
обеспечивали надежную основу для сравнения
кандидатов и установления действенных
критериев отбора в процессе выработки
заключительных медицинских рекомендаций.
Офтальмологическое обследование. При
исследовании глаз испытывали большое число
различных методов и приспособлений. В
задачи исследования входили:
1. Выявление субклинических форм
активных патологических процессов.
2. Выявление ранних асимптоматических
дистрофических заболеваний и глаукомы.
3. Выявление существующей и
прогнозируемой недостаточности зрения при наличии
таких явлений, как гиперопия и гетерофория.
4. Определение состояния зрительной
426
ЧАСТЬ IV. ОТБОР И ПОДГОТОВКА КОСМОНАВТОВ
функции каждого кандидата на данный
момент времени при нормальных и
экстремальных условиях освещения.
5. Определение фоновых данных для
последующего контроля.
Неврологическое обследование. На каждого
кандидата затрачивался один час для сбора
детального анамнеза и неврологического
исследования. Результаты неврологического
исследования заносили в стандартную форму
вместе с результатами определения полей
зрения, данными аудиографии и тепловых
проб. У всех кандидатов в космонавты
регистрировали электроэнцефалограмму в
монополярных и биполярных отведениях. Общее
время регистрации в условиях покоя составляло
около 20 мин. Дополнительные записи
получали во время и после 5-минутной
гипервентиляции, фотостимуляции, раздражения каро-
тидных синусов, сдавления сонной артерии,
маневра Вебера и 4-мйнутного вдыхания
газовой смеси, содержащей 93% азота и 7%
кислорода.
Психиатрическое и психологическое
обследование. Подробно эти исследования
представлены на стр. 429.
Оценка функции внешнего дыхания. При
изучении легочной функции основное
внимание уделяли определению максимальной
дыхательной способности и жизненной емкости
легких.
Оценка функции сердечно-сосудистой
системы. Каждый кандидат подвергался
подробному опросу и физикальному обследованию
для оценки состояния сердечно-сосудистой
системы в период, отведенный для полного
обследования специалистами по внутренним
болезням [37]. За исключением случаев
умеренного ожирения, физикальное обследование
редко позволяло обнаружить какие-либо
отклонения, относящиеся к этой области. При
аускультации сердца не так уж редко
выявляли функциональные шумы и другие
физиологические изменения. Особое внимание
уделяли измерениям кровяного давления,
поскольку предполагалось, что умеренно
повышенное давление может отражать
предрасположенность к возникновению патологии.
Для оценки состояния сердечно-сосудистой
системы применяли следующие пробы:
Прессорно-холодовая проба. Эта проба
выполнялась по стандартной методике. Руку
испытуемого помещали в воду, имеющую
температуру тающего льда, и измеряли
кровяное давление. Прирост диастолического
давления менее 10 мм рт. ст. считали гипореак-
цией, прирост в диапазоне 10—20 мм рт. ст.—
нормальной реакцией, а прирост более 20 мм
рт. ст.— гиперреакцией.
Плетизмография. Для пробы использовали
импедансный плетизмограф. Основной
задачей было получение характеристик плетизмо-
графических кривых и подтверждение
нормальной картины симметричных пульсаций
для последующих сравнительных оценок.
Фонокардиография. При помощи обычного
двухканального прибора делали записи с
типичных областей проекций клапанов сердца
на вдохе, выдохе и в среднем положений. Фо-
нокардиограммы, полученные при
обследовании группы лиц, у которых отсутствовали
клинические признаки поражения клапанов
или каких-либо других форм
сердечно-сосудистой патологии, использовали главным
образом как фоновые данные, регистрируя
одновременно электрокардиограмму в одном из
отведений и механические проявления
деятельности сердца. В случаях, когда возникали
подозрения о существовании шумов,
производили тщательное аускультативное
исследование в звуконепроницаемой комнате.
Баллистокардиоерафия. Применяли
простую методику баллистокардиографии с
одновременной регистрацией
электрокардиограммы, фонокардиограммы и кривой дыхания.
Полученные записи использовали как
источник информации о функционирований
сердечно-сосудистой системы для определения
диапазона нормальных величин у заведомо
здоровых людей.
Проба Валъсалъвы. Все кандидаты
выполняли стандартную процедуру пробы, делая
предельно глубокий вдох с последующим
максимально продолжительным усилием выдоха
при закрытой голосовой щели. На
протяжении этого маневра регистрировали
электрокардиограмму и с определенными
интервалами измеряли артериальное давление ручным
методом. Проба представляла интерес для
оценки состояния рефлекторной регуляции
сосудистой системы, а также для выявления
нарушений сердечного ритма, которые иногда
наблюдаются при такой процедуре.
Электрокардиография. У всех кандидатов
проводили обычную регистрацию ЭКГ в
двенадцати отведениях.
Прекордиалъная карта. На каждого
индивидуума составляли прекордиальную карту,
начиная со второго межреберного
промежутка справа и вниз до шестого межреберного
промежутка справа. Такая тщательно
составленная карта позволяла в начальной фазе
программы выявлять индивидуумов, у
которых изменения зубца R и другие незначитель-
ОТБОР КОСМОНАВТОВ
427
ные вариации в картине ЭКГ возникали
эпизодически и могли быть связаны с неточным
наложением электродов. Использование
карты обеспечивало получение более надежных
фоновых данных для последующей оценки
изменений ЭКГ в грудных отведениях.
Векторкардиография. Использовали
сбалансированную биполярную векторкардиографи-
ческую систему, при помощи которой
обследовали всех кандидатов. В дополнение к
фотоснимкам фронтальной, сагиттальной и
поперечной плоскостей, компоненты вектора
регистрировали на магнитной ленте для
последующего анализа на аналоговой
вычислительной машине. Метод позволял получать
линейные векторкардиограммы.
Сбалансированная система отсчета обеспечивала более
точную оценку небольших отклонений в
картине электрокардиограммы, например зубца Q.
Трехмерное отображение позволяло
осуществлять последовательный анализ
изменений электрокардиограммы, связанных с
положением или вариабельностью QRS в условиях
полета.
Проба Мастера на переносимость нагрузки.
Двойная проба Мастера выполнялась
каждым кандидатом по обычной методике.
В качестве положительного критерия
рассматривали только значительное снижение
горизонтальной части сегмента ST через две
минуты после нагрузки.
Специальные электрокардиографические
исследования. У каждого кандидата
регистрировали электрокардиограмму во время
ряда функциональных проб. Записи ЭКГ
делали в положении сидя, во время
максимальной задержки дыхания, давления на ка-
ротидный синус, активной ортостатической
пробы (простое стояние) и гипервентиляции,
сопровождаемой максимальной задержкой
дыхания, а также в положении сидя при
дыхании 100%-ным кислородом в течение
10 мин. с установкой регулятора на 43 000 м
(приблизительно 11 мм рт. ст.). Серии
функциональных проб были проведены, чтобы
выявить динамическую вариабельность, а
также получить более надежную основу для
оценки небольших электрокардиографических
изменений, например неспецифических
изменений зубца Т и различных аритмий.
Некоторые из этих стрессов были применены
во время исследований на ортостатическом
столе. Все это давало возможность выявить
дополнительное влияние ортостатического
стола самого по себе. Изменениям ЭКГ
во время этих стрессов не придавали того
значения, которое они могли бы иметь,
будучи найденными в условиях покоя. Влияние
автономной системы регуляции на сердечный
ритм и картину ЭКГ во время стрессов было
настолько значительным, что попытки
оценивать ЭКГ с позиций клинической
диагностики заслуживали бы скептического
отношения. В целом изменения ЭКГ находились
ь пределах физиологической нормы.
Исследования на ортостатическом столе.
Эти процедуры выполняли на специальном
ортостатическом столе, конструкция которого
позволяла быстро изменять положение и
производить повороты в пределах 360°. Тело
испытуемого фиксировалось, а ноги находились
в подвешенном состоянии и не обеспечивали
какой-либо опоры. Пробы на ортостатическом
столе были нужны для оценки адекватности
адаптационных механизмов кровообращения,
особенно его автономной регуляции, при
небольших гравитационных воздействиях.
Положение ортостаза выдерживали около 20 мин.,
постепенно добавляя новые воздействия,
эффекты которых суммировались и в целом
ухудшали возможности кровоснабжения
мозга. На электрокардиограмме здоровых
испытуемых во время ортостаза обычно отмечали
физиологические изменения зубца Т,
вызванные или самим ортостатическим
воздействием, или комбинацией ортостаза с
дыхательными маневрами. Эти изменения были скорее
правилом, чем исключением. Часто
наблюдали также смещение водителя ритма сердца
из синусового узла к предсердию. Ортостати-
ческие пробы обычно использовали как один
из компонентов исследования адаптационных
реакций. Однако индивидуумы, показавшие
необычно сильные реакции с потерей
сознания при минимальных воздействиях,
рассматривались как менее желательные кандидаты
для зачисления в космические программы в
качестве пилотов.
Тощая масса тела. Определению тощей
массы тела подвергались все кандидаты [31].
Объем крови. Определение проводили
радиоизотопным методом с использованием i31I.
За сутки перед исследованием давали раствор
Люголя.
Максимальное потребление кислорода [16].
У каждого кандидата определяли величины
потребления кислорода при максимальной
физической нагрузке. Условия максимальной
нагрузки создавали на бегущей дорожке,
которая двигалась с постоянной скоростью
5,3 км/час (1,47 м/сек) при постепенном
возрастании угла наклона. Считали, что
достижение частоты пульса 180 уд/мин
соответствует уровню нагрузки, который близок к
428
ЧАСТЬ IV. ОТБОР И ПОДГОТОВКА КОСМОНАВТОВ
максимальному. Всем испытуемым
разрешали продолжать ходьбу, если они не
чувствовали чрезмерной усталости; в любой момент
после достижения максимального уровня они
могли остановиться. Показанием к
прекращению пробы служили также величины
систолического артериального давления выше
240 мм рт. ст. и диастолического — выше
140 мм рт. ст. Если частота пульса начинала
снижаться или происходило падение
артериального давления, пробу прекращали
немедленно.
Проба с измерением максимального
потребления кислорода была эффективным способом
оценки общей физической подготовленности
и выносливости. Маловероятно, чтобы
человек мог достичь высоких величин нагрузки,
не имея очень больших резервов увеличения
коронарного кровотока. Важно, однако,
отметить, что сама по себе эта проба не может
полностью исключить скрытого поражения
коронарных артерий. Это особенно касается
случаев, когда величина максимального
потребления кислорода данным человеком
лежит в среднем диапазоне, так как
известно, что лица с установленными диагнозами
поражения коронарных артерий способны
выполнять значительную по объему работу.
Можно утверждать, однако, что лица,
которые показывают величины, близкие к верхней
границе диапазона нормы, обычно по всем
медицинским и физическим данным
относятся к категории совершенно здоровых.
Установлено, что наряду с коронарной
недостаточностью существуют и другие факторы,
которые могут ограничивать величины
максимального потребления кислорода; таковыми
могут быть шунт крови слева направо или
другие формы сердечной патологии. Однако,
основываясь на результатах оценки легочной
функции при величинах вентиляции, которые
сравнимы с вентиляцией во время
максимальной нагрузки, по-видимому, можно было бы
дифференцировать ограничения, вызванные
легочными и сердечно-сосудистыми
факторами. Необычно низкие величины следует
рассматривать как возможный повод для
более тщательного клинического исследования.
Группа лиц с возможными патологическими
изменениями, показавших низкие величины
максимального потребления кислорода,
включала случаи, которые классифицируются как
«клиническая форма сосудистой
гиперреакции», «лабильная» форма гипертонии и эссен-
циальная гипертония [17].
Описанные процедуры в целом были
использованы и в последующих
освидетельствованиях с теми модификациями, которые
подсказывал накопленный опыт. В конечном
итоге кандидатов ранжировали в порядке
предпочтительности с медицинской точки
зрения, принимая во внимание лучшие оценки
профессиональной деятельности и прогноз,
т. е. вероятность сохранения хорошего
состояния здоровья на протяжении длительных
периодов времени. Определенные скидки делали
с учетом возраста и опыта кандидатов в
космонавты-пилоты или космонавты-ученые. Не
было ни одного случая, чтобы отобранного
Советом кандидата дисквалифицировали по
медицинским показаниям.
ОТБОР КОСМОНАВТОВ-УЧЕНЫХ
В 1965 И 1967 ГГ.
Две программы отбора космонавтов-ученых,
выполненные в 1965 и 1967 гг., лишь
немногим отличались от программ отбора
космонавтов-пилотов. НАСА было сделано публичное
объявление о приглашении заинтересованных
ученых. С Национальным
научно-исследовательским советом была достигнута
договоренность относительно установления
профессиональной компетентности и квалификации
этих ученых. Доктор Берри и его аппарат
разработали формы медицинского
освидетельствования кандидатов. При обнаружении
дисквалифицирующих дефектов кандидат
исключался из обследований. Местом
медицинского освидетельствования был выбран Центр
авиакосмической медицины
Военно-воздушных сил США с последующим
представлением данных Совету по отбору космонавтов.
Из-за недостатка подробной медицинской
информации о первой группе кандидатов в
космонавты-ученые в мероприятия по
медицинскому отбору снова были включены
многочисленные виды стрессовых испытаний на
базе Военно-воздушных сил Райт-Паттерсон.
Следующая группа не подвергалась этим
испытаниям, так как медицинский
представитель Совета по отбору космонавтов НАСА
пришел к выводу, что для кандидатов в
космонавты-ученые, как и для кандидатов в
космонавты-пилоты, они не могут дать полезной
медицинской информации. Таким образом,
представители НАСА второй раз заключили,
что широкие испытания с воздействиями
стрессовых факторов внешней среды не
являются необходимыми для кандидатов в
космонавты. Некоторые виды физиологических
стрессовых проб были, однако,
сохранены, например проба с максимальной
физической нагрузкой и определением максимально-
ОТБОР КОСМОНАВТОВ
429
го потребления кислорода, а также постураль-
ные пробы для оценки стабильности
автономной регуляций кровообращения.
Группа кандидатов в космонавты-ученые
состояла из молодых научных работников
различных специальностей (84 кандидата),
степень медицинского обследования которых
широко варьировала по периодичности и
глубине. Их средний возраст составлял 32 года.
Группа ученых явно отличалась от группы
кандидатов в космонавты из военных
летчиков-испытателей (111 кандидатов, средний
возраст 32 года) по ряду таких медицинских
отклонений, которые могли служить
оправданием сдержанного отношения к их отбору.
В группе научных сотрудников семь
кандидатов имели в прошлом существенные
заболевания. При врачебном освидетельствовании
было обнаружено несколько случаев
косоглазия, миопии, носовых полипов, искривления
носовой перегородки с закупоркой носового
хода, косой паховой грыжи и варикозного
расширения вен. У военных кандидатов не было
подобных отклонений от нормы, как и
следовало ожидать, учитывая жесткие
медицинские требования к их исходному физическому
состоянию при оценке соответствия летным
стандартам.
Психиатрическое и психологическое
освидетельствование. Значительные различия
между космонавтами-пилотами и космонавтами-
учеными были выявлены при
психиатрическом обследовании кандидатов. За
исключением тех кандидатов, которые являлись
военными летчиками-испытателями и
подвергались в различной степени психиатрическому
обследованию перед назначением в
Авиакосмическую школу летчиков-испытателей, лишь
относительно немногие лица из числа ученых
проходили ранее психиатрические
освидетельствования или процедуру психологических
проб. Летчики-испытатели значительно
отличались от остальных кандидатов большей
уверенностью в себе и более высокими
показателями зрелости. Так, например, вся
совокупность психиатрических данных и опыт
оперативной деятельности указывают, что наиболее
удовлетворительных характеристик
работоспособности можно ожидать от физически
здорового человека, который обладает
высоким интеллектом и эмоциональной зрелостью,
по существу независим, но тем не менее
способен к эффективной групповой
деятельности и сотрудничеству с другими для
достижения общей цели. Он реалистичен не только
в мотивации своей программы действий и
самооценке, но также в оценке соответствия
степени риска возможному вознаграждению,
он обладает, кроме того, чувством
собственного достоинства и не испытывает больших
трудностей при преодолении своих
побуждений [40, 42].
Первоначальное психиатрическое
собеседование имело стандартный характер. Оно
давало большую исходную информацию и
охватывало весь жизненный путь индивидуума.
Собеседование продолжалось от одного до
двух часов в зависимости от личности
кандидата и его биографии. Затем следовал набор
психологических проб, для выполнения
которых обычно требовалось не менее восьми
часов. Тесты можно было разделить на две
группы: тесты для оценки главным образом
«интеллектуального багажа» и тесты,
характеризующие структуру личности и мотиваци-
онные стимулы.
Психиатрическое собеседование и
направленные психологические пробы до сих пор
дают наиболее надежную из известных меру
целостности и стабильности личности.
На основе числовых оценок, полученных
при обследовании, выделяли четыре группы:
«не годен», «годен с большим ограничением»,
«годен без большого ограничения» и «в
высшей степени годен». В таких предварительно
отобранных группах людей в дальнейшем
категория «не годен» встречалась редко.
Существенные исходные различия между
группами пилотов и ученых относились к их
знакомству с воздействием физических
стрессов. Все пилоты имели значительный опыт
полетов, а большая часть —опыт летчиков-
испытателей. Как таковые они время от
времени сталкивались с критическими
ситуациями, включающими внезапную физическую
угрозу. Опыт таких «испытаний» у
большинства ученых отсутствовал. Объективные и
субъективные реакции членов этой последней
группы на такие необычные экспертные
процедуры, как вращение на центрифуге,
вестибулярные раздражения по двум осям или
полет под контролем на самолете F-100,
представляли поэтому большой интерес при
рассмотрении их в связи с доступной
психиатрической информацией.
Смешение военных летчиков со штатскими
учеными давало гетерогенную группу,
различающуюся и по своим
научно-исследовательским интересам; при этом также возникали
некоторые интересные методологические
вопросы в отношении процедуры оценок. Как
было отмечено ранее, военнослужащие
ориентировались не только на выполнение текущего
полетного задания, но стремились также до-
430
ЧАСТЬ IV. ОТБОР И ПОДГОТОВКА КОСМОНАВТОВ
стичь вершин профессионального мастерства
и продвинуться по служебной лестнице.
Представители штатской группы ученых в
большинстве своем не были пилотами, хотя
проявляли интерес к полетам. Они обычно имели
докторскую степень в определенной области
науки и были заинтересованы в проведении
исследований по своей тематике, надеясь
попасть на борт космического корабля в
качестве активных членов экипажа.
Дополнительные исследования, которые
проводились после общепринятых
клинических процедур, психологической оценки с
использованием стандартного набора проб,
усиленного дополнительными тестами,
рассматривали как вполне уместные для решения
поставленной задачи.
Уникальность этих исследований
заключается в том, что оценке подлежали
«нормальные» индивидуумы — нормальные в смысле
редкости обнаружения существенных
признаков психопатологии.
В целом интеллектуальный уровень группы
кандидатов, оцененный по шкале Вексле-
ра умственного развития взрослых людей
(WAIS), был на две стандартные единицы
выше среднего. Военная и гражданская
группы мало различались по этим оценкам.
Следует, однако, отметить, что встречались
кандидаты, оценки интеллекта которых не были
очень высокими. Говоря о значении
интеллекта как реальной категории, которая
должна быть утилизирована в подобных
программах оценки индивидуума, следует напомнить,
что каждый из этих кандидатов достиг
достаточно больших успехов в своей области, чтобы
Подтвердить справедливость
предварительного отбора, выдвинувшего его из массы других
добровольцев.
Для оценки индивидуальных уровней
развития речи, определения способностей к
математике и технике применяли три
специальных теста. Измерения проводили после
обучения и оценивали широту знаний,
приобретенных человеком. В целом группа штатских лиц
показала по этим тестам существенно более
высокие оценки.
Выяснилось, что результаты, полученные
при отборе космонавтов, во многом сходны
с результатами ранее проведенных
исследований. В большинстве случаев представители
группы военных давали ответы, которые
свидетельствовали о высоких волевых качествах,
способностях к практическим, основанным
на здравом смысле решениям, а также к
организации эффективного, адекватного
управления, но с несколько подчеркнутым чувством
ответственности и эмоциональностью при
решении поставленных задач. Они проявляли
себя как индивидуумы, которые
ориентированы на действие, получающие
удовлетворение от факта, что они добились желаемого
в своих областях подготовки и в
эмоциональной сфере. Они продуктивны и наделены
воображением, но проявления их воображения
большей частью ориентированы на
реальность.
У некоторых лиц имелась склонность к
конкретным типам инженерного мышления.
Например, по результатам теста Роршаха они
обнаруживали тенденцию к концентрации
внимания на характеристиках формы, их
двигательные реакции были обычными с
контролируемыми индивидуальными оттенками, по
без чрезмерного однообразия или жесткости
per se. Это были индивидуумы, которые в ходе
подготовки и накопления опыта явно
привыкли к образу жизни с ориентацией на
формальную сторону, с возможным проявлением
эмоций, но в несколько сдержанной манере.
Эти люди не были роботами или
людьми-машинами: напротив, они пытались достичь
наивысших результатов и преследовали
определенные цели. Их стиль жизни, отраженный
в протоколах психологических тестов, был
стилем логического позитивизма, тонкого
юмора и доброжелательности к другим
людям, но с четко определенной линией
поведения.
Некоторые кандидаты из числа
гражданских лиц хотя и имели сходную подготовку и
опыт, но проявляли более творческую,
познавательную, интроспективную ориентацию.
Эти индивидуумы, в отличие от «инженеров»,
реагировали на стимулы Роршаха с большей
прямотой. Их перцептивные и эмоциональные
процессы были гармоничными и позволяли
проявлять большую широту в реакциях. Они
сильно различались по реакциям на стимулы,
внося свои элементы в хорошо организованное
целое, позволяя себе роскошь несовместимых
восприятий, считая, что таковые имеют
право на существование. Они проявляли
самоуверенность и убежденность в своей
способности добиться успеха в предпринятом
деле. Здесь следует отметить, что существуют
потенциальные причины конфликтов между
некоторыми из этих общих типов личности.
Так, творчески разносторонний,
увлекающийся индивидуум может создать определенные
трудности при общении с ориентированным
на практическое действие типом человека.
Протоколы теста Роршаха, полученные при
обследовании штатских кандидатов, свиде-
ОТБОР КОСМОНАВТОВ
431
тельствовали о тенденции к проявлению
большей вариабельности и, до некоторой
степени, о большей вероятности отклонений от
обычных вариантов, чем в группе военных
кандидатов. Имелась тенденция к увеличению
числа реакций, и реакции в целом были более
сильными и более разнообразными, чем те,
которые удовлетворяли определенным
категориям.
Во многих случаях испытуемые тяготились
обычными процедурами и с удовольствием
принимали вызов, бросаемый тестом Роршаха
и тематическими апперцепционными тестами
(ТАТ). В известной степени был
неожиданным тот факт, что штатские испытуемые были
склонны к агрессивным действиям в более
открытой форме, чем группа военных. Они
проявляли большую настойчивость в
осуществлении определенной линии поведения.
Однако по результатам ТАТ между группами
военных и гражданских лиц выявлены лишь
небольшие различия.
У тех кандидатов, которые проявляли
удовлетворенность своими результатами, можно
было отметить тенденцию к постоянному и
тонкому юмору. Этот юмор не имел оттенка
враждебности и скорее напоминал шутливое.,
почти мальчишеское проявление
удовольствия.
В заключение можно сказать, что
космонавты-добровольцы показали себя при
тщательном физическом и психологическом
обследовании очень здоровыми
представителями человеческого рода. Они
продемонстрировали силу и выносливость, а также высокую
интеллектуальную одаренность. В типичном
варианте космонавт представлял собой хорошо
организованного внутренне, прагматично
настроенного, ориентированного на конкретные
действия человека, который обнаруживал
тенденцию к некоторой сдержанности в области
более тонких взаимоотношений с коллегами
и получал полное профессиональное
удовлетворение от сознания своей компетентности и
силы в управлении космическим кораблем
и решении сложных технических задач. Он
проявлял уверенность в себе, основанную на
реальной оценке своих способностей, но в
целом уделял мало времени интроспективным
размышлениям.
ОТБОР СОВЕТСКИХ КОСМОНАВТОВ
К началу проведения отбора было известно,
ч;то полет в космическое пространство
сопровождается воздействием на организм ряда
факторов; ускорений, вибраций, шума,
невесомости, длительной изоляции, относительной
гиподинамии, нарушений суточного ритма
и др.
Поскольку в этот период путь прямого
эксперимента с участием человека исключался,
оставался единственный и, как оказалось в
дальнейшем, правильный путь осуществления
углубленного клинико-физиологического
обследования с использованием широкого
комплекса нагрузочных проб для всесторонней
оценки соматической сферы и
функциональных возможностей организма.
Положительному решению этой задачи во многом
способствовал многолетний опыт врачебно-летной
экспертизы.
Итак, первые космонавты были отобраны из
числа лиц летного состава. Предполагалось,
что первыми космонавтами должны быть
люди, которые, помимо хорошего здоровья,
должны иметь сильную волю, быстрые
реакции, способность принимать решения в
неожиданных ситуациях и немедленно приводить
их в исполнение. Космонавтами должны быть
люди, знакомые с полетными условиями и
действием факторов, аналогичных тем,
которые могут встретиться в космическом полете.
Лиц, обладающих всеми этими качествами,
можно было найти с большей вероятностью
среди летного состава.
Сложность условий космического полета,
испытание космической техники и проведение
разнообразных научных исследований для
освоения космоса требовали включения в
экипаж космического корабля
космонавтов-исследователей, обладающих высокой научной
квалификацией. В этой связи возникла
необходимость внесения соответствующей
коррекции в некоторые критерии оценки состояния
здоровья отбираемых кандидатов, а также
уточнения других вопросов, касающихся
отбора и особенно подготовки
космонавтов-исследователей, по сравнению с первыми
космонавтами.
Специфический характер медицинского
отбора космонавтов-исследователей объяснялся
особенностями их возраста и недостаточным,
уровнем физической подготовки. В то же
время необходимо было учитывать их
профессиональную ценность как специалистов высокой
квалификации [6, 7].
В схеме исследований, которые в данном
случае использовались при отборе космонав-
432
ЧАСТЬ IV. ОТБОР И ПОДГОТОВКА КОСМОНАВТОВ
тов-исследователей, не существовало
специфического отличия, разница была скорее в
интерпретации данных, получаемых при
определении функциональных резервов организма
кандидатов, а также в том, какие
усовершенствованные профилактические медицинские
мероприятия следовало проводить для их
оптимального медицинского обеспечения. Кроме
того, важно было иметь полное представление
о том, существуют ли особенности в состоянии
кандидатов, которые могут неблагоприятно
сказываться на деятельности будущего члена
экипажа космического корабля.
Таким образом, учитывая
профессиональную ценность космонавтов-исследователей и
их круг обязанностей в полете, сочли
возможным допускать к прохождению подготовки
кандидатов с некоторыми отклонениями в
состоянии здоровья.
Последующий предполетный анализ
данных, собранных на всех этапах отбора, а
также материалы, представленные клиницистами,
физиологами и психологами, давали
основание рекомендовать тех кандидатов, которые
лучше подготовлены и обладают хорошей
устойчивостью к воздействию факторов
космического полета. Эти данные позволяли
предвидеть достаточную выносливость космонавта
или группы космонавтов для успешного
завершения полета. Между тем наблюдавшиеся
изменения в отдельных органах и системах
организма во время различных испытаний
оставались предметом особого наблюдения на
всех этапах подготовки и в космическом
полете в целях дальнейшего совершенствования
системы отбора и подготовки. Продолжается
также дальнейший поиск средств активной
профилактики, разрабатываются более
рациональные показания для их применения перед
полетом, во время полета и в период
восстановления функций, нарушенных в реальном
полете.
При формировании советской системы
медицинского отбора космонавтов исходной
позицией являлось положение о том, что отбор
космонавтов — это непрерывный процесс.
Сложившаяся система отбора космонавтов
предусматривала обследование и отбор в
амбулаторных условиях, в стационарных
условиях и в процессе подготовки.
Амбулаторный этап был направлен на
обнаружение явной патологии и тех
функциональных нарушений, которые являются
абсолютным противопоказанием для допуска к
космическому полету.
Отбор в условиях стационара предполагал
выявление скрытой патологии, начальных
доклинических форм заболеваний, изменений
функционального состояния органов и систем
человека, определение функциональных
резервов организма.
Первоначально созданная программа
стационарного обследования состояла из двух
частей. Первая часть предусматривала
проведение исследований в плане и объеме
врачебной экпертизы летного состава с теми же
требованиями к состоянию здоровья, которые
предъявляются кандидатам в летные школы.
Кандидаты, закончившие первую часть
обследования с положительными
результатами, допускались ко второй части, которая
преследовала цель выявить резервные
возможности организма с использованием ряда проб-
нагрузок, как специфических для
профессиональной деятельности крсмонавта
(испытание на центрифуге, вестибулярные пробы
и др.), так и неспецифических (проба с
физической нагрузкой и др.). Помимо этого,
проводилось дополнительное клиническое
обследование, также направленное на выявление
возможной скрытой патологии.
Значительное место в медицинском отборе
занимали психологические обследования. Они
были направлены на выявление
характерологических особенностей личности,
прогнозирование поведенческих и эмоциональных
реакций в условиях стресса. С помощью
экспериментальных психологических исследований,
основанных на сочетании индивидуальных и
групповых методов, осуществлялась оценка
взаимодействия людей в процессе групповой
совместной деятельности. Имелось в виду, что
эти данные в дальнейшем могут быть
использованы при комплектовании членов экипажа
космического корабля по принципу их
совместимости.
Как показал анализ клинических данных,
лица, прошедшие все этапы отбора и
признанные, годными к полету, были здоровыми
людьми, которые демонстрировали хорошую
устойчивость к нагрузочным
функциональным пробам. Отобранные кандидаты
направлялись затем в Центр подготовки
космонавтов для прохождения конкретной подготовки
к полету. Главными целями этой подготовки
являлись повышение устойчивости организма
и выработка адаптивных реакций на действие
специфических факторов космического
полета, а также на освоение необходимых рабочих
навыков по управлению системами и
приборами космического корабля.
При проведении отбора кандидатов в
космонавты на всех этапах и особенно в
стационарных условиях значительная часть отсей-
ОТБОР КОСМОНАВТОВ
433
валась в связи с выявляемыми у них
дефектами в состоянии здоровья. В различные годы
отсеивалось от 25 до 50% кандидатов,
проходивших первоначальный отбор. Основными
причинами являлись функциональные
нарушения и болезни внутренних органов. Кроме
того, заключение о негодности выносилось
кандидатам, у которых были обнаружены
болезни уха, горла и носа, аномалии развития
и дегенеративные изменения позвоночника,
а также вестибулярно-вегетативная
неустойчивость.
В последние годы отсев на втором этапе
уменьшился благодаря более строгому
подходу при первоначальном обследовании и
применению на этом этапе новых методов
исследований, в частности путем замены
стандартных вестибулярных проб методиками с
воздействием ускорения Кориолиса [2, 8, 12].
Исследования ученых Советского Союза и
других стран показывают, что в невесомости
и при ограниченной подвижности
характерными для космического полета изменениями
в организме человека являются нарушения
водно-электролитного и гормонального
баланса, а также тонуса сосудов, снижение
переносимости физического напряжения и
радиальных ускорений.
Продолжительное пребывание в состоянии
невесомости может способствовать развитию
ряда расстройств сердечно-сосудистой
системы. Имеет значение и эмоциональное
напряжение, естественное для космонавтов в
полете, а также стрессовые реакции, которые
могут возникать в процессе профессиональной
деятельности, особенно при длительных
космических экспедициях. Все это потребовало
внесения определенных корректив в
методологию медицинского отбора на основе анализа
результатов клинических и физиологических
исследований как в покое, так и при
проведении нагрузочных проб в условиях,
имитирующих факторы космического полета. Такой
клинико-физиологический подход позволил
более активно оценивать функциональные
возможности организма, диапазон его
устойчивости к экстремальным воздействиям и
определять компенсаторные адаптивные
механизмы.
Опыт, приобретенный в реальных
космических полетах,, наряду с упомянутым
объемом проводимых наземных исследований
позволил обосновать и систематизировать
некоторые критерии врачебно-экспертных оценок
состояния здоровья и физических стандартов
космонавтов, готовящихся к космическим
полетам.. Врачебно-экспертные подходы
определялись как в отношении наиболее часто
встречающихся патологических состояний,
так и в отношении пограничных и скрыто
протекающих форм заболеваний и нарушений,
выявляемых у кандидатов в космонавты.
Последние представляют наибольшую
сложность в их выявлении при проведении отбора.
Известно, что эндокринные расстройства
могут служить причиной функциональной
недостаточности сердечно-сосудистой
системы в условиях стресса. Поэтому диагноз
скрытой эндокринной недостаточности, в
частности, обнаружение отдельных симптомов ги-
пер- или гипофункции эндокринных желез,
даже без обнаружения выраженных
признаков нарушений в состоянии здоровья,
является серьезным аргументом, ставящим под
сомнение пригодность кандидата к участию
в длительном космическом полете. В этой
связи нарушение жирового обмена эндокринг
ного происхождения необходимо
рассматривать как противопоказание для
продолжительного космического полета. Лица с
алиментарным ожирением второй степени также
не могут считаться перспективными прежде
всего потому, что они подвержены ранрему
атеросклерозу. Лица с пониженным: весом
также нежелательны, поскольку они более
подвержены снижению работоспособности в
результате потери жидкости в
неблагоприятных условиях обитания на борту космического
корабля*
Потеря жидкости и другие нарушения
водного и электролитного баланса стоят в ряду
главных причин снижения ортостатической
устойчивости.
Согласно данным П. В. Васильева и
А. Р. Котовской [3] и О. Г* Газенко
и А. А. Гюрджиана [5], фактором,
ограничивающим процесс адаптации к невесомости,
является снижение ортостатической
устойчивости, связанное, в частности, со снятием гид-^
ростатического давления крови в этих
условиях. Перераспределение крови в
центральных и периферических областях организма
обусловливает уменьшение объема
циркулирующей крови.
Нарушения водно-солевого обмена,;
связанные с ограничением движения и невесо^
мостью, могут привести к образованию
камней в мочевой системе, что подтверждается
клиническими данными. Так, сообщалось об
обнаружении у 15 из 44 больных (35%)
почечных осложнений после
продолжительного времени ограниченной подвижности.
У 12 мужчин повышенная экскреция фосфора
приводила к образованию фосфатных камней,.
28 Заказ № 1174, т. III
434
ЧАСТЬ IV. ОТБОР И ПОДГОТОВКА КОСМОНАВТОВ
что связано с понижением мышечной
активности.
Естественно, что к космическому полету
не должны допускаться люди, имеющие в
анамнезе почечные колики, болезни желчного
пузыря, гематурию неизвестной этиологии,
гиперфосфатемию, оксалурию, зоб или
ложный зоб. В целях выявления латентных форм
моче-каменной болезни наряду с
общеклиническими методами, включая внутривенную
пиэлографию, использовались и
дополнительные, рассчитанные на «провоцирующее»
действие таких профессиональных факторов, как
радиальные ускорения и вибрация.
Исследования состава мочи до и после указанных
воздействий позволили дополнительно
выявлять латентно протекающие формы
почечнокаменной болезни. В целях
совершенствования этого направления необходимы
дальнейшие изыскания путей и средств определения
предрасположенности обследуемых к
почечнокаменной болезни.
Характер функционирования
сердечно-сосудистой системы в условиях
продолжительных гиподинамии и невесомости дает все
основания для проведения самой тщательной
оценки устойчивости организма к стрессовым
воздействиям, особенно у лиц, у которых были
обнаружены те или иные расстройства
сердечно-сосудистой системы. Расстройства
нервной -системы и системы кровообращения,
которые могут возникать в космическом полете,
включают и нарушения в системе
возбудимости и проводимости сердца. Им придается
большое значение в практике отбора
космонавтов. При решении вопроса о пригодности
кандидатов в космонавты, у которых
регистрируется нарушение сердечного ритма,
основным критерием является частота,
локализация и природа возникновения экстрасистол.
В происхождении экстрасистолии большую
роль играет перевозбуждение
парасимпатической йнервации серДца. Экстрасистолия,
связанная с повышением тонуса
блуждающего нерва, обычно возникает при хорошем
функциональном состоянии миокарда, чаще
всего имеет левожелудочковое происхождение
и особого влияния на кровообращение не
оказывает. Подобные экстрасистолы встречаются,
как правило, в состоянии покоя, при
замедленном пульсе и являются одиночными.
Такие лица хорошо переносят
функциональные нагрузочные пробы. При воздействии
атропина или физической нагрузки
экстрасистолы обычно исчезают, что указывает на
их функциональный характер. Что же
касается прогностического значения различных
видов экстрасистол, то наиболее серьезное
значение имеют предсердные и атриовентрику-
лярные экстрасистолы.
Клинические наблюдения показывают, что
при предсердной экстрасистолии, как
правило, имеют место значительные
морфологические изменения в предсердиях [11]. Атрио-
вентрикулярная экстрасистолия дает еще
больше оснований предполагать наличие
поражений миокарда. При этом необходимо
учитывать, что предсердная и атриовентрику-
лярная экстрасистолия нередко является
предшественником пароксизмальной
тахикардии и мерцательной аритмии [9, 11].
Политопные и групповые экстрасистолы,
а также экстрасистолы напряжения,
возникающие, как правило, вследствие
воспалительных и атеросклеротических поражений
миокарда, могут приводить к нарушению
кровообращения, а частые атриовентрикулярные
экстрасистолы — к ретроградному
сокращению предсердий. Кандидаты с такими
формами экстрасистолии не должны
признаваться годными к профессиональной деятельности
космонавта. В практике отбора кандидатов
приходилось также наблюдать лиц с
различными нарушениями в проводящей системе
миокарда. Лица с замедлением атриовентри-
кулярной проводимости по интервалу Р — Q
до 0,22 сек. признавались годными, если во
время пробы со стоянием (ортостатические
пробы) проводимость более не замедлялась и
если при помощи атропина и физической
нагрузки продолжительность проводимости
не укорачивалась. Удлинение интервала Q —S
до 0,11 сек. у лиц с хорошей выносливостью
при нагрузочных пробах также не являлось
основанием для вынесения заключения о
негодности.
В связи с тем, что при гиподинамии и в
невесомости происходит потеря катехолами-
нов и альдостерона, наблюдается понижение
артериального кровяного давления вследствие
пониженного тонуса сосудов. Это может
привести к ортостатической гипотензии.
Вследствие этого лица со стойкой ортостатической
гипотензией ниже 100/55 мм рт. ст. не
допускались к космическим полетам.
Непостоянное артериальное давление,
которое периодически снижается, оценивалось
индивидуально с учетом результатов,
показанных при испытаниях в стрессовых
условиях. Лица с гипотонией и
предрасположенностью к коллаптоидным реакциям в
условиях стрессовых воздействий безусловно
непригодны для космического полета. Лица,
склонные к гипертензивным реакциям со
ОТБОР КОСМОНАВТОВ
435
стороны артериального давления, также
должны быть своевременно выявлены. Нередко
встречаются обследуемые, у которых высокие
цифры артериального давления
регистрируются впервые в условиях стационара»
Подобные случаи можно объяснить влиянием
эмоционального фактора. Однако при
установлении тенденции к закреплению этих гипертен-
зивных реакций у кандидатов последние
должны признаваться негодными. Подобный
подход к указанной группе обусловлен
ведущей ролью эмоциональных влияний и
психического перенапряжения, которыми
насыщена профессиональная деятельность
космонавта, в развитии нарушений сосудистого тонуса,
а также значением частых повышений
артериального давления в формировании и
развитии в последующем гипертонической
болезни. Естественно, что кандидаты, у которых
обнаружились нарушения со стороны
сердечных клапанов и другая выраженная
патология, признавались негодными.
Накопленные данные о воздействии
факторов космического полета на организм
человека и экспериментальные исследования
отдельных факторов полета позволили обнаружить
некоторые изменения в различных системах
и органах. У клинически здоровых людей
функциональные пределы индивидуально
различны, и эти пределы характеризуют
переносимость условий полета. Поэтому
окончательное заключение о годности того или иного
кандидата к космическому полету выносилось
на основе комплексной оценки состояния
здоровья по результатам клинических
исследований и переносимости функциональных
нагрузочных проб.
Согласно данным М. Д. Вядро [4],
Т. Н. Крупиной и соавт. [7], наиболее
информативными из них являются пробы с
физической нагрузкой, ортостатические пробы,
гипоксическая и тепловая пробы. Надо
полагать, что в дальнейшем ценность этих методов
будет повышаться по мере Tor<v как будет
унифицироваться система оценки,
проводиться систематическое сопоставление данных,
полученных в наземных условиях, с резуль-
. татами фактических стрессовых воздействий
в реальных условиях космического полета.
Накопленный опыт и анализ многочисленных
наблюдений дает основание полагать, что
некоторые отклонения в состоянии здоровья,
выявляемые у космонавтов, могут не
сказываться отрицательно на выполнении даже
длительных космических полетов, если при
Проведении функциональных нагрузочных
проб и моделировании некоторых факторов
полета у этих лиц не будут нарушаться
адаптивные способности организма.
Среди латентно протекающих форм
заболеваний внутренних органов
желудочно-кишечная патология занимает видное-место.-К
наиболее потенциально опасным для профессий
космонавта заболеваниям
желудочно-кишечного тракта следует отнести язвенную болезнь
и холецистит, поскольку эти заболевания
(безусловно несовместимые с деятельностью
космонавта) в ряде случаев протекают
бессимптомно, проявляясь лишь в форме
снижения устойчивости организма к воздействию
функциональных нагрузочных проб и, в
частности, к гипоксии, вестибулярным стрессам
и др. Вот почему диагностике заболеваний
желудочно-кишечного тракта на
стационарном этапе отбора уделялось большое
внимание. Наряду с более тщательным
целенаправленным изучением анамнестических данных
с использованием общепринятых методов
клинической диагностики проводились
исследования, направленные на расширение
диагностических возможностей выявления
доклинических форм желудочно-кишечных
заболеваний [4, 10]. "■'■
Среди большого разнообразия заболеваний,
относящихся к области хирургии и
требующих индивидуализированного подхода в их
экспертной оценке, заслуживают внимания
дегенеративно-дистрофические изменения
позвоночника. Решающее значение в их
диагностике, несомненно, принадлежит рентгенов
логическому методу. Это обусловлено, в
частности, тем, что в подавляющем большинстве
случаев указанные заболевания протекают
бессимптомно, не вызывая ни болевого
синдрома, ни каких-либо существенных
нарушений статики и движений позвоночника.
При клинической оценке дегенеративно-
дистрофических заболеваний позвоночника
большое значение придавалось состоянию
статической и динамической функции
позвоночника. Это приобретало особый смысл в
отношении кандидатов, признаваемых годными,
так как указанные данные служили
некоторыми дополнительными показателями общей
физической тренированности организма, а
следовательно, при последующем
динамическом наблюдении могли быть использованы
в качестве одного из критериев оценки пра^
вильности построения системы специальной
физической подготовки. С этой целью в
практике отбора широко применялась
гониометрия, позволяющая объективно регистрировать
не только конфигурацию, но и амплитуду
движений в различных отделах позвоночника.
28*
436
ЧАСТЬ IV. ОТБОР И ПОДГОТОВКА КОСМОНАВТОВ
Проведенные гониометрические измерения
показали, что у ряда кандидатов с
деформирующим спондилезом и остеохондрозом
обнаруживался наиболее важный
клинический признак, а именно, ограничение
наклонов туловища кзади.
Экспертные заключения в этих случаях
формировались с учетом характера
предстоящей деятельности, степени выраженности
морфологических изменений позвоночника
и состоянием его функции. Следует, однако,
иметь в виду, что компенсация функции при
деформирующих спондилезах является весьма
неустойчивой и легко может нарушаться,
особенно в процессе подготовки, изобилующей
различными нагрузками (парашютные
прыжки, физические упражнения и пр.).
Одной из главных черт физиологической
стороны отбора космонавтов для
продолжительных полетов, которая, несомненно,
подлежит развитию, является правильная оценка
сложной системы «анализаторов»,
сложившейся в процессе эволюции человека,
особенно вестибулярного, зрительного и
кинестетического [13]. В условиях космического
полета, в результате воздействия специфических
факторов (невесомости, перегрузок и др.),
эта системность может нарушаться,
обусловливая развитие различных расстройств, среди
которых наиболее неблагоприятными
являются вестибуло-вегетативные. Вот почему
разработке методологии вестибулярного отбора
было уделено большое внимание.
Как известно, многими авторами не раз,-
деляется точка зрения о том, что между
устойчивостью вестибулярного аппарата к
воздействию адекватных раздражителей,
применяемых в наземных условиях, и переносимостью
полета существует прямая зависимость.
Вместе с тем весь предшествующий опыт полетов
на кораблях «Восток», «Восход», «Союз» дает
основание считать, что лица, от природы
устойчивые к кумулятивному воздействию
адекватных раздражителей, а также лица,
натренированные к соответствующему
комплексу вестибулярных воздействий, переносят
космические полеты [24] без вегетативных
расстройств и быстрее адаптируются к
невесомости.
Материалы этих наблюдений легли в основу
разработки системы вестибулярного отбора,
а также определили целесообразность
специальной подготовки космонавтов методами
активной и пассивной тренировки
вестибулярной системы. Разработаны методы вести-
булометрии, основанные на комплексном
воздействии ускорений Кориолиса,
прямолинейных ускорений (качели Хилова), а также
применении оптокинетических раздражителей в
сочетании с нагрузкой на статокинетическую
систему путем балансирования на дозирован-
но меняющейся неустойчивой опоре.
Вестибулярная проблема в целом и ее аспекты,
касающиеся, в.частности, отбора и подготовки,
сохранит свою актуальность и в дальнейшем
в плане осуществления длительных
космических полетов, особенно при необходимости
создания кораблей с искусственной силой
тяжести.
Таким образом, опыт орбитальных полетов
показал, что избранная система отбора
космонавтов для непродолжительных полетов
полностью себя оправдала. Методология отбора
первых космонавтов основывалась на
огромном опыте врачебно-летной экспертизы,
фундаментальных исследованиях, выполненных
специалистами авиационной медицины,
дополненных наблюдениями и экспериментами
клиницистов, а также практикой реальных
пилотируемых космических полетов.
Несмотря на то, что в ходе становления
системы отбора космонавтов происходила
известная переоценка и модификация требований
к состоянию здоровья
космонавтов-исследователей [13], как полагают советские ученые,
эта тенденция вряд ли будет
распространяться на кандидатов, отбираемых для длительных
космических полетов. Продолжительное
действие факторов полета на организм
космонавтов, расширение круга обязанностей, которые
будут распространяться на всех членов
экипажа, и необходимость взаимозаменяемости
космонавтов во время полета потребуют
введения в систему отбора более строгих
критериев в оценке соматической и психической
сфер. Будет необходимо более совершенное
определение функциональных возможностей
организма лиц, отбираемых для длительных
космических экспедиций.
В недалеком будущем по мере увеличения
продолжительности космических полетов в
качестве членов экипажа, несомненно,
понадобятся, кроме летчиков, и другие
специалисты: штурманы, инженеры, врачи, биологи,
астрономы, геофизики и др. Это потребует
разработки новых медицинских и
психологических методов отбора, а также
усовершенствования системы в целом. Кроме того, в целях
сохранения здоровья космонавтов и
поддержания высокого уровня их функциональных
возможностей необходимо в процессе общей
подготовки космонавтов осуществлять
целенаправленный, систематический медицинский
контроль, который позволит оценивать функ-
ОТБОР КОСМОНАВТОВ
437
циональные резервы и адаптивные реакции,
т. е. все то, что определяет задачи следующего
этапа отбора. На этой стадии навыки по
преодолению трудностей новой
профессиональной деятельности тесно переплетаются с
выработкой устойчивости к факторам
космического полета. В этой связи необходимо
сказать, что в процессе подготовки проводился
тщательный анализ заболеваемости и
обращения за медицинской помощью лиц,
проходящих цикл подготовки. Этот анализ,
проводимый в сопоставлении с данными контрольной
группы, показал, что структура и характер
заболеваемости среди космонавтов в период
их подготовки не выявляет каких-либо
заболеваний, которые могли быть отнесены за
счет профессиональной вредности в системе
подготовки.
В заключение следует сказать, что система
отбора космонавтов^ будет постоянно
совершенствоваться с учетом особенностей полёта,
современных достижений общей медицины,
космической медицины и общего уровня
биологических наук.
Такой подход к совершенствованию
системы отбора и подготовки позволит не только
осуществлять прогноз хорошей переносимости
космонавтами условий космического полета,,
но и обеспечит их высокую работоспособность,
успешное завершение полета и благополучное
возвращение на Землю.
Для этого необходимо не ослаблять усилий
в изучениц условий длительного полета и
влияния факторов космического полета на
организм человека.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бородин К. Ф. Некоторые вопросы врачебно-лет-
ной экспертизы. В кн.: Авиационная и
космическая медицина. М., 1963, 81—85.
2. Брянов Я. И. Методы исследования устойчивости
вестибулярного аппарата человека к кумуляции
ускорений Кориолиса. Военно-мед. журн., 1963,
№ 11, 54.
3. Васильев П. В., Котовская А. Р.
Физиологические реакции человека на воздействие
ускорений в космических полетах. В кн.: Проблемы
космической биологии, 6. М., «Наука», 1967, 93-
105.
4. В ядро М. Д. Некоторые вопросы теории
и.практики медицинского отбора кандидатов в
космонавты. Военно-мед. журп., 1967, № 10.
5. Газенко О. Г., Гюрджиан А. А. Физиологические
эффекты гравитации. В кн.: Проблемы
космической биологии, 6. М., «Наука», 1967, 22—41.
6. Крупина Т. Я. Вопросы отбора
космонавтов-исследователей. В кн.: Авиационная и
космическая медицина. Труды 3-й Всес. конф. по
авиакосмической медицине, т. 2. М., 1969, 7—10.
7. Крупина Г. Я. и др. Разработка принципов
отбора экипажей на основе наземного
моделирования. Материалы XX Междун. конгресса по
авиационной и космической медицине. Ницца,
1972.
8. Маркарян С. С, Юганов Е. М., Сиделъников Я. А.
Вестибулярный отбор методом непрерывной
кумуляции ускорений Кориолиса. Военно-мед.
журн., 1966, № 9, 59-62.
9. Сигал А, М. Ритмы сердечной деятельности и их
нарушения. М., Медгиз, 1958.
10. Фененко М. Д. Клинические особенности
хронического холецистоангиохолита. Врачебное дело,
1961, № 9.
И. Фогелъсон Л. Я. Клиническая
электрокардиография. М., Медгиз, 1957.
12. Юганов Е. М., Маркарян С. С, Брянов Я. Я.,
Сиделъников Я. А., Вартбаронов Р. А,
Эффективность некоторых методов вестибулярного отбора.
В кн.: Авиационная и космическая медицина.
М., 1963, 504-507.
13. Яздовский В, Я, Емельянов М. Д. Проблемы
физиологического взаимодействия анализаторов
применительно к космическим полетам. В кн.:
Проблемы космической биологии, 3. М.,
«Наука», 1964, 80-88.
14. Armstrong Я. G. Aerospace Medicine (Chapter 31,
Space Medicine). The Williams and Wilkins Co.,
Baltimore, Md., 1961.
15. Ballinger E. R. Human experiments in subgravity
and prolonged acceleration. J. Aviation Medicine,
1952, 23, N 4, 319, 372.
16. Balke B. Correlation of static and physical
endurance. Project No. 21—32—004, School of Aviation
Medicine, Randolph Air Force Base, Texas, 1952.
17. Balke В., Ware R. W. An experimental study of
physical fitness of Air Force personnel. U. S.
Armed Forces Med. J., 1959, 10, 675.
18. Benson O. O.7 Jr., Strughold Я. (Ed.). Physics and
Medicine of the Atmosphere and Space. John
Wiley and Sons,'New York, 1960.
19. Carp A. (Ed.). Report of the Working Group on
Personnel Selection for Man in Space. Nat. Acad.
of Sci. Nat. Research Council, December 1959.
20. Clarke N. P., Hyde A. S. A preliminary report of
human response to rearward facing re-entry
accelerations. WADC TN 59—109, Wright Air
Development Center, Wright-Patterson AFB, Ohio, July
1959.
21. Committee on Aeronautical and Space Sciences,
United States Senate, Tenth Anniversary 1958 —
1968, Senate Document No. 116, 90th Congress (in
Library of Congress).
22. Darling R. C. The significance of physical fitness.
Arch. Phys. Med., 1947, 28, 140.
23. Dermksian G., Lamb L. Cardiac Arrhythmias in
Experimental Syncope. Report 59—16. School of
Aviation Medicine, Randolph Air Force Base,
Texas, Nov. 1958.
24. Emme E. M. Aeronautics and Astronautics, An
American chronology of science and technology
in the exploration of space, 1915—1960.
(Washington, D. С 1961).
25. Federal Register, U. S. Goverment Printing Office,
Washington, D. C, 1958, 23, No. 239, 95.
26. Flight Surgeon's Guide (Chapter 25, Space
Medicine). Air Force Pamphlet No. 161—18. Dept of
438
ЧАСТЬ IV. ОТБОР И ПОДГОТОВКА КОСМОНАВТОВ
the Air Force, Washington, D. С, December 27,
1968.
27. Gerathewohl S. 7., Stailings H. D. Experiments
During Weightlessness: A Study of the Oculo-gra-
vic Illusion. J. Aviat. Med., 1958, 29, N 7, 504.
28. Grimwood 7. M., Hacker В. С Project Gemini.
A Chronology. NASA Special Publication, 4002,
Washington, D. C, 1969, Government Printing
Office.
29. Haber #. The Physical Environment of the Flyer,
USAF School of Aviation Medicine, Randolph Air
Force Base, Texas, 1954.
30. Lamb L. E. Aeromedical Evaluation for Space
Pilots. In: Lectures in Aerospace Medicine, USAF
School of Aerospace Medicine, Brooks AFB, Texas,
1964, 120—142.
31. Lim T. K. P., Luft U. С Body density, fat, and
fat-free weight. Amer. J. Med., 1961, 825.
32. Link M. M. Space Medicine in Project Mercury.
NASA Report SP-4003, U. S. Government Printing
Office, Washington, D. C, 1965.
33. Link M. M. Space Medicine in the United States
Manned Space Flight Program, Verhandlunger der
Medizin. Berlin. 22—27 August, 1966. XXth Kon-
gress. Georg 01ms Verlagsbuchhandlung, Hil-
desheim, 1968, 723—728.
34. Lovelace W. R. II NACA Report of the Working
Committee on Human Factors and Training to the
Special Committee on Space Technology, October
1958 (in NASA Historical Archives).
35. Lovelace W. R. II, Schwichtenberg A. H., Luft
U. &, Secrest R. R, Medical and Physiological
Program at the Lovelace Foundation. Aerospace
Med., 1962, 33, 667.
36. Luft U. C, Cardus D., Lim T. R. K., Anderson E. C,
Howarth 7. K. Physical performance in relation to
body size and composition. Annals of the New
York Academy of Sciences, 1963, 110, Part II, 795.
37. Master A. M., Friedman R., Back S. The
electrocardiogram after standard exercise as a functional
test of the heart. Amer. Heart J., 1942, 24, 777.
38. Medical Examination and Medical Standards. Air
Force Manual 160—1. Dept of the Air Force,
Washington, D. С
39. Project Mercury: Man-In-Space Program of the
National Aeronautics and Space Administration,
Senate Report No. 1014, 86th Congress, First Les-
sion, Washington, D. C, December, 1959.
40. Rasmussen 7. E.f Haythom W. W. Selection and
Effectiveness, Considerations Arising from
Enforced Confinement of Small Groups. Paper
presented at meeting of American Institute of
Aeronautics and Astronautics, 1963.
41. Roth E. M. Compendium of Human Responses to
the Aerospace Environment. NASA Contractor's
Report 1205, v. 1, Sections 1—€, November, 1968.
42. Ruff G. E.y Levy E. Z. Psychiatric Evaluation of
Candidates for Space Flight. Amer. J. Psychiatry,
1959, 116, 385—391.
43. Schwichtenberg A. H., Flickinger D. D., Lovelace
W. R. II. Development and use of medical
machine record cards in astronaut selection. U. S.
Armed Forces Med. J., 1959, 10, 1324.
44. Sem-Jacobsen С W. Electroencephalographic
study of pilot stresses in flight. Aerospace Med.,
1959, 30, 797.
45. Space Medicine Research. Hearings, 86th Congress,
2d Session, 1960 by the House Committee on
Science and Astronautics, Washington, D. C.
46. Simons D. G. The Manhigh Sealed Cabin
Atmosphere, J. Aviation Med., 1959, 30, 314.
47. Strughold H. Space Equivalent Conditions Within
the Earth's Atmosphere, Acta Astronavtica,
Springer Verlag, Vienna, 1955.
48. Swenson L. S., Jr., Grimwood 7. M., Alexander
С. С. This New Ocean: A History of Project
Mercury, NASA Special Publication 4201, 223, U. S.
Government Printing Office, 1966.
49. Von Dobeln W., Engstrom С G., Malstrom G.,
Strom G. Physical working capacity of pilots in
relation to age. II Congresso mondiale e IV Euro-
peo di medicina aeronautica e spaziale. Roma, 27—
31 Octobre 1959.
50. Wilson С L. (Ed.). Project Mercury Candidate
Evaluation Program. WADC Tech. Report 59—505,
Dec. 1959, Wright Air Development Center, Wright-
Patterson Air Force Base, Ohio.
51. White C. S.f Benson О. О. (Ed.). Physics and
Medicine of the Upper Atmosphere, University of New
Mexico Press, Albuquerque, New Mexico, 1952.
Глава 16
ПОДГОТОВКА КОСМОНАВТОВ
МЕЙ М. ЛИНК
Дельбрук, Ривертон, Вирджиния, США
Н. Н. ГУРОВСКИЙ
Министерство здравоохранения СССР, Москва, СССР
В настоящей главе, основанной на обзоре
советской и американской
научно-технической литературы, главное внимание
сконцентрировано на методах медико-биологической
тренировки и предполетной подготовки
экипажей космических кораблей. Ученые обеих
стран придерживаются приблизительно
похожих методик тренировки и подготовки,
используя опыт, накопленный в результате
пилотируемых высокоскоростных и высотных
авиационных полетов. Каждая страна
экстраполирует имеющиеся данные на
последующие полеты большей продолжительности и
прогнозирует возможные реакции человека,
а также строит теоретические модели
адаптации человека к новым условиях окружающей
среды в космическом пространстве. Кроме
того, опыт реальных космических полетов
представляет ученым и специалистам,
работающим в этой области, все возрастающий объем
информации, на основании которой можно
прогнозировать состояние здоровья человека
и разрабатывать необходимые меры
обеспечения его жизнедеятельности с учетом
увеличения продолжительности космических
полетов [25].
, Медико-биологическая подготовка
космонавтов представляет собой динамический
процесс, повышающий устойчивость
человека к действию факторов космического
полета.
К числу этих факторов относятся:
1) факторы космического пространства
(почти полный вакуум, космическая
радиация и др.);
2) факторы, связанные с динамикой
полета космического корабля (шумы, вибрация,
невесомость, ускорения, вестибулярные
раздражения) ;
3) другие факторы, зависящие от
особенностей полета и пребывания человека в
кабине космического корабля (изоляция,
искусственная атмосфера, особенности питания,
особый психологический фон,
нервно-эмоциональный стресс).
Поскольку системы обеспечения
жизнедеятельности и регулирования окружающей
среды призваны защитить космонавта от
действия факторов первой группы, а также шума,
вибрации и некоторых других физических
воздействий, то нет необходимости добиваться
повышения устойчивости организма к этим
факторам посредством медико-биологической
тренировки [38, 47]. Однако специальная
тренировка для повышения устойчивости
организма к действию ускорений и
особенно невесомости является обязательной. В
программу медико-биологической подготовки
советских космонавтов входят, например,
некоторые виды разовых воздействий,
направленных главным образом на изучение
индивидуальных особенностей и
резервных возможностей организма. К таким
воздействиям относятся 10-дневное
испытание в сурдокамере и испытания в
термокамере.
Программы тренировки в обеих странах
предусматривают полеты на самолетах, в том
числе по параболе Кеплера, вращения па
центрифуге, вестибулярную тренировку,
общефизическую подготовку и
комбинированные исследования-тренировки в тренажере
космического корабля. При формулировании
специальных программ подготовки
принимались во внимание цели и задачи космических
экспериментов, характеристики и физическое
состояние участников, а также всевозможные
формы служебной деятельности космонавтов
во время различных этапов космического
полета.
Программы подготовки обеспечивали
многократное и систематическое воздействие
факторов космического полета с постепенным
повышением интенсивности стимулов. Инди-
440
ЧАСТЬ IV. ОТБОР И ПОДГОТОВКА КОСМОНАВТОВ
видуальные особенности космонавтов
учитывались при определении оптимальных
нагрузок и интервалов между сериями
тренировок.
В подготовке материалов данной главы
участвовали доктора Т. В. Крупина, А. В.
Еремин и И. И. Брянов из СССР, Д. К. Слейтон
и доктора Дж. У. Хемфриз, Ч. А. Берри,
Т. Н. Кэрис, К. Л. Дженингс, Т. Ф. Макгвайр,
Е. Дж. Маклофлин, А. X. Швихтенберг и
К. X. Вудлинг из США. Авторы выражают
всем им искреннюю благодарность.
МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА
Одним из элементов подготовки советских
космонавтов к первым полетам являлись
испытания в сурдокамере
(звуконепроницаемая камера). Целью длительного испытания
космонавтов в сурдокамере было изучение
состояния нервно-психической сферы и
физиологических реакций, определение
способности человека к точному выполнению
заданий в рамках обусловленной
деятельности.
При исследованиях в сурдокамере
обеспечивалась как изоляция, так и условия
относительной гиподинамии. Космонавты жили и
работали по суточному графику «работа —
отдых», который соответствовал реальным
условиям космических полетов; был
разработан комплексный метод регистрации медико-
биологической информации, позволявший
проводить экспериментальные
психологические исследования.
Советские авторы [5, 7, 8, 13, 14] приводят
экспериментальные данные о
функциональных сдвигах, наблюдавшихся у некоторых
космонавтов во время экспериментов в
сурдокамере. Отмечено, что все испытуемые
имели высокий уровень
эмоционально-психической устойчивости и адаптационных
возможностей.
Время нахождения в камере было
неодинаковым. Так, В. В.. Терешкова провела
там 7 суток, & В. Г. Быковский — 10 суток.
Различия сроков пребывания в камере были
обусловлены многими обстоятельствами,
в том числе предполагаемой длительностью
полета.
В процессе исследований в сурдокамере
были испытаны специальные комплексы
физических упражнений, которые оказались
эффективными. Был предложен целый ряд
специальных устройств и процедур, куда
входили велоэргометр, резиновые эспандеры,
система инерциальных и изометрических
упражнений [2]. После испытания в девяти
длительных экспериментах эти устройства
продемонстрировали положительный эффект
по предупреждению нежелательных
последствий гипокинезии и были
рекомендованы для применения в реальном
космическом полете.
Первые группы советских и американских
космонавтов проходили специальную
тренировку в термокамерах с повышенной
температурой. Эти тренировки преследовали
двоякую цель: повысить устойчивость организма
к температурному фактору (повышение
температуры в кабинах кораблей считалось
вероятной аварийной ситуацией) и определить
индивидуальную реакцию организма на
задаваемую тепловую нагрузку.
В результате проведенных исследований
советские авторы [1] рекомендовали
использовать в качестве функциональной теплопро-
бы для раздетых испытуемых экспозицию при
температуре 60°. Тренировка к тепловой
нагрузке применялась и в США, однако этот вид
тренировки прошла только первоначальная
группа космонавтов.
Основное внимание уделялось
предварительной тренировке космонавтов к
пребыванию в условиях невесомости — главному
неизвестному фактору космического полета,
который мог быть воспроизведен только в
течение кратковременных периодов при полете
самолета по траектории Кеплера.
Исследование вопроса об использовании этих полетов
для тренировки космонавтов было проведено
американскими и советскими учеными [19]
в конце 50-х годов.
В этих исследованиях было установлено, что
реакция человека на кратковременную
(несколько десятков секунд) невесомость
индивидуальна и все испытуемые могут быть
разбиты на три группы в соответствии с их
самочувствием и поведением в невесомости:
1) лица, сохранявшие в невесомости
хорошее самочувствие;
2) лица, которые испытывали иллюзорные
ощущения, исчезавшие после 12—15
экспозиций;
3) лица, у которых немедленно
развивались симптомы дискомфорта, а адаптация
была затруднена.
Весьма существенным являлся тот факт,
что в процессе выполнения повторных полетов
ПОДГОТОВКА КОСМОНАВТОВ
441
по параболе Кеплера большинство лиц с
пониженной переносимостью невесомости
постепенно адаптировались к этому фактору.
Исследования Л. А. Китаева-Смык [10],
И. А. Колосова [И] и В. И. Копанева и сотр.
[12] продемонстрировали, что статокине-
тические нарушения у летного состава
были менее выражены и исчезали при
повторных экспозициях быстрее, чем у нелетного
состава.
Например, сенсорные нарушения у
летного состава полностью исчезали после 12
воздействий невесомости; у нелетного
состава для этого потребовалось более 30
повторений.
Возможность адаптации к кратковременной
невесомости явилась основанием для
проведения тренировок космонавтов на самолетах
в полетах по параболе Кеплера.
Тренировки проводились как при фиксации
космонавтов на рабочем месте, так и при их
свободном парении в кабинах больших самолетов.
Естественно, что, предпринимая эти
исследования, советские и американские ученые
вполне ясно понимали наличие существенных
различий между физиологическими
реакциями на кратковременную и длительную
невесомость. В первом случае воздействие
адресовалось прежде всего статокинетическому
анализатору и нервно-эмоциональной сфере
космонавтов, в то время как во втором случае
доминирующее значение приобретали сдвиги
со стороны сердечно-сосудистой системы и
обменных процессов.
Тем не менее полеты по параболе Кеплера
позволяли не только оценить
предрасположенность к вестибуло-вегетативным
расстройствам, но и снизить путем адекватной
тренировки выраженность неблагоприятных
реакций, что в конечном итоге могло оказаться
полезным и в реальном космическом полете
[18, 20].
По мере накопления опыта пилотируемых
космических полетов полеты на самолетах
по параболе Кеплера стали приобретать
характер испытаний для оценки агрегатов и
систем, работоспособность которых в
невесомости представлялась сомнительной, и
тренировок в плане отработки у космонавтов
навыков по выполнению некоторых операций в
невесомости*
Для того чтобы обеспечить адаптацию
физиологических систем человека к действию
поперечных ускорений во время космического
полета* в систему тренировки советских и
американских космонавтов был включен
специальный цикл ознакомительно-тренировочных
вращений на центрифуге [30, 33, 40—45]. Во
время вращений на центрифуге
определялась индивидуальная устойчивость организма
к ускорениям различной интенсивности и
принимались меры для повышения этой
устойчивости. Все космонавты положительно
оценивали предполетную тренировку на
центрифуге. Общее укрепление организма, а также
выработка навыков произвольного
напряжения мышц ног и брюшного пресса, брюшного
и грудного типов дыхания значительно
повышали устойчивость к ускорению. Наблюдения
за реакциями организма при действии
перегрузок легли в основу разработанной системы
тренировки. Для характеристики величин
воздействия можно указать, например, что
советские космонавты подвергались
воздействию поперечных ускорений 7, 9 и 10 G.
В. И. Степанцов и А. В. Еремин [16]
показали, что тренировка на центрифуге особенно
эффективна в тех случаях, когда исходная
переносимость человеком этого фактора
является низкой. Наиболее эффективными были
тренировочные режимы, основанные на
принципе постепенного нарастания нагрузки при
одновременном увеличении интервалов между
вращениями на центрифуге.
Советские космонавты первыми
столкнулись с вестибуло-вегетативными
расстройствами (болезнью движения). Симптомы
болезни движения наблюдались у пилота корабля
«Восток-2» Г. С. Титова. В связи с этим в
советской программе медико-биологической
подготовки большее место заняли вестибулярные
тренировки. Специальные программы
тренировки, которые всегда были строго
индивидуальными, включали активные и пассивные
методы. К методам активной тренировки
относятся физические упражнения, в том числе
упражнения на гимнастических снарядах.
Пассивная тренировка не предусматривает
каких-либо действий тренирующегося и
заключается в качании на простых и четырех-
штанговых качелях, вращении на
специальных стендах и т. д. [15]. Тренировка
оказалась эффективной при вегетативных
симптомах болезни движения (успех в 50% случаев)
и малоэффективной, когда имели место
нервные и сердечно-сосудистые симптомы.
Естественно, что при проведении тренировочных
занятий должны учитываться индивидуальные
особенности тренирующихся.
В программах тренировки, разработанных
в обеих странах, была особо выделена
физическая подготовка, поскольку она
является неспецифическим средством
повышения устойчивости организма к действию
442
ЧАСТЬ IV. ОТБОР И ПОДГОТОВКА КОСМОНАВТОВ
большинства факторов космического полета
[25,26,40].
В программе физической подготовки
советских космонавтов наряду с групповыми
занятиями значительное место отводилось
индивидуальной тренировке с учетом
особенностей развития и интересов космонавтов.
Аналогично в Соединенных Штатах каждый
космонавт тренировался по программе, которую
он считал целесообразной, исходя из
результатов наземных экспериментов и имеющегося
опыта полетов. В программы входили катание
на водных лыжах, упражнения на батуте и
другие виды спортивных упражнений. Для
повышения вестибулярной и статокинети-
ческой устойчивости рекомендовали
различные виды плавания, особенно плавание
кролем, при котором совершаются
колебательные движения тела относительно
продольной оси.
Развитие космоплавания и появление
космических кораблей с экипажами из лиц
нескольких профессий привело к
дифференциации задач членов экипажа и включению в его
состав инженеров и ученых различных спе-
циональностей. Н. Н. Гуровский и соавт. [7]
указывают, что предполетная подготовка
космонавтов-исследователей отличалась от
подготовки пилотов. Требования к состоянию их
здоровья были несколько снижены. Для этой
категории космонавтов были характерны
меньшая физическая подготовленность и
относительно высокий возраст. Так, например,
для космонавта-пилота (командира корабля)
особое значение имело совершенствование
таких качеств, как ориентировка в пространстве
и умение наблюдать за движущимися
ориентирами; для других же членов экипажа эти
качества не имели первостепенного значения.
Однако переносимость динамических
факторов полета (невесомость, перегрузки) должна
быть высокой у всех членов экипажа.
Особепность подготовки
космонавтов-исследователей в Советском Союзе состоит также в
том, что первый этап этой подготовки
осуществляется без отрыва от основной работы
(например, врача в клинике или институте,
инженера или астронома в своем учреждении).
На этом этапе значительное место отводится
физической и вестибулярной тренировке и
пребыванию в среднегорье. Установлено, что
акклиматизация к средним высотам повышает
устойчивость к ускорениям и гипоксии, а
также увеличивает физическую
работоспособность.
Кроме того, пребывание в горах удобно
использовать для психологической подготовки
экипажей к действиям в усложненных
условиях и для проверки личностных качеств.
Только после этого космонавты-исследователи
приступают к тренировке в составе экипажа;
эта тренировка проводится с освобождением
космонавтов от основной работы [8].
Средства подготовки сильно различаются
по своему назначению, эффективности и
конструктивному выполнению. Все средства
подготовки можно разделить на моделирующие
стенды для подготовки организма
космонавтов к условиям космического полета и на
тренажеры для отработки профессиональных
навыков по управлению кораблем и его
системами. Помимо этого, могут быть
комбинированные стенды, на которых подготовка
космонавтов к профессиональной деятельности
сочетается с подготовкой организма к
экстремальным условиям полета.
К первой группе относятся моделирующие
стенды и средства физической и специальной
подготовки (центрифуги, гимнастические
снаряды, батуты, лопинги, стенды приземления,
самолеты и др.), а также тренажеры —
имитаторы окружающей среды (барокамеры,
сурдокамеры, самолеты для полетов по
траектории Кеплера и др.).
Вторая группа включает тренажеры для
отработки профессиональных навыков
управления (навигация, связь, сближение и
стыковка, посадка, имитаторы систем
жизнеобеспечения). Комплексный тренажер совмещает
в себе многие частные моделирующие
устройства обеих групп.
Мы уже останавливались на подготовке
организма космонавтов к перенесению факторов
полета и соответственно на используемых
средствах; теперь рассмотрим подготовку
космонавтов к управлению кораблем и его
системами. При подготовке первой группы
советских космонавтов их тренировка по
управлению кораблем осуществлялась на
моделирующем стенде-тренажере, обеспечивающем
выработку и закрепление навыков по ручной
ориентации и ручному спуску корабля. Он
включал в себя оптический ориентатор, ручку
управления по курсу, тангажу и рысканию,
ручку управления двигателем, планетарий,
различные летные приборы, навигационное
вычислительное устройство, вычислительное
устройство для учета динамических
характеристик полета, траектории, кинематики и
параметров двигательной установки, пульт
управления тренажером.
Подобная схема тренажеров управления
является общей для кораблей любого типа, она
позволяет космонавту работать на Земле в
ПОДГОТОВКА КОСМОНАВТОВ
443
реальном масштабе времени и имитировать
реальные параметры движения корабля по
отношению к Земле и планетам. Естественно,
что приборы, испдльзуемые в таких
устройствах, меняются в зависимости от их
усовершенствования. Такие тренажеры
использовались при подготовке и советских и
американских космонавтов [46].
При подготовке по программам «Союз» и
«Салют», кроме этого, значительное место
занимали тренировки на специальных
тренажерах, обеспечивающих выработку навыков
стыковки кораблей в космосе. Они были
основаны на фактическом сближении двух
моделей кораблей, движением которых управлял
космонавт. При помощи оптической системы
движения передавались на индикаторы
(тренажер «Волга») и телевизионные
экраны.
Подготовке космонавтов к управлению
кораблем и его системами уделялось очень
большое внимание, при этом навыки
основных операций доводились до автоматизма,
широко обрабатывались также различные
непредвиденные, в том числе аварийные,
ситуации.
Специальная программа на тренажере,
установленном на самолете, была выполнена
космонавтами, готовящимися к выходу в
открытый космос, при полетах по параболе
Кеплера.
Завершающим этапом подготовки
космонавтов являлась тренировка-испытание в макете-
тренажере космического корабля. Кабина
этого макета была снабжена всеми
реальными системами жизнеобеспечения, связи,
регистрации медицинских показателей, научной
аппаратурой.
Задачами этого этапа подготовки были:
отработка и уточнение элементов полетного
задания, получение исходных фоновых данных,
характеризующих состояние основных
физиологических функций при пользовании
реальными системами корабля и в масштабе
времени, соответствующем полетному. Кроме
того, окончательно проверялась подгонка
индивидуального снаряжения, уточнялся рацион
питания. Космонавт полностью выполнял
будущую программу полета.
Значительное время в подготовке
космонавтов отводилось изучению конструкции
космического корабля, ракеты-носителя и
теоретическим курсам.
По отзывам советских космонавтов,
тренировки в макете космического корабля
чрезвычайно полезны, они наиболее полно
позволяют представить будущий космический полет,
уточнить взаимодействие членов экипажа,
внести последние коррективы в задание. Как
будет показано ниже, все это справедливо и
в отношении космонавтов США.
В США выполнение программы групповой
предполетной тренировки в ходе подготовки
к первому суборбитальному полету было
обязательным для каждого пилота (а также и его
дублера). Группа космонавтов принимала
участие в конструкторских работах и
операторской деятельности и время от времени
проходила ограниченные курсы тренировок,
чтобы сохранить опыт, приобретенный при
выполнении программы групповой
тренировки [46].
В этой программе подготовки человека к
космическому полету использовались методы,
которые не были ни принципиально новыми,
ни уникальными. Поскольку космонавт
должен был играть активную роль, сходную с
ролью пилота, который управляет новым
типом самолета, в программу тренировки вошли
методы, применявшиеся уже в течение многих
лет в авиации. Хотя тренировки космонавтов,
готовящихся к полету на кораблях
«Меркурий» — первых орбитальных кораблях
США — методологически очень походили на
обычные тренировки летчиков, программа
подготовки космонавтов строилась с учетом
некоторых специфических требований.
Поскольку задача массовой подготовки не
ставилась, первые семь космонавтов, будучи уже
высокотренированными людьми, могли
пройти программу с сокращениями, которые были
бы нежелательны в курсе общей подготовки
летчиков. Кроме того, участники программы
были уже опытными
летчиками-испытателями и могли мысленно оценить космический
полет. Поэтому в определении уровня
тренированности каждого космонавта важную роль
играли личная инициатива и чувство
ответственности, и общее число тренировок могло
быть уменьшено. Программа тренировок в
имитаторах могла при необходимости
изменяться, поскольку космический корабль, в
котором должны были действовать
космонавты, еще находился в стадии разработки и
подвергался непрерывным модификациям в
соответствии с разработкой новых требований
полетного задания. Программа тренировок
должна была также активно содействовать
реальному процессу создания космического
корабля. Будучи сами инженерами,
космонавты помогали конструкторам промышленных
фирм, участвуя в проектировании и оценке
многих систем космического корабля.
Тренировки часто сочетались с испытаниями си-
444
ЧАСТЬ IV. ОТБОР И ПОДГОТОВКА КОСМОНАВТОВ
стем, для того чтобы оценить как бортовое
оборудование, так и индивидуальное
снаряжение членов экипажа. Следует отметить, что
советские космонавты аналогичным образом
принимали участие в технической
разработке и испытаниях систем.
Значение тренажеров, воспроизводящих с
высокой точностью обстановку полета,
хорошо известно из опыта авиации. Роль
тренажеров в обеспечении успеха космического
полета, вообще говоря, выше, чем в
обеспечении испытательных полетов на самолетах.
Это обусловлено различиями в самой
сущности программ. После запуска экипажу
космического корабля поручается осуществление
всего полетного задания, которое
предполагает действие широкого круга переменных,
характеризующих обстановку полета. При
испытаниях самолетов обычно оказывается
возможным более постепенное изучение
полетных ситуаций благодаря сериям
ознакомительных полетов. В то время как
летчик-испытатель может приобрести значительную
часть знаний в условиях, эквивалентных
реальному испытательному полету, экипаж
космического корабля должен получить все
знания и накопить максимальный опыт
выполнения всех полетных задач до полета.
Таким образом, космические тренажеры
должны обеспечивать высшую степень
точности воспроизведения условий космического
корабля и моделирования полетного задания.
Опыт авиации широко использовался при
разработке и эксплуатации первого космического
тренажера для отработки задач программы
«Меркурий». В основу разработки тренажеров
для последующих космических программ —
«Джемини» и «Аполлон» — был положен
опыт, приобретенный в космических полетах.
При подготовке программы «Меркурий»,
а также «Джемини» и «Аполлон» большие
опасения у специалистов вызывало действие
факторов полета на работоспособность
экипажа [17]. Соответственно тренировка экипажа
строилась главным образом на
воспроизведении действия таких условий, как высокие
перегрузки, отсутствие силы тяжести, тепло,
шумы и «кувыркание» космического корабля при
полете.
Космонавты космического корабля типа
«Меркурий» прошли многократную
тренировку с действием имитированных факторов
космического полета на организм. Особое
беспокойство высказывалось в отношении
возможности ручного управления космическим
кораблем во время действия высоких перегрузок
в момент старта и входа космического
корабля в плотные слои атмосферы. Поэтому
космонавты участвовали в четырех
программах исследований на центрифуге [30, 33, 40—
43, 45]. Все без исключения четыре
номинальные программы исследований на
центрифуге были выполнены в Авиационной лабо^
ратории ускорений Исследовательского
центра Военно-морской авиации в Джонсвилле,
Пенсильвания, как часть групповой
программы тренировок.
В двух первых программах решались
комбинированные задачи, включавшие
технический поиск и ознакомление космонавтов с
характером воздействий; в двух последних
проводилась интенсивная тренировка.
Конфигурация гондолы центрифуги и система
управления с использованием вычислительной
машины изменялись от программы к
программе. Гондола имитировала интерьер кабины
космического корабля как для орбитальных,
так и для баллистических полетов. Система
регулирования «высоты» работала по
принципу замкнутого контура, управление
вращением центрифуги было внешним.
Космонавты во время центрифугирования были
одеты в космические скафандры; некоторые
серии вращений проводились пщ имитации
высоты 8500 м (248 мм рт. ст.). Bdero первые
космонавты имели в среднем по 45 час.
«налета» на центрифуге. Программы тренировки
оказались весьма полезными, поскольку они
обеспечивали возможность проверки
индивидуального снаряжения и соответствия
приборов космического корабля возможности их
обзора во время действия перегрузок; кроме
того, космонавты имели возможность
выработать навыки, повышающие устойчивость к
перегрузкам.
Пилоты-космонавты единодушно
подтвердили важность своего участия в проверке
систем космического корабля в период,
непосредственно предшествующий полету. Было
высказано общее мнение, что центрифуга
является наиболее полезным устройством
моделирования условий полета и короткие
тренировки на ней перед полетом весьма
желательны [23,46].
Результаты полетов по проекту
«Меркурий» показали, что условия космического
полета длительностью до 22 час. не оказали
неблагоприятных воздействий на
работоспособность членов экипажа [40]. В соответствии
с этим программы подготовки экипажей
космических кораблей «Джемини» и «Аполлон»
были пересмотрены и основное внимание
в них было уделено проблемам выполнения
многочисленных и сложных пррфессиональ-
ПОДГОТОВКА КОСМОНАВТОВ
445
ных задач. Опыт полетов по проекту
«Меркурий» показал важность тренировки с
имитацией панорамы, наблюдаемой экипажем в
иллюминаторе. Для полетов кораблей «Дже-
мини» и «Аполлон» эта задача имела еще
большее значение.
В тренажере космического корабля
«Меркурий» не было адекватных средств
воспроизведения панорамы, поэтому главные усилия
в последующей программе «Джемини» были
направлены на исправление этого недостатка.
В ходе выполнения проекта «Меркурий» была
подтверждена и необходимость использования
тренажеров высокой точности. В связи с этим
в программах «Джемини» и «Аполлон» было
предусмотрено создание тренажеров для
моделирования всего полета как в Центре
пилотируемых космических полетов НАСА, так
и на месте запуска в Космическом центре
НАСА им. Кеннеди [23, 25, 26, 31].
К весне 1961 г., когда был совершен первый
полет по программе «Меркурий»,
длительность групповой тренировки космонавтов
составила два года [48]. Как уже отмечалось,
перед каждым полетом пилот и его дублер
участвовали в программе предполетной
подготовки. Продолжительность курса зависела
от времени между полетами и задач полета.
Часто дублер назначался первым пилотом
для последующего полета, что позволяло
сократить сротГпредполетного курса для
каждого кандидата примерно до 6 месяцев: три
первых месяца он был дублером, три
остальных — основным пилотом..
Вклад космонавтов-пилотов в
совершенствование систем космического корабля начался
вскоре после того, как они в достаточной мере
ознакомились с конструкцией космического
корабля «Меркурий». Уже в 1961 г, они
участвовали в планировании последующих
программ «Джемини» и «Аполлон».
Каждый космонавт минимум на три недели
привлекался к работе на одной из станций
слежения и для связи с бортом корабля
«Меркурий». По завершении программы
групповой подготовки космонавты занимались
текущими вопросами подготовки к полетам и
тренировались для сохранения своих летных
навыков [22,33,46,47].
Ограниченность известных способов
имитации визуальной обстановки космического
полета и сжатые сроки работ в начальной
стадии проекта «Меркурий» не позволяли
выбрать ничего, кроме перископного тренажера.
Были приложены значительные усилия в
попытке разработать новое многоцелевое
устройство отображения.
Итогом этих усилий стало появление
системы обзора фактической картины; на входе
этой системы могли восприниматься
различные виды информации — от трехмерных
моделей до кольцевых телевизионных лент или
кинолент.
До того как в октябре 1962 г. был совершен
шестивитковый орбитальный полет («Мерку-
рий-8»), ученых беспокоил вопрос о том,
сможет ли пилот определить угол рыскания
корабля, пользуясь в качестве отправных
моментов только медленным передвижением
материков и облаков, видимых из
иллюминатора. Способность пилота точно определять
рыскание с использованием видимых через
иллюминатор ориентиров особенно важна в
случае отказа гироскопических приборов,
дающих информацию о положении корабля, во
время работы тормозной двигательной
установки (как было во время полета «Мерку-
рия-9» в мае 1963 г., когда пилот должен был
довериться результатам наблюдений из
иллюминатора, чтобы точно определить положение
корабля во время торможения). С учетом
этого был разработан, построен и использован
для тренировок тренажер по определению
угла рыскания космического корабля.
Устройство имитации положения состояло из
уменьшенной в два раза кабины космического
корабля «Меркурий» с прозрачными стенками,,
которая была установлена на карданных
подвесах, обеспечивающих четыре степени
свободы. Тренажер по определению земных
ориентиров состоял из прототипа кресла
пилота, настоящего перископа (с космического
корабля «Меркурий»), экрана для задней
проекции и автоматизированного фильмоскопа.
На тренажере космонавт знакомился с
широкоугольной оптикой перископа, которая
давала уменыпенное-изображение очертаний
побережья, рек, горных хребтов и других
топографических элементов. Тренажер двигался на
воздушном подшипнике, мог изменять
положение по крену до 360°, по тангажу и
рысканию до 350°. В системах регулирования
положения тренажера, подвешенного на тросе,
использовались реактивные двигатели,
создающие низкие крутящие моменты при
малом расходе топлива (аналогичные двигатели
использовались в реальном полете).
Чтобы в случае необходимости покинуть
корабль, совершающий беспорядочный полет,
космонавты тренировались на многоосевом
тренажере инерциального вращения.
До сих пор мы рассматривали трудности
имитации работы с основными системами
космического корабля. Это не означает, однако,
446
ЧАСТЬ IV. ОТБОР И ПОДГОТОВКА КОСМОНАВТОВ
что вспомогательные системы корабля имеют
маловажное значение. В действительности
значительная доля усилий связана с
отработкой операций по их эксплуатации внутри
корабля.
В конечном итоге из опыта, полученного
при осуществлении проекта «Меркурий»,
складывалось впечатление, что
систематическая подготовка, проводившаяся изо дня в
день перед реальным полетом, была наиболее
ценным этапом всей программы подготовки.
В то же время отмечено, что в дальнейшем
проводить подготовку следует таким образом,
чтобы избегать переутомления
непосредственно перед запуском [24, 25, 40].
Последней областью подготовительных
мероприятий была медицинская и физическая
подготовка космонавта. Проводились
заключительное врачебное обследование для
определения годности пилота к выполнению
полетного задания и сбор большей части
фоновых данных, которые предназначались для
сопоставления с результатами полетных
наблюдений. Космонавт .переводился на диету
с малым количеством шлаков, чтобы в полете
не возникли трудности удаления твердых
отбросов. Каждый из космонавтов усиливал
свою программу. .физической тренировки.
Опыт показал, что поддержание физической
подготовленности и избежание избыточного
утомления являются для этого периода
совершенно необходимыми условиями.
Каждый полет космического корабля
«Меркурий» предваряло полное «проигрывание»
наиболее важных фаз полета *е участием
экипажа, руководства и наземных сил и средств
обеспечения; это мероприятие являлось
частью программы предполетной подготовки
экипажа.
Поскольку такая имитация показала себя
как чрезвычайно эффективное средство
подготовки экипажа и персонала групп наземного
обеспечения, она была усовершенствована и
расширена для программ «Джемипи» и
«Аполлон».
Полетами космических кораблей «Джеми-
ни» был сделан еще один шаг в развитии
пилотируемых орбитальных полетов.
Предыдущие полеты советских и американских
космонавтов продемонстрировали возможность
человека жить и работать на орбите.
Программа полетов двухместного космического
корабля «Джемини» предусматривала в числе
других задач проверку физиологических
возможностей человека жить и работать в космосе
в течение времени, необходимого для полета
к Луне и возвращения на Землю, а также
для выполнения рабочих операций в
открытом космосе. Технические задачи включали
изучение возможностей тесного сближения
и стыковки космических кораблей для
подготовки к последующим полетам на Луну.
Таким образом, значительно возрастали
не только физические требования к
космонавтам. Значительно усложнились также тре^
бования к подготовке их как
пилотов-испытателей. Двухместный космический корабль
«Джемини» был рассчитан на выполнение
пилотами роли ключевой «системы» в
обеспечении успеха операции. Летные экипажи
показали, что, несмотря на малые размеры
кабины космического корабля, в ней
возможна эффективная и квалифицированная
деятельность [26, 27].
Эти факторы оказали непосредственное
влияние на подготовку космонавтов к серии
полетов «Джемини» и обусловили ее отличия
от подготовки к полетам на одноместных
кораблях серии «Меркурий». Кроме того, по
мере осуществления программы «Джемини»
происходила одновременная подготовка
пилотов и вновь отобранных групп космонавтов-
исследователей к полетам по программе
«Аполлон» [36—37].
Поскольку одной из задач полетов
«Джемини» было тесное сближение в космосе,
программа «Джемини» требовала более сложных
имитаторов, чем «Меркурий». В полете было
необходимо умение пилота осуществлять
сближение, используя главным образом
информацию, полученную через иллюминатор.
Это определило необходимость создания
визуальной системы, входящей в имитаторы
полета «Джемини». Разработка и
использование совершенной для данного момента
времени системы оптического отображения с
бесконечной перспективой существенно
приблизили результаты имитации к реальным
условиям и увеличили ценность имитатора для
подготовки экипажей «Джемини».
Результаты выполнения программы
«Джемини» со всей очевидностью показали, что
для развития средств имитации в тесном
соответствии с непрерывно изменяющимися
характеристиками космических кораблей
необходима хорошо продуманная и
эффективная система контроля за процессом
разработки этих средств. Такая система должна быть
оперативной, а ее персонал должен знать о
всех изменениях космических кораблей,
принимать решения о необходимых
модификациях и обеспечивать внедрение новых
разработок в различные имитаторы. Создание
специального комитета со вспомогательными
ПОДГОТОВКА КОСМОНАВТОВ
447
рабочими группами при выполнении
программ «Джемини» и «Аполлон» дало хорошие
результаты [31].
В ходе программ «Джемини» и «Аполлон»
подготовка космонавтов получила дальнейшее
развитие; она охватывала как пилотов, так
и космонавтов-исследователей. Начальная
фаза подготовки к полетам «Джемини» и
«Аполлона» включала прохождение
шестимесячного теоретического курса. В основном
программа подготовки была сходна с разработанной
ранее для проекта «Меркурий», но, как было
уже отмечено, она имела более высокий
уровень сложности. Всем пилотам были
поставлены специфические задачи в области
проектирования и оперативной деятельности по
программам «Джемини» и «Аполлон».
Летные экипажи обучались выполнению
различного рода заданий. Они должны были освоить
решение навигационных задач, коррекцию
траектории полета, а также управляемую
посадку в атмосфере (на Землю) и в условиях
безвоздушного пространства (на поверхность
Луны). Они должны были также освоить
процедуры проверки систем корабля, старт с
околоземной орбиты, с окололунной орбиты и с
поверхности Луны, используя для подготовки
к старту только ту информацию, которая
могла быть получена посредством бортовых
приборов и по радиосвязи с Земли. Они должны
были изучить элементы космического
корабля, стартовых двигателей и наземных средств
обеспечения. Участие членов экипажей в
испытаниях своего космического корабля
позволило им накапливать опыт в области
оперативной деятельности и вырабатывать
профессиональные навыки. При испытаниях,
связанных с отработкой операции сближения,
все космонавты провели в кабине «Джемини»
от 40 до 50 час, в течение которых они
производили наблюдения, следили за
исправностью оборудования и оценивали состояние
корабля [28, 29, 31].
Программа «Джемини» показала, что
точность реакций летного экипажа во время
орбитального полета теснейшим образом зависит
от точности воспроизведения ситуаций в
имитаторе, который использовался для
предполетной тренировки.
Опыт полетов свидетельствовал, что
большая часть имитаторов обладала
необходимыми качествами и в большинстве случаев
обеспечивала точное воспроизведение условий
реального полета.
Для каждого эксперимента по программе
«Джемини» было обеспечено тренажерное
оборудование, конструкция которого
полностью повторяла реальный полетный
образец. Действия со специфическими приборами
давали в этих условиях превосходную
тренировку в использовании отдельных частей
оборудования корабля. В некоторых случаях
реальных образцов экспериментального
оборудования, к сожалению, не удавалось
получить вплоть до предстартового периода. Это
создавало определенные трудности в работе
членов экипажа, так как им приходилось
изучать новые виды оборудования и
процедуры его использования в течение немногих
дней, оставшихся до полета.
ПОДГОТОВКА К ПОЛЕТАМ «ДЖЕМИНИ»
В КОМПЛЕКСЕ С КОСМИЧЕСКОЙ МИШЕНЬЮ
«АДЖЕНА»
Для наземной имитации сближения и
стыковки космического корабля с мишенью,
выполненных в полетах «Джемини-11» и «Дже-
мини-12», в Центре пилотируемых
космических полетов НАСА был построен
динамический тренажер, на котором отрабатывались
действия экипажей. На этом тренажере были
отработаны основные графики развития
событий во времени и задача маневрирования при
соединении с мишенью. Способность
экипажа к выполнению своих задач при больших
изменениях положения корабля можно
рассматривать как эффект проведенной
тренировки. Вначале подготовка летного экипажа
к действиям в нормальных и аварийных
условиях проводилась на имитаторе полета
«Джемини» в Центре пилотируемых полетов. После
прибытия экипажа в Космический центр
им. Кеннеди отработка действий в
нормальных условиях была усилена, а действиям в
аварийных ситуациях уделялось меньшее
внимание, чтобы сконцентрировать усилия на
плановых задачах полета. Заключительный
инструктаж по системам был проведен в
Космическом центре им. Кеннеди, а тренировка
в управлении всеми системами космического
корабля выполнена в имитаторе полета
«Джемини».
Проигрывание графика полета с участием
Центра управления и всей сети станций
слежения включало практические действия при
всех типах отказов систем и обеспечило
возможность тренировки как для членов летного
экипажа, так и для наземной группы [34].
В доступных для экипажа «Джемини»
вариантах моделирования полета создавались
условия, близкие к тем, которые могли
встретиться в реальном полете. Успешное
выполнение полетных заданий всеми экипажами
448
ЧАСТЬ IV. ОТБОР И ПОДГОТОВКА КОСМОНАВТОВ
«Джемини» было непосредственным
результатом тренировок в условиях приближенного
к реальности моделирования ситуаций
полета [38].
Некоторые эксперименты по программе
«Джемини» были связаны с тяжелой
нагрузкой на экипаж в предстартовом периоде.
Общее мнение было таково, что в этом
периоде следует избегать дополнительных
нагрузок.
Типичным примером, который приводится
и космонавтами, может служить подготовка к
медицинскому эксперименту М-7 по
изучению баланса кальция у летного экипажа
«Джемини-7». Эксперимент включал переход
на строгур. диету, полный сбор всех отходов
и две ежедневные ванны из дистиллированной
воды. Переход на диету был воспринят
хорошо, пища была вкусно приготовленной.
Однако сбор отходов было трудно совместить
с другими видами деятельности, поскольку
сборники можно было разместить только в
местах наиболее частого пребывания экипажа,
например вблизи стартового комплекса,
тренажера и в жилых помещениях. К счастью,
прекрасная согласованность действий
космонавтов в этом эксперименте свела к
минимуму число возникших трудностей. Для врачей
этот эксперимент имел очень важное
значение, и продолжение исследований было
запланировано на 1973—1974 гг. в программе
«Скайлэб» [38].
Итоги программы «Джемини» обеспечили
ученых и инженеров обширной информацией,
необходимой для дальнейшей подготовки и
в конечном итоге успеха высадки на
поверхность Луны [34]. Члены экипажей космиче-
скогсг корабля «Джемини» доказали, что
человек может находиться в условиях
невесомости по крайней мере в течение 14 суток
(что в два раза превышало время,
минимально необходимое для лунной экспедиции).
Космонавты освоили методы сближения и
стыковки, крайне важные для выполнения
программы «Аполлон». Они подтвердили
концепцию, в соответствии с которой для
пополнения запасов горючего будущих космических
кораблей; способных совершать стыковку в
космосе, на орбиту может быть выведен
специальный вспомогательный корабль. Наконец,
экипажи" «Джемини» доказали возможность
сравнительно длительной деятельности
человека в открытом космосе и выполнения
членами экипажей определенных задач вне
космического корабля. Все это было прелюдией
к полетз* кораблей «Аполлон» на Луну
[36,37].
25 мая 1961 г., посадка на поверхность
Луны и возвращение с нее «в этом десятилетии»
была объявлена в США основной задачей.
Для достижения этой научно-технической
задачи потребовалась мобилизация
национальных ресурсов. Как отмечено выше, была
осуществлена программа отбора одновременно
пилотов и космонавтов-исследователей и
затем начата подготовка обеих групп
параллельно с подготовкой и операциями по.
программе «Джемини». В ходе этой подготовки
космонавты принимали участие в
проектировании и разработке космического корабля
в рамках их предшествующего опыта и
специализации.
ПОДГОТОВКА К ПОЛЕТАМ ПО ПРОГРАММЕ
«АПОЛЛОН»
Относительно большие размеры
космического корабля «Аполлон» существенно
усложнили процесс подготовки. Вес первого
пилотируемого корабля этой серии «Аполлона-7»
составил 20475 кг. Это разительно
контрастирует с первым орбитальным
пилотируемым кораблем серии «Меркурий» (с. ракетой-
носителем «Атлас»), весившим 2900 фунтов
(1315 кг), и первым пилотируемым кораблем
следующей серии («Джемини-3»,
ракета-носитель «Титан-2»), весившим 7111 фунтов
(3226 кг).
Экипажи для лунных полетов состояли из
трех человек: командира (или пилота),
штурмана (или второго пилота) и инженера по
системам. Командир корабля и штурман
могли практически полностью заменять друг
друга в управлении двигательной установкой и
положением корабля, навигации,
использовании бортовой вычислительной машины,
осуществлении связи и общем контроле за
системами. Конкретные обязанности инженера по
системам были определены в процессе
проектирования последних. Он мог меняться
местами с пилотом и выполнять маневр
торможения и посадки на Землю, однако его основной
обязанностью было обеспечение работы:
различных двигательных установок, особенно во
время посадки на Луну и покидания лунной
поверхности. При некоторых вариантах
встречи космических кораблей в ходе полета к
Луне третий член экипажа мог также
привлекаться к проверке корабля после операции
стыковки.
Анализ деятельности экипажа на кораблях
программы «Аполлон» показал, что для
моделирования всего полета и его этапов днеобхо-
димы разработка различных типов тренаже-
ПОДГОТОВКА КОСМОНАВТОВ
449
ров и рациональное их размещение. Один из
вариантов решения состоял в том, чтобы
моделировать все подсистемы космического
корабля при помощи вычислительной машины,
т. е. осуществлять моделирование без
использования реальных конструкций подсистем
космического корабля. Одна из областей, в
которой применялся особый подход, включала
моделирование действий на борту корабля и
работы навигационного вычислительного
устройства. Успешное моделирование было
основано на использовании идеи
«интерпретатора». Для осуществления этой идеи задачи,
решаемые на бортовой вычислительной машине,
были переложены на универсальную
цифровую вычислительную машину. Последняя
отвечала на поступающую информацию о
системах корабля точно таким же образом, как
и бортовая машина. «Интерпретатор» заменил
функциональный подход к моделированию
бортовой машины и вызывал сомнения в
своей адекватности. Он был дорог и всегда
давал результаты с опозданием. Другой
областью, в которой требовались значительная
модернизация и конструкторские поиски,
была разработка визуальной модели посадки на
Луну.
Экипаж прошел интенсивную практику
при выполнении всех номинальных и
непредусмотренных планом задач полета на одном
или большем числе тренажеров НАСА. В
процессе предполетной подготовки члены
экипажа выполняли и ряд других задач, которые
формально не входили в программу
подготовки к конкретному полетному заданию серии
«Аполлон».
Эти задачи включали:
а) подготовку по индивидуальным планам
(теоретические занятия, физическая
подготовка) ,
б) общую летную подготовку (полеты на
самолетах),
в) деятельность по обеспечению
программы «Аполлон» (подгонка снаряжения,
медицинские обследования и тренировочные
сборы, наблюдение за полетами, технические и
оперативные работы).
В 1969 г. число действующих космонавтов
достигло 49 человек. Подключение
космонавтов из программы пилотируемой орбитальной
лаборатории ВВС США компенсировало
естественные потери и изменения в штатной
структуре*.
В течение предшествующего десятилетнего
периода было отобрано 73 космонавта. К
концу 1969 г. четверо из них занялись
административными вопросами программы
космических полетов в Центре пилотируемых
космических полетов в Хьюстоне (Техас).
Девять космонавтов ушли в отставку или
уволились.
Подготовка к полетам на кораблях «Апол-
лон-9—14» в качестве членов основного
экипажа, дублеров или членов запасного
экипажа была основной задачей действующих
космонавтов. Девять
космонавтов-исследователей прошли курс летной подготовки на
реактивных самолетах и вернулись в Центр
пилотируемых космических полетов. Они
включились в работу по программе
многоцелевого использования кораблей «Аполлон»
(позже названной «Скайлэб») и получили
определенный опыт выполнения операций для
обеспечения последующих посадок на
поверхность Луны. Еще семь космонавтов из
группы подготовки по программе пилотируемой
орбитальной лаборатории были привлечены
для подготовки к полету «Аполлон-14» [36,
37].
СПЕЦИАЛЬНАЯ ПОДГОТОВКА
НА БОРТУ КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ
Работоспособность, проявленная пилотом
в ходе выполнения полетного задания,
является наиболее достоверным показателем
качества программы подготовки космонавтов
[29, 32]. Подтверждение адекватности
подготовки может быть получено путем сравнения
специфических операций, выполненных во
время полета, и тех же операций,
выполнявшихся ранее на тренажере, а также из
оценки пилотами различных средств тренировки.
Материалы для таких оценок получали из
отчетов космонавтов после каждого полета.
Космонавты сообщали, например, что даже
в тех случаях, когда состояние невесомости
в целом вызывает приятные ощущения, в
полете требуется некоторое время, чтобы адапти-
1 В соответствии с определением президентом
Р. Никсоном роли Военно-воздушных сил в
космических исследованиях персонал ВВС был
направлен в Национальное управление по аэронавтике
и исследованию космического пространства для
работы по развитию планов долговременных
космических полетов.
29 Заказ № 1174, т. III
450
ЧАСТЬ IV. ОТБОР И ПОДГОТОВКА КОСМОНАВТОВ
роваться к этому состоянию и необычной
картине, открывающейся из иллюминатора
корабля. Ни одна из этих особенностей полета
не поддается адекватной имитации во время
периодов подготовки. Хотя период адаптации
к условиям орбитального полета мог бы быть
уменьшен, если бы имелась возможность
имитации внешнего вида и ознакомления с более
продолжительным действием невесомости, ни
один из космонавтов не придавал этой
проблеме серьезного значения.
В заключение можно отметить, что
тренировка советских и американских космонавтов
для участия в пилотируемых полетах имела
много общего. В обеих странах методики
тренировки использовали уже известный
авиационный опыт и вбирали в себя
дополнительные требования, вырабатывавшиеся в
результате экстраполяции этого опыта на новые
условия. Поскольку все кандидаты к началу
тренировки уже были опытными летчиками,
которые могли адаптироваться к тяжелым
условиям высокоскоростных высотных
авиационных полетов, главная медицинская
проблема, требовавшая решения, состояла в
изучении влияния факторов космического
полета.
Позже, по мере накопления опыта реальных
космических полетов, появилась возможность
определить требования к формированию
экипажей космических кораблей. Было показано,
что членами экипажей могут быть не только
опытные летчики-испытатели (что было
характерно для первых пилотируемых полетов
в СССР и США), но также ученые и
инженеры.
В период протяженностью несколько более
10 лет, рассмотренный в настоящей главе,
предполетная и летная подготовка членов
экипажей вначале опиралась на наземные
методы и летную практику на самолетах; позже
был успешно использован опыт,
приобретенный в ходе орбитальных полетов.
Подготовка человека к участию в длитель-
лых космических полетах будущего
потребует новых сведений и методов. Для этого
понадобятся объединенные усилия
представителей фундаментальных и прикладных
областей физических и биологических наук в
разработке программ как пилотируемых, так и
непилотируемых полетов. Более чем что-либо
другое, необходимо осознать, что человек
является рациональным динамическим
«субъектом», а не «объектом», оцениваемым только
посредством физических и инженерных
критериев.
Что касается прошлого и настоящего, то
достигнутое на высшем уровне соглашение
между СССР и США о проведении
совместного полета позволяет считать принятые
меры отбора и подготовки космонавтов
достаточно эффективными, чтобы обеспечить
комплектацию экипажей людьми, которые
обладают необходимыми физическими и
эмоциональными качествами, говорят на понятном
Друг другу языке, отражающем опыт
преодоления стрессов и критических ситуаций, и
способны добиться общего успеха.
Таким образом, настоящая глава была
посвящена рассмотрению адаптационных
возможностей человека к необычным условиям
космической среды, осуществляемой
благодаря использованию технических средств,
выработке тренированности и специальной
подготовке. Она содержит лишь еще один из
примеров того, что человек может и должен
сделать, если он намерен продолжать свой путь
к новым знаниям и открытиям. Однако она
касается только первого, небольшого шага
человека в космическое пространство и
присущего этому шагу уровня подготовки. В
отчетах о тех долговременных полетах, которые
человеку предстоит совершить в будущем, эти
первые смелые шаги будут упоминаться с
гордостью, подобно тому как в современных
сообщениях о развитии авиации
воздается должное отважным полетам на
одномоторных самолетах, летавших в нижних
слоях атмосферы на малом удалении от
поверхности Земли.
ПОДГОТОВКА КОСМОНАВТОВ
451
ЛИТЕРАТУРА
1. Ажаев А, Н., Васюта В, Д., Лапшина Н. А.,
Орлова Т. А. К вопросу о применении высоких
температур в качестве
функционально-диагностической пробы. Космическая биология и
медицина, 1968, 5, 73—77.
2. Бажанов В. В., Митин В. В., Сергеев Я. А. К
вопросу о физической тренировке человека для
поддержания его работоспособности в условиях
длительной гиподинамии. Материалы научн.
конф. молодых специалистов, посвященной
памяти А. В. Лебединского. М., 1965, 7—9,
3. Васильев П. В., Котовская А. Р. Средства и
методы повышения устойчивости к ускорениям.
В кн.: Космическая биология и медицина. М.,
«Наука», 1966, 129.
4. Васильев П. В., Лыс у хина Г. В., Уелова Н. Н.
Повышение устойчивости животных к поперечно
направленным перегрузкам посредством
активной и пассивной акклиматизации в условиях
высокогорья. Проблемы космической медицины.
М., «Наука», 1966, 96—97.
5. Второй групповой космический полет. Сисакян
Н. М. (ред.). М., «Наука», 1965.
6. Туровский Н. Н. Специальная подготовка
космонавтов. В кн.: Космическая биология и
медицина. М., «Наука», 1966, 445.
7. Туровский Н. И., Емельянов М. Д., Карпов Е. А.
Основные принципы специальной тренировки
космонавтов. В кн.: Проблемы космической
биологии, 4. М., «Наука», 1965, 10—16.
8. Туровский И. Н.у Коротаев М. М., Крупина Т. #.,
Яковлева И. Я, Некоторые вопросы подготовки
космонавтов-исследователей. В кн.: Авиационная
и космическая медицина. Труды 3-й Всес. конф.
по авиакосмической медицине, т. 1. М., 1969,
169—172.
9. Егоров П. И., Агаджанян Н. А,, Коротаев М. А.,
Баранова В, Д., Беневоленская Т. В., Бойко-
ва О. И., Васильев В. К., Завадовский А. Ф.,
Кузьмин М. Л., Реутова М. Б., Цыганова Н. И.,
Яковлева И. Я. Влияние высокогорной
акклиматизации на устойчивость организма к воздействию
факторов внешней среды. Космическая биология
и медицина, 1969, № 1, 80—84.
10. Китаев-Смык Л. А, Реакции людей в
невесомости. В кн.: Проблемы космической биологии, 3.
М., «Наука», 1964, 159—167.
11. Колосов И. А. Статокинетические реакции
человека в условиях кратковременной невесомости.
Известия АН СССР, серия биол., 1969, № 5, 736—
741.
12. Копанев В. И., Шестак Я. К., Банное Е. В.
Вестибулярная тренировка летного состава. Военно-
мед. журн., 1969, № 2, 56.
13. Первые космические полеты человека. Сисакян
Н. М., Яздовский В. И. (ред.). М., Изд-во АН
СССР, 1962.
14. Первый групповой космический полет. Сисакян
Н. М., Яздовский В. И. (ред.). М., «Наука», 1964.
15. Попов Я. И., Солодовник Ф. А., Хлебников Т. Ф.
Вестибулярная тренировка испытателей
пассивными методами. Физиология вестибулярного
анализатора. М., «Наука», 1968, 173—177.
16. Степанцов В. И., Еремин А, В. Об основных
принципах построения схем тренировочных
вращений на центрифуге. Космическая биология и
медицина, 1969, № 6, 47—54.
17. Суринов Ю. С, Хлебников Г. Ф. Принципы
физической подготовки космонавтов. В кн.:
Проблемы космической медицины. М., «Наука», 1966.
355-357.
18. Юганов Е. М., Горшков А, И, Особенности
функционального состояния отолитового аппарата в
условиях измененной весомости. В кн.:
Физиология вестибулярного аппарата. М., «Наука»*
1968, 89-93.
19. Юганов Е. М.> Касьян И. И., Черепахин М. А.,
Горшков А. Я. О некоторых реакциях человека
в условиях пониженной весомости. В кн.:
Проблемы космической биологии. 2. М., Изд-во АН
СССР, 1962, 206—214.
20. Яздовский В. И., Емельянов М. Д. Проблемы
физиологического взаимодействия анализаторов
применительно к космическим полетам. В кн.:
Проблемы космической биологии, 3. М., «Наука»,
1964, 80-89.
21. A Review of Medical Results of Gemini VII and
Related Flights. NASA TM X-60589, 1966.
22. Apollo Experiment Report, Simulation of Manned
Space Flight for Crew Training. NASA TNS-346.
23. Apollo Mission Briefs — Program Summary
Edition. Prepared under Contract NASW 2011,
January 1973.
24. Berry C. A., Catterson A. D. Pre-Gemini Medical
Predictions Versus Gemini Flight Results. Gemini
Summary Conference. NASA SP-138, 1967.
25. Berry С A, Space Medicine in Perspective; A
Critical Review of the Manned Space Program.
J. A. M. A., 1967, 201, N 4, 232.
26. Berry C. A,, Coons D. 0., Catterson A. D., Kelly
G. F. Man's Response to Long-Duration Flight
in the Gemini Spacecraft. Gemini Mid-Program
Conference, NASA SP-121, 1966.
27. Berry C. A. The Medical Legacy of Gemini.
Presented at Xth COSPAR Plenary Meeting, London,
July 1967.
28. Berry C. A. Lunar Medicine. Sci. J., 1969, 5, N 5,
103.
29. Berry C. A, Preliminary Clinical Report of the
Medical Aspects of Apollos VII and VIII. Aerospace
Med., 1969, 40, N 3, 245.
30. Conference on Results of the First U. S. Manned
Suborbital Space Flight. Proceedings. NASA Staff,
Nat. Inst. Health, and Nat. Acad. of Sci. Supt. Doc.
U. S. Government Printing Office, Washington,
D. С
31. Ertel I. D., Morse M. L. The Apollo Spacecraft.
A Chronology, 1969, v. 1. NASA Spec. Publ., 4009,
Washington, DC.
32. Fischer C. L. J. A. M. A., 1967, 200, N 7, 579.
33. Gemini Mid-Program Conference, February 23—25,
1966, NASA Manned Spacecraft Center, SP-121,
U. S. Government Printing Office, Washington,
D. С
34. Gemini Summary Conference, February, 1967,
NASA-SP-138, Washington, D. C, 1967.
35. Graybiel Л., Miller E. F., Billingham E. /., Waite
R., Dietlein L., Berry C. A. Vestibular Experiments
29*
452
ЧАСТЬ IV. ОТБОР И ПОДГОТОВКА КОСМОНАВТОВ
in Gemini Flights V and VII. Aerospace Med., 1967,
38, N 4, Apr. 360.
36. Humphreys J. W., Jr., Berry С A. Based primarily
on the following sources: (1) Statement of
Associate Administrator for Manned Space Flight,
NASA, before the Committee on Science and
Astronautics, House of Representatives, FY 1971 (2).
Berry С A. «Medical Experience in the Apollo
Manned Space Flights 7 to 11», Presented at
International Conference of Aerospace Medicine,
Amsterdam, September 18, 1969.
37. Humphreys J. W., Jr. Based in large part on
unpublished data prepared for presentation in the
«Statement of the Associate Administrator for
Manned Space Flight, NASA, before the Committee
on Science and Astronautics, House of Represen-
: ta,tives», FY 1971r:
38. Kelly G. F., Coons D. 0. Medical Aspects of
Gemini Extra-Vehicular Activity: Gemini Summa-
ry Conference. NASA SP-138, 1967.
ЖКиЫ&1. /., Mclaughlin E. J. Psychological
Aspects of Space Flight. Trans. N. Y. Acad. Sci., 1967,
Ser. II; 30, N 2, 320.
40. Link M.: M. Space Medicine in Project Mercury,
NASA-SP 4003 March. 1965. Supt. Doc. U. S. Go^
: j «vernment Printing Office, Washington.
41. Mercury Project Summary, May 15—16, 1963,
SP-45, NASA Manned Spacecraft Center, U. S.
Government Printing Office, Washington, D. C.
42. Results of the First United States Orbital Space
Flight, February 20, 1962. NASA Manned
Spacecraft Center. Supt. Doc. U. S. Government Printing
Office, Washington, D. C.
43. Results of the Second U. S. Manned Sub-orbital
Space Flight, July 21, 1961. NASA Manned
Spacecraft Center: Supt. Doc. U. S. Government Printing
Office, Washington, D. С
44. Results of the Second United States Manned
Orbital Space Flight,.May 24, 1962, NASA Manned
Spacecraft Center: SP-6, U. S. Government
Printing Office, Washington, D. С
45. Results of the Third United States Manned
Orbital Space Flight, October 3, NASA Manned
Spacecraft Center: 1962, SP-12, U. S. Government
Printing Office, Washington, D. С
46. Slayton D. K. A Pilot's Look at Project Mercury.
Paper given to the Society of Experimental Test
Pilots. Oct. 9, 1959.
47. The Training of Astronauts, 1961. Nat. Acad. of
Sci.— National Research Council, Panel on Psy-
chol.
48. Voas R. B. Project Mercury Astronaut Training
Program. Columbia Univ. Press, 1961, 99.
Часть V
ПЕРСПЕКТИВЫ
МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ
ИССЛЕДОВАНИЙ
Глава 17
МЕДИЦИНСКИЕ ПРОБЛЕМЫ КОСМИЧЕСКИХ ПОЛЕТОВ
БЛИЖАЙШЕГО БУДУЩЕГО
ШЕРМАН П. ВИНОГРАД
Отдел биомедицинских исследований, Управление космической биологии НАСА,
Вашингтон, О. К., США
Ко времени написания этой главы
совместный опыт двух стран, которые осуществили
запуск человека в космическое пространство,
показал, что при удовлетворении основных
жизненных потребностей человек способен
существовать, сохранять активность и
выполнять возложенные на него задачи за
пределами Земли по крайней мере в течение
нескольких месяцев. Реализация трех программ
пилотируемых космических полетов в США
(«Меркурий», «Джемини» и «Аполлон») с
высадкой космонавтов на Луне подтвердила
способность человека совершать подобные
полеты сроком до 14 суток, а опыт развития
космонавтики в СССР (полеты кораблей
«Восток» и комплекса «Союз — Салют») показал
возможность осуществления пилотируемых
полетов сроком до 30 суток. По завершенной
в США программе «Скайлэб» время
пребывания человека в космосе увеличилось почти до
трех месяцев.
Ныне мы вступаем в новую эру: эру, в
которой продолжительность пилотируемых
космических полетов может достигать многих
месяцев и даже лет; эру, в которой человек может
расширить свои исследования Луны и
попытаться распространить их дальше — до
границ солнечной системы; эру, в которой
человек может значительно продвинуться в своих
познаниях окружающей среды,
происхождения жизни и самого человека. Это —эра, в
которой человеку представляется возможность
достичь зрелости в развитии, а также
объединить усилия в масштабах всей Земли для
решения позитивных задач выхода в космос и
поддержания перспективного сотрудничества
вне Земли.
Для этого требуются не только новые
шаги в области создания космических
аппаратов.
Необходимо также разработать системы
жизнеобеспечения, рассчитанные на
длительные периоды функционирования, и, что
особенно важно, глубже понять роль самого
человека в космической среде.
Наши требования к космическим кораблям
будут в значительной мере меняться в
зависимости от целей и продолжительности
планируемых полетов. В связи с этим данная
глава начинается с рассмотрения трех
основных разновидностей будущих пилотируемых
космических полетов: околоземных
орбитальных полетов, полетов на Луну и полетов к
планетам Солнечной системы. Завершается
она общим анализом биомедицинских и
технических проблем, решение которых
необходимо для осуществления пилотируемых
космических полетов будущего, а также
перечнем биомедицинских исследований,
которые можно было бы предпринять во время
этих полетов.
Автор выражает свою признательность
доктору философии Вильяму Л. Габерману,
работавшему ранее в системе перспективных
программ пилотируемых космических полетов
НАСА, за составление раздела главы,
посвященного пилотируемым космическим полетам
будущего.
ПИЛОТИРУЕМЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ ПОЛЕТЫ БУДУЩЕГО
Пилотируемые космические полеты
будущего можно разделить на три отчетливые
категории: полеты по околоземной орбите, полеты
йа Луну и полеты к планетам Солнечной
системы, включая малые планеты [31, 27].
В полете по околоземной орбите
космонавты остаются вблизи родной планеты,
поддерживают с ней оперативный радиообмен и по
медицинским показаниям могут быть
возвращены на Землю в пределах нескольких часов.
456
ЧАСТЬ V. ПЕРСПЕКТИВЫ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Таблица 1. Характеристика условий на Луне и планетах солнечной системы
Планета
Земля
Луна
Меркурий
Венера
Марс
Юпитер
Давление
на
верхности, атм
1
0
0,001
90
0,005
200000*
Солнечное
тепловое
излучение,
кал/см2- мин
1,98
1,98
10,9
3,88
0,72—1,05
0,68
• Наличие поверхности у Юпитера
** На уровне облачного слоя.
Температура
поверхности, °С
максимальная
минимальная
50 —88
120 —170
340 -
475 -
20 -120
—140 ** —
не доказано.
Освещенность
Солнцем,
тыс. лк
140 0
140
935
267
60
5,2
Альбедо
,29-0,
0,07
0,058
0,76
0,148
0,51
жительность
суток,
земные
сутки
45 1
27,3
175,9
116,8
1,03
0,41
2 5J
1
0,17
0,38
0,90
0,38
2,4
Напряженность
магнитного
поля, гаммы
62000
(полюса)
31000
(экватор)
36
—
70
50
500 000
я о
sis
* ев Й
§12
Us
Есть
Нет
Нет
»
Есть
TfwA ТТЛ¥ТТТЛ
удаление
от Земли,
млн. км
0,4
От 80
до 220
От 40
до 260
От 56
до 400
От 588
до 963
Восстановление запасов и замена
компонентов орбитального космического корабля в этих
условиях легко осуществимы.
В полете на Луну корабль удаляется от
Земли на расстояние, для преодоления
которого нужна неделя полета, что повышает
сложность пополнения запасов и доставки
запасных частей. Системы, предназначенные
для полетов на Луну, более сложны,
поскольку решаются такие задачи, как выход из
гравитационного поля Земли, захват
гравитационным полем Луны, посадка и взлет с
этого небесного тела.
Наконец, в межпланетных полетах общей
длительностью в один год и более возникают
задачи совершенно иного характера и уровня
сложности. В этих условиях космический
корабль удаляется от Земли на несколько сот
миллионов километров, и в большинстве
случаев полет не может быть отменен или
прерван после покидания космическим кораблем
околоземной орбиты. Выбор операций и
решение задач управления полетом будут
неизбежно почти автономными. Медицинская
помощь в неотложных случаях должна
оказываться на борту космического корабля, так
как скорое возвращение на Землю вообще
немыслимо.
Разработка систем космического корабля,
способных обеспечить тот сравнительно
узкий диапазон параметров среды, к которому
может адаптироваться человек, будет зависеть
от знания внешних факторов, а также
характеристик космического корабля и полетного
задания. Основные характеристики
естественных условий на Луне и некоторых других
планетах представлены в табл. 1. Для
сравнения приведены подобные же
характеристики и для Земли. Планетная атмосфера
должна быть оценена на основании
присутствия в ней веществ, необходимых для
жизнедеятельности человека, животных и растений,
отсутствия токсических веществ, возможности
защиты от радиации и микрометеоритов. Так,
достаточно сильное магнитное поле вокруг
Земли защищает ее от ионизирующих
излучений (см. табл. 1).
ОКОЛОЗЕМНЫЕ ОРБИТАЛЬНЫЕ ПОЛЕТЫ
Пилотируемые орбитальные космические
полеты начались с исторического полета
Юрия Гагарина в апреле 1961 г. Первые
орбитальные полеты в США, начатые полетом
Джона Гленна на корабле «МА-6», были
выполнены в 1962 и 1963 гг. За эти годы было
совершено четыре орбитальных полета по
программе «Меркурий». Максимальная
длительность полета по программе «Меркурий» была
достигнута Гордоном Купером на «МА-9» и
составила около 34 час. Следующий этап
пилотируемых орбитальных космических
полетов в США охватывал 1965 и 1966 гг., когда
было совершено десять пилотируемых полетов
по программе «Джемини».
Продолжительность пребывания на околоземной орбите
достигала двух недель. Помимо медицинского
контроля и медицинской программы
исследований, научные эксперименты программы
«Джемини» включали метеорологическое фо-
МЕДИЦИНСКИЕ ПРОБЛЕМЫ КОСМИЧЕСКИХ ПОЛЕТОВ БЛИЖАЙШЕГО БУДУЩЕГО
457
тографирование земной поверхности,
астрономическую фотосъемку, исследование
микрометеоритов и зрительное распознавание
земных объектов. Полеты по программе
«Джемини» подтвердили способность
человека жить и функционировать в условиях
невесомости (по крайней мере на протяжении
ограниченных периодов) и выполнять работу
в открытом космосе под защитой скафандра.
Помимо относительно кратковременного
полета со стыковкой кораблей «Аполлон» и
«Союз», намеченного на июль 1975 г.,
единственным утвержденным в настоящее время
проектом пилотируемых космических полетов
в США является программа челночных
полетов. Эта программа потребует большого
объема экспериментов и завершится сериями
часто повторяющихся 7-суточных
околоземных орбитальных полетов в 80-е годы.
Наряду с выполнением этой программы будущие
орбитальные полеты, вероятно, смогут
осуществляться на долговременно или постоянно
действующих орбитальных космических
станциях, где человек будет жить и работать в
течение больших периодов. Ниже следует
краткое изложение медицинских проблем,
среди которых основное внимание будет уделено
факторам обеспечения жизнедеятельности и
критическим для человека условиям среды.
«Скайлэб», подобно «Салюту», рассчитан
на использование в качестве орбитальной
лаборатории, которая по многим признакам
может рассматриваться как прототип
космической станции. Хотя полетные задачи
программы к настоящему времени выполнены,
полученные данные будут и далее
анализироваться по мере надобности, а орбитальный
отсек останется на орбите еще 9 или 10 лет.
Поэтому программа «Скайлэб» также
заслуживает краткого описания.
Она была самой обширной и
преследовала наиболее далеко идущие цели из всех
выполненных к настоящему времени в США
программ орбитальных пилотируемых
космических полетов. Предусмотренные ею три
полета продолжительностью 28, 59 и 84 суток
были совершены в период с мая 1973 г. по
февраль 1974 г. В ходе выполнения
программы было проведено большое число
медицинских и астрономических исследований, работ
по изучению Земли, а также других
экспериментов. Все они были успешно выполнены
тремя экипажами, каждый из которых
состоял из трех человек. Одной из основных задач
экспериментов была оценка способности
человека жить и работать в космосе на
протяжении 2—3 месяцев [26]. Был обнаружен
ряд существенных физиологических сдвигов
в состоянии космонавтов, однако за
исключением тенденции к развитию симптомов
болезни движения (космическая болезнь
движения), наблюдавшейся в первые три дня
пребывания в условиях невесомости, других
заметных нарушений в самочувствии и
работоспособности экипажа во время полета не
наблюдалось. В результате были получены
обширные данные и накоплен значительный
опыт по жизнеобеспечению экипажа в ходе
долговременного космического полета.
Орбитальный комплекс «Скайлэб» состоял
из рабочего отсека, модифицированных
командного и служебного модулей «Аполлон»,
телескопа и двух связующих модулей:
переходного отсека для многократной стыковки
и шлюза. Орбитальный рабочий отсек
представлял собой модифицированную ступень
ракеты-носителя VS-IVB («Сатурн»),
которая была приспособлена для
долговременного пребывания человека на орбите. Он
содержал необходимые экипажу запасы, жилые
помещения, средства для приготовления
пищи и переработки отходов. Все средства были
рассчитаны на поддержание
жизнедеятельности экипажа из трех человек в течение 28, 59
и 84 суток. Кроме того, в отсеке находились
установки и необходимые средства для
выполнения запланированных на «Скайлэбе»
экспериментов (рис. 1).
Программа «Скайлэб» была начата
выводом рабочего отсека без экипажа на круговую
орбиту на высоту 430 км над поверхностью
Земли с углом наклона орбиты 5(Р. Вывод
был осуществлен при помощи
ракеты-носителя «Сатурн-5». Первый экипаж должен был
стартовать для стыковки с рабочим отсеком
«Аполлона-Сатурна IB» (SL-2) на
следующий день. Запуск был отложен на 10 дней с
целью определения необходимых
корректирующих процедур и инструментов,
посредством которых экипаж мог бы устранить
повреждения солнечных панелей и теплового
экрана, возникшие во время запуска. Экипаж
продемонстрировал со всей очевидностью
возможности человека. Он спас всю
программу «Скайлэб», произведя необходимые
ремонтные работы в течение первых двух недель
после стыковки с рабочим отсеком. Члены
экипажа на космическом корабле «Аполлон» ,
возвратились на Землю через 28 суток. За
ними последовали экипажи «Скайлэба-3» и
«Скайлэба-4». Смена экипажей производилась
с 3-месячными интервалами, хотя время
пребывания экипажей на борту варьировало, как
упоминалось ранее, от 28 до 84 суток.
458
ЧАСТЬ V. ПЕРСПЕКТИВЫ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Рис. 1. Схематическое изображение космического
комплекса «Скайлэб»
1 — телескоп,
2 — соединительное устройство для многократной
стыковки,
3 — шлюзовой отсек,
4 — панели солнечных батарей,
5 — защита от микрометеоритов,
6 — экспериментальное оборудование,
7 — помещение для сна,
8 — отделение для переработки отходов,
9 — кают-компания,
Ю __ отсек ракеты «Сатурн»,
11 — стыковочный узел,
1В — командный и служебный модули «Аполлон»
Атмосфера при запуске была такой же, как
и в программе «Аполлон». Перед запуском и
в момент запуска она состояла из 60 %
кислорода и 40% азота при общем
барометрическом давлении, равном давлению на уровне
моря. Во время подъема общее давление
снижалось до 260 мм рт. ст., и дальнейшие
потери вследствие утечки или декомпрессии
кабины при работах вне корабля возмещались
чистым кислородом. При возвращении на Землю
атмосфера «Аполлона» состояла из 100%
кислорода при давлении в кабине 260 мм рт. ст.
В рабочем отсеке номинальная атмосфера
должна была содержать 70% кислорода и
30% азота при давлении 260 мм рт. ст.
Фактически парциальное давление кислорода
слегка выходило за верхнюю границу
номинального диапазона. Уровень парциального
давления СО2 не превышал 5 мм рт. ст. Как
только проблема регулирования температуры
была решена посредством установки
защитного экрана от Солнца, колебания
температуры не выходили из диапазона 21—27° С.
Относительная влажность сохранялась в
пределах 45—55%.
Ускорения, действующие на экипажи в
фазах взлета и спуска, были типичными для
носителей «Сатурн IB». Во время взлета
максимальное ускорение (по оси X) достигало
4 g, во время посадки — ~ 3,5 g.
Накопленная информация и образцы различных проб
возвращались вместе с экипажем после
каждого полета.
Был обеспечен аварийный возврат на
Землю за несколько часов посредством
командного модуля и предусмотрена также
возможность посылки спасательной экспедиции с
Земли.
МЕДИЦИНСКИЕ ПРОБЛЕМЫ КОСМИЧЕСКИХ ПОЛЕТОВ БЛИЖАЙШЕГО БУДУЩЕГО
459
Новая система космической
транспортировки, космический челночный корабль,
является единственной утвержденной к настоящему-
времени программой пилотируемых
космических полетов в США на период после
совместного полета «Аполлона — Союза» в 1975 г.
Первоначально было задумано создать
корабль для транспортировки персонала,
оборудования, запасов и пр. на космическую
станцию и со станции на Землю [7, 8]. Такой
корабль проектируется в настоящее время как
относительно недорогое средство, способное
значительно повысить возможности
выполнения всех видов научных и технических
исследований в космическом пространстве.
Челночный корабль будет состоять из стартового
двигателя и орбитального летательного
аппарата. В последнем смогут разместиться два
или три члена экипажа, пассажиры-ученые,
запасы и оборудование, необходимое для
орбитальных полетов продолжительностью до
семи суток. Позже длительность полета
может быть увеличена до 30 суток. Корабль
сможет также транспортировать, по
требованию станции «Скайлэб», обитаемые
экспериментальные модули, в которых
поддерживается независимое от внешних условий
давление, а также модули для экспериментов, не
требующих наличия атмосферы. Эти модули
входят в состав орбитальной станции и могут
целиком заменяться на новые. Стартовый
двигатель будет обеспечивать необходимую
мощность для взлета, играя роль первой
ступени, которая затем отбрасывается. После
вывода на орбиту и полета по околоземной
орбите орбитальная часть будет возвращаться
на Землю, совершая посадку на
взлетно-посадочную полосу подобно самолету.
Планируется несколько полетов в год.
Будущий челночный корабль определен
далеко не во всех аспектах. Однако те его
особенности, которые известны в настоящее
время, выдвигают важные биологические
проблемы. В связи с поддержанием давления
на уровне моря потребуются дальнейшее
совершенствование технологии скафандров и
исследования дисбарических расстройств.
Хотя уровни ускорений при взлете и
возвращении пока еще неясны, можно ожидать, что
в ходе первых полетов фаза возвращения
будет сопровождаться действием перегрузки в
направлении продольной оси тела (Z).
Вероятно, номинальные перегрузки будут низкими
и не выйдут за пределы 1,2—2, однако
время их действия может достигать 20 мин. или
более. Существенно, что они будут следовать
за 7-суточным периодом невесомости,
которая снижает устойчивость человека к
ускорениям. Другой важный «элемент новизны»
связан с полетами пассажиров-ученых, для
отбора которых необходимо определить
медицинские требования. Должны быть также
рекомендованы приемлемые для них методы
тренировки и меры защиты от
неблагоприятных факторов полета. Наконец, возможность
повторения полетов людей с 7-суточным
периодом означает неизбежное усложнение
предполетной организации и планирования.
Это создает необходимость проведения
большого числа наземных исследований, в
которых должны быть получены соответствующие
контрольные данные. 7-суточные полеты
создадут прекрасные возможности для
получения важных медицинских данных о
механизмах реакций на воздействие факторов полета
и позволят оценить изменения
функциональных систем организма, не изученные к
настоящему времени.
Как долговременно действующее
устройство общего назначения, выведенное на
околоземную орбиту, постоянная космическая
станция может служить для разведки ресурсов
Земли, а также в качестве базы для
проведения исследований в области астрономии,
астрофизики, биологии, космической физики
и технологии обработки материалов [17, 30].
Космическая станция может сыграть
основную роль в разработке перспективных
космических систем и операций. Основа ее проекта
будет, следовательно, определяться
необходимостью приспособления к широкому спектру
работ, который может значительно
измениться с годами. Основые положения проекта
должны отражать максимальное использование
способности человека к адаптации, его
универсальность, умение принимать решения.
Космическая станция, таким образом,
рассматривается как гибкий, многогранный
научно-исследовательский центр для проведения
работ на орбите Земли. Такие условия, как
невесомость, неограниченный вакуум,
возможность быстрого обзора поверхности Земли
и беспрепятственного наблюдения за
небесными телами, делают сооружение этого типа
уникальной научно-исследовательской
лабораторией, способной эффективно решать
множество важных прикладных задач.
Хотя концепция космической станции
хорошо разработана, она еще не реализована
в виде утвержденной программы полетов.
Предполагается, что вначале будет
произведен непилотируемый запуск станции на
орбиту средней высотой около 430 км над
экватором и с наклоном в 55°. Выбор этого наклона
460
ЧАСТЬ V. ПЕРСПЕКТИВЫ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
орбиты обеспечивает максимальный обзор при
проведении исследований, связанных с
изучением Земли. С первым полетом
транспортного корабля на борт станции будет доставлен
экипаж (около 8 человек), и затем последуют
полеты для пополнения запасов станции и
смены летных экипажей, совершаемые
несколько раз в год.
Космическая станция будет
проектироваться таким образом, чтобы обеспечить для нее
высокую автономность на орбите. Экипаж
будет проводить множество экспериментов
и операций по управлению при малом
вмешательстве с Земли в реальном масштабе
времени. Операции на орбите будут выполняться
космонавтами-инженерами, которые будут
управлять космической станцией в процессе
полета, и космонавтами-исследователями,
которые будут проводить множество
экспериментов на борту. Продолжительность
исполнения своих обязанностей для каждого из
членов экипажа будет составлять от 3 до 6
месяцев.
Внутреннее пространство космической
станции предполагается заполнить
кислородно-азотной смесью под давлением до 1 атм.
Температура воздуха в кабине будет
находиться в пределах 18—24° С при
относительной влажности 40—60%. Объемы жилых
отсеков будут составлять 10—30 м3 на каждого
члена экипажа. Будут предусмотрены
индивидуальные помещения для бортового
персонала станции, хорошо продуманная общая
кают-компания, средства для физической
подготовки, большой камбуз, амбулатория для
оказания общей и зубоврачебной помощи и
хорошо оборудованные научные лаборатории.
По-видимому, будет предусмотрена
возможность создания искусственной гравитации
величиной до 0,5 g.
ПОЛЕТЫ НА ЛУНУ
Первая посадка человека на внеземное
небесное тело была произведена летом 1969 г.,
когда два американских космонавта
«приземлились» на Луне, выполнив главную задачу
программы «Аполлон» [15, 18, 19]. В
течение 24-часового пребывания на Луне они
выходили из кабины космического корабля,
облаченные в защитные скафандры с наддувом,
чтобы провести эксперименты на лунной
поверхности и собрать образцы лунного грунта
и камней для их доставки на Землю.
Последующие полеты по программе «Аполлон»
расширили эти достижения. Дальнейшее
исследование и возможное использование Луны
потребуют более продолжительного
пребывания космонавтов на ее поверхности — от
нескольких недель до нескольких месяцев.
Задачей таких полетов будет создание на
Луне временных или постоянных станций и
обеспечение этих станций средствами
транспортировки для передвижения на расстояние в
несколько сот километров. Лунные убежища
будут состоять из жилых помещений и
научных лабораторий, в которых поддерживаются
условия обитания, эквивалентные земным на
уровне моря, и служить в качестве баз для
решения ряда задач по исследованию Луны
и использованию ее недр.
Такими задачами являются:
1) расширение наших представлений о
солнечной системе и о ее происхождении
посредством определения физической и
химической природы Луны и окружающей ее
среды;
2) повышение уровня знаний о
динамических процессах, которые привели к
образованию Земли и существующей на ней
среды обитания, и о возникновении жизни
на ней;
3) оценка естественных ресурсов Луны и
возможностей использования ее уникальных
условий для решения научных и
технологических задач;
4) расширение возможностей человека в
космическом пространстве и накопление
опыта по исследованию других планет.
Характеристика ускорений при
пилотируемых полетах на Луну будет зависеть от типа
космического корабля при запуске и
возвращении на Землю. В полете на Луну
космического корабля типа «Аполлон»
значительные величины ускорений (по оси X) будут
наблюдаться в период запуска и выведения
корабля на орбиту Земли, при
переходе с орбиты Земли на траекторию полета
к Луне, а максимальные — при
аэродинамическом торможении космического
аппарата при входе в плотные слои атмосферы
(рис. 2).
В последующих полетах на Луну будут
использоваться более совершенные
космические транспортные системы. В такой системе
средством доставки космонавтов на
постоянную космическую орбитальную станцию
может служить космический челночный корабль.
С земной орбиты другая транспортная
система доставит экипаж на орбитальную станцию
Луны и затем оттуда на лунную поверхность,
где находится база. Величины
ускорений при использовании такой системы не
превысят диапазона 2,5—3,0 g (по оси X). Эки-
МЕДИЦИНСКИЕ ПРОБЛЕМЫ КОСМИЧЕСКИХ ПОЛЕТОВ БЛИЖАЙШЕГО БУДУЩЕГО
461
5
б
в
|
г
А
I
12345 6 78
Время полети, сутки
10
Рис, 2. Уровень ускорений при полетах кораблей
типа {(Аполлон» на Луну
а — запуск,
б — выход с околоземной орбиты на траекторию полета
к Луне,
в — переход на окололунную орбиту,
г — спуск на поверхность Луны,
д — взлет с Луны,
е — выход с окололунной орбиты на траекторию
полета к Земле,
ж — вхождение в плотные слои атмосферы
паж на лунной базе, по-видимому, будет
состоять из 12 человек. Срочное возвращение
на Землю с Луны в случае непредвиденных
осложнений потребует 3,5 суток. Полеты для
пополнения запасов, доставки на Землю
результатов исследований и различных проб
будут выполняться по мере необходимости
в среднем четыре раза в год.
Наблюдения за Луной и вылазки на Луну
будут проводиться с окололунной
орбитальной станции, которая будет представлять
собой модифицированную околоземную
космическую станцию, описанную в предыдущем
разделе. Ее орбита, по-видимому, будет
круговой при высоте до 110 км и наклоне в 90°
(полярная орбита). Экипажи окололунной
станции из шести человек будут меняться
с интервалом в три месяца. Как и в
околоземной космической станции, по-видимому,
будут созданы условия искусственной
гравитации величиной до 0,5 g, если в том будет
необходимость.
ПОЛЕТЫ К ПЛАНЕТАМ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
По мере роста возможностей и накопления
опыта длительных пилотируемых полетов на
космических станциях, с увеличением наших
знаний о способности человека жить и
работать в космическом пространстве, а
также с развитием исследований на поверхности
Луны станет вероятным новое направление
пилотируемых космических полетов — к
планетам солнечной системы.
В результате пролетов в окрестностях
планет и посылки зондов беспилотные
космические советские и американские аппараты
исследовали топографию и разреженную
атмосферу Марса, а также горячую
атмосферу Венеры. Недавно «Пионер-10» достиг
области, удаленной на расстояние 130 000 км
от планеты Юпитер, передавая обширную
информацию и тысячи изображений
поверхности планеты вплоть до выхода за пределы
солнечной системы. В 1975 г. планируется
запуск «Викинга», который должен
опуститься на поверхность Марса и выполнить «на
месте» анализы почвы и атмосферы с поиском
признаков присутствия жизни. В будущем
беспилотные аппараты смогут брать пробы
почвы Марса и доставлять их на Землю для
детального анализа. Представляется также
реальным проведение исследований планет-
гигантов от Сатурна до Плутона при помощи
беспилотных средств.
Непилотируемые космические полеты
являются необходимой предпосылкой к
величайшему дерзанию человека: его полету на
другую планету, удаленную от Земли на много
миллионов километров. Пилотируемые, так
же как и дальнейшие непилотируемые,
полеты космических аппаратов будут решать
следующие задачи.
1. Расширение наших представлений о
Солнечной системе, выяснение ее
происхождения я эволюции путем определения
физической и химической природы других
планетных тел и межпланетной среды.
2. Поиски внеземных форм жизни на
других планетах. В настоящее время
принято считать, что наилучшей планетой для
этой цели является Марс, где имеются
некоторые признаки существования жизни или
существования ее в прошлом.
3. Расширение наших представлений о
Земле и жизни на ней в результате
исследований других планет.
Вероятными объектами исследования при
пилотируемых космических полетах в
ближайшие несколько десятилетий будут Марс,
462
ЧАСТЬ V. ПЕРСПЕКТИВЫ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Венера, Меркурий и, возможно, Юпитер [23].
Кроме того, существует реальная
возможность полетов на такие астероиды, как Эрос,
Географос, Торо и Икарус. Характеристики
среды планетных тел были представлены
в табл. 1. Величина гравитации на
поверхности астероидов равна нулю, атмосферы нет.
Поскольку пилотируемые полеты к
астероидам технически легче осуществимы, они
могут предшествовать полетам на Марс.
В табл. 2 перечислены ожидаемые сроки
пилотируемых полетов к планетам и обратно
и время пребывания космонавтов на этих
планетах. В основном ожидается, что
продолжительность таких полетов будет один год
и более.
Таблица 2. Сроки выполнения (в сутках)
межпланетных пилотируемых полетов
Весь полет
Пребывание
на планете
Марс
Фаза соединения 1040 580
Фаза противостояния, 640 До 100
пролет зблизи Венеры
Фаза противостояния 450 До 30
Венера
Долговременное пребы- 800 450
вание
Кратковременное пребы- 400—500 40
вание
Меркурий
Прямой полет 350 До 60
Пролет вблизи Венеры 400 До 60
Юпитер 1500 До 60
Астероиды 360—450 30
Поскольку Марс будет наиболее вероятной
целью первого пилотируемого межпланетного
полета, на рис. 3 приведены возможные
траектории полетов к этой планете. В табл. 2
упомянуты два класса полетов на Марс:
полеты в фазе противостояния и полеты в
фазе соединения. Особенностями полетов
в фазе противостояния являются меньшая
общая продолжительность, меньшая
длительность пребывания на Марсе и более
высокие требования к характеристикам
силовых установок. К этому классу относится
и вариант с пролетом вблизи Венеры,
который позволит провести за один полет
наблюдения и Марса и Венеры. Полеты в фазе
соединения отличаются относительно
низкими требованиями к силовым установкам,
большей продолжительностью фазы и
большими сроками пребывания на Марсе.
Траектория типичного полета на Марс в
фазу противостояния с пролетом вблизи
Венеры (при возвращении на Землю) показана на
рис. 3. После старта с околоземной орбиты
космический корабль прибывает на Марс
через 270 суток полета. После 80-суточного
пребывания на Марсе корабль стартует к Земле,
Траектория возвращения к Земле
предусматривает облет Венеры через 123 дня после
взлета с Марса, и оставшуюся траекторию
полета Венера — Земля космический корабль
преодолевает за 167 суток. Общая
продолжительность полета составляет 640 суток.
Изменение расстояния корабля от Солнца
при полете на Марс можно проследить на
рис. 4. Максимальное удаление от Солнца
достигает величины 2,2 • 108 км и совпадает по
времени с посадкой космического корабля па
поверхность Марса. Наименьшее удаление
космического корабля от Солнца
(перигелий) — 8 • 107 км — достигается на участке
траектории полета от Венеры к Земле.
Максимальное удаление космического корабля от
Земли составляет 2,8 «108 км (участок
траектории полета от Марса к Венере).
Траектория типичного полета на Марс в
период соединения представлена на рис. 5.
Время перелета от Земли до Марса составляет
210 суток. После 580-суточного пребывания
на Марсе космический корабль стартует к
Земле. Перелет по траектории возвращения
на Землю занимает 250 суток. Таким образом,
общая продолжительность полета составляет
1040 суток. Максимальное удаление
космического корабля от Солнца достигает
2,5-108 км и приходится на период
пребывания корабля на Марсе. Максимальное
удаление космического корабля от Земли
достигает в этом же периоде времени 4-Ю8 км.
Возможный вариант профиля ускорений на
траектории пилотируемого полета к Марсу
схематически дан на рис. 6. Ускорение в
период выхода на околоземную орбиту будет
приблизительно таким же, как при челночной
операции с расчетным максимумом в
диапазоне от 2,5 до 3 g. В период полета по
околоземной орбите при необходимости будет
создаваться искусственная гравитация до 0,5 g.
При данном варианте покидание околоземной
орбиты выполняется посредством трех
импульсов, разделенных 18-часовыми
промежутками. Максимальная величина ускорений
при переходе с околоземной орбиты на новую
траекторию полета составит 0,139 g. В период
полета по траектории Земля — Марс уровень
МЕДИЦИНСКИЕ ПРОБЛЕМЫ КОСМИЧЕСКИХ ПОЛЕТОВ БЛИЖАЙШЕГО БУДУЩЕГО 463
Рис» 3. Траектория пилотируемого космического
полета на Марс (фаза противостояния)
1 — старт с Земли — нулевые сутки отсчета,
2 — прибытие на Марс — 270-е сутки,
3 — отлет с Марса — 350-е сутки,
4 — пролет вблизи Венеры — 473-и сутки,
5.— посадка на Землю — 640-е сутки,
6 — орбита Марса,
7 — противостояние Марса,
8 — орбита Земли
250
200
150
100
50
0 100 200 300 400 500 600 700
Время полета, сутки
Рис. 4. Динамика удаления космического корабля
от Солнца в процессе полета на Марс
1 — старт с Земли,
2 — прибытие на Марс,
3 — отлет с Марса,
4 — пролет вблизи Венеры,
5 — возвращение на Землю
/
з>
\
\
\
/
J
^5
Рис. 5. Траектория полета пилотируемого
космического корабля на Марс (фаза соединения)
1 — старт с Земли — нулевые сутки отсчета,
2 — прилет на Марс — 210-е сутки,
3 — отлет с Марса — 790-е сутки,
4 — возвращение на Землю — 1040-е сутки,
5 — орбита Земли,
6 — орбита Марса,
7 — Марс, фаза соединения
ускорений практически будет равен нулю,
если не будет предусмотрено создание
искусственной тяжести. Максимальный уровень
ускорений при вхождении в атмосферу Марса,
согласно расчетам, может быть около 3,5 g.
Различные варианты аэродинамического
маневрирования при спуске позволили бы
снизить этот уровень до 0,7 g. Во время старта
с поверхности Марса на его орбиту ускорения
достигнут уровня 1 g", а при отлете с орбиты
Марса— лишь около 0,3 g. Торможение при
переходе на околоземную орбиту будет
сопровождаться ускорением около 0,2 g.
Посадка экипажа на Землю осуществляется при
помощи космического челночного корабля.
Максимальное ускорение при входе в плотные
слои атмосферы будет иметь величину
примерно 2,0 g. Численность экипажа при
выполнении межпланетных полетов составит от 6
до 12 человек. В жилом отсеке будет
приходиться по 30 м3 на одного человека.
Возможность аварийного прекращения
полета или спасения экипажа очень
ограниченна. В частности, через два дня после отлета
с околоземной орбиты быстрое возвращение
на нее все еще возможно и займет только 1—
2 дня. В период же полета по траектории к
планете Марс быстрое возвращение на Землю
464
ЧАСТЬ V. ПЕРСПЕКТИВЫ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
S 2
2
iiiJiiiiiiiiiiili
*
5
lili'
ж
9
I
i »н
ilii
i
I 1
100
200 300 400
Время полета, сутки
500
600
Рис. 6. Уровни ускорений при пилотируемом полете
на Марс
1 — старт с орбиты Земли,
2, 9,11 — искусственная гравитация (при необходимости),
3 — захват Марсом,
4 — спуск с орбиты Марса,
5 — аэродинамическое торможение в атмосфере Марса,
6 — посадка на поверхность Марса,
7 — взлет с Марса,
8 — покидание орбиты Марса,
ю — проход вблизи Венеры,
12 — переход на околоземную орбиту
исключено, хотя установленное время
возвращения на Землю может быть несколько
сокращено. Например, через 50 суток после отлета
с околоземной орбиты время возвращения
займет около 200 суток, а через 120 дней
после отлета с околоземной орбиты
возвращение на Землю потребует около 350 суток.
Если же корабль находится на орбите Марса,
ускорить время возвращения на Землю не
представляется возможным.
МЕДИЦИНСКИЕ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ
В ПИЛОТИРУЕМЫХ КОСМИЧЕСКИХ ПОЛЕТАХ
Медико-биологические исследования,
необходимые для обеспечения полетов будущего,
весьма обширны и многообразны. Поэтому,
может быть, стоит определить сначала их
структуру.
В табл. 3 весь круг вопросов
медико-биологических исследований разделен на две части,
зависящие одна от другой: первая включает
условия, которые должны быть обеспечены
экипажу космического корабля, вторая —
перечень биомедицинской информации,
которая должна быть получена в результате
полетов. Информация о реакциях экипажа на
условия полета может быть основанием для
проведения летных экспериментов;
полученные в летных экспериментах данные нередко
важны для совершенствования методов
обеспечения и улучшения функций человека в
космическом пространстве. В конечном итоге
это и является главной целью биологических
экспериментов в космических полетах.
Обе эти части в общем содержат
требование усиленных наземных исследований. Для
получения необходимой информации
наземные исследования представляют сами по
себе большой научный поиск. Сфера
исследований чрезвычайно широка. Исследования
потребуют привлечения усилий многих
талантливых ученых из многих областей
науки и соответственно больших средств.
Учитывая закономерность стремления
человечества к познанию других миров,
оптимальным вариантом и практически и теоретически
было бы выполнение всего огромного объема
МЕДИЦИНСКИЕ ПРОБЛЕМЫ КОСМИЧЕСКИХ ПОЛЕТОВ БЛИЖАЙШЕГО БУДУЩЕГО
465
Таблица 3. Медико-биологические и психологические
проблемы в пилотируемом космическом полете
I. Обеспечение жизнедеятельности летных
экипажей и пассажиров
1. Газовые среды
2. Скафандры и средства индивидуальной защиты
космонавта при работе в открытом космическом
пространстве
3. Питание и переработка отходов
жизнедеятельности человека (пища — вода — шлаки)
4. Защита от экстремальных факторов полета
а) токсические вещества
б) аэрозоли
в) микроорганизмы
г) электромагнитные поля
д) механические силы
е) микрометеориты
ж) опасность пожара
5. Клиническая медицина—профилактика
и терапия
6. Медицинский отбор
7. Тренировка
8. Групповая совместимость
9. Условия жизни
а) гигиена
б) циклы работа — отдых — сон
в) объем помещения — обоснование требований
г) одежда и туалет
д) обстановка и оформление интерьера
е) физические упражнения
ж) развлечения
10 ♦ Факторы работоспособности
11. Искусственная гравитация
II, Медико-биологические эксперименты
1. Содержание экспериментов
а) медицинские эксперименты
1) нейрофизиология
2) функция внешнего дыхания
з) функция сердечно-сосудистой системы
4) обмен пые процессы и питание
5) эндокринология
б) гематология
7) микробиология и иммунология
8) поведенческие реакции
9) клиническая медицина
6) биологические эксперименты
в) испытания оборудования
2. Оборудование для проведения экспериментов
а) медицинская техника
б) медико-биологическая лаборатория
30 Заказ W 1174, т. III
исследований в рамках международного
сотрудничества.
Основательное и подробное рассмотрение
отдельных предметов исследования
составляет задачу всех томов данного труда.
В этой главе мы сделали попытку
определить необходимость накопления
медико-биологической информации, полагая, что она
послужит основой для рационального
планирования, конструктивных поисков и
объединения усилий в международном масштабе.
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
ЭКИПАЖА И ПАССАЖИРОВ
Атмосфера
Обеспечение искусственной газовой среды
в кабине космического корабля предполагает
обоснованный выбор оптимальных уровней,
рабочих диапазонов и предельных значений
общего давления, газового состава,
влажности, температуры и накопления токсических
газов.
Параллельно с этими медицинскими
аспектами исследования возникают задачи
конструктивного проектирования и
разработки новых, усовершенствованных методов и
видов оборудования, удовлетворяющих этим
требованиям.
Хотя в первых трех программах
пилотируемых космических полетов США —
«Меркурий», «Джемини» и «Аполлон» — на
кораблях использовали искусственную атмосферу
из 100% кислорода под барометрическим
давлением около Уз от атмосферного давления
на уровне моря, новые тенденции все более
способствуют выбору для продолжительных
космических полетов такой газовой среды,
которая по своему составу приближается к
атмосфере Земли. Для этого есть два
серьезных довода. Во-первых, резонно
предположить, что газовая среда, окружающая
человека, яляется средой, к которой он в
наибольшей степени адаптировался в процессе
эволюции. Хотя примерно 80% этой газовой
среды является химически инертным
компонентом, нельзя утверждать, что этот
компонент также и физиологически инертен.
Достоверная оценка тех или иных вариантов
искусственной газовой среды для длительных
космических полетов человека по его
физиологическим критериям и критериям
нормальной работоспособности потребует очень
широкого объема исследований, поскольку
возможные комбинации искусственных газовых
сред практически бесконечны и каждая из
466
ЧАСТЬ V. ПЕРСПЕКТИВЫ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
них требует соответствующей
экспериментальной проверки. Во-вторых, интерпретация
данных, полученных на основе медицинских
экспериментов в космическом полете, будет
в значительной мере облегчена устранением
неестественности газовой среды как
существенной экспериментальной переменной.
Использование газовой среды, близкой к
атмосфере Земли, приведет не только к снижению
стоимости сложных и длительных барока-
мерных исследований на Земле, но и
позволит более точно оценить данные летного
эксперимента.
Атмосфера из чистого кислорода под
давлением 260 мм рт. ст. имеет определенные
преимущества из-за простоты ее создания,
малого собственного веса и пониженных
требований к весу конструкций космического
корабля. Очень важно, что она устраняет угрозу
декомпрессионных расстройств при
деятельности в открытом космическом пространстве
в скафандре с наддувом под давлением в
155 мм рт. ст. Ее основными недостатками
являются угроза возникновения пожара и
действие на организм, которое выражается
в уменьшении массы циркулирующих
красных кровяных клеток. Механизм этого
явления еще не установлен. Все эти факты и
высказанные ранее соображения привели к
отказу от использования газовой среды из чистого
кислорода в перспективных пилотируемых
полетах. В настоящее время возросшая
мощность ракет-носителей и весовой емкости
кораблей фактически сводят на нет все
преимущества газовой среды из чистого кислорода,
за исключением профилактики
декомпрессионных расстройств.
В ряде стран проведено значительное
количество исследований по выбору газовой смеси,
которая сохраняла бы эти преимущества, не
нарушая функций жизнедеятельности
человека и не создавая новых опасностей.
Изучали гелиево-кислородные смеси и другие
заменители земной атмосферы. В некоторых
отношениях результаты были обещающими.
Однако они недостаточны для оценки
возможности длительного использования изученных
смесей. В будущем было бы целесообразно
сделать акцент на исследования дисбаризма,
приняв допущение об использовании
кислородно-азотной атмосферы с нормальными
величинами парциального давления О2 и
общим барометрическим давлением,
изменяющимся от давления на уровне моря до
меньших величин в зависимости от характеристик
ожидаемого полета. Такие исследования
могли бы уточнить номинальные и аварийные
правила и методы денитрогенации,
способствовать созданию более совершенных
скафандров, обеспечивающих большую свободу
движений при относительно высоких давлениях,
а также совершенствованию терапевтических
процедур в полете и необходимого для них
оборудования.
Такая работа должна проводиться не
только в расчете на физически подготовленных
членов летных экипажей, но и на
пассажиров, допущенных к космическому полету по
менее строгим критериям отбора. Выяснение
механизмов дисбарических расстройств и
эффектов длительного пребывания в газовой
среде с отличным от нормального
барометрическим давлением также будет долго
привлекать внимание исследователей.
Диапазон температур от 21 до 24° С и
относительная влажность в пределах 50%
представляются удовлетворительными.
Современные технические средства
обеспечивают поддержание этих уровней, однако по мере
разработки новых систем регулирования
параметров среды могут потребоваться
усовершенствования и создание принципиально
новых систем.
Установление верхнего предела
парциального давления СО2 во вдыхаемом воздухе на
уровне 8 мм рт. ст. и приблизительно в три
раза большего максимального уровня для
аварийных ситуаций полета, по-видимому,
удовлетворяет требованиям безопасности.
Степень влияния парциального давления СО2
в диапазоне 4—8 мм рт. ст. на
физиологические реакции человека в длительном полете
не определена, но вероятность существенного
влияния мала.
Парциальное давление окиси углерода не
должно превышать 0,01 мм рт. ст.; изменения
зрительных функций наблюдаются при
величинах около 0,013 мм рт. ст. [33].
Лишь малые количества окиси углерода
продуцируются эндогенно, однако при
отсутствии достаточной вентиляции и методов
поглощения она может накапливаться в
космическом корабле и за срок в месяц и более
достичь значительного уровня. Следует также
принять строгие меры против утечки
моноокиси углерода из реактора Боша и других
подобных систем удаления СО2.
Требования к вентиляции космического
корабля определяются преимущественно
факторами комфорта и скоростью потока воздуха,
необходимой для обеспечения нормальной
работы системы регулирования параметров
среды. Вентиляция должна охватывать все
внутреннее пространство кабины, чтобы не
МЕДИЦИНСКИЕ ПРОБЛЕМЫ КОСМИЧЕСКИХ ПОЛЕТОВ БЛИЖАЙШЕГО БУДУЩЕГО
467
допустить локального скопления некондицио-
нированного воздуха.
Для очень продолжительных полетов,
каковыми могут быть полеты на Луну и другие
планеты, основной упор должен быть сделан
на использование регенеративных систем.
Сохраняется настоятельная необходимость
развития и совершенствования
существующих, а также создания новых концепций в
разработке таких систем. Время от времени
будет возникать потребность в более
длительных испытаниях вновь разработанных
систем. При тщательном предварительном
планировании такие испытания могут
служить прекрасным источником
основополагающих данных для многих важных областей
медицины и биологии, как это уже
происходило ранее [6, 25]. Выбор системы для любой
из трех категорий полетов будет зависеть от
длительности полета, числа членов экипажа,
соотношений мощности, веса и объема
корабля, легкости восполнения расходуемых
компонентов и от современных технических
достижений в изготовлении систем регенерации.
Требования к системам регулирования
параметров среды для станций на поверхности
Луны или планет будут в целом
определяться теми же принципами, что и для
пилотируемых космических кораблей.
Скафандры и снаряжение
для деятельности в открытом космосе
Высотный скафандр, по существу,
является переносной системой обитания,
необходимой космонавту для выполнения задач
полета за пределами космического корабля.
Он может также служить защитным
«коконом» в случае какого-либо отказа систем
жизнеобеспечения внутри космического
корабля. Хотя скафандр используется в
течение относительно небольших промежутков
времени, он должен иметь такие же
защитные характеристики, как и кабина
космического корабля. Некоторые отличия в
защитных свойствах обусловлены требованием
обеспечения подвижности и в то же время
возможностью использования подвижности
скафандра в целях защиты.
Он должен обеспечивать для космонавта
газовую среду, необходимую для сохранения
жизни и выполнения напряженной работы,
хорошо отводить эндогенное тепло,
предотвращать накопление токсических веществ и
защищать от воздействия экстремальных
температур внешней среды, микрометеоритов,
воздействия мощных электромагнитных
излучений и механических повреждений. В то же
время он должен обеспечивать необходимые
условия для отправления таких
физиологических функций, как прием пищи и
выведение экскрементов, в сочетании с
максимальной свободой движений. При работе в
открытом космосе он должен одновременно
обеспечивать возможность передвижения и
достаточно удобного пользования рабочим
ручным инструментом.
Ранцевая система жизнеобеспечения
космонавтов космического корабля «Аполлон»,
включающая теплоизоляцию, защиту от
микрометеоритов, защиту от ультрафиолетовых
лучей, водяное охлаждение и средства
собирания мочи, вполне удовлетворительно
выполнила свое назначение в течение требуемых
отрезков времени пребывания космонавтов
на лунной поверхности и работы в открытом
космосе. При оценке радиационной защиты
полагались на благоприятный прогноз, не
предвещавший вспышек солнечной
активности, а также возможность быстрого
укрытия космонавтов за стенками лунного модуля
с последующим переходом в орбитальный
командный отсек и возвращением на Землю.
Система для деятельности в открытом
космосе космонавтов «Скайлэба» состояла из
несколько модифицированного скафандра
«Аполлон», используемого с фалом. Эта
система полностью соответствовала
поставленным задачам.
Существующие мягкие скафандры
обеспечивают достаточно хорошие возможности
передвижения и рабочих манипуляций при
создании компенсирующего давления в
скафандре 155 мм рт. ст. Если давление
составляет 260 мм рт. ст., эти возможности
значительно ухудшаются. При дальнейшем
повышении давления в скафандре даже хорошо
тренированные космонавты становятся
беспомощными, находясь в вынужденной позе
полного разгибания, наподобие неподвижных
манекенов. Исследование возможностей
изготовления скафандра из более жестких
материалов показывает, что некоторая
способность к движениям может быть сохранена и
при более высоком давлении, однако
движения становятся неуклюжими, а сам скафандр
занимает много места и создает определенные
трудности для хранения.
Среди задач, которые должны быть решены
в будущем в области разработки скафандров,
первое место занимает облегчение движений
при выполнении работы в условиях
значительно более высоких давлений. В идеале
скафандр, давление в котором равно баро-
30*
468
ЧАСТЬ V. ПЕРСПЕКТИВЫ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
метрическому давлению в кабине
космического корабля, полностью решил бы проблему
декомпрессионных расстройств, а атмосфера
в кабине, близкая по составу к земной на
уровне моря, отвечала бы всем
физиологическим и экспериментальным требованиям к
газовой среде в кабине космического корабля.
Учитывая темпы технического прогресса,
следует считать возможным создание
скафандра, который был бы удобен в хранении,
мог быть быстро надет и имел бы
относительно большой срок действия.
Питание и пищевые продукты,
водообеспечение, переработка отходов
жизнедеятельности
Основываясь на данных, полученных в
условиях уб g при осуществлении программы
«Аполлон», можно предположить, что
калорические потребности в невесомости будут
меньшими, чем на Земле. Расчетным путем
по величинам частоты сердечных сокращений,
температуры воды в системе охлаждения
скафандра и потребления кислорода было
установлено, что метаболическая стоимость
работы на поверхности Луны в среднем
составляет приблизительно 300 ккал/час. Эта
величина значительно меньше средней величины,
найденной при выполнении сравнимой работы
на Земле [3, 14]. Потребление пищи по
желанию в программе «Аполлон» выявило
широкий диапазон индивидуальных различий.
Факторы, лежащие в основе этих различий,
были настолько многообразны, что установить
причинно-следственные отношения или хотя
бы тенденции в регулировании потребления
не удалось. Независимо от степени отработки
результатов, полученных в программе «Скай-
лэб», исследования будут продолжаться и
далее с учетом действия большого числа
факторов и высокой степени индивидуальных
различий. Результаты этих исследований
внесут непосредственный вклад в разработку
вопросов нормирования пищевых продуктов
и обеспечения жизнедеятельности человека.
В соответствии с существующими
представлениями обеспечение пищей из расчета
суточного потребления в среднем 2800 ккал на
человека следует считать вполне
достаточным. Диета для экипажей «Скайлэб» была
установлена с вычитанием 300 ккал из
средних индивидуальных суточных величин,
найденных ранее в земных условиях, и с
добавлением необходимых ингредиентов.
Потребление пищи в калориях было у некоторых
членов экипажей чрезвычайно высоким в
норме и оставалось таким же во время
космического полета. Набор продуктов, близкий к
земной диете, оказался вполне
удовлетворительным. Он отличался от земного только
в тех случаях, когда в экспериментальных
целях требовалась специфическая
контрольная диета. Норма высококачественных белков
обеспечивалась из расчета 1,5—2 г на кг веса
в сутки. Эта норма в среднем соответствовала
расходу. Потребности в витаминах
удовлетворялись ежедневным приемом таблеток,
содержащих стандартный суточный минимум.
Имеются данные, позволяющие считать
рациональным добавление витамина Е при
ожидании повышения парциального давления
кислорода в окружающей среде [9], а также
добавку минеральных компонентов и
микроэлементов, если диета богата продуктами,
обработанными некоторыми специальными
способами [33]. Добавка витамина D
целесообразна как средство компенсации
недостатка прямого действия солнечной радиации.
В очень длительных полетах с целью
снижения скорости деминерализации костей может
оказаться полезным увеличение в два раза
по сравнению с нормой (т. е. до 2 и 3 г
соответственно) потребления кальция и
фосфора [13]. Добавлять соли следует в случаях
сильных термострессов. Эксперименты по
изучению метаболического баланса членов
экипажа «Скайлэба» требовали жесткого
контроля поступления с пищей кальция,
фосфора, натрия и магния. Для обеспечения
питьевой водой с учетом всех метаболических
потребностей (включая приготовление
пищи) можно считать адекватной нормой
приблизительно 3—3,5 л в сутки на человека.
В целях профилактики дегидратации и
образования почечных камней, по-видимому,
желательно установить минимум
потребления около 1,5 л в день на каждого члена
экипажа. В программе «Скайлэб» обеспечение
питьевой водой планировали, исходя из
потребления 3,5 л на человека в день.
Фактическое потребление на «Скайлэбе-2» в
среднем составляло 75%, на «Скайлэбе-3» и
«Скайлэбе-4» — 90% от этого количества.
Будущие исследования вопросов питания,
водообеспечения и переработки отходов
жизнедеятельности следует продолжать в трех
прежних основных направлениях. К этим
направлениям относятся: совершенствование
рационов для летных экипажей по весовым,
вкусовым и эстетическим стандартам;
выполнение предельно точных и простых
медицинских экспериментов; разработка более
совершенных регенерационных систем. Хотя созда-
МЕДИЦИНСКИЕ ПРОБЛЕМЫ КОСМИЧЕСКИХ ПОЛЕТОВ БЛИЖАЙШЕГО БУДУЩЕГО
469
ние запасов пищи и выбор продуктов будут
весьма ограниченны, исследования систем
питания должны быть ориентированы на
использование продуктов земного типа,
привлекательных по вкусовым качествам и
подвергнутых лишь минимальной обработке для
последующего хранения. В идеале меню
космонавта должно включать блюда из не-
переработанных естественных продуктов,
таких, как замороженная птица или мясо. Это
нужно не только по психологическим
соображениям, но также и для того, чтобы
обеспечить необходимое количество в пище грубых
волокон, нагрузку на зубы и поступление
микроэлементов. Требования к оборудованию
для приема пищи могут быть до некоторой
степени смягчены, поскольку при полетах по
программам «Аполлон» и «Скайлэб»
показано, что пищевые продукты, обладающие даже
небольшой клейкостью, легко съедаются в
условиях невесомости при помощи ложки.
Разработка довольно простых механических
приспособлений, например выдвижного блока
для приготовления пищи, может существенно
улучшить аппетит и психологическое
состояние космонавтов, так как позволяет им
приготовлять для себя горячие блюда, сандвичи,
салаты и легкую закуску.
Для получения научной информации
необходимо иметь методы точного измерения
количества принятой пищи, пищевых
компонентов и жидкости. Измерение количества
съеденной пищи позволило бы обеспечить
стабильное потребление таких специфических
пищевых компонентов, как кальций. Для
проведения медицинских экспериментов
желательно автоматизировать измерение мочи и
кала. Точно так же следует разработать
автоматические методы забора, упаковки и
маркировки проб мочи и кала.
Хранение фекальных отходов, вероятно,
лучше всего было бы осуществлять с
применением вакуумного обезвоживания или
вымораживания. Сжигание отходов или некоторые
возможные варианты их повторного
использования решили бы проблему удаления
накопленных фекальных масс при
продолжительных космических полетах. Вопрос
регенерации воды из мочи уже находится на
стадии разрешения, однако должны быть
разработаны более совершенные методы этого
процесса. Необходимо продолжать изыскание
более надежных способов сохранения воды
от порчи в течение длительных периодов
полета и проверки ее с небольшими
интервалами на содержание химических примесей
и микроорганизмов.
Защита от опасностей
По мере необходимости будут продолжаться
предварительные расчеты и планирование,
чтобы обеспечить защиту экипажей от
опасных факторов среды. К таким факторам
могут быть отнесены: токсические вещества,
загрязнения аэрозолями, микробное
заражение, радиация, динамические силы,
микрометеориты и возникновение.пожара.
Говоря о токсических веществах,
необходимо принимать во внимание их потенциальные
источники, пути распространения, способы
удаления, предельно допустимые
концентрации и процедуры лечения. Многие материалы,
используемые в конструкции космического
корабля, являются источниками довольно
большого числа потенциально токсических
веществ. Значительные уровни этих веществ
могут быть обусловлены простым
накоплением, сублимацией за счет сниженного
общего барометрического давления (ниже
атмосферного давления на уровне моря),
повышенными скоростями окисления при высоких
парциальных давлениях кислорода:,
взаимодействием с другими веществами или видами
энергии в космическом корабле, действием
микробных тел, отказом систем или способов
кондиционирования и утечкой хранимых
веществ, например охлаждающей среды или
химических средств тушения пожара. Все
материалы, имеющиеся на борту
космического корабля должны расцениваться как
потенциальные источники токсических веществ.
К источникам токсических веществ
относятся не только системы космического
корабля, запасные материалы и различные
приспособления. Такими источниками могут
быть человек, экспериментальные животные
и растения, реактивы, питательные вещества
и различные виды аппаратуры, используемые
в полетных экспериментах. Возможны все
три способа поступления токсических
веществ в организм: через легкие, желудочно-
кишечный тракт и кожу при прямом
контакте или случайном повреждении. В
соответствии с этими основными объектами изучения
должны быть: газовые и аэрозольные
загрязнения атмосферы; пищевые продукты, вода
и посторонние материалы, которые могут
случайно попасть внутрь; вода для
гигиенических процедур, мыло, одежда, туалетные
принадлежности, постельное белье и все
другие виды оборудования, материалов и
веществ, с которыми человек будет
соприкасаться в быту и при, выполнении служебных
обязанностей.
470
ЧАСТЬ V. ПЕРСПЕКТИВЫ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Поскольку использование потенциально
токсических веществ не может быть
полностью устранено, необходимо продолжать
усилия в области разработки чувствительных
датчиков и методов очистки от токсических
веществ с учетом всех возможных путей их
проникновения в организм человека.
Необходимо дальнейшее исследование защитных
свойств фильтров, каталитических горелок,
ионообменных смол, полупроницаемых
мембран; абсорбентов и различных комбинаций
из перечисленных, а также других методов
очистки среды обитания от токсических
веществ.
Нд Земле допустимые концентрации
установлены для широкого диапазона
загрязняющих веществ, но почти все ограничения
исходят из 8-часового воздействия,
соответствующего продолжительности рабочего дня.
Относительно мало предельно допустимых
концентраций установлено в расчете на
24-часовое пребывание в загрязненной среде.
Поскольку эта задача должа быть решена
главным образом в отношении токсических
веществ, попадающих в организм человека
через легкие и при прямом контакте,
границы необходимых исследований остаются
чрезвычайно широкими.
Лечений отравлений должно
осуществляться главным образом в рамках обычных
методов, не имеющих ориентации на задачи
космического полета. Однако предполагают, что
могут возникнуть некоторые специфические
лечебные проблемы в связи с токсическими
веществами, которые способны выделяться
только в пределах космического корабля или
скафандра в процессе различных
взаимодействий.
Более или менее равномерное
распределение разнообразных частиц в газовой среде
при невесомости является сугубо
специфической проблемой космического полета. Эти
частицы можно рассматривать как комбинацию
из растворимых и нерастворимых веществ,
которые потенциально опасны при всех трех
вариантах проникновения в организм
человека. Загрязнение атмосферы частицами таких
материалов, как стекловолокно, асбест,
силиконы должно быть сведено к минимуму,
чтобы предупредить развитие пневмокониоза.
Следует особо подчеркнуть, что бериллий и
кадмий вообще не должны использоваться
в космическом корабле ввиду своей крайне
высокой токсичности. Проблемы загрязнения
частицами могут быть в значительной
степени решены за счет отказа от использования
в космическом корабле определенных
материалов и обеспечения достаточно
эффективной очистки среды посредством вентиляции
и систем фильтров.
Возможные сдвиги в экологии
микроорганизмов при длительных космических полетах
были предположительно отнесены к
потенциально опасным факторам еще несколько
лет назад [5]. К настоящему времени в
наземных экспериментах и в космических
полетах получены данные, которые подтверждают
справедливость этой гипотезы [3, 14, 32].
Распределение микроорганизмов среди членов
экипажа приобретает более однородный
характер. Имеются некоторые данные в пользу
того, что в этом замкнутом микромире может
складываться относительное преобладание
патогенных микроорганизмов. Не без
оснований высказываются гипотезы о
возможности генетических сдвигов в микробных
клетках под влиянием факторов полета, а также
об изменениях иммунологической
устойчивости у членов экипажа вследствие отвыкания
от постоянных «микробных атак» в обычных
условиях жизни [29]. Микробиологическим
проблемам должно быть уделено больше
внимания как в наземных исследованиях, так и в
космических полетах. Сопоставления
полетных и земных данных особенно важны из-за
ожидаемых влияний на экспериментальные
результаты множества переменных, в число
которых входят характеристики исходных
микробных популяций, состояние носителей,
индивидуальная сопротивляемость, степень
контактирования между членами экипажа,
объем модели корабля, источники заражения
и личная гигиена. Хотя необходимость
профилактики инфекционных заболеваний на
борту космического корабля очевидна, угроза
«микробного шока» после полета заставляет
отказаться от мысли о стерилизации среды
обитания в космическом корабле.
Следовательно, технические достижения в решении
таких задач, как фильтрация микробных
клеток, способы очистки и хранения воды и
пищевых продуктов и, возможно, избирательное
уничтожение специфических видов бактерий,
вирусов или грибков, т. е., по существу, все
меры регулирования и методы контроля за
микроорганизмами, должны быть
ориентированы на сохранение баланса микрофлоры,
моделирующего соотношения видового
состава микроорганизмов в условиях Земли.
В спектре радиационных воздействий
особый интерес представляют ионизирующие
излучения, а также ультрафиолетовый,
видимый и инфракрасный диапазоны
электромагнитных волн. К настоящему времени хорошо
МЕДИЦИНСКИЕ ПРОБЛЕМЫ КОСМИЧЕСКИХ ПОЛЕТОВ БЛИЖАЙШЕГО БУДУЩЕГО
471
изучены три вида ионизирующей радиации,
с которыми придется иметь дело в космосе.
Сюда относятся: «захваченная радиация», или
протоны и электроны, которые захвачены
геомагнитным полем Земли и образуют
окружающие Землю радиационные пояса;
солнечные вспышки, при которых в космическое
пространство выбрасываются огромные
массы протонов, альфа-частиц и небольшие
потоки тяжелых ядер; космическая или
галактическая радиация,, содержащая
альфа-частицы чрезвычайно высоких энергий,
высокоэнергетические протоны и тяжелые ядра с
атомными числами Z^26. Накопленный опыт
орбитальных полетов и пилотируемых
полетов к Луне показал, что предполетные
прогнозы радиационной обстановки имели
тенденцию к некоторому преувеличению
опасности. Фактические дозы облучения,
полученные космонавтами в полетах, были очень
малы [3, 14, 21, 22]. Выбор времени полетов на
Луну для избежания воздействия солнечных
вспышек оказался и обоснованным и
удачным, так как ни одной вспышки в периоды
полетов не было.
Однако некоторые наблюдения, сделанные
лунными экипажами на кораблях «Аполлон»,
возможно, связаны с относительно редкими
случаями попадания первичных космических
частиц высоких энергий. О подобных
наблюдениях сообщали также экипажи
«Скайлэба». Имеется в виду так называемый
феномен «вспышек света». Ни
обстоятельства, ни механизмы возникновения этого
феномена еще не выяснены.
По мере увеличения продолжительности
полетов потребуется более обширная
информация относительно острых, подострых и
хронических эффектов ионизирующей радиации
как соматического, так и генетического
типов [16]. Зависимость между дозами
облучения и вызванными эффектами (симптомы,
характер патологических сдвигов, ход
выздоровления и т. д.) должны быть определены
для всех видов излучений и уровней энергии,
которые можно ожидать в космическом
полете. Очень важным вопросом, требующим
изучения, является модифицирующее
влияние уровня мощности облучения, особенно
при низких дозах. Должны быть изучены
эффекты фракционирования дозы,
неравномерного распределения дозы, влияния свойств
линейной потери энергии (ЛПЭ) на развитие
поражения и время восстановления, а также
влияния возникающих в полете
физиологических сдвигов на восприимчивость к
радиационному поражению. Необходимо изыскать
более совершенные методы радиационной
дозиметрии, а также профилактики и лечения
радиационных поражений. Важно также
продолжать работу по экранированию от
ионизирующих излучений, но поскольку
эффективность экранирования зависит от плотности
защитного экрана (без учета его способности
генерировать вторичные излучения),
длительность полета как функция допустимых доз
ионизирующих излучений будет изменяться
в соответствии с весовыми характеристиками
космического корабля.
Важное значение имеет защита
космических экипажей и пассажиров, в особенности
глаз и кожных покровов, от потенциально
опасных ультрафиолетовых, видимых и
инфракрасных излучений высокой
интенсивности. Однако излучения эти и способы защиты
от них в целом достаточно хорошо изучены.
Особое значение в спектре видимого света
имеют лазерные лучи, так как вполне
возможно, что на борту перспективных
космических кораблей будут использоваться
лазерные устройства. Потребуется разработка
соответствующих мер безопасности и
защиты.
Потенциальная опасность воздействия
факторов механической энергии изучена хорошо,
поскольку этот вопрос в течение многих лет
широко изучался в авиации, а также в
относительно недавних программах космических
полетов. К этой области относятся
воздействия шумов и вибраций, угловых ускорений и
линейных ускорений различной
продолжительности, включая ускорения ударного типа.
Хотя в целом в разработке вопросов,
касающихся пределов переносимости и поиска
защитных средств, достигнуты большие
успехи, потребуются дальнейшие
исследования для решения конкретных задач и
внесения желательных усовершенствований.
Профиль ускорений для данного класса
полетов может быть определен, исходя из
характеристик мощности ракетных систем на
взлете и способа торможения при посадке. Однако
при этом должны быть учтены вероятные
отклонения от расчетных вариантов и
возможность очень сильных воздействий при.
аварийных режимах, а также изменения
переносимости человеком перегрузок после
длительного пребывания в невесомости.
Многочисленные исследования по оценке влияния
шумов позволили определить допустимые
уровни, но эффекты долговременного
последействия изучены сравнительно мало.
Вероятность проникновения
микрометеоритов относительно невелика, однако при этом
472
ЧАСТЬ V. ПЕРСПЕКТИВЫ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
возникает возможность декомпрессии, а при
высоком парциальном давлении кислорода
в кабине корабля — возможность пожара.
Маловероятно, чтобы декомпрессия,
вызванная попаданием микрометеоритов, приобрела
взрывной характер. Тем не менее, чтобы
избежать опасных перепадов барометрического
давления и сохранить атмосферу кабины,
должны быть предприняты усилия по
созданию аварийной системы сигнализации,
которая должна не только оповещать экипаж о
возникновении источника разгерметизации,
но и точно указывать его местонахождение.
Применительно к космическим скафандрам,
а также к кабинам космических кораблей и
укрытиям должны изучаться способы
ремонта, автоматической заделки пробитых
отверстий и предупреждения разгерметизации при
помощи смыкающихся материалов,
пластинчатых оболочек и других устройств.
Опасность пожара — одна из самых
страшных угроз для экипажа космического корабля.
Хотя в перспективных космических
программах США отказались от применения
атмосферы из чистого кислорода, это только снизило
опасность пожара в космическом корабле, но
не устранило ее полностью. Поскольку
парциальное давление азота приближается к
величине, характерной для земной атмосферы
на уровне моря, угроза пожара столь же
вероятна, как и на Земле. Хотя источники
воспламенения внутри космического скафандра
очень ограниченны, работа! в атмосфере из
100% кислорода даже при 155 мм рт. ст. все
еще создает значительно большие
предпосылки к пожару, чем в смешанной атмосфере
космического корабля. Предупреждение
пожаров требует использования материалов
с низкой способностью сгорания,
относительно высокой температурой воспламенения,
низкой скоростью распространения огня
и минимальной продукцией токсических
веществ в процессе горения. В космическом
корабле должны быть самым тщательным
образом изучены все возможные источники
возникновения пожара. Следует избегать
использования летучих веществ или в
крайнем случае обеспечить жесткий контроль за
ними. Необходимо разработать систему
мгновенной сигнализации о возникновении
пожара и быстродействующие автоматические
методы тушения, не вызывающие
образования токсических продуктов.
Следует рассмотреть вопрос о возможности
изоляции по крайней мере одного отсека
в космическом корабле, который мог бы
служить убежищем от огня и дыма.
Клиническая медицина,
профилактика и лечение
Профилактические мероприятия
направлены на поддержание оптимального состояния
здоровья членов экипажа перед полетом и
минимизацию предполетных контактов с
источниками инфекционных заболеваний,
которые могут дать о себе знать в ходе
космического полета. В широком плане профилактика
включает вопросы питания, сна, физической
тренировки, эмоционального состояния и
групповой совместимости; в ее задачи также
входит составление оптимального графика
предполетных физических обследований и, в
пределах возможного, изоляция космонавтов
от других лиц непосредственно перед полетом
на срок, определяемый инкубационными
периодами заболеваний. По возможности
должны быть сделаны прививки против
заболеваний, которых следует опасаться, учитывая
контакты космонавтов. Безусловно, все
предполетные контакты должны тщательно
контролироваться. Особое значение имеет
усовершенствование методов раннего выявления
заболеваний, передаваемых от человека к
человеку.
Объем лечебных мероприятий в
продолжительных космических полетах будущего
потребует значительного расширения с учетом
характеристик конкретного полета. Уровень
сложности лечебных процедур будет
определяться такими факторами, как длительность
полета, оснащенность «космического
госпиталя», количество и состав бортового персонала
(возрастной диапазон, физическая
подготовленность, включение в экипаж мужчин и
женщин), а также качеством подготовки
бортового медперсонала общего и зубоврачебного
профиля. Для полетов продолжительностью
в 30 суток или более с научными работниками
и другими пассажирами на борту было бы
целесообразно ввести в состав экипажа одного
врача. Медицинское оснащение должно быть
эквивалентно комплекту большого врачебного
набора с добавлением средств, которые
обычно имеются в кабинете врача для оказания
помощи. Врач должен быть способным
оказывать помощь при явлениях дискомфорта,
острых заболеваниях и различного рода
травмах, чтобы обеспечить хорошее физическое
и психологическое состояние экипажа.
Он должен быть хорошим диагностом, чтобы
не допустить неоправданного прекращения
полета.
Для экипажей большей численности или
полетов большей продолжительности может
МЕДИЦИНСКИЕ ПРОБЛЕМЫ КОСМИЧЕСКИХ ПОЛЕТОВ БЛИЖАЙШЕГО БУДУЩЕГО
473
потребоваться более широкий объем лечебных
процедур, однако в орбитальном полете нет
необходимости усложнять медицинское
обеспечение, поскольку возможно прекращение
полета или доставка больного на Землю
посредством космического челнока в
сравнительно короткие сроки.
Наиболее сложные и обширные лечебные
мероприятия могут потребоваться в дальних
межпланетных полетах продолжительностью
от 1 года до 3 лет и при большой численности
экипажа, укомплектованного из лиц обоего
пола в возрасте до 55 лет. Такой полет
потребует участия комплексной терапевтической
и хирургической бригады с включением в нее
всех специалистов и, конечно, стоматологов.
В этом случае по возможности лечения
корабль будет соответствовать небольшому, но
полностью оснащенному госпиталю.
Исследования в этой области будут
включать разработку оборудования и методов,
пригодных для осуществления полного объема
терапевтических процедур и хирургических
вмешательств в условиях невесомости.
Хотя карантинные мероприятия,
проведенные после полетов на Луну, более не
считаются необходимыми, следует быть готовыми
к их возобновлению и поиску более
эффективных методов карантинизации с развитием
космических полетов на другие планеты.
Медицинский отбор
Основная цель медицинского отбора
заключается в предотвращении, насколько это
возможно, нежелательных явлений, которые
могут возникнуть во время космического полета
или подготовки к полету. Это достигается
применением тщательно обоснованных
принципов и методов отсева кандидатов в
космонавты с признаками предрасположения к
отрицательным реакциям на воздействие
факторов полета. Такой отсев является первым
и одним из наиболее важных этапов в
решении задач профилактической медицины.
С приобретением опыта пилотируемых
космических полетов в США сложилась
тенденция к исключению из первоначально
принятой системы отбора чрезмерно жестких проб,
каковыми являются, например, пробы с
тепловой нагрузкой и изоляцией. Кроме этого,
период подготовки стал рассматриваться как
часть процесса отбора. Установлено, однако,
что очень ценным критерием отбора может
служить наличие у летчиков-космонавтов
достаточно большого опыта управления
реактивными самолетами. С учетом этого факта
даже космонавты-исследователи, не
являющиеся авиаторами, в настоящее время обычно
получают подготовку пилотов реактивного
самолета.
Есть основания ожидать, что критерии
медицинского отбора космонавтов будут
развиваться параллельно с требованиями,
применяемыми в авиационной медицине. По мере
накопления опыта космических полетов,
усовершенствования средств защиты экипажа и
систем жизнеобеспечения, создания бытовых
удобств в больших кораблях и, наконец, по
мере того как космические полеты
приобретают характер обыденных явлений, требования
медицинского отбора будут все более
соответствовать категориям и стандартам, принятым
в авиации. Требования к пилотам всегда
остаются высокими, в то время как требования
к другим членам экипажа, вероятно, станут
менее строгими, а к пассажирам — еще более
низкими. Вместе с тем ослабления требований
до уровня, принятого в настоящее время для
пассажиров транспортных (коммерческих)
линий, вероятно, не произойдет еще в
течение очень долгого времени.
В этой области необходимо продолжать
переоценку старых и разработку новых, более
эффективных диагностических методов.
Эффективность, устойчивость и специфичность
применявшихся в прошлом критериев должны
пересматриваться с учетом вновь
накопленного опыта для внесения необходимых
коррекций.
Подготовка космонавтов
Подготовка космонавтов представляет собой
еще одну область, в которой необходимо все
время производить оценку и переоценку
относительной эффективности методов,
сопоставляя их с событиями каждого полета.
Опыт, имеющийся в США, в целом
подтвердил правильность применяемых процедур
отбора и подготовки космонавтов. Космонавты
в равной мере успешно выполняли как
номинальные, так и экстремальные требования.
Одной из самых сложных проблем является
недостаток времени. Хотя космонавты всегда
стремятся к получению знаний, хорошо
сохраняют навыки и быстро воспринимают новое,
графики их подготовки непрерывно
уплотняются. Принимая во внимание сложность трех
рассмотренных классов будущих полетов,
следует считать очень важной задачей
разработку методов ускоренного процесса обучения без
существенного ущерба для прочности
запоминания и самочувствия космонавтов.
474
ЧАСТЬ V. ПЕРСПЕКТИВЫ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Подготовка космонавтов - исследователей
предполагает ознакомление молодых
высококвалифицированных ученых с
конструкторскими особенностями корабля, восприятием
систем сигнализации приборов, методами и
процессами управления техническими
системами. В то же время должна быть
обеспечена возможность совершенствования
знаний в соответствующих областях науки.
Как уже было отмечено, важной частью
подготовки космонавтов-исследователей является
обучение их пилотированию реактивного
самолета с последующим закреплением навыков
в регулярных и достаточно частых долетах.
Многообразие задач и относительная
малочисленность экипажей в полетах ближайшего
будущего потребуют подготовки каждого
космонавта в нескольких областях, чтобы
обеспечить взаимозаменяемость. По мере
увеличения численности экипажей специализация
будет возрастать, несмотря на усложнение
задач полета. Дальнейший рост экипажей
позволит создать некоторую «избыточность»
в рамках каждой специальности. Задачами
исследований в плане подготовки космонавтов
являются совершенствование летных
тренажеров общего и частного назначения, методов
взаимного обучения, специализированной
подготовки и сохранения полученных знаний.
Групповая совместимость
Термин «групповая совместимость» может
быть определен как эффективное и
гармоничное функционирование группы или
коллектива индивидуумов. Как в СССР, так и в США
развитию космических полетов сопутствовало
увеличение числа космонавтов на борту
корабля с одного до двух и трех человек.
Продолжающееся расширение задач и
возможностей полетов сильно увеличит их
длительность, а также количество и различия в
специализации членов экипажей. Необходимость
совместной жизни и работы, зависимость всех
от каждого и каждого от всех на протяжении
долгих периодов полета означают особые и
важные требования к отбору, подготовке и
поддержанию групповой согласованности на
борту корабля. Групповая работоспособность
может быть и выше и ниже суммы
способностей составляющих группу членов экипажа.
Даже высококвалифицированные люди,
обладающие высокой мотивацией и эмоциональной
стабильностью, могут образовать
дисгармоничную, разобщенную и малоэффективную
группу [33]. В идеальном варилнте правильно
отобранная и подготовленная группа, будучи
физически изолированной от общества других
людей, должна гармонично функционировать
и сохранять способность к объединению
усилий как при всех номинальных условиях, так
и в крайних ситуациях.
Хотя во многих исследованиях
применялись различные варианты групповой
изоляции, знания в этой области далеко не
адекватны потребности в них [28]. Более того,
учитывая сложность комплекса переменных,
влияющих на результаты эксперимента, и то,
что благоприятные возможности для
проведения исследований складываются не так уж
часто, можно ожидать, что для получения
достоверных выводов потребуются многие годы.
К числу наиболее важных проблем,
подлежащих оценке, относятся: групповая
эффективность как функция индивидуального вклада
и функция личностных характеристик;
адаптация индивидуума к общим стрессам и
гибкость приспособления; групповая
деятельность при различных вариантах усложненных
условий и в связи с фактором времени;
выявление определяющих факторов и методов
предупреждения нарушений коррекции и
поддержание высокого морального духа группы;
установление критериев и в случае
необходимости поиск более эффективных и
чувствительных прюцедур измерений для отбора
членов группы и лидеров. Решение этих и
сопутствующих вопросов будет связано со
значительными трудностями и потребует большого
времени. Если мы хотим иметь исходные
данные для обеспечения дальних полетов
будущего, необходимо уделять значительно
большее внимание этой важной области
исследований.
Условия и «уровень» жизни
Этими терминами обозначают область
исследований, в которых рассматриваются
вопросы комфорта и удобств, присущих
нормальному образу жизни человека и необходимых
для сохранения физических, эмоциональных,
мотивационных и интеллектуальных качеств,
а также для поддержания на высоком уровне
индивидуальной и групповой
работоспособности. Условия жизни на борту первых
пилотируемых космических кораблей были
довольно суровыми, однако полеты на этих кораблях
являлись, по существу, испытательными и
имели очень малую продолжительность. На
следующем этапе развития космической
техники, когда были созданы корабли типа
«Аполлон» и «Союз», комфорт и удобства
улучшились лишь умеренно, поскольку
продолжительность полетов оставалась неболь-
МЕДИЦИНСКИЕ ПРОБЛЕМЫ КОСМИЧЕСКИХ ПОЛЕТОВ БЛИЖАЙШЕГО БУДУЩЕГО
475
шой. Максимальный срок полета в США
достиг двух недель, в СССР («Союз-9») —18
суток [24].
Условия жизни на орбитальных станциях
«Салют» и «Скайлэб» значительно улучшены
и на них были обеспечены полеты
космонавтов в течение гораздо более
продолжительного срока (до 84 суток). Прогрессирующее
увеличение длительности пилотируемых
космических полетов в будущем потребует
значительно большего внимания к вопросам
обеспечения комфортных условий, особенно
с появлением на борту пассажиров, не
являющихся космонавтами. В число
специфических факторов, подлежащих изучению,
входят: гигиенические процедуры, циклы
работа — отдых — сон, требования к
объему помещений, одежда и белье, домоводство,
обстановка и домашние принадлежности,
физическая тренировка и развлечения.
Предстоит изучить много вопросов,
касающихся гигиены тела. Было бы желательно
поддерживать на борту высокие требования
к внешнему виду персонала, одежде и
чистоте в пределах корабля. Потребуется
дальнейшая разработка методов мытья тела,
пригодных для использования в условиях
невесомости. Необходимо контролировать запахи тела.
Должны быть предприняты определенные
усилия, чтобы улучшить методы поддержания
оптимального гигиенического состояния
полости рта и выполнения таких операций, как
бритье, стрижка ногтей и волос, с
минимальным загрязнением частицами атмосферы
космического корабля. Для переработки отходов
жизнедеятельности потребуются средства,
удовлетворяющие человека как в
эстетическом, так и в гигиеническом отношениях.
Исследования циклов работа — отдых —
сон показали, что наиболее желательно
использование тех графиков, к которым человек
привык на Земле [33]. Хотя человек способен
адаптироваться к различным вариантам
суточного графика, такая адаптация, вероятно,
не будет полной и скорость ее достижения не
будет одинаковой для всех людей. 24-часовой
график, который является, по-видимому,
наиболее подходящим для долговременных
полетов, будет состоять из 8 час. непрерывного
сна, 8 час. работы с перерывами для
принятия пищи и кратковременного отдыха и 8 час,
посвященных личным делам, необязательной
деятельности и отдыху для восстановления
сил. Если численность летного экипажа
достаточно велика, то может оказаться
целесообразным деление его на две группы,
работающие непрерывно по 12 час. Проведенные
исследования показывают, что выбранный
цикл следует выдерживать на протяжении
всего полета и его изменения должны быть
по возможности минимальными.
Результаты исследования циркадных
ритмов свидетельствуют, что человек — если не
по природным свойствам, то путем
тренировки — лучше всего приспосабливается к
24-часовому суточному циклу. До некоторой
степени парадоксально выглядит тот факт, что
естественный суточный ритм человека в
условиях свободного выбора имеет в
большинстве случаев период протяженностью
около 25 час. Эту особенность можно
выгодно использовать в ситуациях, когда
возникает необходимость сдвига суточного цикла.
Имеются данные, что за счет увеличения
периодов сна до 9 час. можно без каких-либо
нежелательных эффектов увеличить период
суточного цикла на 1 час и сохранять этот
цикл до тех пор, пока не будет достигнута
новая точка начала отсчета суток [34].
В настоящее время не существует
универсальных требований к минимуму жизненного
пространства для летных экипажей. Эти
требования определяются не только
численностью экипажа. В значительной степени они
могут зависеть от таких факторов, как
возрастной уровень и включение в состав
экипажа лиц обоего пола, от длительности и вида
полета. Однако несколько основных
принципов являются общепринятыми* Следует
подчеркнуть важность выделения для каждого
члена экипажа места уединения, хотя бы
в таком месте находились только койка и
шкафчик для обуви. Вообще говоря,
желательно отделить место отдыха от рабочих
мест. С увеличением размеров кораблей объем
помещений, планировка и удобства,
вероятно, будут примерно такими же, как на
военных судах малого водоизмещения.
Требованиями к одежде являются удобство,
отсутствие ^аллергического и раздражающего
действия, невоспламеняемость и легкость
очистки от загрязнений. Разработанные для
«Скайлэба» шпунтовые ботинки были удобны
при наличии сетчатого пола. . Однако иные
виды настила на кораблях будущего
потребуют разработки различных типов частично
сцепляющейся или умеренно сцепляющейся
с настилом обуви. Для выполнения
определенных операций космонавтов следует обеспечить
защитными перчатками. В их распоряжении
должны быть также удобные защитные маски
или очки из небьющегося материала.
Материалы, из которых изготовлена одежда, как
и все другие материалы на борту космическо-
476
ЧАСТЬ V. ПЕРСПЕКТИВЫ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
го корабля, не должны выделять токсических
веществ. Необходимо свести к минимуму
образование волокнообразных частиц. Пока не
будут разработаны удовлетворительные виды
одежды одноразового пользования, должны
быть обеспечены средства стирки,
работающие в условиях невесомости. Заслуживают
внимания новые принципы удаления
загрязнений, например ультразвуковой метод.
Следует также вести поиск принципиально новых
способов удаления отбросов, так как в
долговременных полетах этот вопрос может
приобрести весьма важное значение.
Внутреннее убранство, освещение и
отделка помещений должны производить приятное
впечатление, обеспечивать комфорт и
безопасность жизни в космическом корабле.
В условиях невесомости или полета с
вращением космического корабля картина
интерьера может быть также рассчитана на
облегчение визуальной ориентации. Отделка,
обстановка и освещение отдельных помещений
могут и должны быть выполнены в таком
стиле, который способствует использованию
этих помещений по их назначению: для
работы, сна, пассивного и активного отдыха.
На существующем уровне знаний в этой
области достигнуты значительные успехи.
Физические упражнения важны не только
с точки зрения физиологии, но и как средство
активного отдыха, а также просто по той
причине, что они улучшают настроение. Для
полета в условиях невесомости необходимо
разработать специальные виды упражнений
с элементами соревновательного характера и
без таковых.
В распоряжение космонавтов должны быть
предоставлены книги, радио, телевидение,
игры, игральные карты, материалы для
письма, учебные программы и другие предметы,
требуемые для развлечений и работы в
неслужебное время.
Исследования в этой области должны быть
направлены не только на то, чтобы
приспособить эти игры и материалы к условиям
невесомости. Необходимо также определить, какие
виды соревновательной активности будут
полезными и какие могут привести к
нарушению гармоничного функционирования
коллектива.
Факторы работоспособности
К факторам, обеспечивающим
работоспособность относятся оптимальные
конструкции оборудования, определенные
технические приемы его эксплуатации и особенности
проектирования, предлагаемые с целью
повышения эффективности рабочих операций.
Эта область исследований, которую
называют также инженерной психологией или
исследованием систем «человек —машина»,
имеет дело с проектированием
разнообразных машин или частей оборудования,
управляемых человеком. Результатом
исследований должно быть возможно более полное
соответствие машины анатомическим, перцеп-
туальным, интеллектуальным и моторным
характеристикам человека, обеспечивающее
максимальную легкость, безопасность и
продуктивность работы. Эти исследования
возникли и развиваются главным образом в
авиации, где некоторые из направлений,
например антропометрическое, достигли высокого
научного уровня. Продолжающееся
расширение исследований в интересах пилотируемых
космических полетов позволило получить
определенные полезные сведения
относительно таких факторов, как оптимальные размеры
и контуры кресла, размещение оборудования,
кнопочных переключателей и тумблеров, а
также сведения об измерительных приборах
и обзорных экранах, являющихся
источниками информации для оператора. Тем не
менее необходимо продолжать исследования,
поскольку большая часть полученных
сведений применима только для специфических
видов оборудования.
Вероятно, главным элементом будущей
работы станет разграничение тех задач,
которые могут быть наилучшим образом
выполнены человеком, и тех, которые
целесообразно выполнять при помощи автоматической
техники. Наиболее перспективен особый вид
автоматов, а именно — автоматы с
дистанционным управлением. Способности
человека неизмеримо выше способностей самых
совершенных машин, которые когда-либо
были задуманы. Его изобретательность и
логичность мышления совершенно уникальны.
Объем воспринимаемой человеком
информации и качество реакций не поддаются
копированию. Однако, рассматривая недостатки
человека, следует отметить, что он
представляет собой весьма хрупкое существо,
требующее для жизни особых условий и материалов,
и его способность к перемещению низка по
сравнению с возможностями передачи
энергии. Использование автомата, операциями
которого управляют с Земли или, что еще
более заманчиво, с пилотируемого
космического корабля, позволит эффективно
соединить лучшие свойства человека и машины,
чтобы протянуть нити разума на огромные
расстояния и в опасные для жизни зоны.
МЕДИЦИНСКИЕ ПРОБЛЕМЫ КОСМИЧЕСКИХ ПОЛЕТОВ БЛИЖАЙШЕГО БУДУЩЕГО
477
Предпринятые в СССР исследования Луны
с посылкой управляемых на расстоянии
автоматов и доставкой образцов лунной почвы
являются замечательной демонстрацией
возможностей такого подхода.
Наконец, повышение работоспособности
человека и возможностей выполнения им задач
космического полета должны
совершенствоваться за счет создания систем фиксации
тела, облегчения подвижности и разработки
специальных инструментов и приборов,
предназначенных для использования в условиях
невесомости, вращения космического
корабля и пребывания на поверхности Луны и
других планет. Важность решения этих задач
убедительно подтверждает опыт
осуществленных в США и СССР полетов. В
отношении предстоящих исследований следует
заметить, что основные вопросы облегчения
рабочих операций будут решаться не
биологами. Астрономические приборы будут
разрабатываться астрономами, геологическое
оборудование — геологами, а инструменты
для ремонта корабля — инженерами по
космической технике. За специалистами
биологического профиля сохраняется важная роль,
однако эта роль будет сводиться к оценке
техники и разработке требований, которые
должны способствовать оптимальному
выбору формы, способа подготовки и
использования инструмента в соответствии с
особенностями структуры и функционирования
человека.
Искусственная гравитация
Теперь, когда экипажи кораблей «Скайлэб»
успешно продлили срок непрерывного
пребывания в условиях невесомости до 84 суток,
не испытав каких-либо серьезных физических
трудностей, которые обнаруживали бы
очевидную связь с фактором времени,
необходимость искусственной силы тяжести для
поддержания нормального состояния здоровья
космонавтов в полетах крайне большой
продолжительности стала еще более
сомнительной. Возросла уверенность в том, что
предотвращение физиологических сдвигов, могущих
иметь место, осуществимо при помощи
контрмер, которые намного проще, чем реализация
идеи искусственной силы тяжести. Тем не
менее вполне вероятно, что в некоторые
моменты времени вращение кораблей
будущего окажется желательным с целью
создания бытовых удобств и комфортных
условий. Такая ситуация возможна на
очень большой станции полупостоянного типа
в процессе приспособления к ее условиям
новых пассажиров или остающихся на
длительные сроки экипажей. Из этих соображений,
а также для уточнения наших знаний о
функционировании вестибулярной системы в связи
с феноменами космической болезни движения
в настоящее время продолжаются
исследования по дальнейшему выявлению эффектов,
поиску оптимальных процедур и методов
противодействия нежелательным реакциям
человека на воздействие искусственной силы
тяжести в космическом пространстве.
Единственным практически доступным
методом создания искусственной гравитации
в настоящее время является вращение
корабля. Другим методом может быть только
вращение человека на центрифуге,
установленной на борту корабля. Однако вследствие
малого радиуса и относительно высокой
скорости вращения при этом, вероятно, могут
возникнуть трудноустранимые
дискомфортные ощущения. Кроме того, вращение корабля
могло бы обеспечить выполнение бытовых и
ряда других задач, в то время как вращение
на центрифуге было бы, с этой точки зрения,
неэффективным.
Вращение космического корабля выдвигает
ряд проблем, связанных с его влиянием на
физиологическое состояние и
работоспособность человека, а также с задачами навигации
и пилотирования. Потенциальные
препятствия физиологического характера обусловлены
главным образом трудностью сохранения
равновесия и реакциями со стороны
вестибулярного аппарата. Эти факторы могут в свою
очередь сказываться на работоспособности
экипажа в обитаемом корабле. Хорошо
известны такие эффекты вращения, как развитие
болезни движения, тенденция к падению в
одном направлении при подъеме и в другом при
спуске по лестнице, изменение силы тяжести
в зависимости от направления движения,
а также реакции на повороты головы, прома-
хивание при попытке попасть в определенную
точку и затруднение других манипуляций.
В наземных исследованиях необходимо
изыскать пути уменьшения этих явлений,
продолжать обоснование оптимальных уровней
искусственной гравитации и скоростей
вращения, а также эффектов быстрого
перехода от одного уровня гравитации к
другому в пределах области ее действия.
В то же время должны быть
предприняты исследования с ориентацией корабля,
чтобы определить проектировочные требования
для наиболее эффективных способов
обеспечения искусственной гравитации в полете.
Поскольку на Земле нет возможности изба-
478
ЧАСТЬ V. ПЕРСПЕКТИВЫ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
виться от влияния силы тяжести, для
окончательного решения этих проблем
потребуется по крайней мере одно корректно
выполненное исследование в условиях полета
на вращающемся космическом корабле.
Параметры вращения будут определяться
результатами тщательно продуманных
наземных исследований.
Родственная проблема в области
космической биологии также требует своего решения.
Было высказано вполне определенное мнение,
что для обеспечения действительно
адекватного контроля летных экспериментов по
гравитационной биологии контрольная группа
биологических объектов должна быть
послана в полет одновременно с
экспериментальной и на протяжении всего периода
невесомости подвергаться воздействию 1 g. Более
того, если для этой цели будет обеспечено
искусственное воздействие 1 g, то ценная
информация может также быть получена
в летных экспериментах. Подобный план
эксперимента, без сомнения, был бы
идеальным. Однако вследствие ограниченных
возможностей бортовой центрифуги создание
таких уровней g будет приводить к
одновременному воздействию угловых ускорений,
и связанные с ними дискомфортные
ощущения едва ли можно не принимать во
внимание. Решение этой важной проблемы требует
специальных исследований.
МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ
Медицинские эксперименты
Задачи, входящие в программу
медицинских экспериментов, перечислены в табл. 4.
Первая категория задач имеет непосредствен-
Таблица 4, Задачи медицинских экспериментов
А. Расширение возможностей человека в
пилотируемом космическом полете посредством
исследований, в которых выясняются следующие вопросы:
1. Влияние космического полета на человека в
зависимости от времени воздействия.
2. Специфическая этиология первичного воздействия
факторов полета и механизмы опосредованного
действия.
3. Способы прогнозирования начала развития и
степени тяжести нежелательных реакций
организма.
4. Наиболее эффективные способы предотвращения
и коррекции нежелательных реакций.
Б. Получение специфической информации,
представляющей ценность для обычных медицинских
исследований и практики.
ное отношение к обеспечению возможностей
пилотируемых космических полетов. Четыре
пункта этой категории отражают стремление
с максимальной достоверностью определить
медицинские проблемы и поведенческие
реакции человека, функциональные ограничения
и требования к обеспечению
жизнедеятельности в космическом полете. Информация
такого рода необходима для планирования
пилотируемых космических полетов будущего.
Формулировка задач второй категории
отражает ориентацию на успехи наземных
исследований, которые могут быть достигнуты при
использовании уникальных условий
космического пространства для получения научной
информации. При этом имеется в виду
утилизация полученных данных вне зависимости
от того, насколько они применимы в
пилотируемом космическом полете. В экспериментах
этого типа космический полет используется
как норая возможность научного поиска.
Поскольку мы имеем дело с
малоизученными факторами внешней среды,
медицинские эксперименты на борту корабля должны
выходить за рамки исследования уже
известных или ожидаемых проблем.
Наблюдения за функциями организма в
этих экспериментах должны быть предельно
глубокими и по возможности охватывать все
системы. Все планируемые космические,
полеты должны включать проведение
медицинских исследований, поскольку полеты
повторяются не столь уж часто, а для
статистически достоверных выводов необходим большой
объем наблюдений. Особенно важно
подчеркнуть, что полеты возрастающей
продолжительности должны быть достаточно полно и
даже, может быть, преимущественно
использованы для сбора медицинской информации,
так как длительность существования человека
в космическом пространстве должна
рассматриваться как главная переменная в ряду
величин, влияющих на результаты полета. Из
многочисленных факторов, действующих на
человека в космическом пространстве
(ускорения, радиация, изоляция, пребывание в
пределах ограниченного объема и др.), наиболее
специфическим и слабо изученным, очевидно,
является долговременная невесомость.
Должны быть оценены не только изолированные,
но и комбинированные эффекты факторов
полета.
При планировании программы
полетных медицинских экспериментов необходимо
прежде всего сформулировать задачи
исследований с определением порядка их
значимости. Постановка задач может иметь различ-
МЕДИЦИНСКИЕ ПРОБЛЕМЫ КОСМИЧЕСКИХ ПОЛЕТОВ БЛИЖАЙШЕГО БУДУЩЕГО
479
ный уровень специфичности в зависимости от
тех сведений, которые получены в
космических полетах и наземных исследованиях.
Если задача формулируется в узких рамках
какой-либо специальной области, то полетные
медицинские исследования могут быть в
значительной степени детализированы. Так,
широкая проблема изучения реактивности
сердечно-сосудистой системы в полете и после
полета в настоящее время разделилась на
множество специфических задач, в число
которых входит изучение роли системы ренин —
ангиотензин, альдостерона, определение
ударного объема сердца и его роли в
восстановлении переносимости нагрузок после полета,
относительной важности рефлекса Генри —
Гауэра в общей картине изменений
реактивности, роли потерь калия в возникновении
экстрасистолии. Распределение жидкостей в
организме, изменения массы эритроцитов,
вестибулярные эффекты, сохранность скелет-
но-мышечной системы, распределение и
регулирование уровней натрия и других
электролитов также представляют собой области
исследований, в каждой из которых по мере
накопления опыта должны быть выделены
более узкие задачи.
Медико-биологическая информация,
полученная в США и СССР в ходе недавних
пилотируемых космических полетов, обобщена
в ряде работ [3, 4, 12]. Теперь добавились
данные, полученные при осуществлении
программы «Скайлэб», которые намного
улучшили наше понимание этих проблем и еще более
подчеркнули специфичность задач. Потеря
красных кровяных телец была значительной,
несмотря на минимальное воздействие чистого
кислорода. Парадоксально, что эти потери
оказались наибольшими, а период
восстановления наиболее длительным у членов
экипажа «Скайлэба-2» (полет 28 суток), в то время
как у экипажа «Скайлэба-4» (полет 84
суток) потери были самыми малыми, а
восстановление — самым коротким. Эти факты
выдвигают новые вопросы относительно
специфической этиологии и основных
механизмов данного явления. Реакции
сердечно-сосудистой системы на создание отрицательного
давления над нижней частью тела
характеризовались компенсаторным увеличением
частоты пульса и снижением пульсового
давления в ожидаемом диапазоне величин. Во
время полета «Скайлэба-4» реакции,
возможно, достигали плато. В ходе полета они
менялись до такой степени, что иногда
приходилось прерывать процедуру ОДНТ, однако
при проведении следующей по графику пробы
те же индивидуумы обычно переносили
полный профиль воздействия. Это убедительно
подтверждает предположение, что в первое
время полета переносимость ОДНТ может
изменяться под влиянием факторов, отличных
от невесомости. В целом реакции на ОДНТ
сразу после возвращения на Землю
обнаруживали хорошее соответствие реакциям,
зарегистрированным при проведении последних
проб в ходе полета. Здесь снова сроки
восстановления предполетных величин оказались
самыми большими после 28-суточного полета.
Вероятно, этот факт отражает благотворное
влияние более тяжелых графиков тренировки
экипажей в двух последних полетах. Пробы
с физической нагрузкой, проводившиеся во
время полета, не выявили существенных
изменений, но после возвращения на Землю
переносимость нагрузки оказалась
значительно сниженной. Опять-таки период
восстановления завершился быстрее после двух более
продолжительных полетов. После полета
величины минутного и ударного объемов сердца
были ниже, чем перед полетом. Несмотря на
использование велоэргометра и других форм
физической нагрузки на борту корабля,
окружность голени и объем ноги значительно
уменьшились по сравнению с предполетными
их величинами. Потери веса не обнаруживали
заметной связи с длительностью полетов, но
в начальном периоде полета были более
выраженными, чем в последующих периодах.
Восстановление веса также было наиболее
быстрым в первые двое суток после
возвращения на Землю.
Вестибулярные нарушения проявлялись
в виде космической болезни движения,
достаточно серьезной, чтобы вызвать нарушения
работоспособности космонавтов в течение
первых трех суток полета на «Скайлэбе-Зж
У членов экипажа «Скайлэба-2» таких
симптомов не было, но все три члена экипажа
«Скайлэба-3» пострадали. Симптомы не
поддавались действию лекарственной терапии и
исчезали после трех дней полета. Экипаж
«Скайлэба-4» проводил медикаментозную-про-
филактику, но у одного из космонавтов на
непродолжительное время развился синдром
болезни. После трех дней полета симптомы
также исчезли. Вопреки ожиданиям,
переносимость движений головой во время вращения
на кресле была в условиях полета намного
более высокой, чем в предполетном периоде,
и позволяла неизменно достигать
максимального числа —150 движений при скорости
вращения 30 об/мин. Вестибулярные реакции
после полета характеризовались неустойчи-
480
ЧАСТЬ V. ПЕРСПЕКТИВЫ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
востью походки в первый день и
головокружением при быстрых поворотах головы в
первые 2—3 дня, которое у некоторых
индивидуумов сохранялось на протяжении нескольких
дней, а также сниженной способностью к
удержанию равновесия при ходьбе с
закрытыми глазами. Тем не менее у всех членов
экипажей переносимость движений головой во
время вращения на кресле оставалась
максимальной в течение нескольких дней после
полета и затем постепенно уменьшалась до
предполетных уровней. Недавно была
высказана мысль о том, что вестибулярная
симптоматология может быть связана с
перераспределением жидкостей тела во время полета
[И].
Показатели сна менялись от индивидуума
к индивидууму, но во всех полетах кораблей
«Скайлэб» оставались количественно и
качественно полноценными. Исследования
солевого обмена показали потерю кальция и
фосфора приблизительно в тех же количествах,
как и в условиях постельного режима. Это
справедливо в целом и в отношении
изменения плотности костной ткани: до
определенного увеличения длительности полетов
снижения плотности не наблюдалось.
Были отмечены также потери натрия и
калия. Данные по измерению гормональных
веществ еще не обобщены, чтобы говорить хотя
бы о тенденциях изменений.
Детализированная оценка обширных
данных, полученных при полетах кораблей
«Скайлэб», выходит за рамки задач этой
главы. Более подробные сведения о результатах
медико-биологических исследований по
программе «Скайлэб» опубликованы в других
изданиях квалифицированными
специалистами, участвовавшими в этом важном и
многообразном научном эксперименте.
Таблица 5, Медицинские проблемы космического
полета, требуюгцие экспериментального изучения
1. Нейрофизиология:
интегративная функция центральной нервной
системы;
сон;
вестибулярная система, включая отолиты и
полукружные каналы, в условиях невесомости и
вращения при создании искусственной
гравитации;
сенсорно-перцептивные процессы и
пространственная ориентировка.
2. Функция внешнего дыхания:
параметры механики дыхания;
отношение вентиляция/кровоток;
Таблица 5 (окончание)
альвеолярный газообмен;
регуляция дыхания.
3. Функция сердечно-сосудистой системы:
минутный объем сердца;
регуляция артериального давления;
центральное венозное давление и растяжимость
вен;
сократительная способность миокарда;
общая реакция сосудистой системы на
изменения силы тяжести,
4. Обменные процессы и питание:
уровень метаболизма в покое и в процессе
работы;
потребности в воде, электролитах,
микроэлементах, витаминах и калорические потребности;
тощая масса тела;
скелетная система и минеральный обмен в
костной ткани;
мышечная система;
водный и электролитный баланс.
5. Эндокринология:
механизмы эндокринной регуляции баланса и
распределения воды и электролитов;
вазоактивные гормоны;
эндокринные стресс-реакции;
выброс кальцитонина и гормональная регуляция
минерального обмена со стороны
щитовидной и паращитовидной желез и других органов
внутренней секреции;
эндокринная регуляция углеводного обмена;
общий баланс эндокринной системы.
6. Гематология:
масса эритроцитов, скорость эритропоэза и
скорость разрушения эритроцитов;
свертывающая система крови;
воспалительные реакции;
хромосомы;
протеины сыворотки крови.
7. Микробиология и иммунология:
микробная экосфера космического корабля;
распределение и относительное доминирование
различных патогенных микробов;
генетические структуры микробных клеток;
факторы иммунитета.
8. Поведенческие реакции:
восприятие;
эмоциональная устойчивость;
устойчивость к стресс-факторам;
групповая совместимость.
9. Клиническая медицина:
техника терапевтических и хирургических
процедур и медицинские материалы;
реактивность к фармакологическим средствам;
система профилактических мероприятий в полете
и перед полетом.
МЕДИЦИНСКИЕ ПРОБЛЕМЫ КОСМИЧЕСКИХ ПОЛЕТОВ БЛИЖАЙШЕГО БУДУЩЕГО
481
В табл. 3 были указаны девять областей
экспериментальных исследований.
В табл. 5 перечислены основные проблемы,
подлежащие рассмотрению в пределах
каждой области. Эти таблицы и соответствующие
комментарии представлены в надежде, что
они помогут определить начальные этапы
международного кооперирования в
проведении полетных медицинских исследований.
Каждая проблема должна рассматриваться
с учетом необходимости получения данных
о специфических эффектах и развитии
событий во времени, механизмах и
специфических факторах этиологии, а также о мерах
борьбы с неблагоприятными влияниями.
Накопление информации, необходимой для
изучения этих, в большинстве случаев
нерешенных, вопросов и подготовки медицинских
экспериментов с оптимальным
использованием возможностей будущих полетов, потребует
все более напряженных программ наземных
исследований. Когда проблема определена
в своих основных деталях, поиск решений
нередко приводит к вторжению в более
фундаментальные области. При этом возникают
новые проблемы, имеющие более высокую
степень сложности. Хотя этот процесс ветвления,
к счастью, не нужно продолжать до
бесконечности, изучение механизмов наблюдаемых
изменений должно быть доведено по крайней
мере до практически важных результатов и
может развиваться далее как
фундаментальное исследование с расширяющимся
диапазоном использования полученных результатов
в смежных областях. Для космической
медицины таким конечным, с учетом практических
требований, результатом будет получение
достаточно полной информации о механизмах
реакций, которая позволяла бы установить
оптимальные схемы прогнозирования
состояния космонавтов в процессе медицинского
отбора и в ходе полета, а также обосновать меры
предотвращения и устранения
неблагоприятных воздействий. Среди многих подходов
к решению этих задач в будущем потребуется
продолжение исследований с
моделированием, как кратковременного, так и длительного
воздействия факторов полета на людей
и животных.
Для дальнейшего изучения механизмов
реакций сердечно-сосудистой и костно-мы-
шечной систем, выбора критериев
прогнозирования и мер борьбы с нежелательными
изменениями будут повторно проводиться
исследования в условиях длительного
постельного режима, подобные тем, которые уже
предпринимались в США и СССР [1, 2, 13].
31 Заказ № 1174, т. III
Для достижения этих целей потребуются
также дополнительные исследования в
условиях кратковременного постельного режима
и водной иммерсии, эксперименты с
иммобилизацией животных, изоляцией, вращениями
на центрифуге, барокамерные эксперименты
и другие методы моделирования. Кроме того,
будут продолжаться исследования в рамках
всех основных медицинских дисциплин.
Биологические эксперименты
Биологические эксперименты должны
служить для решения тех же двух категорий
задач, которые были перечислены ранее при
рассмотрении медицинских экспериментов
[Ю].
Однако в отличие от медицинских
биологические эксперименты в большей степени
нацелены на получение фундаментальных
фактов, имеющих значение для развития
науки на Земле и в меньшей степени — для
расширения возможностей пилотируемых
космических полетов. Подобно тому, как
медицинские эксперименты позволяют выявить
потенциально важные проблемы и определить
их компоненты, полетные исследования на
животных, предпринятые с целью решения
этих проблем, покажут, какие биологические
эксперименты необходимо провести в
наземных условиях. Некоторые вопросы,
требующие экспериментальных исследований на
животных, уже определились. К их числу
относится, в частности, разработка техники
хирургических вмешательств в условиях полета.
Другие проблемы, составляющие,
вероятно, большую часть из числа возможных, еще
требуют своего определения. Они будут
определены по мере углубления наших
знаний.
Общебиологические летные эксперименты,
вероятно, будут проводиться в таких
областях, как генетика, биология роста и
развития, строение протоплазматических структур
и их функции в клетке, физиология растений
и химия ферментов. Очень важными
областями исследований являются поиск жизни
на других планетах, разгадка
происхождения жизни на Земле.
Выбор космических экспериментов для
решения более узких вопросов биологии будет
определяться потребностями и пожеланиями,
возникающими в заинтересованных кругах
ученых. Эти интересы будут в свою очередь
зависеть от того, какие проблемы
превалируют в данный момент и каким из них
придается наибольшее значение.
482
ЧАСТЬ V. ПЕРСПЕКТИВЫ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Испытания оборудования
По мере разработки новых и
совершенствования существующих систем и методов
обеспечения жизнедеятельности, вероятно,
будут создаваться компоненты и агрегаты,
которые потребуют испытаний в условиях
полета. Часть оборудования может быть создана
на основе новых принципов, другая часть
может включать только новые приспособления,
возможности функционирования которых в
полете не совсем ясны. Фактически любой
компонент перспективных систем
регулирования параметров среды, медицинской техники,
систем питания, водообеспечения и
переработки отходов, снаряжения экипажа,
вспомогательных устройств для выполнения рабочих
операций, устройств фиксации и других
подобных видов оборудования корабля может
потребовать полетных испытаний.
Медицинская техника
Требования к медицинской технике,
предназначенной для использования в
космическом полете, включают четыре основных
пункта: функционирование в условиях
невесомости, минимальные помехи для
работающих членов экипажа, простота и безопасность
использования. Очень важно обеспечить
высокую точность и воспроизводимость
измерений, однако эти требования нельзя считать
уникальными для космического полета.
Говоря о требованиях к измерениям, следует
иметь в виду одно существенное
обстоятельство. Использование чувствительной и точной
аппаратуры входит в число других требований
обеспечения обитаемости по той причине, что
здоровый человек может реагировать на
значительные изменения параметров среды лишь
небольшими колебаниями физиологических
показателей. Выявление этих колебаний
важно даже в том случае, если они не выходят из
диапазона клинической нормы.
Необходимы исследования по разработке
бескровных методов физиологических
измерений, в том числе измерения минутного
объема, периферического и центрального
венозных давлений. В биохимических
исследованиях желательно применять методы и
процедуры, которые не требуют работы с жидкими
реактивами. Вследствие этого будут
устранены опасности загрязнения токсическими
веществами, а также те трудности, которые
неизбежно возникают при работе с
жидкостями в условиях невесомости. Наконец,
необходимо продолжать поиск более совершенных
методов накопления, сжатия, отображения и
передачи полетной информации.
Медико-биологическая лаборатория
Одной из исследовательских задач,
выполнявшихся на протяжении нескольких
последних лет в рамках медико-биологической
программы США, была разработка компактной
многоцелевой лабораторной системы, которая
удовлетворяла бы требованиям летных
медицинских экспериментов. Эта
комбинированная измерительная система для
лабораторий по изучению физиологических
параметров и поведенческих реакций должна
быть пригодна, благодаря своей гибкости,
для решения широкого круга задач, включая
клиническую диагностику, лечение и
постановку биологических экспериментов.
Наряду с разработкой космической
лаборатории, которую предполагается использовать
при осуществлении программы «Челнок», в
плане будущих глобальных исследований
вполне мыслимы разработка и совместное
использование полетного медико-биологического
модуля, способного стыковаться и
функционировать как часть орбитального или
межпланетного корабля.
Такой модуль создал бы все условия для
работы сообщества ученых из различных
стран мира. Он позволил бы максимально
ускорить решение медико-биологических про~
блем дальнейшего освоения человеком
космического пространства и значительно
продвинул бы нас вперед в понимании сущности
жизни на Земле.
Была сделана попытка определить
характеристики трех основных классов
пилотируемых космических полетов будущего и
рассмотреть в широком плане значение
медико-биологических исследований для обеспечения и
ускорения новых шагов в освоении космоса.
Независимо от того, будут ли запланированы
на следующее десятилетие полеты с выходом
за пределы околоземных орбит или полеты
очень большой продолжительности,
представляется очевидным, что в какой-то момент
времени бесстрашная любознательность и
неутолимая жажда знаний неизбежно побудят
человека к использованию завоеванных им
в трудной борьбе позиций для дальнейшего
расширения сферы деятельности в
космическом пространстве. По мере приобретения
ощутимых выгод, удешевления и упрощения
частота космических экспедиций, по-видимому,
будет возрастать.
В промежуточные периоды может и должно
быть выполнено большое количество
наземных исследований, необходимых для
обеспечения, совершенствования и использования
МЕДИЦИНСКИЕ ПРОБЛЕМЫ КОСМИЧЕСКИХ ПОЛЕТОВ БЛИЖАЙШЕГО БУДУЩЕГО
483
результатов все более широкого изучения
космоса. Что касается медицины, то степень
готовности к разработке соответствующих
медицинских рекомендаций по поддержанию
жизнедеятельности человека в ожидаемых
полетах будет тесно зависеть от уровня наших
знаний о реакциях человека и их диапазонах,
от нашей способности прогнозировать,
предупреждать и корректировать нежелательные
эффекты. Еще более фундаментальное
значение для успеха дела и обоснования всех
необходимых критериев будет иметь выяснение
механизмов, через которые опосредуются
реакции человека.
Опыт пилотируемых космических полетов
в США и СССР, составляющий в сумме уже
более 26 000 чел/час, должен в значительной
степени способствовать выявлению,
определению и ориентировочной расстановке в
порядке их значимости существенных областей
медицинских проблем, а также множества их
компонентов. Завершение анализа
медицинских данных, полученных по программе
«Скайлэб» за общее время 12 300 чел/час,
значительно пополнит информацию об
эффектах относительно длительных воздействий
и развитии этих эффектов во времени. В
настоящее время мы имеем возможность
эффективно использовать эти данные в
сочетании с результатами углубленных наземных
исследований и кратковременных летных
экспериментов для более полного изучения
механизмов (клеточных, тканевых, нервных,
эндокринных, иммунологических,
биохимических) изменений, которые лежат в основе
важнейших физиологических сдвигов, а
также процессов адаптации и дезадаптации.
Таким путем мы будем постепенно
наращивать возможности поддержания
жизнедеятельности и работоспособности человека в
космосе и в то же время сможем, вероятно,
получить новые важные представления о
физиологических функциях человека в норме
и патологии. Во всех других областях
биологии интервалы между расширяющимися
программами полетов также следует
рассматривать как периоды выполнения усиленных
программ наземных исследований, при
осуществлении которых должны решаться
различные задачи в областях биотехнологии,
биоинженерных исследований и
экспериментальной биологии.
Стремление к проведению исследований
в космосе очень велико; все человечество
заинтересовано в своем процветании,
расширении знаний и интеллектуальном развитии.
Поэтому можно надеяться на
кооперирование исследовательских усилий в
международном масштабе. Это отразило бы поистине
глобальный размах смелого устремления
человека за пределы своей родной планеты
в неизвестность космоса.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гении А. М., Сорокин П. А., Гурвич Г. И., Джам-
гаров Т. Т., Панов А. Г., Иванов И. И., Пестов
И. Д. Основные результаты исследований
влияния 70-суточпой гиподинамии па организм че-
. ловека. В кн.: Проблемы космической биологии,
13. М., «Наука», 1969, 243—253.
2. Еремин А. В., Бажанов В. В., Марищук В. Л.,
Степанцов В. И., Джамеаров Т. Т. Физическая
тренировка человека в условиях длительной
гиподинамии. В кн.: Проблемы космической
биологии, 13. М., «Наука», 1969, 191—200.
3. Berry С. A. Summary of medical experience in
the Apollo 7 through 11 manned space flights.
Aerospace Medicine, 1970, 41 (5), 500—519.
4. Berry С A. The Medical Legacy of Apollo.
Presented at 21st International Congress of Aviation
and Space Medicine, Munich, West Germany,
September, 1973, 47 p. Paris, International Academy
of Aviation and Space Medicine, 1973.
5. Boeing Co. Manned Environmental System
Assessment, 335 p. Washington, D. C, NASA, 1964.
(NASA-CR-134).
6. Burnazyan A. /., Parin V. V., Nefyodov Yu. G.,
Adamouich B. A., Maximov S. V., Goldschwend
B. L., Samsonou N. M., Kirikov G. N. Year-long
medico-engineering experiment in a partially
closed ecological system. Aerospace Medicine, 1969,
40 (10), 1087—1094.
7. Day L. E. The Space Shuttle —A New Approach
to Space Transportation. Presented at 21st
International Astronautical Congress, Konstanz, West
Germany, October, 1970, 48 p. Paris, International
Astronautical Federation, 1970.
8. Day L. E., Noblitt B. G. Logistics transportation
for space station support. In: IEEE Transactions
on Aerospace and Electronic Systems, Vol. 6, July,
p. 565—574. New York, Institute of Electrical and
Electronics Engineers, 1970.
9. Fischer С L., Johnson P. C, Berry C. A. Red blood
cell mass and plasma volume changes in manned
space flight. J. American Medical Association,
1967, 200, ,579—583.
10. Gazenko O. G. Some Results of Research on
Gravitational Biology. Presented at 5th International
Man in Space Symposium, Washington, D. C,
NASA, December, 1973.
11. Gurovskiy N. N., Bryanov I. /., Yegorov A. D. Iz-
meneniye Vestibulyarnogo Analizatora v Kosmi-
cheskom Polete. (Transl: Change in the
Functioning of the Vestibular Analysor in Space Flight).
Presented at 5th International Man in Space
Symposium, Washington, D. C, NASA, December, 1973
(NASA-TT-F-15248).
12. Gurovskiy N. N.} Gazenko O. G., Rudnyi N. M.} Le-
bedeu A. A., Yegorov Л. D. Some results of
medical investigations performed during the flight of
31*
484
ЧАСТЬ V. ПЕРСПЕКТИВЫ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
the research orbital station Salyut. Life Sciences
and Space Research, 1973, 11, 77—88. Proceedings,
15th Plenary. Meeting, COSPAR, Madrid, Spain,
May, 1972.
13. Hantman D. A., Vogel J. M., Donaldson C. L.9
Friedman Rif Goldsmith R. S.f Hulley S. B.
Attempts to prevent disuse osteoporosis by treatment
with calcitonin, longitudinal compression and
supplementary calcium and phosphate. J. of
Clinical Endocrinology and Metabolism, 1973, 36 (5),
845-858.
14. Humphreys J. W., Berry C. A. Bioastronautic
aspects of Apollo biomedical operations. Proceedings
20th International Astronautical Congress, Mar del
Plata, Argentina, October, 1969, p. 831—849. New
York, Pergamon Press, 1972.
15. James L. B. Apollo Status Report: Saturn V
Launch Vehicle. Presented at AIAA 6th Annual
Meeting, Anaheim, Calif., October, 1969, 9 p. New
York, American Institute of Aeronautics and
Astronautics, 1969. (AIAA Paper 69—1094).
16. Langham W. H. (Ed.). Radiobiological Factors in
Manned Space Flight, Report of the Space
Radiation Study Panel, Space Science Board.
Washington, D. C, National Academy of Sciences, 1967.
(Report No. 1487).
17. Lord D. #., Lohman R. L., Lovelett R. F. An
Overview of NASA's Space Station Program. Presented
at 16th Annual Meeting, American Astronautical
Society, Anaheim, Calif., June, 1970. Princeton,
N. J., American Astronautical Society, 1970. (AAS-
70-020).
18. Low G. M. Apollo Spacecraft. Presented at AIAA
6th Annual Meeting, Anaheim, Calif., October, 1969,
6 p. New York, American Institute of Aeronautics
and Astronautics, 1969. (AIAA Paper 69-1095).
19. Low G. M. What made Apollo a success.
Astronautics and Aeronautics, 1970, 8 (3), 36—45.
20. Manned Spacecraft Center. Mercury Project
Summary Including Results of the Fourth Manned
Orbital Flight, Houston, Tex., March, 1963, 445 p.
Washington, D. C, NASA, 1963. (NASA-SP-45).
21. Manned Spacecraft Center. Gemini Midprogram
Conference Including Experiment Results,
Houston, Tex., February, 1966, 443 p. Washington, D. C,
NASA, 1966. (NASA-SP-121).
22. Manned Spacecraft Center. Gemini Summary
Conference, Houston, Tex., February, 1967, 335 p.
Washington, D. C, NASA, 1967. (NASA-SP-138).
23. Meston Л. Z>. Technological Requirements Common
to Manned Planetary Missions, 122 p. Washington,
D. C, NASA, 1968. (NASA-CR-3918).
24. Nikolaev A. Einige Ergebnisse des Fluges des
Raumschiffes Soyuz-9. (Transl: Some Results of
the Flight of Space Vehicle Soyuz-9). Presented at
21st International Astronautical Congress, Kon-
stanz, West Germany, October, 1970, 8 p. Paris,
International Astronautical Federation, 1970.
25. Pearson A. O., Grana D. С Comps. Preliminary
Results from an Operational 90-Day Manned Test
of a Regenerative Life Support System.
Symposium, Langley Research Center, Hampton,
Virginia, November, 1970, 603 p. Washington, D. C,
NASA, 1971. (NASA-SP-261).
26. Office of Manned Space Flight. Skylab
Experiments, 210 p. Washington, D. C, NASA, August,
1972.
27. Science and Technology Committee. Proceedings,
Winter Study on Uses of Manned Space Flight,
La Jolla, Calif., December, 1968, Vol. I and II.
Washington, D. C, NASA, 1969. (NASA-SP-196-Vol. 1)
(NASA-SP-196-Vol.2).
28. Science Communication Division. Crew Interaction
in Situations Simulating Long-Term Space Flight:
Descriptive Analyses of the Literature, 237 p.
Washington, D. C, The George Washington
University, Medical Center, Department of Medical and
Public Affairs, 1974. (GW-SCD-74-01R) (To be
publisched as a NASA-SP, 1974).
29. Space Science Board. Infectious Disease in
Manned Spaceflight: Probabilities and Countermeasu-
res, Panel on Microbiological Problems of Manned
Spaceflight Meeting, Woods Hole, Mass., 1970,
211 p. Washington, D. C, National Academy of
Sciences, 1970.
30. Space Station: Key to the Fufure. NASA
Washington, D. C, 1970. (NASA-EP-75).
31. The post-Apollo space program: An AIAA view.
Astronautics and Aeronautics, 1969, 7 (7): 39—47.
32. Turner A. R. Survey of Microbiological Studies
Under Conditions of Confinement Associated with
Simulation and Actual Manned Space Flight:
Tabular Summary, 71 p. Washington, D. C, The
George Washington University Medical Center,
Biological Sciences Communication Project, 1973.
(GW-BSCP-73-02R).
33. Vinograd S. P. (Ed.) Medical Aspects of an
Orbiting Research Laboratory, Space Medicine
Advisory Group Study, January-August, 1964, 144 p.
Washington, D. C, NASA, 1966. (NASA-SP-86).
34. Webb W. В., Agnew H. W., Jr. Regularity in the
control of the free-running sleep-wakefulness
rhythm. Aerospace Med., 1974, 45, N 7, 701—704.
УКАЗАТЕЛЬ И ОГЛАВЛЕНИЕ
К I, II, III ТОМАМ
УКАЗАТЕЛЬ
К I, II, III ТОМАМ
Абиогенный синтез органических соединений I,
323, 325, 326, 328—331, 337, 356—358
— — восстановительные условия на примитивной
Земле I, 334, 335
— — источники энергии I, 335
— — исходные углеродистые соединения I, 334
— — модельные эксперименты по воспроизведению
абиогенных синтезов на примитивной Земле
I, 334-338
Абсорбенты III, 74
Абсорбер III, 87, 104
Абсорбционно-десорбционные аппараты III, 87
Аварийная ситуация III, 235
— — вход в атмосферу с использованием средств
покидания III, 377
— — единый сигнал бедствия III, 413
запас, носимый комплект III, 239
— _ — пищевой III, 238
— — рацион питания III, 391
— — — — для выживания на море III, 392
— — — — — — в холодном климате III, 391
укладки III, 391, 392
Авиакосмическая медицина III, 348
Авроральные явления I, 104, 106—111
Автоматизация оказания срочной лечебной помощи
в полете II (2), 302
— физиологических и медицинских измерений II
(2), 268, 287, 288
Автоматизированное исследование вестибулярного
аппарата II (2), 282
Автоматическая следящая система II (2), 204
— сфигмоманометрия II (2), 278
Автоматические биологические лаборатории (АБЛ),
конструкция и основные методы I, 355, 384—388
Автоматический анализатор содержания кальция,
креатцна и креатинина в моче II (2), 272
— анализ слюнного секрета II (2), 298
— забор и анализ мочи в полете II (2), 286, 287
Автоматическое введение фармакологических
препаратов II (2), 272
Автоматы для исследования Луны III, 477
— с дистанционным управлением III, 476
Автономная бортовая система управления II (2),
226, 229
Адаптационный синдром, динамическая модель II
(2), 202, 263
Адаптация II (2), 66, 142—144, 183, 215, 291, 296,
297, 459
— организмов к экстремальным факторам 1,271,272,
274, 276, 279, 280, 287, 290, 359
анаэробы (микроаэрофилы) I, 273, 275, 299,
361, 411
аэробы I, 273, 299, 411
— — баротолерантные формы I, 273, 287
барофилы I, 286, 287
— — галофилы I, 297
гомойотропные животные I, 278
ксерофиты I, 296—298, 309, 361
— — осмофилы I, 297
— — пойкилотермные животные I, 278
психрофилы I, 276, 361
радиорезистентные формы I, 292—294
— — термофилы I, 280
— человека в системе «человек — машина» II (2)<
201
Адреналин III, 368
Адренокортикотропный гормон II (2), 249
Адсорбенты III, 77
— активированный алюминий (алюмогель) III, 76,
уголь III, 63, 75, 76, 157, 232
— алюмосиликат III, 83
Адсорбция III, 76
— дифференциальные теплоты III, 82
— потенциалы III, 82
Азот III, 22, 58
— баланс отрицательный при гиподинамии III, 15
— — — после полета III, 372
— биологическая роль 11(1), 61, 66
— молекулярный, проблема связывания в БСЖО
III, 287
— окислы, полученные при воспроизведении жиз^
ни III, 52
Айзел Д. III, 380
Акклиматизация барокамерная III, 401
— к гипоксии III, 334
— к горам III, 401
средних высот III, 442
— тепловая III, 441
Активность ксантиндегидрогеназы II (2), 239
Актиномицеты I, 272, 280, 302
— (Act. streptomycini Kras ЛС-3; Act. erythreus
2577, 8594; Act. aureofaciens ЛСБ-2201) II (2), 316
Актография, контактно-потенциометрические
датчики II (2), 282, 283
— космонавта II (2), 149
Алгоритм диагностический II (2), 292
— обработки информации II (2), 293
—экстремальной формализации
(электрокардиограммы) II (2), 287
Алкалоиды III, 326
Аллели (мутантные, нормальные) II (2), 159
Аллергия, аллергические реакции III 284, 334, 356
Примечание. Римские цифры — номер тома. В скобках — номер книги.
488
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
Альдостерон II (1), 341; III, 27 «Аполлон-15» II (1), 332, 339; (2), 85, 109,
— при гиподинамии III, 434 118, 144, 146—148, 217; III, 355, 362,
— при невесомости III, 434 364, 372
Алюмогель III, 76, 77 «Аполлон-16» I, 128,130; II (1), 339; (2), 85,
Амага I, 202 102, 109, 118, 217; III, 355, 371, 372
Амеба (Pelomyxa carolinesis) II (2), 317, 319 «Аполлон-17» II (1), 339; (2), 85, 118, 165,
Аминокислоты I, 333, 336, 341, 367, 369, 374, 375; 217; III, 370, 371, 372
III, 22, 54 моделирование III, 448
— 8-аминокапроновая III, 343 — — — на Луну III, 460
— аргинин III, 23 ускорения III, 376, 379
— гистидин III, 22 максимальные III, 458
— незаменимые III, 22 — ■ ударные III, 380
— — валин III, 22 — — — — характеристики III, 459
— — изолейцин III, 22 — — системы жизнеобеспечения (СЖО) III, 243—
лейцин III, 22 245
лизин III, 22 аварийная III, 397
— — метионин (цистин) III, 22 — — — — водообеспечение III, 247
— — треонин III, 22 — — — — — измеритель холодной и горячей во-
триптофан III, 22 ды III, 62
— — фенилаланин (+ тирозин) III, 22 — — — — — хранение воды III, 247
— полимеризация III, 55 — — — — подсистема искусственной атмосферы
белковоподобные продукты, получение III, 55 III, 245
— синтез III, 54 газовая среда III, 243, 404,
Амины III, 323 458
— алифатические III, 144 — — — — — — — очистка от двуокиси углеро-
— обратимые III, 232 да III, 243
— твердые, система III, 272 циркуляция газа в кабине
Аммиак III, 144, 145, 146, 295, 303 III, 246
Амплитуда колебательных процессов (для прогно- — — — — герметичная кабина (командный от-
зирования) II (2), 296 сек), объем III, 243
Амплитудно-временной анализ II (2), 293 конструкторское решение 111,174
Анабиоз I, 276, 278, 296 — — — — — — противорадиационная защита
Анализ медицинской информации (бионический ме- III, 318
тод) II (2),94 — — — — — — пульты управления III, 174
— (оценка) результатов клинико-физиологических — — система ориентации командного модуля III,
исследований II (2), 287—294 380
Анализаторы, оценка при отборе" космонавтов — — система посадки III, 380
111,436 система регулирования температуры III, 458
Аналитические и алгоритмические модели II (2), 264 — — система спасения III, 380
Аналитические методы (см. «Методы обнаружения, — — скафандр (см. «Скафандры»)
жизни») — — экипажи III, 423
Андерс У. II (2), 146; III, 380 диета III, 355
Антидиуретический гормон II (1), 341; II (2), 248, — программа II (1), 113, 119—121, 254, 255; (2),
249 140, 162,174, 215, 235, 237, 238, 273; III, 379, 448
«Аполлон» (космический корабль) I, 125, 127, 132; «Аполлон-Сатурн» Hi, 457
II (1), .12, 18, 42, 113, 119—121, 132, 133, 183, Армстронг Н. II (2), 146, 161; III, 378, 380
232, 254, 255, 259, 331, 336, 344, 390; (2), 140, 144, Артериальная осциллография II (2), 278
162, 174, 204, 206, 207, 210, 213—215,222—224, Аскорбиновая кислота (см. также «Витамин С») III,
226—238, 272—274; III, 43, 48, 62, 135, 137, 149, 336, 343
174, 231, 240, 243, 244, 246, 247, 275, 297, 318, 352, Ассенизационное устройство
356, 358, 364, 365, 373, 376, 377, 379, 380, 381, 392, мочекалоприемник III, 240
393, 397, 404, 403, 413, 448, 449, 457, 458, 460, 474 вкладыш для твердых выделений III, 240
— — аварийная система III, 397 — — с отсосом выделений III, 151, 153, 240
— — полеты III, 379 — — — раздельным сбором мочи и кала III, 150,
«Аполлон-7»И (1), 339; (2), 85,146,173, 315 153
«Аполлон-8» II (1), 339; (2), 85,145,146, Астероиды III, 461
165, 173, 175, 395; III, 129, 130, 246 — гравитация III, 462
— — — «Аполлон-9» II (1), 339; (2), 85, 145, 146, Астронавты (см. «Космонавты»)
173, 216, 315; III, 246, 352, 379 «Атлас» III, 448
«Аполлон-10» II (1), 339; (2), 85, 145, 146, Атмосфера Земли 11(1), 57; III, 281
161, 173, 175, 315; III, 246 органические примеси III, 277
— — — «Аполлон-11» I, 125, 326; II (1), 114,115, Атмосфера искусственная газовая (см. «Искусствен-
145, 339; (2), 85, 101, 145, 146, 173, 217, ная газовая атмосфера»)
315; III, 246 Атмосферики I, 105
«Аполлон-12» I, 122, 125, 326; II (1), 339; — свистящие I, 99, 105
(2), 85, 147, 161, 165, 217, 311 Атропин III, 434
«Аполлон-13» I, 126; II (2), 85, 146, 147, Аудиогиральная иллюзия II (2), 185
233; III, 352, 369, 407, 410 Аудиогравическая иллюзия II (2), 187
«Аполлон-14» I, 127; II (1), 331, 332, 339, Аудиография III, 426
344; (2), 85, 146. 147, 159, 217; III, 353, Аудиометрия III, 425
354, 355 Аутоинфекционные заболевания III, 161
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
489
Аутокинетическая иллюзия II (2), .185, 187
Аутомикрофлора космонавтов, изменение в
длительных полетах III, 144
Афферентация в космическом полете, особенности
II (2), 162—164
Ацетальдегид III, 144
Ацетон III, 20, 144, 145, 146
Ацетоуксусная кислота III, 20
Бактериальная флора обитаемых отсеков,
дисбаланс III, 147
Бактериальные клетки, липидные вещества,
накопление III, 56
— — липиды полимеризованные III, 58
оболочки III, 56, 284
продукция газообразных веществ III, 145
рост III, 56
— — содержание азота III, 56
— — — — соотношение углерод — азот III, 58
витаминов III, 56
-г- неорганических веществ III, 56
Бактерии (см. также «Микроорганизмы») I, 272, 273,
276, 277, 280, 281, 286, 287, 290, 293—295, 298—
300, 302—305, 332, 407, 411; III, 56
— аутотрофные III, 56, 58
— водородные (Hydrogenomonas eutropha) III, 30,
56, 299
— гетеротрофные III, 58
— кишечная палочка Е. coli II (2), 314, 317, 318;
III, 56
— маслянокислого брожения (Aerobacter aerogen,
Clostridium butiricum; Salmonella thyphimori-
um) II (2), 315, 317
— Trichoderma HI 284
— утилизирующие метан III, 56
Баллистокардиография II (2), 276, 277
— дорзовентральная II (2), 291
Бациллы (Bacillus subtilis) II (2), 311
Беватрон II (2), 90
«Бегущая дорожка» III, 371
Белки J, 336—338, 342, 343, 356, 357, 369, 370, 373,
374; III, 19, 22, 23, 55
— высококачественные
— — норма потребления III, 24, 58
на «Скайлэбе» III, 468
— допустимая норма содержания для космических
полетов III, 23
— максимальная переносимость III, 23
— минимальная потребность III, 22
— полноценные, защитное действие III, 23
— содержание азота III, 22
— энергетические характеристики III, 18
Белковоподобные продукты III, 55
Белковоуглеводистая пища III, 23
Белковые вещества. Ill, 23
— продукты III, 23
Белье III, 122, 123, 131
— антимикробное III, 124
— загрязнение III, 219
— с жидкостным (водяным) охлаждением II (1),
119—122; III, 219
— — автоматический регулятор теплоотвода
II (1), 121, 122
— — — — индекс теплоотвода II (1), 120, 122
как прибор для замеров
энергозатрат методом прямой калориметрии
II (1), 122
— — потребности теплоотвода II (1), 115, 121
— — — — работа на поверхности Луны'II (1), 121
— — — — расход воды II (1), 120
— — — — устройство и работа II (1), 120
— ткань III, 123
— — волокно «Летилан» III, 124
— — импрегнация тканей бактерицидными (бакте-
риостатическими) препаратами III, 124
— — повышение износоустойчивости III, 123
Беляев П. И. II (2), 160, 162, 174, 175
Бензол III, 144
Береговой Г. Т. II (2), 174
Бесконтактные методы исследования
кровообращения (диэлектрография) II (2), 278, 279
— системы сбора информации II (2), 293
Беспоисковый метод ультразвуковой
допплер-кардиографии (датчик, беспроводная передача) II (2),
279, 280
р-Каротин (см. «Витамины»)
6-Нафтофлавон (см. «Витамины»)
Бин А. II (2), 147; III, 380
Биогенный синтез органических соединений I, 329,
330, 333, 334
Биогеоценоз III, 278
— математическое моделирование III, 306
Биогеоценология III, 278
Биологическая индикация космических трасс II (2),
306—333
Биологическая система жизнеобеспечения (СЖО)
III, 278-280, 282—284
биогенные элементы (эффективность) III,
286
— — — — — максимальная эффективность III,
286
— — — замкнутая по газовому обмену человек —
„ хлорелла III, 303
замкнутость массообмена III, 304
— — — способность к самовосстановлению III, 286
— — — — к саморегулированию III, 286
— — — функциональные звенья, аутотрофные III,
288
— .— — — — — организмы III, 278
— — — — биологическая совместимость III, 285
— — — — — — выбор биологических объектов
III, 285
гетеротрофные III, 279, 286
: организмы III, 279, 285
разработка III, 288
— — — — — фотоаутотрофные III, 283
— — -г- — организмы III, 288
— — — — — хемоаутотрофные организмы III,
299
— — — экспериментальные модели III, 300
— — — -г — методы сравнительного анализа III,
303
Биологическая система, математическое
моделирование для анализа устойчивости III, 306
модели III, 301, 304—306
— — — замкнутые системы III, 287
— — — .— — степень замкнутости III, 280
математические III, 306
— — — — классические вольтерровского типа
III, 306
— — — процессов, временные характеристики III,
304
Биологическая система природная III, 279
— биогенные вещества III, 282
трофические связи III, 280
Биологически важные вещества (см. также
«Аминокислоты», «Белки»)
аденозинтрифосфорная кислота I, 281, 284,
359, 372, 373
490
^УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
аминокислоты I, 333, 336, 341, 367, 369,
374, 375
белки («Белки») I, 336—338, 342, 343, 356,
357, 369, 370, 373, 374
— — — нуклеиновые кислоты и их компоненты I,
286, 336—338, 343, 369—371
порфирины I, 321, 359, 373
Биологически эффективные механические силы II
(1), 266
Биологические исследования в туннелях II (2),
312, 313
Биологические исследования на кораблях и
спутниках I, 274, 276, 288, 290, 300—302, 304
Биологические эксперименты для решения проблем
полетов будущего III, 481
Биологическое действие экстремальных факторов I,
271, 272, 274—276, 309, 391
вакуум I, 280—284, 300, 304
вибрация I, 271, 289, 290, 300
высушивание клеток I, 271, 295—298
газы I, 298—300
азот I, 300
— — — — — инертные I, 299
— — — — — свободный кислород I, 299
углекислый газ I, 299, 300
ядовитые I, 298
— — — — галактическое космическое излучение
II (2), 82, 83
первичное II (2), 309, 317
давление I, 284—286
ионизирующая радиация I, 271, 273,
291, 292, 294, 300, 301
р-частицы I, 292
Y-лучи I, 292
нейтроны I, 293, 301
протоны II (2), 91—98
— — — — — — — мультигэвные II (2), 98
на растения II (2), 95—98
— — — — — — — различные энергии,
относительная биологическая
эффективность II (2), 92—98
— — — — — — — широкого спектра действия I
293
— — — — ионы гелия и дейтроны II (2), 91,
94, 95
легкие ядра II (2), 87
магнитное поле I, 295; II (2), 40—
49
— — — — — низкочастотное и высокочастотное
I, 295
микроволновое облучение II (2), 26,
27, 32
— -■ невесомость I, 273, 287, 288
рН I, 273
температура высокая I, 271, 273, 275,
279,280,286
низкая I, 271, 276—279, 281, 300,
304
тяжелые ионы 11(2), 80, 81, 98, 105, 106
на ДНК II (2), 100, 101
природа повреждения II
(2), 98-101
— — — — тяжелые ускоренные частицы II (2),
105, 106
— — — — ультрафиолетовая радиация
(излучение) I, 290—292, 300, 304, 307, 309,
358
Биология Марса I, 178—181, 191, 355, 359—363,
366, 367, 380
— планет-гигантов I, 198
— Юпитера I, 207
Биомасса III, 58, 59, 278, 281
— «безотходность» III, 285
— водородных бактерий III, 300
— водорослей III, 292
— — зеленых III, 59
хлореллы III, 291, 292
— микроорганизмов III, 59
— растительная планеты III, 280
— сушка III, 295
— химический состав III, 59, 284, 291
— — — оптимизация III, 293
Биомедицинская информация II (2), 268
Биомедицинские оценки, программа III, 424
Бионический метод анализа медицинской
информации II (2), 294
Биоритмы и радиочувствительность II (2), 108
«Биосателлит-2» («Биос-И», «Биоспутник-П») I, 287,
288; II (2), 105, 109, 114-117, 254, 255, 319, 323,
325, 326, 328—330, 356
«Биосателлит-3» («Биос-Ш», «Биоспутник-Ш»),
II (1), 341; (2), 270, 272, 273, 277, 286
Биосфера (см. «Земля»)
Биотелеметрическая аппаратура III, 362
Биотелеметрическая система «Биосателлит-3» II (2),
270, 271, 286
корабля «Восток-3» II (2), 270, 271
корабля «Восход-1» II (2), 270, 271
— — с амплитудно-импульсной модуляцией II (2),
229, 300
— — с миниатюрным биотелеметрическим
передатчиком на туннельном диоде II (2), 299, 300
— — с модульной системой с раздельными для
каждого канала несущими частотами II (2),
229, 300
— — с питанием за счет искусственно создаваемого
электромагнитного поля или за счет энергии
биологического происхождения («с
биологическим питанием») II (2), 299, 300
— — с частотной модуляцией звуковыми поднесу-
щими II (2), 229, 300
Биотическая среда III, 278
Биофизика электромагнитных излучений II (2), 11
Биохимический автомат II (2), 272, 286, 287, 298
— анализ жидкостей организма 11(2), 286, 287
Биоценоз III, 278
— искусственно сформированный III, 278, 285
Благородные газы I, 327
«Бит» информации II (2), 203, 269
Болезнь высотная декомпрессионная, ВДВ II (1),
13, 18-34; III, 39
боли II (1), 20
— — — влияющие факторы II (1), 23—28
вес тела II (1), 25, 27
возраст II (1), 27
— — — — — время пребывания на высоте II (1),
24
— — — — — инертные газы II (1), 25, 26
физические параметры II (1), 23, 24
— — — — — физические упражнения II (1), 27,
— — — — — химический состав ИГА II (1), 24, 25
клиника 11(1), 20—22
лечение II (1), 22, 23; III, 402
локализация газовых пузырей II (1), 21
_____ образование и рост пузырьков II (1), 18—20
— — — парообразование в организме II (1), 32—34
профилактика II (1), 28—34; III, 398
— _____ десатурация организма II (1), 28—32;
III, 206, 398
— — — формы (костно-суставная, легкая,
тяжелая, легочная, кожная, сердечно-сосуди-
УКАЗАТЕЛЬ К I, И, III ТОМАМ
491
стая, нейроциркуляторная,
неврологическая смешанная) II (1), 21, 22
эмфизема тканевая высотная (Ebullism)
III, 396
— горная II (1), 40
— — хроническая форма II (1), 40
— движения II (1), 265, 287, 289, 291, 292, 297,
298—301, 305, 307—315, 339, 340, 403; III, 441,
457, 477, 479
лекарства II (1), 314, 315
— — профилактика и лечение III, 479
симптомы II (1), 292
— кессонная II (1), 20
Боли в ногах и нижней части спины II (2), 173
Борман Ф. II (2), 143, 146, 161, 175, 284, 288; III,
61, 379
Бортовая аппаратура для регистрации
физиологической информации II (2), 269
— система автоматической обработки информации
II (2), 293
Бортовое автоматическое логическое устройство (для
анализа биомедицинских данных) II (2), 287
— диагностическое устройство на основе ЭЦВМ
II (2), 288
— запоминающее устройство II (2), 270
Бортовой магнитофон для записи
исследовательской информации II (2), 272, 273
Боша процесс III, 261
— реактор III, 260
— реакция III, 97, 110, 259
Брюшная полость, рентгенологическое
исследование III, 425
Будуара реакция III, 97
Быковский В. Ф. II (1), 113; (2), 144, 174, 290, 324;
III, 41, 42, 440
Быт в космосе III, 190
БЭР III, 318
В
В аз о дилятаторы III, 368
Вазоконстрикторы III, 368
Вакуум, высушивание отходов III, 154, 266
— космического пространства III, 154
— очистка воды III, 64, 264, 265
— тушение пожара III, 405
Вакуумного захвата метод III, 267
Вакуумное испарение пота III, 411
Вакуумный очиститель III, 159
Вальсальвы проба III, 426
Ван-дер-Ваальса неполярные силы III, 76
Вант-Гофа закон III, 15
Варбурга эффект III, 298
Вариационная пульсометрия II (2), 290, 291
Вебера маневр III, 426
Вегетирующие растения (традесканция, проростки
пшеницы) II (2), 324, 326
Векслера шкала умственного развития взрослых
людей (WAIS) III, 430
«Вектор» состояния II (2), 295
Векторкардиограммы линейные III, 427
Векторкардиография III, 427
«Вела» (космический аппарат) I, 92, 102
«Вела-2А» (космический аппарат) I, 61
«Вела-ЗА» (космический аппарат) I, 64, 65
«Вела-ЗВ» (космический аппарат) I, 64
Величина загрязнения (см. «Загрязнение
(заражение) микроорганизмами»)
VELCRO III, 40
Велоэргометр III, 192, 193, 440, 479
Венера (планета) I, 84, 85, 112, 113, 134, 136, 139,
149-168, 199, 323, 324, 394, 402, 413
— атмосфера 1,139,149,151,153—168,190,191, 323,
модели I, 153, 155—157, 161, 163, 164
— облака I, 156—161, 163, 168
— парниковый эффект I, 160, 167
— поверхность I, 149, 151—155, 159, 160
альбедо I, 151, 152, 156-159
— происхождение, эволюция I, 166—168
— радиоизлучение I, 154
— характеристики I, 112, 113, 149—151, 189—
191, 241
давление I, 153—157, 159—161, 167, 323
температура I, 153—158, 161, 164, 165—167,
280, 323
«Венера-1» (космический аппарат) I, 61
«Венера-2» (космический аппарат) I, 76, 77, 103
«Венера-4» (космический аппарат) I, 103, 149, 154—
156, 161, 164, 190
«Венера-5» (космический аппарат) I, 149, 154—156,
190
«Венера-6» (космический аппарат) I, 78, 103, 149,
154, 155, 190
«Венера-7» (космический аппарат) I, 149, 153—155,
161, 413
«Венера-8» (космический аппарат) I, 149, 153—155,
158, 159, 161, 163, 190
Вентиляция III, 466
— системы III, 405
— скорость III, 269
— устройство, управляющее потоком III, 215
Вермикулит III, 297
Вероятность достижения цели II (2), 160—162
Вероятность загрязнения (см. «Загрязнение
микроорганизмами»)
Вертикальные шкалы отсчета II (2), 222
Вес и масса II (1), 142, 143
Вес тела III, 433, 479
— — потери у космонавтов III, 39, 41, 42, 43, 47
уменьшенный на Луне III, 210
Весомость пониженная II (1), 329—332
— — поверхность Луны II (1), 329
особенности локомоции II (1), 329—332
— — — — энергетическая стоимость локомоции
II (1), 329—330
— — — — энергозатраты космонавтов II (ljf 331,
332
Вестибуло-вегетативная неустойчивость III, 351
Вестибуло-вегетативные расстройства III, 436, 441
Вестибуло-зрительная иллюзия II (2), 185, 186
В естибулометрия III, 436
Вестибуло-сенсорные реакции II (2), 183
Вестибулярная тренировка III, 436, 442
— устойчивость III, 38, 442
Вестибулярные нарушения III, 371, 373, 479
признаки III, 373, 480
головокружение при быстрых поворотах
головы III, 479
Вестибулярные раздражения III, 429
— — влияние на функциональное состояние
некоторых анализаторов II (2), 183
Вестибулярные реакции III, 371, 479
Вестибулярный анализатор, влияние
ионизирующего излучения II (2), 128
Вестибулярный аппарат III, 37, 358, 436
— — естественные земные условия стимуляции
II (1), 288—290
— — космические полеты II (1), 314—318
исследования II (1), 317, 318
— — — практические аспекты II (1), 317, 318
492
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
— — — теоретические аспекты II (1), 318
невесомость II (1), 316, 317
купуло-эндолимфатический механизм II (1),
287, 288
— — побочные вестибулярные эффекты II (1),
314—316
— — условия вращения для создания
искусственной гравитации II (1), 317
мембранный лабиринт II (1), 275^ 276
механизмы адаптации и компенсации II (1), 292
наземные исследования II (1), 293—314
нейрофизиология II (1), 279—292
— вестибулярно-экстралабиринтные связи
II (1), 285, 286
— вестибулярные ядра II (1), 279—283
— вестибулярный нерв II (1), 279
— взаимосвязи между мозжечком и
вестибулярными ядрами II (1), 278—282
— восходящие и нисходящие пути II (1),
282—284
— морфологические аспекты II (1), 279—284
— рефлекторные взаимоотношения II (1),
287-292
— физиологические аспекты II (1), 284—286
— — — собственная организация
вестибулярной системы II (1), 285, 286
- — эфферентная вестибулярная система II (1),
279—284
параболический полет II (1), 304—306
— — восприимчивость к болезни движения
II (1), 305, 306
— вращающееся кресло II (1), 304^306
движения головой II (1), 304—306
при кратковременной невесомости II (2), 177
пробы вестибулярные III, 425, 432
пробы координационные и нагрузочные II (2),
281
пробы кумулятивные II (1), 296—299, 303, 304
— — индекс чувствительности к
укачиванию, вызванному ускорением Корио-
лиса II (1), 297
— медленно вращающаяся комната II (1),297,
303, 304
•-- — тест вращения вокруг оси, не
совпадающей с вертикалью II (1), 297, 298, 299
пробы на адаптацию II (1), 300—304
— — «режим нарастающей адаптации» II (1),
301, 302
пробы с моделированием II (1), 303—313
—— параболический полет II (1), 304^306
пробы функциональные II (1), 293—296 ,
— — комбинированный тест для
полукружных каналов и отолитов II (1), 295, 296
— — комплекс методов определения позного
равновесия II (1), 295
— — отолитовые (проба с противовращенит
ем глаз) II (1), 293—295
— — полукружные каналы (тест Холпайка,
калорическая проба, вращающиеся
стенды и др.) II (1), 293
—■"— рефлекторные вестибулярные реакции
II (1), 301, 302
условия вращения II (1), 306—313
психологические аспекты II (1), 286, 287
болезнь движения II (1), 287
— — восприятие вращения II (1), 286, 287
— — восприятие окулогравической
иллюзии II (1), 287
— — псевдокориолисова иллюзия II (1), 287
реснично-отолитовый механизм II (1), 287, 288
рецепторные органы II (1), 275—279
— __ __ — отолитовые органы II (1), 275
полукружные каналы 11.(1), 275—279
сила гравитационная II (1), 326, 327
— — условия необычной стимуляции II (1), 291, 292
— — — — — отставленные патологические
симптомы II (1), 291, 292
рефлекторные явления П(1), 291
— — чувствительность к гальваническому току
II (2), 175
— — электрическое раздражение II (2), 282
Вестибулярный отбор III, 436
Ветро-холодовая карта III, 386
Ветро-холодовой индекс III, 386
Вживление электродов 11.(2), 269, 276
Взаимодействие между отолитовым аппаратом и
купуло-эндолимфатической системой II (2), 190
— экипажа с космическим кораблем II (2), 198—205
— — и группы наземного обслуживания II (2), 167
Взвешенное звуковое давление II (1), 379
Вибрация (см. также «Биологическое действие
экстремальных факторов») I, 271, 289, 290, 300; II (1),
396—412; III, 434, 471
— действие (на человека) II (1), 402—409
биодинамика II (1), 402, 403
высокочастотная вдоль тела II (1), 403
— комбинация ускорения и вибрации II (1),
403 . .
низкочастотная II (1), 402, 403
резонанс тела II (1), 402, 403
— — граница снижения работоспособности вслед-
1. .ствие усталости II (1), 409
комбинация ускорений и вибраций II (1),
410, 411 • ■ " >
г-:—.критерии 11.(1), 409—411
отбор космонавтов II (1), 410
поза тела II (1), 410 •
пределы безопасные II (1), 409—411
— допустимые II (1), 409—411
— — система крепления и поддержки
космонавтов II (1), 410
— — стандарты воздействия II (1), 409, 411
— — — для космических .операций II (1), 409,
411 ;,:
— детерминированнаяДI (1), 397, 398
— защита человека II.(!), 411,412 . . .
борьба в источнике 11.(1), 411
— — —• — в системах передачи от источника к
человеку II (1),- 411 ... ;
— — — изоляция II (-1), 411
— — — снижение . неблагоцриятного действия
на человека II (.1), 411, 412 :
— — — снижение реакции структур корабля II (1),
411
— — — тренировка и опыт II (1), 412 -
— — — физическая подготовка и использование
лекарств II (1), 411
, — эргономика рабочих мест экипажа II (1),
412
— и гипоксия (комбинация факторов) II (2), 247, 248
— и изменение температуры среды (комбинация
факторов) II (2), 248, 249
— и ускорение (комбинация факторов) II (2), 247
— колебательные системы II (1), 398, 399
— космические полеты II (1), 400—402; 11(2),. 181,
182 ■..:. :>.
— — — вибрация земли и строений 11(1), 402
запуск и взлет II (1), 400, 401 ч
— — — лунные или планетарные корабли II (1),
401
— — — орбитальный и длительный полеты II (1),
401
УКАЗАТЕЛЬ К I, И, III ТОМАМ
493
— спуск и возвращение II (1), 401, 402
— механический импеданс человека II (1), 399,
400
— недетерминированная («случайная») II (1), 398,
399,400
— неустановившаяся или механические удары II (1),
398
— параметры 11(1), 396, 397
— — амплитуда II (1), 396
— — время (длительность) воздействия II (1), 397
— — интенсивность II (1), 396
— — направление относительно тела человека II (1),
397
частота II (1), 396
— патологические эффекты II (1), 408, 409
— — __ тяжелое острое воздействие II (1), 408, 409
— — — хроническое действие II (1), 409
— переносимость III, 378
— психологические эффекты II (1), 406—408
психофизическая оценка вибрации II (1),
406, 407
рабочая деятельность II (1); 407
— — — субъективное шкалирование II (1), 406
— — — субъективные реакции II (1), 406
— — — эксперименты в летных условиях и на
тренажерах II (1), 407, 408
эксперименты лабораторные II (1), 408
— разновидности II (1), 397, 398
— резонанс системы II (1), 399, 400
— речевая связь II (1), 408
— физиологические эффекты II (1), 403—405
— — — болезнь движения II (1), 405
— — -^ мышечные и постуральные механизмы II
(1), 404, 405
— — — реакции метаболические и эндокринные
II (1), 404
— — — — сердечно-легочные II (1), 403, 404
— — — — сердечно-сосудистые II (1), 404
сенсорные механизмы II (1), 404
— — — центральная нервная система II (1), 405
— — -»-■ электрофизиологические показатели
II (1), 405
ЭЭГ II
(1), 405
Виброкардиография II (2), 277, 279
Видиконная стереоскопическая камера I, 363
Видимые мутации в специальных локусах II (2),
329
Видимый свет II (2), 64—70
— — гигиенические нормы искусственного
освещения II (2), 69
источники II (2), 61, 62
— — локальное освещение II (2), 69
— — общее однородное освещение II (2), 69
— — освещенность для работы в космосе II (2), 70
спектр II (2), 64
— — стандартизация освещения II (2), 68, 69
стрессор II (2), 68
Визуальная имитация обстановки III, 445
— модель посадки на Луну III, 449
— система для имитаторов III, 446
Визуальное отображение ошибки рассогласования
II (2), 222
Вирусы I, 272
Витаминно-аминокислотный комплекс III, 334
Витамины III, 336
— А (ретинол) III, 25, 26
— Вх (тиамин) III, 25, 37, 43, 334, 336
— В2 (рибофлавин) III, 25, 37, 43, 336
— Be (пиридоксин) III, 25, 37, 43, 334
— Ви (цианкобаламин) III, 336
— В15 (пангамат кальция) III, 336
— С (аскорбиновая кислота) III, 37, 334, 336, 343
— D III, 25, 26
— Е (токоферол) III, 26, 37, 46, 336, 468
— К (викасол) III, 26
— Р (флавоны — цитрин, рутин) III, 37, 43, 334,336
— РР (никотиновая кислота) III, 37
— водорастворимые III, 25
— жирорастворимые III, 25, 26
— комплекс III, 334, 343
— обмен (Blf B2, Be, PP) III, 43
— поливитаминное драже III, 37, 48
— потребность III, 24
— продукция III, 24
Витрификация I, 278
Влага, выделение человеком III, 42, 72
— источники III, 73
— поступление в атмосферу III, 73
— фаза жидкая III, 77, 78
— — твердая (лед) III, 78
Влагопотери организма III, 29
— — допустимые и предпочтительные уровни
давления водяных паров в ИГА II (1), 119
кондиционирование газа в космическом
скафандре II (1), 117
— — потоотделение как функция теплопродукции
II (1), 117
— — с выдыхаемым воздухом как функция объема
легочной вентиляции II (1), 116, 117
через кожу как функция температуры кожи,
давления водяных паров II (1), 116, 117
Влажная среда III, 147
Влажность III, 72, 78, 116
— допустимые пределы III, 235
— методы осушки III, 74
нерегенеративные III, 75
химические III, 75
— — — взаимодействие III, 75
— — — образование кристаллогидратов
III, 75
— — — регенеративные III, 75
— — — — физико-химические III, 76, 77
— — — — — с образованием кристаллогидратов
III, 75
— — — — — сорбционные III, 75
физические III, 77
вымораживание водяных паров III,
75
— — — — — конденсация III; 75
— — — — — разделение газожидкостных фаз в
условиях невесомости III, 77, 79
— регулирование III, 235, 267
— — автоматическое III, 235
ручное III, 236
— — указатель III, 235
Внеземные формы жизни I, 276, 307, 309, 311, 318,
327, 356—362, 365, 375, 376, 381, 382, 385, 391,
392
Внутреннее загрязнение (см. «Загрязнение
(заражение) микроорганизмами»)
Внутрикабинная ретрансляция II (2), 299
— телеметрия II (2), 299
Вода III, 28, 83
— баланс III, 25, 28, 29, 43, 302, 388
дефицит III, 29
— — — полное «водное голодание» III, 29
— биологический растворитель I, 356, 357
— бытовая III, 152, 257
— — для охлаждения тела III, 28
очищение III, 265
— — утилизация III, 302
— метаболическая III, 28, 70, 302
494
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
— обмен (см. «Водно-солевой (водно-электролитный)
обмен»)
поступление в организм III, 28
потери организмом III, 29
— — — — перспирацией III, 388
— — — — через кожу III, 29
— — — — экстраренальные III, 41
потребление III, 13, 28, 29, 30, 62, 353, 388
— — — нормы в космическом полете III, 29
— — — — — — — с выходом в открытый космос
III, 29
— — потребность III, 257
— питьевая III, 62, 232, 247, 255, 263
дистиллированная III, 157, 247
загрязнение III, 264
— — источник в одногодичном эксперименте
СССР III, 274
— — качество III, 61
— — — вкусовая и эстетическая приемлемость
III, 62, 263
— — — пригодность III, 62
— — — стандарты III, 264
— — регенерированная (восстановленная) III,
264, 266
— — — минеральные компоненты III, 266
— — — обеззараживание и обработка III, 62, 265,
389
— — — содержание микроорганизмов III, 157
— шлаковая (водосодержащие отходы) III, 263
подсистемы переработки III, 263
Водитель ритма сердца III, 427
Водно-солевой (водно-электролитный) обмен III, 37
— — нарушения при гипокинезии III, 433
Водообеспечение (в полете) III, 60, 239
— системы III, 33, 35, 271, 272
— — на основе запасов III, 232, 247
— — — источник водоснабжения III, 61, 266
— — — — — норма расхода III, 62
— — — — — пополнение III, 390
хранение III, 62, 469
— __ — — изменение физико-химических и
органолептических свойств III,
239
— — — — консервирование III, 62, 240,
247
— — — — — — — консерванты III, 61
— — — — — — — ионами серебра III, 62, 239
— — — — — стерильность III, 263
регенерации III, 63, 251, 256, 302
— — — — — из водосодержащих отходов III,
63, 64, 149, 150, 232, 263, 302
— — — — — из конденсата атмосферной
влаги (КАВ) III, 63, 157, 232, 248
из мочи III, 157, 264
— — —. — — метод ом вакуумной дистилляции III,
64, 265
— — — — — — коагуляции III, 63
— — —, — — — лиофилизации III, 64
— — — — — — окислительно-каталитическим
III, 64, 274
— — — — — — очистки воды
полупроницаемыми мембранами III, 68
— — — — — — сорбции III, 63
фильтрации III, 63, 265
Водород III, 31, 145, 258
— способы утилизации III, 112
Водородная лампа II (2), 61
Водорослево-бактериальное сообщество III, 290
Водорослевый культиватор III, 302
культивирование непрерывное интенсивное
III, 289
— — — освещение III, 290
— — — суспензия III, 289
плотность III, 283, 295
— — — — — диапазон III, 289
— — — — потребление клетками минерального
вещества III, 291
содержание кислорода III, 289
— — — — температурные изменения III, 294
удельная продуктивность III, 289
реактор III, 287, 290, 291, 295, 301, 302
— — — фотосинтетический III, 301
Водоросли I, 272, 280, 281, 286,293, 300,331, 332; III,
55, 292
— аутотрофные III, 58
— гетеротрофные III, 58
— жгутиковые III, 294
— запах III, 301
— культура III, 295
— — интенсивная III, 294
— — непрерывная III, 291
— — нестерильная III, 284
— микроскопические III, 55
—- одноклеточные III, 283, 288
— — биомасса III, 294
аллергизирующие свойства III, 284
— — — пищевая ценность III, 283
__ соотношение углерод/азот III, 58
усвояемость III, 56, 284
биосинтез III, 292
— протококковые III, 284, 289, 294
— ряска (Spirodela polyrrhiza), биомасса III, 296
— сине-зеленые Anabaena variabilis III, 287, 294
— соответствие метаболических параметров III, 291
— среда обитания III, 291
— таксономические группы III, 293
— физиологическая активность III, 290
— хлорелла (Chlorella pyrenoidosa, Chi. soroki-
niana, Chi. vulgaris) III, 55, 283, 284, 289, 292
— — индуцирование мутаций III, 292
отбор мутантов III, 292
— — химический состав при разных условиях
выращивания III, 293
— Chlorococcum III, 293
— экологические группы III, 293
Водоснабжение космонавтов в полете III, 60, 239
— — — — подсистема III, 62
система III, 240
— — — — — емкости для хранения воды III, 240
танки III, 265
— — — — — для условий невесомости III, 61
— — — — — подача воды III, 61
— — — — — распределители воды III, 61
— — — — — устройство для замеров порций III,
61
— — на «Аполлоне» III, 45, 61
— лунный отсек III, 62, 247
«Востоке» III, 61, 62
«Восходе» III, 61, 62
«Джемини» III, 61, 62
«Меркурии» III, 40, 61
Воздействие ингаляционное II (1), 81
Воздух (см. «Атмосфера Земли», «Газовая среда»,
«Искусственная газовая атмосфера»)
Возможности адаптации к измененному суточному
ритму II (2), 142
— человека в системе «человек — машина» II (2),
200—202
Возмущения магнитные I, 101, 109, 111, 112
— солнечные I, 100
Волны звуковые (см. «Звук»)
Волосы III, 137
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
495
— размер допустимого отращивания шевелюры 111,137
— стрижка III, 137, 191, 475
— уборка III, 190
— уход III, 137
бритье III, 191, 247, 475
Вольфрамовая лампа II (2), 61
Вольфрамово-галогеновая лампа II (2), 62
Восприятие III, 174
— оператора III, 171
Восприятие тактильно-кинестетической вертикали
II (2), 187, 188
«Восток» (космический корабль) II (1), 12, 113; (2),
143, 162, 206, 207, 212, 219, 254, 272-274, 285
— ассенизационное устройство III, 17, 36, 48, 60,
61, 72, 73, 79, 136, 149, 231, 233, 236, 239, 240,
247, 378, 384, 393, 397, 436
— белье космонавтов III, 123
— вода питьевая III, 60
— воздух, аварийная система подачи III, 397
— — автоматическое поддержание состава газовой
среды III, 234
— — — — температурного режима
(терморегулирование) III, 72
— — обеспечение кислородом III, 96
— — система регенерации и кондиционирования
III, 233, 235
— пищевой рацион III, 238, 239
— полеты II (2), 183, 254
«Восток-1» II (2), 85, 140, 314, 315, 320, 326,
327; III, 38, 246
«Восток-2» II (2), 85, 141, 270, 314, 315, 320,
321, 326, 327; III, 38, 39, 238, 239, 246, 441
«Восток-3» II (2), 85, 270, 273, 284, 285, 314;
III, 40, 41, 43, 62, 239
«Восток-4» II (2), 85, 270, 285, 314, 320, 324,
326, 327; III, 40, 41, 43, 62, 239
«Восток-5» II (2), 85, 141, 270, 277, 285, 314,
320, 321, 324; III, 41, 42, 43, 238, 239
«Восток-6» II (2), 85, 141, 277, 284, 285, 313,
314, 320, 327; III, 41, 42, 43, 239
— система для питья в невесомости III, 239
— телеметрическая система II (2), 272, 273, 285
— терморегулирование III, 72
— холодильно-сушильный аппарат III, 79
«Восход» (космическийкорабль)II(1), 12,259,342; (2),
85, 162, 206, 207, 212, 219, 254, 272, 273, 277; III,
36, 48, 60-62, 73, 79, 96, 149, 231, 233, 236,
238—240, 247, 369, 379, 384, 393, 436
— биотелеметрическая система II (2), 273, 274, 285
— вода питьевая III, 60
— водообеспечения системы III, 43
— воздух
— — обеспечение кислородом III, 96
— — система регенерации и кондиционирования
III, 233
— полеты
«Восход-1» II (2), 142, 270, 271, 284, 314, 315,
324, 326; III, 42, 43
«Восход-2» II (2), 85, 160, 162, 216, 314, 315,
323* III 323
— программа 'il (1), 342; (2), 85, 254; III, 384
— система для питья в невесомости III, 239
— ассенизационное устройство III, 240
— холодильно-сушильный аппарат III, 79
Врач в экипаже межпланетного корабля II (2), 294
Временная структура стрессорных воздействий II
(2), 258
Временное распределение дозы II (2), 82
Временной зонный эффект II (2), 139
Временные параметры ответных реакций организма
II (2), 258, 259
Время активного сознания II (1), 38, 39
— резервное II (1), 38, 39
— сохранения сознания II (1), 38, 39
Врожденный безусловный рефлекс II (2), 154
Вселенная, возраст I, 20—22
— закон Хэббла I, 18, 19
— — — красное смещение I, 18, 19
— — — критическая плотность вещества I, 19
— замкнутая I, 19, 21
— несимметричная I, 20, 22—24
— открытая I, 19, 21, 22, 24
— происхождение I, 1—45
— расширяющаяся I, 17—19, 21—26
— — модель Фридмана I, 18, 19, 22
— сжимающаяся I, 17, 18, 25
— симметричная I, 20, 22—25
— стадия развития, эволюция I, 20, 21, 23, 45, 317,
318
— — — — «большой взрыв» I, 18, 20
Вспышка слепящая II (2), 68
Вспышки протонные I, 49, 56
— рентгеновские I, 54
— солнечные I, 47, 49—54, 57—61, 63—66, 68—83,
100, 103—106, 109, 110, 292; II (2), 81—86
Выбор контролируемых параметров II (2), 292
Выживаемость III, 319, 323
Выживание (после приземления) III, 376
— время III, 399, 401, 404
— длительное III, 385
— обучение действиям при подготовке к полету III,
392
— ситуации III, 385
в Арктике III, 385—386
в море III, 390
в пустыне III, 385, 388
— — в тропиках III, 385
— — в тропической зоне океана III, 389
— — при пролонгированном действии высоких
температур III, 410
Высокочастотный вторичный электронный резонанс
в космическом пространстве II (2), 238
Высотная декомпрессионная болезнь (см. «Болезнь
высотная декомпрессионная»)
Высотное снаряжение III, 411, 422
Высотно-компенсирующие костюмы(см. также
«Скафандры») III, 201, 397, 398, 411
Высушивание клеток (см. «Биологическое действие
экстремальных факторов»)
Высшие растения III, 56, 283, 295
— — видовая структура посевов III, 296
— — — — __ биомасса III, 296
— — — — — — скорость роста III, 296
бобовые III, 296
— — — — — злаковые III, 296
листовые III, 57
— овощные III, 296
рясковые (Lemnaceae) III, 295, 296
— — использование в замкнутой системе III, 296
— — методы культивирования III, 296
— — — — «конвейерные» посевы III, 297
на аэропонике III, 297
— — — — на гидропонике III, 296
— — — — субстратный III, 297
— — — — — керамические материалы III, 297
— — — — — лунная пыль III, 297
— — совместимость III, 285
— — съедобность III, 58
— — утилизация отходов жизнедеятельности
человека III, 299
— — фотосинтез III, 298
496
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
газообмен с атмосферой III, 299
— — — регенерация атмосферы кабины III, 298
— — — эффект Варбурга III, 298
Выход в открытый космос, подготовка (имитация
невесомости, кратковременная невесомость) II (2),
213, 214
Гагарин Ю. А. II (1), 214, 215; (2), 140, 161, 173,
174, 268, 274; III, 38, 39, 238, 348, 456
Газовая оболочка I, 26
— среда I, 26, 40
— сфера I, 319
— хроматография (см. «Методы обнаружения
жизни»)
Газово-пылевая материя (облако, небула) I, 319,
322, 327
Газообмен в природе III, 281
— круговорот кислорода и углекислоты III, 281
— фотосинтетический III, 281
— человека III, 290, 291
— — расбаланс с газообменом водорослей в БСЖО
III, 303
Газообменная фотосинтетическая система III, 290
— — — газоооменник фотосинтетический III, 281,
288—290
лабораторная модель США «Рецик-
лостат» III, 290
Газовый обмен (см. «Методы обнаружения жизни»)
Галактики I, 17, 18, 20, 22—24, 26—28, 30, 31, 34,
36, 37, 318—322
— изолированные I, 31
— неправильные I, 27, 31
— система I, 17, 31
— скопления I, 18, 22, 23, 26
— спиральные I, 27, 28
— центр I, 31
— эволюция I, 27—31
— эллиптические I, 27, 31
Галактическая плотность I, 30, 31
— среда I, 31
— туманность I, 16
Галактический газ I, 27, 30
— диск I, 27, 28, 31
Галактическое время I, 37
— гало (корона) I, 26, 27, 31
— космическое излучение (состав, биологический
эффект, распределение в пространстве, вариации
интенсивности, дозы, полученные космонавтами)
II (2), 82, 83
Гематология III, 358
Генетика III, 481
Генетическая устойчивость III, 307
Генетические эффекты невесомости и ее сочетания с
другими факторами полета II (2), 309, 310
Геомагнитная активность I, 65, 100, 101, 106, 109,
110, 112
Геомагнитное поле I, 87, 89, 94, 100—103, 110—112,
166
Геомагнитные бури 1,57,78,100,101, 103—106, 112
— возмущения I, 57, 65, 76, 92, 93, 98, 100, 103—
107, 109, 110
Геомагнитный хвост I, 101—103, 110—112
Геометрические характеристики космических
кораблей II (2), 206-213
Геотропизм у растений II (1), 326
Герметичные объекты (гермообъекты), емкости III,
232
— — кабины III, 71
капсулы III, 396
отсеки III, 396
Гетерофория III, 425
Гидросфера I, 338, 341, 342
Гиперкапния II (1), 49—56; III, 408
— в космическом полете III, 409
— влияние перехода на дыхание чистым кислородом
II (1), 53
физической нагрузки II (1), 53
— влияющие факторы II (1), 52
— динамика нарушения работоспособности II (1), 54
— дыхание II (1), 50
— дыхательный ацидоз II (1), 51, 52
— классификация эффектов токсического действия
в зависимости от парциального давления
углекислоты II (1), 52
— клинические признаки II (1), 51—53
— лечение П1, 410
— комбинация с гипоксией II (1), 54, 55
воздействие азотно-кислородной смеси III, 410
— — дыхание кислородом III, 408
— — — — «кислородный парадокс» III, 408
— наркотическое действие II (1), 51
— обратное действие углекислоты II (1), 53
— острая II (1), 50—55
— первичная адаптация II (1), 53
— предупреждение развития III, 410
— при отказе регенерационной установки II (1), 53,
— проявления III, 409
ацидоз III, 409
— — фазные изменения психомоторной
деятельности III, 409
— рост легочной вентиляции II (1), 52
— сердечно-сосудистая система II (1), 50, 51
— устойчивость человека II (1), 52
— физиологический механизм II (1), 50, 51
— хроническая II (1), 55, 56
уровни повышения парциального давления
углекислоты II (1), 55, 56
физиологические сдвиги II (1), 53
— частичная адаптация П(1), 53
— частота сердечных сокращений II (1), 52
— эффект гипервентиляции II (1), 51
Гипероксия II (1), 42—49
— время проявления токсического действия II (1),
49
— гипербарическая II (1), 43
— диффузионная способность легких II (1), 47
— жизненная емкость легких II (1), 46
— ИГА космических кораблей II (1), 42
— индивидуальная устойчивость (чувствительность)
II (1), 46, 48, 49
— клинические признаки II (1), 47, 48
— комбинация с ионизирующей радиацией II (1), 49
— — с невесомостью II (1), 49
— морфологические изменения II (1), 43—45
— нормобарическая II (1), 45, 46
— токсическое действие, влияющие факторы II (1),
43, 49
зоны II (1), 43
латентный период II (1), 43
— — — механизм II (1), 43
— — — симптомы II (1), 43
— физиологические сдвиги II (1), 47, 48
— хроническая, ателектаз легких II (1), 44
— — возможность адаптации (тренировки) II (1),
45, 46
допустимые величины парциального давления
кислорода 11(1), 43, 45, 49
— — механизм токсического давления II (1), 44—46
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
497
Гипнограмма космонавта II (2), 149
Гиподинамия II (1), 325 ; III, 23, 192, 370
— гипертензивный и гипотензивный типы реакций
II (1), 344, 345
— космический комплекс III, 193
— моделирование III, 192
постельный режим III, 14, 192, 193
влияние на переносимость ускорений
III, 383
— — — — эксперименты III, 370
— относительная, условия III, 440
— отрицательный баланс азота III, 15 .
— психофизиологический аспект II (2), 164, 165
— сочетание с высокой температурой III, 146
Гипокинезический синдром III, 193
Гипокинезия II (1), 325, 343; III, 146, 192, 361, 384
— нервно-психические расстройства III, 361
Гипоксия II (1), 34—42; III, 22, 232, 235, 396
— адаптация II (1), 35
— — к высоте II (1), 41
— влияние на ЦНС II (1), 36
— время активного сознания II (1), 38, 39
— — сохранения сознания II (1), 38, 39
— высотный потолок II (1), 38
— острая III, 396
— предварительная адаптация III, 336
— признаки III, 406
— добавление углекислоты II (1), 41, 42
— изменения в центральной нервной системе III, 401
— метод отбора и тренировки II (1), 34, 35
— острое действие II (1), 35—39
— парциальное давление кислорода (в альвеолярном
воздухе и артериальной крови) II (1), 36
— повреждения мозга III, 407
— при подъеме на высоту II (1), 36
— при разгерметизации кабин II (1), 39
— проба III, 435
— реакция организма человека II (1), 37, 38
— резервное время II (1), 38, 39
— состояние III, 406
— тканей III, 407
— устойчивость организма III, 442
повышение III, 336, 407
— — медикаментозное III, 336
— хроническая II (1), 39—42
— — адаптационные реакции II (1), 39, 40
пребывание на высотах II (1), 39, 40
— эффект III, 329
Гипотермия III, 407
— общая III, 412
— — глубокая управляемая III, 336
Главная индикационная панель II (2), 206
— панель командного отсека II (2), 225, 226, 227
Глаукома III, 425
Глен Дж. II (2), 140, 174, 278 ; III, 39, 378, 456
Глобула I, 319, 320
Глотание в невесомости III, 38, 41, 246
Глубинная ионизация II (2), 88
Гомеостаз II (2), 140
— концепция II (2), 262
— ритмостаз II (2), 140
— термостаз II (2), 140
Гордон Р. II (2), 147; III, 378, 380
Горение в невесомости III, 403
— воздействие продуктов III, 403
Гормон антидиуретический II (1), 341
Готовность космонавта II (2), 167
Гравиотропическая реакция I, 287—289
Гравитационная биология II (1), 141—170; III, 478
— — границы гравитационного эффекта II (1),
144—146
32 Заказ № 1174 т. III
история II (1), 141, 142
— — размер и масштабный эффект II (1), 144
Гравитационная вертикаль (зрительная, тактильно-
кинестетическая) II (2), 187, 188
Гравитационная неустойчивость I, 24—26, 135, 214,
322
— — длина волны Джинса I, 24, 25
— ориентировка II (1), 147, 148
— — восприятие гравитации у растений II (1), 147,
148
— — клиностатические исследования II (1), 148
— — отолитовые органы позвоночных II (1), 147
— — статоцисты II (1), 147
— постоянная I, 19, 169
— потенциальная яма I, 30
— связь I, 26, 30
— энергия I, 42, 133, 135, 175, 319, 322
Гравитационное поле I, 19; III, 14, 98
Земли I, 85, 130, 139, 327
Луны I, 121—124, 130
Марса I, 169
— сгущение I, 28
— тепло I, 328
Гравитационные возмущения I, 27
— — от планет I, 170
— волны I, 24
— процессы I, 38
Гравитационные и инерциальные силы II (1), 142
Гравитационный потенциал I, 22, 44
галактики I, 30
— центр I, 25
Венеры I, 155
Гравитация I, 254, 287, 288
— биогенный фактор II (1), 146, 147
— искусственная III, 193, 252, 460, 477
вращение космического корабля III, 477
— лунная III, 31
— пониженная III, 23
— Солнца I, 49, 138, 170
График времени рабочих операций в полете II (2),
219
Грибы I, 272, 286, 302, 304, 305; III, 57
— в многокомпонентной системе биорегенерации
III, 58
— Neurospora crassa II (2), 311
Грисс III, 39, 378
Грудная и брюшная реография II (2), 279
Грудная клетка III, 425
Губка III, 134
— автоматическая III, 134, 135
— для сбора воды III, 267
«Гулливер» (см. «Методы обнаружения жизни»)
Гэрриотт О. III, 269, 271
д
Давление (см. «Биологическое действие
экстремальных факторов») I, 284—286
Давление барометрическое II (1), 12, 13
— — на различных высотах II (1), 59
— — пониженное, длительные эксперименты II (1),
58
снижение III, 350
— звуковое, суммарный уровень для корабля
«Аполлон» II (1), 371, 372
— избыточное (при декомпрессии) в легких II (1),
14, 15
— кислорода парциальное II (1), 12, 13, 59
— диффузионный градиент II (1), 35
— на различных высотах II (1), 59
498
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
— крови гидростатическое II (1), 341
— перепад II (1), 12
время II (1), 13
кратность II (1), 13
— углекислого газа парциальное II (1), 12
Датчики пневмографии (пьезоэлектрические, тензо-
метрические, на основе проволочного
потенциометра, угольный — резиновая трубка с микрофонным
порошком, контактный, резиновая трубка с
раствором сульфата меди) II (2), 280, 281
— контактные III, 235
— многоцелевого назначения III, 117
— устройства для крепления (мягкие наклейки) III,
215
— электроды II (2), 269, 274—276
Движения, болевые ощущения в мышцах III, 372
— в условиях кратковременной невесомости II (2),
178-180
— головой и туловищем, влияние на восприятие
вертикали II (2), 187
— двигательная активность III, 169
— изменения походки у космонавтов III, 372
— рукой III, 221
— сложные III, 212
— управляющие III, 173
Дегидратация I, 277
Дегидратация организма III, 42, 43, 388, 389, 390,
410, 468
симптомы III, 387
жажда III, 43, 588
— — средства III, 407
Декомпрессионная болезнь (см. «Болезнь высотная
декомпрессионная»)
Декомпрессия III, 396
Декомпрессия взрывная, ВДII (2), 13—17; III, 200,396
— — защита II (1), 17
— — опасная зона II (1), 16
— — эмоциональное напряжение II (1), 17
— время II (1), 13
— зависимость скорости развития и сохранения
работоспособности III, 402
— защита индивидуальная III, 398
легких II (1), 16
— контролируемая III, 400
— космическая III, 401
— медленная III, 402
— общее время для спасения человека III, 399
— продление сроков выживания III, 401
— травмы И (2), 14
— увеличение объема газа в полостях II (2), 14
— устойчивость организма III, 401
— — — барокамерная акклиматизация III, 401
горная акклиматизация III, 401
медикаментозная стимуляция тканевого
дыхания III, 401
— — — охлаждение III, 401
Деконгестивные средства III, 366
Деминерализация костной ткани II (1), 343, 344
Депривация сенсорная II (1), 328; (2), 162, 164
Десатурация организма II (1), 28—32
Десинхроноз, десинхронизация II (2), 139, 142—144;
III, 177
— классификация III, 177—178
— компенсированный II (2), 144
— латентный II (2), 144
— формы скрытые III, 180
явные III, 180
Деятельность в открытом космосе (сводные данные)
II (2), 216—218
«Джемини» (космический корабль) II (1), 12, 42,
113, 114, 119, 165, 187, 259; (2), 140, 143, 174,
206, 207, 209, 213, 214, 219—221, 226, 227, 233»
234, 272—275, 278, 315, 344; III, 17, 39, 43-47,
62, 95, 130, 132, 136, 149, 195, 231, 240, 242, 246,
247, 358, 364, 376, 378, 379, 393, 446
— автономная ручная маневровая установка III, 225
— вода, хранение III, 62
— катапультируемые кресла III, 378
— ограничительные приспособления для выхода в
открытый космос III, 195
— опоры III, 376
— полеты III, 132, 202, 378, 446
«Джемини-3» II (2), 85, 114-117, 254, 319;
III, 61, 448
«Джемини-4» II (1), 45, 113, 114; (2), 85, 142,
216, 276; III, 47, 61, 202, 225, 379, 380
«Джемини-5» II (1), 45, 113, 318,345; (2), 85,
142; III, 45, 47, 48
«Джемини-6» II (2), 85
«Джемини-7» II (1), 45, 113, 318, 341, 346,
354; (2), 85, 143, 284; III, 31, 45, 47, 48, 61,
132
«Джемини-8» II (2), 85, 233
«Джемини-9» II (1), 114; (2), 85, 216, 233
«Джемини-10» II (1), 114; (2), 85, 216; III, 129
«Джемини-11» II (1), 114; (2), 85, 114—117,
216, 319; III, 447
«Джемини-12» II (1), 114; (2), 85, 215, 216;
III, 447
— программа подготовки экипажей к полетам III,
378; III, 444—447, 456, 457, 465
— — имитатор III, 446
— система жизнеобеспечения III, 241, 242
— — обеспечения кислородом III, 95
— — — — при катапультировании III, 241
— — управляемого спуска III, 378, 379
— — — — точность приземления, приводнения
III, 379
_ — — — ускорения при входе в плотные слои
атмосферы III, 378, 356
— скафандры, снабжение кислородом III, 243
Диагностика опасных состояний II (2), 301
Диагностические алгоритмы II (2), 292
— системы на космическом корабле II (2), 300
Диапазон нормальных вариаций II (2), 298
Диета в одногодичном эксперименте СССР III, 274
— высококалиевая III, 355, 446
— из дегидратированных и твердых продуктов III, 46
— критерии выбора III, 270
— мясная III, 25
—- предполетная III, 446
— приемлемое соотношение углерод/азот III, 58
— человека ежедневная III, 14
Динамическая диагностика состояния космонавта
(показатели) II (2), 167, 168
— модель адаптационного синдрома II (2), 262, 263
— модель (имитационная) биологической системы
II (2), 261, 262
Динамические характеристики человека II (2), 204
Динамический стереотип II (2), 154
Динамография (кистевой динамограф,
электродинамограф) II (2), 282, 283
«Диоген» (см. «Методы обнаружения жизни») I, 373
Директорный индикатор пространственного
положения корабля II (2), 222, 226, 228, 231—233
Дисбаризм II (1), 12
Дисбарические расстройства III, 46
Дисгармония суточных ритмов II (2), 144
«Дискаверер-17» (космический аппарат) I, 301; II
(2), 112, ИЗ, 254, 316, 327
«Дискаверер-18» (космический аппарат) II (2), 254,
316, 327
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
499
Дискомфортные ощущения III, 477
Дискретные органы управления II (2), 226
Дисперсия оптического вращения I, 374
Дистанционные методы измерений II (2), 268
обнаружения жизни (см. «Методы
обнаружения жизни»)
Дистанционный медицинский контроль за
космонавтом II (2), 268
Дистрофические заболевания глаз III, 425
Диэлектрографический метод пневмографии II (2),
280
Диэлектрография II (2), 278, 279
Длина пробега частиц II (2), 88
Длины волн (световые, ультрафиолетовые и
инфракрасные лучи) II (2), 59
Длительное (протяженное) облучение II (2), 121,123,
124
Длительность восстановительного периода (для
прогнозирования) II (2), 296
ДНК вирусов и микроорганизмов II (2), 315
Добровольский Г. Т. II (2), 292
Доза допустимая (облучения), обоснование II (2),
118, 119
— критическая (облучения) II (2), 119
— летальная II (1), 81
— максимальная оперативная II (2), 119
— облучения допускаемая II (2), 119
— «ожидаемого» облучения II (2), 120, 121
— оправданного риска (облучения) II (2), 109
— поверхностная II (2), 82, 85
— поглощенная (при остром облучении всего тела)
II (2), 85, 86, 122, 123
— пороговая (развитие легкой формы лучевой
болезни) II (2), 123
— пространственное распределение II (2), 82
— среднетканевая II (2), 83
— суммарная суточная (облучения) в зависимости
от защиты II (2), 120, 121
— эффективная (облучения) II (2), 120, 128
Дозиметрическая информация в космическом полете
II (2), 129
Дозовые параметры, значение II (2), 119, 120
Дозовый эквивалент II (2), 119
Домашние принадлежности III, 475
— мухи и блохи II (2), 312
Домашняя птица III, 286
Доминантная реакция II (2), 157
Доминантные летальные мутации в гаметах самцов
дрозофилы II (2), 326, 327
«Домоводство» III, 475
— системы для обеспечения процедур III, 255
Допплер-кардиография ультразвуковая II (2), 279
Допустимая доза облучения II (2), 119
Допустимые яркости рабочих поверхностей II (2),
70
Досуг космонавтов III, 189
организация III, 187
Дрожжи III, 57, 59
Дрожжевые (гаплоидные и диплоидные) клетки II
(2), 315
Дрозофила I, 292, 301; II (2), 312, 313, 326—331
Дублированный (двусторонний) способ связи между
компьютером и членами летного экипажа II (2),
231
Дуговые лампы II (2), 62
Дыхание внешнее, исследование III, 426
система III, 358
— восстановление III, 402
— искусственное «рот в рот» III, 402
— кислородом, предварительное III, 223
— компенсаторные возможности III, 328
— под избыточным давлением III, 398, 402
— потребность в кислороде III, 70
— прекращение III, 407
— тканевое III, 401
— частота III, 215
Дыхательная емкость легких III, 426
— способность максимальная III, 426
Дыхательные аденовирусные заболевания III, 354
Дыхательный коэффициент (RQ) III, 19, 56, 212, 291
мозговой ткани III, 21
— — эритроцитов III, 21
-~ фермент в тканях III, 320
— центр, угнетение III, 320
Дьюк III, 380
Е
Егоров Б. Б. II (2), 142, 174, 175,278,282,291,324;
III, 42, 43
Единица информации — «бит» II (2), 203
Емкость телеметрических каналов (в межпланетном
полете) II (2)> 301
Ж
Желудочно-кишечный тракт III, 425
— — двигательная функция III, 21
ингибиторы III, 364
микрофлора III, 21, 143
Желчный пузырь III, 425
«Жемчужная цепочка» II (2), 43, 44
Животные III, 286
Жизненная емкость легких III, 426
Жирные кислоты III, 19
ненасыщенные III, 20
полинасыщенные III, 20
— цис-формы III, 19
— — синтез III, 50, 54
Жировой обмен, нарушения III, 433
частично окисленные продукты III, 20
Жироподобные вещества III, 145
Жиры III, 19, 20, 54
— ненасыщенные III, 20
— переносимость максимальная III, 19
— потребление, нижний предел III, 20
— — на тканевом уровне III, 21
рекомендуемое количество III, 21
— потребность минимальная III, 19
— синтез III, 54
— — Зиглера метод III, 54
Фишера — Тропша метод III, 54
— склонность к прогорканию III, 43
— усвояемость III, 20
— число омыления III, 145
— энергетические характеристики III, 18
Заболеваемость в межпланетном полете II (2), 300
— — прогнозирование III, 361
Заболевания, выявление III, 359, 424, 472
— в предполетном периоде III, 355
— диагностика в полете III, 369
— при моделировании условий полета III, 361
— признаки предрасположения III, 424
— скрытые III, 349
Забор проб
методы I, 363, 364
32*
500
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
— — — бурение I, 364
— — — липкая лента I, 364, 365
— — — механический I, 365
— — — пневматический аэрозольный I, 364
типы заборников I, 364
— — общей массы I, 364
— — селективный I, 364
Забортный вакуум III, 149
Загрязнения атмосферы II (1), 74—100
— — анализ и контроль II (1), 79, 80
аэрозоли II (1), 18, 79
ионизированные II (1), 79
действие на организм II (1), 80—87, 96, 97
запахи II (1), 80
— — медицинские критические ситуации II (1), 98
стандарты II (1), 95—100
аварийные ситуации II (1), 97—100
— — — — — критические обстоятельства,
связанные с химическими факторами
II (1), 98, 99
— — _ —. — медицинские критерии II (1), 98
— — — _ — предельная концентрация при
кратковременном воздействии II (1),
98—100
— — — — — «предупредительный» уровень II (1),
97
— — — коэффициенты безопасности II (1), 97, 99
— — — микробное заражение и методы
обеззараживания II (1), 97, 98
— — — погрешности (экстраполяция и перенос
данных, индивидуальная
чувствительность, параметры среды и т. п.) II (1), 100
предупредительные II (1), 97
— возгорание в корабле II (1), 79
— воздуха (см. «Загрязнения атмосферы»)
— источники биологические II (1), 75—80
микрофлора II (1), 75—77, 83, 84, 86, 97,
98
хлорелла II (1), 76, 86
человек II (1), 76, 77
— — — — выделение через внешние покровы II (1),
77
— — — — — через дыхательные пути II (1), 76, 77
— — — — — через желудочно-кишечный и моче-
выделительный тракты II (1), 77
газообразные компоненты II (1), 77
— — — — твердые частицы II (1), 77
— деструкция высокомолекулярных материалов
(деполимеризация и разрыв цепи) II (1), 79
— конструкционные материалы И (1), 77
— личная гигиена (умывание, бритье) II (1), 77
— отказы оборудования и аварии II (1), 79
— технологические процессы II (1), 77, 78
— — — регенерация кислорода при повышенной
температуре II (1), 78
— — — электростатические фильтры (образование
озона) II (1), 77, 78
— пути биологические III, 264
— кожи липидами III, 131
особенности III, 128, 130, 131, 145
— — сложные эфиры высших жирных кислот III,
131
— комбинированное действие II (1), 86, 87
— — — токсических веществ и параметров газовой
среды II (1), 87—96
— корабля внешние II (1), 80
— космического пространства III, 160
— микроорганизмами (заражение) I, 391, 392,
396—398, 402—404
величина I, 393-, 402, 403
вероятность (риск) I, 392, 393, 402
модели I, 393
внутреннее I, 397, 398, 408
— — — методы определения I, 397, 398
источники I, 399, 400, 402, 404
— — — — предупреждение загрязнения I, 391, 403
биоизолятор I, 404
— __ _ — — — биологические барьеры I, 403
— — — — — — микробиологические фильтры I,
403
поверхностное I, 393, 396, 402, 405, 408
— — — методы определения I, 393, 396, 397, 404
вакуумный зонд I, 397
отпечатки I, 396
протирка-смыв I, 397
смыв I, 396
соскоб-смыв I, 396, 397, 404
— _ __ — — ультразвуковые ванны I, 397
профилактика загрязнения персоналом I, 404,
405
— равновесная концентрация 11(1), 75
Загрязняющие вещества (загрязнители), допустимые
концентрации на Земле III, 470
— — следовые концентрации, предотвращение
подъема III, 262
Задачи по наблюдению III, 175
Закаливание III, 334
Замена компонентов космического корабля III, 456
Замкнутая воздушная прослойка, прилегающая к
телу III, 31
Замкнутые системы I, 340
следящие II (2), 203, 204
Замораживание — оттаивание I, 277, 278
Заряженные частицы, отклонения III, 319
Затраты информационно-энергетические II (2), 142
Захваченная радиация III, 471
Защита от опасностей III, 469
хищников III, 389
Защитные механизмы организма III, 132
Звездообразование I, 21, 25—27, 29—31, 37, 40, 215,
320
— спиральные рукава I, 27, 28, 30, 31
Звездная переменность I, 26
— система I, 27
Звездное вещество I, 25, 26, 32
— лучеиспускание I, 318, 319
— население I, 318, 319, 321
Звездный ветер I, 26, 34
Звезды I, 25—38, 40, 44, 135
— атмосфера I, 319, 321
— белые карлики I, 34
— взрыв I, 25, 34
— водородно-гелиевые I, 25, 26
— водородные I, 26
— второго поколения I, 27
— главной последовательности I, 32, 33, 36
— голубые I, 27
— горячие I, 27—29, 31
— догалактические I, 31
— карликовые I, 319
— красные гиганты I, 33, 34, 320
— массивные I, 21—24, 26, 29—32
— молодые I, 21, 30
— нейтронные I, 35
— первого поколения I, 26, 36
— сверхновые I, 26, 34, 36, 318—320
взрывы I, 35
вспышки I, 26, 29, 30, 34—36, 320
— современные I, 25, 26
— старые I, 21, 27
— структура I, 27—29, 32
— теория волны плотности I, 28
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
501
— типа Солнца I, 31, 32
— углеродные I, 321
— физика I, 25, 31
— холодные I, 319
— эволюция 21, 25, 26, 31, 33—36, 348
— эманация I, 318
Звенья биологической системы III, 288
Звук, временные характеристики II (1), 371
— импульсный II (1), 372
— интенсивность II (1), 371, 372
децибельная шкала II (1), 371, 372
— — диапазон звуковых давлений II (1), 371, 372
— — «уровень звукового давления» II (1), УЗД 372
— распространение II (1), 372, 373
— спектр акустической энергии II (1), 372
Звуковой анализатор III, 172
Звуковые раздражители III, 171
Звукозаписывающая аппаратура III, 189
Звуконепроницаемая камера (см. «Сурдокамера»)
Здоровье космонавтов III, 431
— — изменение состояния под действием
моделированных факторов полета III, 361
контроль III, 362
— — послеполетные расстройства III, 373
— — стабилизация III, 352
Земля I, 16, 38, 39, 41—43, 52, 60, 62—64, 66, 67, 75,
80, 81, 84—86, 89, 101—104, 112, ИЗ, 120—124,
126—128, 131, 133—136, 139, 140, 147, 149—151,
153, 156, 158—160, 163—166, 168, 169, 171, 176,
181, 184, 202, 210, 212, 214, 218, 235, 247, 250, 256,
273, 276, 279, 280, 288, 290, 292, 295, 300, 303,
308, 317, 321, 323, 328—335, 337, 355, 356, 358—
362, 364, 365, 375, 380, 385, 386, 388, 391, 392
— атмосфера I, 44, 52—55, 89, 94, 95, 98, 100, 105,
107—109, 111, 140, 156, 160, 165—168, 172, 179,
181, 198, 237, 248, 332, 380, 395; II (1), 57
верхняя I, 84, 85, 94, 100, 104—106, 110, 111
— биосфера 1,166,167, 272-274, 329; III, 278, 280,
281, 282
— — границы I, 272
— ионосфера I, 49, 53, 55, 89, 92, 100,101, 104—106,
109, НО, 112, 164, 217
бури I, 105, 106, 109, 110
возмущения I, 59, 93
— — электроджет I, 111
— кора I, 328, 330
— литосфера I, 167, 328
— магнитосфера I, 63, 67, 75, 76—78, 87, 90—94,
97—99, 101—104, 106, 107, 111—113
— — модели I, 90, 91
области I, 92, 93, 98
структура I, 87, 88, 91, 110—112
суббури I, 98, 99
— мантия I, 328
— поверхность I, 84, 89, 124, 291, 325, 328
— — температура I, 130, 154, 166
— породы I, 121, 131, 153
— происхождение I, 42—44, 134, 166
вторичная атмосфера I, 44, 328, 329, 334, 335
— — жизни I, 44, 45
— — первичная атмосфера I, 44, 198, 327—329,
334, 357
— протонные пояса I, 98, 99
— радиационные пояса I, 90, 92—100, 110, 111, 204
— характеристики I, 112, ИЗ, 189, 191
— эволюция I, 321, 324, 327—339, 343
— электронный пояс I, 98
— ядро I, 42, 132, 328
Значение дозовых параметров II (2), 119, 120
«Зонд-3» (космический аппарат) I, 76, 77
«Зонд-4» II (2), 321
«Зонд-5» II (2), 227, 314-316, 321, 324, 326
«Зонд-6» II (2), 316, 321
«Зонд-7» II (2), 314—316, 327
«Зонд-8» II (2), 117, 118
Зоны температурные II (1), 123
— — компенсируемых тепловых нагрузок II (1),
123
— — комфорта (см. также «Температурный
комфорт, зоны») II (1), 108
некомпенсируемых тепловых нагрузок II (1),
123
Зооценозы III, 278
Зрение, гиперопия III, 426
— защита в скафандре III, 213
— образно-цветовое восприятие III, 187
— острота, влияние вибрации III, 181
— — — перегрузок III, 181
— переадаптация III, 182
— поля III, 426
— эффективность III, 181
Зрительная гравитационная вертикаль II (2), 188
Зрительная информация, искаженная, влияние на
координацию движений II (2), 188
— — — восприятие II (2), 188
необычная, адаптация III, 449
Зрительная функция III, 426
изменение III, 466
Зрительное восприятие III, 181, 185, 186
— различение III, 181
Зрительные иллюзии II (2), 215
— искажения, устранение III, 213
— образно-цветовые ассоциации III, 187
— сигналы III, 213
Зрительный анализатор III, 180
— аппарат III, 358
Зубы, уход (см. «Ротовая полость»)
Зуд III, 130
И
Игры для космонавтов (настольные и специальные)
III, 233
Иерархия испытуемых III, 195
Излучение (см. «Радиация»)
— во Вселенной I, 23, 25
радио I, 18, 19
— — — — микроволновое I, 18, 19, 22
— — — инфракрасное (см. также «Инфракрасное
излучение») I, 25
— вторичное, генерация III, 319
— Галактики электромагнитное I, 60
— звезд ультрафиолетовое I, 25, 26, 28—30
— — электромагнитное I, 28, 31, 60
— космическое радио I, 106
— межзвездной среды рентгеновское I, 30
— солнечных вспышек (состав, виды вспышек,
вероятность, дозы, защита) II (2), 81—86
— Солнца I, 49, 52—54, 105, 143, 155, 158—161, 173,
176, 253, 254, 292, 304, 318, 323
электромагнитное I, 47, 48, 52, 60, 79, 101
— — — ионизирующее I, 53, 105
— коротковолновое I, 47, 52—55, 104, 105,
292
радио I, 49, 51—53, 55-59, 65, 80, 100,
109
— __ — — излучение электронов I, 49
— — — — — — магнитно-тормозное I, 49, 55, 56,
59, 79
— __ — _ — — — синхротронное I, 49, 58, 80,
ИЗ, 220
502
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
— — — — — — — циклотронное I, 55
тормозное I, 49, 55, 56, 59, 79.
110
— — — — черенковское I, 55, 56
— — — — медленно меняющаяся компонента I,
55, 56, 59
постоянный континуум I, 55—57
— — — — спорадическое I, 55, 56, 59
— — — — — всплески пяти типов I, 55—59, 63,
68, 74, 80, 106
— — — — — дециметровый континуум I, 55, 56,
58, 59
— — — — — микроволновые всплески I, 55, 58,
59, 68, 79
— — — — — шумовые бури I, 52, 55—59
рентгеновское I, 45, 52, 53, 65, 68, 75,
79, 80, 105, 106, 110
спектр I, 52—55
— — — ультрафиолетовое (см. также
«Ультрафиолетовое излучение») I, 49, 53, 105,
106, 164, 165, 167, 207, 210, 335
циклотронное I, 99, 100
— энергии
в звездах I, 31—33
Земли I, 44
Изменение цветовой фактуры III, 186
колористические программы III, 186
диапозитивные изображения III,
186
Изменения интенсивности электромагнитных
полей II (2), 9-11
— функционального резерва организма II (2), 297
— цветового фона лунной поверхности II (2), 238
Измерение артериального давления II (2), 277, 278,
28Q
датчиком с циклическим сжатием ушной
раковины и определением прозрачности
капиллярного ложа для инфракрасных
лучей II (2), 280
— — — звуковой и осциллографический методы
II (2), 278
— — — прямой силовой метод (датчик,
преобразователь, эффект Холла) II (2), 280
Измерительно-информационные системы II (2), 268
Изоляция III, 195
— человека одиночная III, 350
в сурдокамере III, 440
относительная III, 361
— — — биологическая III, 143
условия III, 422
частичная III, 349
— экипажей III, 352, 353, 354
Изучение процессов в популяциях и сообществах
организмов II (2), 332
Изыскание прогностических критериев II (2), 295
Иллюзия зрительная II (2), 215
окулогиральная II (1), 293; (2), 185
окулогравическая II (2), 185, 186
— «переворота» II (1), 339
— пространственного положения II (2), 183—188
— — — аудиогиральная II (2), 185
— — — аудиогравическая II (2), 187
аутокинетическая II (2), 185, 187
вестибуло-зрительная II (2), 185, 186
— псевдокориолисова II (1), 287
Иллюзорные ощущения в полете II (2), 174, 176,
Имитатор Ve g HI, 227
— окружающей среды III, 442
Имитация радиационной обстановки с помощью
ускорителей II (2), 89, 90
Иммунизация космонавтов предполетная III, 352
Иммунитет, уровни III, 353
Иммуногенная стимуляция III, 277
Иммунореактивность организма III, 277, 334, 372
Иммунорезистентность (устойчивость) III, 470
Импедансная пневмография II (2), 281
ИМП-1 (космический аппарат) I, 63, 103, 111
ИМП (серии) I, 70, 71
Импедансный плетизмограф III, 426
Импульсные лампы II (2), 62
Ингаляционное воздействие (см. «Воздействие
ингаляционное»)
Индекс обитаемости, формула вычисления III, 166,
167
Индивидуальная вариабельность приспособления
людей к новому суточному ритму II (2), 143
— радиочувствительность II (2), 128, 129
Индивидуальная физиологическая вариация III,
427
Индивидуальные типы адаптации (для
прогнозирования) II (2), 296, 297
— — вегетативной регуляции у космонавтов (нор-
мотонический, ваготонический, симпатико-
тонический) II (2), 291
Индикатор директорный пространственного
положения корабля II (2), 222, 226, 232
— и клавиатурная панель основной системы
наведения и навигации (управления и наведения)
II (2), 230—232
— последовательной индикации параметров II (2),
219
— пространственного положения корабля II (2), 222
— функционального резерва (для прогнозирования)
II (2), 296
— цифровой II (2), 227
Индикаторная (индикационная) панель главная
II (2), 224—232
Индикаторы визуальные III, 172
— выбор III, 170
— группирование III, 170
— светящиеся, эффект «прожектора» III, 183
Индикация биологическая космических трасс II (2),
306—333
Индол III, 142, 145
«Инертный воздух» III, 127
Инженерная психология III, 166, 358, 476
Инопланетная жизнь (см. «Внеземные формы
жизни»)
Инстинкт самосохранения II (2), 169
Интегральная индикация пространственного
положения корабля II (2), 222
— система индикации параметров II (2), 204
— фонокардиография II (2), 276
— электромиография II (2), 284
Интеллект III, 430
— оценка общего уровня III, 422
Интеллектуальная одаренность III, 431
Интеллектуального «багажа» оценка III, 429
«Интерпретатор» III, 449
«Интеркосмос-6» (космический аппарат) I, 85
Интерференцирующее покрытие обзорного
устройства скафандра III, 213
Интонационные (спектрографические)
характеристики речи II (2), 168, 169
Инфекционные заболевания
— — опасность при продолжительных полетах III,
354
предупреждение
— — — дезинфекция в зоне космодрома III, 354
Инфекция, источники III, 353
— носители III, 354
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
503
Информационная составляющая эмоции II (2), 156, коэффициент униполярности III, 115
158 отрицательного знака III, 115
— теория эмоций II (2), 155—158 — — — барометрическое давление и парциальное
Информационное (сенсорное) голодание II (2), 162— давление кислорода на различных высо-
164 тах II (1), 59
Информационно-энергетические затраты II (2), 142 биогенные способы формирования III, 277
Информационный дефицит II (2), 157 — — — биологическая эквивалентность нормаль-
Информация биомедицинская II (2), 268 ной земной атмосфере II (1), 34
— дозиметрическая (в космическом полете) II (2), — — — биологически индифферентная II (1), 66
129 вредные вещества (примеси) III, 113
— кинестетическая II (2), 188 источники III, 113, 129
— прагматическая II (2), 156 — — — длительные эксперименты с пониженным
— прогностическая ценность II (2), 298 общим давлением II (1), 58
— скорость переработки информации при выпол- — — — замена азота гелием II (1), 60—63
нении посадки на лунную поверхность II (2), — — — — — — речь II (1), 62
237 самочувствие и работоспособ-
— съем и передача биологической (физиологи- ность II (1), 62
ческой) информации на космических кораблях физические особенности (плот-
и спутниках (сводные данные) II (2), 270—273 ность, текучесть, сопротивле-
— теория II (2), 202, 203 ние дыханию и т. д.) И (1), 61,
— физиологическая для радиотелеметрии (количе- 62
ство, производительность источников, II (2), 269, — — — история создания II (1), 56
270 кислород и гелий II (1), 60—63
Инфракрасное излучение II (2), 63, 74, 76 — — — кондиционирование (см. также «Конди-
влияние на организм II (2), 74 ционирование») III, 70, 71, 353
источники II (2), 63 нарушения III, 410
— — обеспечение теплового комфорта II (2), 76 — — — контроль за составом III, 116, 262
патологические эффекты перегревания II (2), влажность (см. также «Влаж-
74 ность») III, 116
— — пропускание кожи II (2), 74 — — — — — — газовая хроматография III, 117
— — пропускная способность глаз II (2), 75 — — — — — — газы разбавители III, 263
— — спектр II (2), 75 — — — — — — инфракрасные анализаторы III,
средства защиты II (2), 76 118
стандартизация II (2), 75 кислород III, 116
температура организма II (2), 76 масспектрометрический анали-
— — тепловой баланс организма II (2), 74, 75 затор III, 117, 263, 264
Инфузории II (2), 317 микропримеси III; 116
Инъекторы III, 363 регулятор давления газов III,
Ионизация глубинная II (2), 88 ^ 263
Ионизирующая радиация и вибрация (комбинация система III, 236, 262
факторов) II (2), 249—253 — — — максимально допустимое снижение давле-
и гипоксия (комбинация факторов) II (2), 256 ния II (1), 58 • • ■
и излучение в диапазоне СВЧ (комбинация моногазовая (кислородная) И (1), 56, 57,
факторов) II (2), 256 63—65
— — и ускорение (комбинация факторов) II (2), — — — — возможность развития ателектаза лег-
253, 254 ких II (1), 63
как фактор эволюции II (2), 307 преимущество и недостатки II (1), 64,
Ионизирующее излучение (радиация) (см. также 65
«Биологическое действие экстремальных факто- — — — — субъективные симптомы II (1), 64
ров», «Радиация») нормальная земная атмосфера II (1), 57
— — действие II (2), 125, 128 — — — объем (космический корабль, скафандр)
ионизирующих частиц (в космосе) II (2), II (1), 105
102—105 — — — опасность пожара при различных газовых
— критические органы II (2), 126—128 составах II (1), 60
на головной мозг II (2), 102 отравление острое II (1), 82
на кожу II (2), 102, 104 перепады давления (при переходе в дру-
на продолжительность жизни II (2), 105 гой корабль или в открытый космос
— — — на развитие опухолей II (2), 105 II (2), 58
— — — на растения II (2), 104, 106 — — — регенерация (восстановление)
— — — на сетчатку глаза II (2), 101, 102 — — — — нормализация газового состава III, 410
— — — отдаленные последствия II (2), 125, 126 — — — — обеспечение кислородом (см. также
— — — роль радиопротекторов II (2), 105 «Кислород») III, 92
Ионы аэрозольные II (2), 79 очистка от бактерий III, 115, 262, 353
Ирвин Д. II (2), 147; III, 380 — — — — — от загрязняющих примесей III, 113,
Искусственная газовая атмосфера, ИГА 11(1), 232,235,261
И, 13, 56—67 ог углекислоты (см. также «Угле-
активная (периодически вызывающая ги- кислота») III, 80, 232, 258
поксическую гипоксию) И (1), 66, 67 — — — — узел поддержания состава газов III, 234
аэроионы III, 115 технические требования II (1), 57, 58
ионизаторы девлигматоры III, 115, эквиваленты нормальной земной атмосфе-
116 - . ры (по газообмену) II (1), 57, 58
504
УКАЗАТЕЛЬ К I, IIf III ТОМАМ
Искусственная сила тяжести II (1), 265
Искусственные источники ионизирующего
излучения II (2), 82, 87
— самоизолирующиеся системы I, 339
«Искусственный Марс» (см. «Моделирование
физических условий планет»)
Искусственный спутник Земли (ИСЗ) второй —
(«Спутник-2») II (1), 142; (2), 270, 272, 273
первый («Спутник-1») II (1), 307, 309,
310, 315, 321, 323, 324, 326, 328; (2),
140
Испарение невидимое, стандартные величины II (1),
117
психогенные факторы II (1), 117
Исследование колебательных процессов в организме
(для прогнозирования) II (1), 296
— при полетах воздушных шаров и высотных
ракет II (1), 310—314
_ на животных II (1), 312—314
на микроорганизмах II (1), 310, 311
на растениях II (1), 311, 312
— — — членов экипажа, медицинские
специальные II (1), 300
— при космических полетах II (1), 314—331
на животных II (1), 326—331
на микроорганизмах II (1), 314—320
на растениях II (1),,320—326
История биологической индикации космических
трасс II (1), 307-331
Источники загрязнения (см. «Загрязнение
микроорганизмами»)
й
Йод кристаллический III, 155
Йодное число III, 145
Йодовыделяющие вещества III, 265
к
Кабина герметическая регенерационного типа II (1),
11
— герметически закрытая для токсикологических
исследований II (1), 81
Кабина космического корабля III, 168
атмосфера III, 404
— — — — давление III, 403, 411
— — — — механические примеси III, 114
микропримеси III, 114, 116, 118
— — — — обеззараживание III, 129
— — — интерьер операторских кабин III, 176, 196
оборудование (см. также
«Оборудование») III, 166, 170
— — — кондиционирование III, 78
— — — конструкция III, 400
контур III, 243
микроклимат III, 126
— — — минимум жизненного пространства для
членов экипажа III, 475
нарушение герметичности
(разгерметизация) III, 403
обитаемость III, 166
— — — особенности среды III, 128
— — — температурный режим, система
автоматического поддержания III, 236
система регулирования III, 267
— — — формирование санитарно-гигиенических
условий III, 128
— — — форсированная подача кислорода III, 243
Кадмий III, 470
Кал, каловые массы (см. также «Фекалии») III, 30,
146, 247, 469
Калиевый дефицит III, 349
Калий, баланс III, 355
— в диете III, 349
— в моче у космонавтов III, 43
— добавление в пищевой рацион III, 355, 370
— надперекись III, 96, 234
— нормы потребления III, 27
— обмен III, 372
— — под влиянием лекарств III, 368
— потери III, 479, 480
— цианистый III, 321
Кальциевый баланс III, 371, 448
изучение, эксперимент М-7 (США) III, 448
обмен III, 26
— — — при стрессовых воздействиях III, 26
Кальций, ассимиляция III, 58
— в костях III, 26
-- в суточном рационе питания III, 26
— восполнение дефицита III, 371
— всасывание III, 24
— глюконат III, 343
— лактат III, 48
— потери III, 373, 480
— потребление III, 468
— потребность минимальная III, 24
в длительном космическом полете III, 371
— прием внутрь III, 370
— экзогенное введение III, 371
Камера с гигроскопическим материалом III, 411
Каннингхэм У. II (2), 146; III, 380
Карантин планет (ПК) I, 391, 392
— документация I, 399
— количественные требования I, 392, 393, 399,402,
413
— мероприятия I, 402
— методы I, 393
— программы I, 392, 393
Карантинизация, карантинные мероприятия III, 473
Кардиография периметрическая II (2), 277, 279
Каротиноидные препараты III, 26
Карпентер С. III, 39
Каталитическая оксидация (окисление) III, 265
— горелка III, 262
— печь III, 157, 275
Каталитический окислитель III, 262
Каталитическое окисление СО, метод III, 113
Каталитическое гидрирование углекислого газа
водородом III, 73
Катамины III, 155, 156
Катапины III, 156
Катапультирование III, 405
Катаракты от микроволнового облучения II (2),
13, 14
Катетеризация мочевого пузыря III, 358
Катехоламины III, 434
— в моче II (2), 141
Катионактивные вещества III, 156
— — четвертичные аммониевые соединения III,
156
Качание на качелях III, 441
Качели III, 441
— Хилова III, 435
Качество воздуха, коэффициенты безопасности II (1),
87,88
Кашель, средства предотвращения III, 367
Кают-компания III, 192
Кверцитин-пентаметил-эфир III, 25
Керамзит III, 297, 298
Керамические материалы III, 297
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
505
Кератин III, 145
Кетоацидоз III, 20
Кетоз III, 20
Кетоно-антикетоновый коэффициент III, 20
Кетоновые тела III, 20
Кетонурия III, 20
Кинестетическая информация II (2), 188
Кинетокардиография II (2), 277
Киноленты кольцевые III, 445
Кипение воды III, 267
в невесомости III, 150
Кислород III, 70, 92
— баланс III, 256
— жидкий, запасы III, 242, 243
— использование III, 93, 200
— молекулярный III, 14
— обеспечение III, 92, 103, 105, 107, 108
— — адекватное III, 407
— — подсистема III, 246
— окислитель III, 403
— отличие от идеального газа III, 211
— очищенный III, 243
— парциальное давление, регулирование III, 205,
234, 238, 407
— получение, низкотемпературная плазма III,
111
метод фотокатализа III, 97
электрического разряда III, 97
электрохимические III, 97
— потребление III, 13, 27, 427
— — максимальное, проба III, 428
— продукция в одногодичном эксперименте СССР
III, 274
— расход III, 14, 210, 211
масса, выданная портативной СЖО III, 211
метод определения III, 211
— — основное уравнение соотношения со
скоростью обмена веществ III, 211
— регенерация III, 92 — 94
— — в гермообъектах III, 92
в сверхкритических условиях III, 94
— — — — способы III, 111
— — — — — выделение регенеративным
веществом III, 234
— — — — — — из запасов
кислородсодержащих веществ III, 95
— — — — — каталитического восстановления
углекислого газа до углерода и
воды III, 109
— — — — — низкотемпературной плазмы III,
110
— — физико-химическая III, 96
— — — разложение воды и углекислого
газа с применением твердых
электролитов III, 105, 259, 260
— — — — — разложение воды при электролизе
пятиокисью фосфора III, 107
— — — — — разложение воды при
электролизе щелочей III, 97, 98, 257,
258, 302
солей III, 102, 103
— — — — — электрические разряды в газах
HI, 111
— сжимаемость III, 93
— система «газ — жидкость — твердое тело» 111,97
обеспечения III, 73, 92
— — _ на основе запасов III, 92
— — — — — — газообразного III, 93
жидкого III, 92
регенерации III, 31, 94
—. — — подача в скафандре III, 217
— — — — индивидуально регулируемая III, 243
линия III, 262
— содержание в атмосфере космического корабля
III, 262
в газовой смеси оптимальное III, 207
в продуктах жизнедеятельности III, 70, 92,
95, 97
— соединения, применяемые в системах
жизнеобеспечения III, 95
— — химические для применения в скафандре при
работе на Луне III, 217
— стабилизация концентрации III, 234
— токсическое действие (см. «Гипероксия»)
— хранение, баллоны III, 93
основной III, 243
резервный III, 243
стальной III, 93
— — — — сферический III, 93
— — в чистом виде III, 92
— — газификаторы III, 93
— — — из титановых сплавов III, 93
— — изоляция сосудов III, 93
— — — — мипора III, 93
при сверхкритической температуре III, 94
— - сверхкритическом давлении III, 24
при сверхнизких температурах III, 95
Кислородная задолженность III, 16
Кислородное голодание (см. также «Гипоксия гипо-
ксическая») III, 396
тяжелые стадии III, 407
— недостаточность (см. также «Гипоксия») III, 320
— питание, отделение переходника III, 243
— система аварийная III, 243
резервная III, 241
Кислородно-дыхательная аппаратура III, 398
Кислородное оборудование, комплект III, 398
Кишечник III, 425
— двигательная деятельность III, 21
— ингибиторы III, 364
Кишечные бактерии III, 21
Кишечные газы III, 21
Клавиатурные органы управления II (2), 226, 231
Классификация состояний организма (норма,
состояние напряжения, угрожающее состояние,
критическое состояние) II (2), 292
Клетка, строение протоплазматических структур
III, 481
— функция III, 481
Клетчатка III, 21
Климатологические станции I, 274
Клинико-физиологические исследования, анализ и
оценка результатов II (2), 287—294
Клинико-физиологический метод анализа медицин-
ckohJинформации II (2), 294
— функциональный подход к прогнозированию
II (2), 297, 298
Клиническая медицина, профилактика, лечение III,
472
Клинические проявления лучевого поражения
II (2), 120—126
Клиностат I, 287, 288
Коацерватные капли I, 340, 341
Кодирование ЭКГ и ЭЭГ II (2), 287
Кодирующие цвета III, 185
Кожа (кожные покровы), бактерицидность III, 131
— биохимические показатели III, 130
— — — йодное число III, 145
— — — омыления число III, 145
рН III, 130, 145
— — — эфирное число III, 145
— заболевания III, 130
506
УКАЗАТЕЛЬ К I, И, III ТОМАМ
— — вульгарные III, 130
— — дерматиты III, 130
нарушения (повреждения) III, 130, 389, 410
— — раздражения III, 130
сухость III, 130
— загрязнение III, 129, 131
— источник загрязнения газовой среды III, 129
— — — — — волосы, ногти, эпителий III, 191
— микрофлора III, 131, 132
— — микробная обсемененность III, 131, 145
— рост клеток III, 31
— саловыделительная функция III, 130
— слой насыщения (липиды поверхности кожи) III,
130
— состояние III, 129
— снижение температуры III, 411
— средства защиты III, 367
— уход III, 367
очистка открытых участков III, 133
— — — — — в программах «Аполлон» и «Дже-
мини» III, 135
— — — — — — — «Восток» и «Союз» III, 135
увлажненными салфетками III, 135
Кожно-гальванические реакции, электроды II (2),
285
Кожные лоскуты (человека, кролика) II (2), 327
Козы III, 286
Колебания механические II (1), 386
Количественное описание влияния стресс-факторов
на биологическую систему II (2), 257, 258
Количество физиологической информации для
радиотелеметрии II (2), 269, 270
Коллапс I, 26, 34, 39
— вещества Вселенной I, 36, 39, 216
— галактического газа I, 27, 31
— гравитационный I, 24, 216, 227, 319
— динамический I, 25, 30
— звезд I, 35
— межзвездного газа I, 30, 31, 40
облака I, 30, 39, 40
— релятивистский I, 35
— — «черные дыры» I, 26, 35
Коллаптоидные реакции при стрессовых
воздействиях III, 434
Коллинз М. II (2), 146; III, 378, 380
Колористические программы, диапозитивные
изображения III, 186
Командир корабля III, 195, 196
Командный отсек III, 244, 247
Комаров В. М. II (2), 142, 175, 291; III, 42, 43
Комбинация радиочастотных излучений, микроволн,
магнитных и электрических полей с другими
стрессовыми факторами (СВЧ-поле, ионизирующая
радиация и др.) II (2), 47, 48
— факторов, вибрация и гипоксия II (2), 247
вибрация и измененная температура среды
II (2), 248, 249
вибрация и ускорение II (2), 247
— — ионизирующая радиация (излучение) и
вибрация II (2), 249—253
и гипоксия II (2), 256
— — — — и излучение в диапазоне СВЧ II (2),
256
и ускорение II (2), 253, 254
— — космический полет и гамма-облучение
молодых куколок мучного хрущака и насекомого
наездник II (2), 329, 330
растений II (2), 321
— — невесомость и гипокинезия II (2), 107, 108
— — невесомость и другие факторы (генетический
эффект) II (2), 309, 310
— — — и ионизирующее излучение II (2), 254
255
ускорение и гиподинамия II (2), 244, 245
— — — и ионизирующее излучение II (2), 246, 248
— — — и температура окружающей среды II (2),
245
— — условия космического полета и
радиобиологический эффект II (2), 106—109
Комбинированная многоцелевая измерительная
система III, 482
Комбинированное действие экстремальных
факторов (см. «Биологические исследования на
кораблях и спутниках»)
Кометозималии I, 322, 323
Кометы I, 37, 84, 86, 124, 198, 199, 248, 250—256,
321
— альбедо I, 254
— модели I, 252—255
— орбиты I, 251
— поведение I, 251, 252
— происхождение, эволюция I, 255, 256
— хвосты I, 60, 252, 254
Коммуникации и связи помещений на космическом
корабле III, 168
Компенсаторная функция эмоций II (2), 157
Компенсированный десинхроноз II (2), 144
Комплексная терапевтическая и хирургическая
бригада в полетах большой продолжительности
III, 473
Компоновка рабочих мест космических кораблей
II (2), 206
Компрессия кабин инертным газом III, 405
Комфорт III, 254, 474
Конвейер, шаг III, 298
Конвекция, передача тепла III, 71
Конденсат III, 78
Конденсация III, 150, 265
— капиллярная III, 76
Кондиционирование, стандартные условия II (1),
105
Конрад Ч. II (2), 142, 147; III, 226, 378, 380
Консервант мочи III, 155
Консервация отбросов III, 154
— фекалий III, 155
препараты серебра и меди III, 155
Консервы в жестяных банках III, 48
Констелляция анализаторов, отражающих
пространство II (2), 190
Контаминирование (контаминация) I, 325
Контейнеры герметичные для хранения отбросов
III, 147, 160
— металлические пищевые III, 38, 47, 270
— — — алюминиевые III, 247
— — — для хранения и регидратации продуктов
III, 40
— — — регидратационные III, 47
— — — с обезвоженной пищей III, 44
Контрастная чувствительность глаза II (2), §6, 67
Контроль и прогноз радиационной обстановки в
космическом полете II (2), 129
— нервно-эмоционального напряжения II (2), 167—
170
Контур воздушный, открытый в пространство
кабины III, 236
— жидкостный, замкнутый на излучатель тепла
III, 236
Концентраторы углекислоты III, 289
Концентрация единицы и размерности II (1). 81
— загрязнения равновесного II (1), 75
— летальная II (1), 81
— предельно допустимая II (1), 88, 97
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
507
— токсического агента допустимая II (1), 74
Координация движений в условиях
кратковременной невесомости II (2), 178—180
— письма II (2), 370
регистрация движений прибором
индукционного типа II (2), 283, 284
«Корабль-спутник-2» II (2), 254, 272, 273, 278, 314,
316, 320, 326, 327
«Корабль-спутник-3» II (2), 254, 272, 278, 285
«Корабль-спутник-4» II (2), 254, 278, 314, 316, 326,
327
«Корабль-спутник-5» II (2), 254, 272, 273, 314, 316,
320, 326, 327
Коронарная недостаточность III, 428
Корпускулярные излучения III, 318, 327
Коррекция траектории полета III, 447
Космическая биология I, 271, 272, 274, 276, 280, 284,
292, 298, 308
— лаборатория (см. также «Орбитальная обитаемая
лаборатория») III, 482
— медицина I, 275, 287, 300
— оранжерея III, 296, 302
критерии выбора растений III, 285
— радиация (излучение) (см. также «Радиация»)
III, 317, 318, 327, 471
— станция III, 181, 459, 460
и циркадные ритмы II (2), 145
орбитальная III, 400, 457
— -ч- — конструкция двух- и многоотсечная III,
400
— фармакология и фармация III, 367
— форма укачивания II (2), 174
Космические аппараты (см. по названиям)
Космические лучи I, 84, 90, 94, 95, 98, 101,105, 320
— — альбедо I, 94, 95
галактические I, 60, 63, 64, 66, 67, 76, 78
межзвездной среды I, 30
солнечные 1,49, 58, 60, 64, 67, 68—83,105,106,
109
— — — вблизи Земли I, 70
— — — в межпланетном пространстве I, 80
— -— открытие биологического действия II (1),
79
— сутки, выбор продолжительности III, 177
мигрирующие III, 178
сдвинутые III, 180
— транспортные системы III, 459
— — — «Космический челнок» программа III,
380, 384, 459, 482
уровни нагрузок при
аэродинамическом торможении III, 381
Космический корабль
— — автоматы с дистанционным управлением III,
476
— — бытовой отсек III, 167
внутренние отсеки, формирование III, 167
интерьер III, 476
компоновка III, 318
— — контроль материалов III, 261
— — обитаемые отсеки, бактериальная флора, дис-
: баланс под влиянием различных отходов III,
147
— _ — — газовая среда III, 465
— _ — — азотно-кислородная III, 466
— — — — — — близкая по составу земной
атмосфере III, 466
гелиево-кислородная III, 466
кислородная III, 207, 466, 472
— — — — — — обогащенная кислородом III,
206, 401
— — — — степень радиационной защиты III, 318
— — функциональные участки,
классификация III, 167
— — — — — — место приема пищи III, 192
— — — — место уединения III, 475
— — — — — — общий отсек III, 167
рабочий отсек III, 167
оболочка III, 267
противорадиационные свойства III, 318,
341
— — помещения, классификация М. Фразера III,
167
— — рабочие консоли III, 195
— — радиаторы жидкостно-воздушные III, 236
— — — металлические III, 267
наружные III, 267
ребристые III, 243
— — спускаемый отсек, радиационная защита III,
318
макет, 120-суточное пребывание людей III, 16
— — межпланетный, салоны III, 190
— — — многократного действия III, 377
— — — система терморегуляции,
абсорбированная радиация (солнечная, планетарная)
III, 267
— — — «челночный», система космической
транспортировки III, 459
Космический полет будущего III, 455
— длительный (продолжительный) III, 49
возвращение корабля III, 376
выбор системы жизнеобеспечения III,
251
— — — — медицинские проблемы III, 455, 480
— — — — продолжительность III, 253, 423
— — — — социологические проблемы III, 195
завершение, (варианты) III, 413
приводнение III, 241, 378
— — — приземление (приводнение), защита
жизни экипажа III, 456
— — — система III, 377
— — использование для научного поиска и
исследований III, 241, 378
— — к планетам Солнечной системы III, 155, 461
— — — — — — траектория III, 318
— — медицинские проблемы III, 358, 364, 478
— — на Луну, медицинская помощь III, 456
облучение III, 328
— — — — посадка управляемая III, 447
первая III, 460
— — — — характеристики ускорений III, 460
— — методы предупреждения нарушения
коррекции III, 474
опыт II (2), 233—238
— — ориентация корабля III, 477
— — ответственные этапы III, 397
— — сближение и стыковка кораблей III, 443,
447
— — стабилизация корабля III, 160
на Марс III, 462
искусственная гравитация III, 463
— — — — порядок дня, вариант III, 177
— — — — профиль ускорений III, 465
— — — — уровни ускорений III, 463
— сон (см. также «Сон в космическом полете»)
11(2), 141-145
Космобарометр I, 41
Космологическая гипотеза I, 21
— постоянная I, 18
— система Г, 17
Космологические модели I, 18, 19, 22—24
— теории I, 18, 19
508
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
Омнеса I, 22—24
Космологический принцип I, 17, 18
— — совершенный I, 18
— процесс I, 18
Космологическое время I, 17
Космология I, 17—19
— «большой взрыв» I, 18, 20
Космонавты (см. также по именам) III, 449
— ветераны III, 424
— — первая группа в США III, 422
— возраст III, 420, 421
— замена III, 413
— исследователи (ученые) III, 428, 429, 431
— отбор III, 418
в рамках «анализа служебных задач» III,
420
— — десятидневное испытание в сурдокамере III,
439, 440
— — исследование интеллекта, тест аналогий
Миллера III, 422
— — — — — технических аналогий минессот-
ский III, 422
— — категорий профессий III, 420
— — квалификационные требования III, 420
— — — образование III, 420
: обученность III, 252
— __ профессиональная компетентность
III, 428
— — способность принимать решение в
неожиданных ситуациях III, 431
медицинский III, 419, 473
— — — амбулаторный III, 432
анализ данных о контактах III, 354
заболеваемости III, 437
в стационаре III, 432
— — — выявление скрытой патологии III, 432
— — — обследование III, 359
компоненты III, 350, 351, 359
врачебный осмотр III, 422, 425
выносливость III, 13, 193, 420, 431,
432
— — — — — медицинская информация III, 354
физиологические критерии III, 421
освидетельствование III, 349
система III, 432
в СССР III, 351, 419, 422, 431
— — — стандарты III, 350
— — — — критерии III, 349
для научных сотрудников III, 350,
422
в США III, 350, 419, 424
для программы «Меркурий» III, 349,
419, 420, 421, 423
критерии для ученых
— — — отсев кандидатов III, 351, 433
причины III, 350
— подготовка III, 418, 439, 473
— — адекватность III, 449, 472
— — конкретная III, 432
— — неустойчивость III, 472
— — физическая III, 441, 445
гимнастические снаряды III, 442
батут III, 442
имитация бега III, 192
специальная тренировка III, 442
— — — — балансирование на неустойчивой
опоре III, 436
барокамеры III, 422, 442
— — — — гондола (имитатор кабины
космического корабля) III, 444
медикобиологическая III, 439, 356, 445
— — — — медленно вращающаяся комната
III, 371
— — — — многократное дублирование
однородных функциональных элементов
III, 283
— — — — обучение пилотированию реактивного
самолета III, 474
— — — — освоение рабочих навыков по
управлению системами и приборами III, 432,
433
— — — — отработка автоматизма в работе III,
443
— — — — полеты по параболе Кеплера III, 363,
422, 439, 442
— — — — на борту космического корабля III, 449
«проигрывание» графика полета и
наиболее важных фаз III, 446, 447
на стендах-тренажерах III, 441
— — — — — динамических III, 423
— — — — — комбинированных III, 442
моделирующих III, 442
— —- — — — обзора фактической картины
III, 445
приземления III, 442
на центрифуге III, 429, 477
— — в предстартовый период
адаптация к космическому меню
III, 38
— — — — — — к поперечным ускорениям
III, 441
— — — — — акклиматизация барокамерная III,
401
— — — — — — горная III, 401
к средним высотам III, 442
к гипоксии III, 334
— — — — — выявление аллергии,
аллергических реакций на медикаменты III,
356
— — — — — избегание дополнительных
нагрузок III, 447
— — — — — ограничение контактов III, 349,
353
— — — — — психологическая подготовка и
проверка личностных качеств в горах
III, 449
по программе «Аполлон» III, 356, 357, 439,
445—447
«Джемини» III, 357, 444, 446
«Скайлэб» III, 358, 370
Космонавты-исследователи, подготовка III, 442, 474
«Космос-109» (космический аппарат) II (2), 316
«Космос-110» (космический аппарат) II (1), 166,
347; (2), 109, ИЗ, 114, 272, 273, 277, 316, 323, 324;
111, 153
«Космос-368» (космический аппарат) II (2), 109—
112, 117, 318, 368
«Космос-470» (космический аппарат) I, 85
«Космос-502» (космический аппарат) I, 85
«Космос-605» (космический аппарат) II (2), 102,
118, 318, 331
«Космос-690» (космический аппарат) II (2), 109,
118
Космотермометр I, 41
Костно-мышечная система, послеполетные
изменения III, 372
Костный мозг III, 341
профилактика и терапия радиационных
повреждений III, 334
— — трансплантация III, 335, 343
Костный скелет III, 24
— — сочленения III, 212
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
509
Кость (костная ткань) деминерализация III, 26,
48, 371
профилактика, давление по продольной оси
тела III, 371
— минеральные компоненты III, 373
— оптическая плотность III, 26, 372
— — — измерение III, 48
— строение III, 372
Костюм вентиляционный III, 119
— с водяным охлаждением (см. также «Белье») III,
119-122
Костюм-корсет для собаки III, 153
Коэффициент времени облучения II (2), 119
— замыкания системы по данному веществу III, 304
~ Ca/Mg III, 26
— Са/Р III, 26
— качества облучения II (2), 119
— отражения III, 181
— распределения облучения II (2), 119
— сжимаемости III, 211
— усиления в системе управления II (2), 204
— учитывающий факторы полета II (2), 118
Краевой угол для равновесных условий (уравнение)
III, 98
Краны для гидратации продуктов на «Скайлэбе»
III, 271
Красные кровяные тельца (эритроциты) III, 46,
466, 479
распад III, 20, 480
— фильтры III, 183
Кратковременная невесомость (сенсорные аспекты)
II (2), 175-180
Крахмал III, 22
Крем для бритья III, 137
Кремния двуокись (селикагель) III, 76
Кресло контурное III, 377
— оператора III, 166
— оптимальные размеры и контуры III, 476
— с привязными ремнями III, 195
Криогенный сосуд III, 94
Критерии и методы оценки лучевого поражения
(в космическом полете) II (2), 129, 130
— оценки работоспособности II (2), 237
— подобия III, 281, 305
Критическая доза облучения II (2), 119
Критические органы (лучевое воздействие) II (2),
82, 126—128
Критическое состояние пострадавших, помощь
III, 413
Кровать, подвесная конструкция III, 192
Кровообращение, автономная регуляция,
стабильность III, 429
Кровопотери, средства борьбы III, 367
Кровотечение артериальное III, 370
— операционное в полете III, 370
— остановка III, 369
Кровоточивость десен III, 136
Кровяное давление, измерение III, 426
Кровь, объем 1П, 427
— гемолиз III, 325
— гемолитическое состояние III, 46
Кроссинговер в зачатковых клетках самцов
дрозофилы II (2), 327
Круглые (круговые) шкалы отсчета II (2), 223, 226,
228
Круговорот веществ III, 55
биологический, степень замкнутости в
природе III, 280
в биосфере III, 281, 282
в БСЖО, замкнутость III, 286, 304
замкнутость III, 278, 286
— — — частичная в одногодичном
медико-техническом эксперименте III, 273
на космическом корабле III, 49
устойчивость III, 281
— — — звенья III, 55
— — — — кратность, скорость III, 281
— — — — полный при помощи биологических
методов III, 58
— — энергетическая основа в биологических
системах III, 279
Ксеноновая дуга (лампа) II (2), 61, 62
«Кувыркание» космического корабля III, 444
Культиваторы интенсивные III, 307
Культивационные (аэропонные) устройства III,
297
Культивирование растений, бессубстратный
способ III, 297
— — в тонкой пленке III, 290
«конвейерные» посевы III, 298
— — проточный метод III, 290
— — с возвратом среды III, 291
субстратный способ III, 297
Культуральная жидкость (среда) III, 291
вынос III, 290
корректирующий раствор (смесь) III, 291
— — оптимальный уровень минеральных солей
III, 289
расход III, 290
Культурные растения III, 296
Культуры водорослей, накопительные III, 301
— — небольшой плотности III, 289
плотные III, 290
— — плотность суспензии III, 289
— — продуктивность III, 289
степень проточности III, 290
— гидропонные III, 57
Культуры клеток (нормальных и патологических)
человека (клон Хе-ла, фибробласты, клетки
амниона, конъюнктива глаза, синовиальные
оболочки, костный мозг, лейкемические моноциты, эмб-
рионное легкое, однослойные культуры) II (2),
327
Купер Г. II (2), 141, 142; III, 39, 40, 478, 410, 456
Кухонное оборудование III, 191
Кюветы плоские (см. «Водорослевые реакторы»)
Л
Лабиринтные симптомы III, 350
Лабораторные анализы послеполетные III, 371
— исследования III, 358, 422, 425
Лавсан III, 125
Лазерные лучи III, 471
— устройства III, 471
Лайдетекция II (2), 166
Лайка (собака) II (1), 142; (2), 140, 268, 278
Лак консервный III, 238
Lactobacillus plantarum HI, 55
Лампы (водородная, вольфрамовая, вольфрамово-
галогеновая, импульсная, накаливания, ртутная
дуговая, флуоресцентная) II (2), 61—63
Лапаротомия (в полете) III, 370
Латексный резервуар эластичный III, 215
Латентный десинхроноз II (2), 144
Легкие ядра II (2), 87
Легочная вентиляция, величина III, 16
эффективность III, 422
— ткань, разрывы III, 396
Лейкопения III, 323
— бензольная III, 325
510
УКАЗАТЕЛЬ К I, И, III ТОМАМ
Лейкоциты III, 323 гигиенические процедуры III, 133, 191
— изменения после гамма-облучения III, 337 душевая система III, 255
— периферической крови И (2), 319; III, 343 для невесомости III, 267
Лейцин III, 22 — — — — — — — метод вакуумного захвата
Лекарства III, 363 воды III, 267
Лекарственные вещества III, 333 установка III, 134, 135
— — активирующие нервную систему III, 367 — — — — — — — — на «Скайлэбе» III, 266
— — антисептики III, 367 — — — лишение соблюдения правил III, 130
ДНК III, 343 обсушивание тела III, 134
— — противоаллергические III, 367 — — — подушечки ватно-марлевые III, 240
— — противовирусные III, 367 — — — средства использованные III, 148
— — противомикробные III, 367 — — — требования III, 133
радиопротекторы III, 367 Личное пространство II (2), 166
РНК III, 343 Личностные тесты III, 422
— — снижающие переносимость стрессов III, Личность, оценка особенностей III, 422
368 — — — характерологических III, 432
— — — устойчивость к факторам полета III, — структура III, 429
367 Личный отсек III, 167
чувствительность к факторам полета III, Ловелл Д. II (2), 143, 146, 161, 175, 284, 288; IIL
367 378, 380
стимулирующие центральную нервную систе- Ломка стереотипа II (2), 159
му III, 367 Лопинги III, 442
— — тормозящие функцию центральной нервной Лосвены III, 247
системы III, 368 «Лошадиный хомут» III, 393
— средства III, 366 Луковицы лука II (2), 312, 323
использование в невесомости III, 363 Луна I, 41—43, 112, 113, 121—136, 143—145, 152,
упаковка 235, 236, 242, 243, 274, 277, 324, 326, 327, 362,
драже III, 363 391, 394
капсулы III, 363 — возраст I, 124, 129—132, 134
пилюли III, 363 — либрации I, 122
таблетки III, 363 — масконы I, 122—126, 130—132, 135
чувствительность III, 328 — поверхность, рельеф I, 84—87, 121—135, 143,
индивидуальная III, 356 149, 153, 184, 284, 326
проверка III, 356 волны Ван Дорна I, 123, 125
— фармакологические препараты III, 367 — породы I, 122—132
— формы, дюрантные III, 332 образцы III, 297
Lemna, семейство рясковых III, 295, 296 — происхождение I, 41—44, 124, 130, 132—136,
Леонов А. А. II (1), 114; (2), 160-162, 174, 175, 143, 182
321; III, 210 ^ теории I, 41—44, 133—135
Летали доминантные, индуцированный процент II (2), — пыль (субстрат для выращивания растений) III,
296 297
сцепленные с полом II (2), 329 — характеристики I, 112, 113, 121, 148, 149
Летный костюм ВВС III, 194 условий III, 456
Летный статус, поддержание III, 358 «Луна-1» (космический аппарат) I, 111
Лечебно-профилактическое обеспечение экипажей «Луна-2» (космический аппарат) I, 61, 111
космических кораблей III, 348 «Луна-3» (космический аппарат) I, 61
Лечебные мероприятия в продолжительных косми- «Луна-16» (космический аппарат) I, 326
ческих полетах III, 472 «Луна-19» (космический аппарат) I, 85
Лечение на борту корабля III, 362 «Лунар Орбитер» (космический аппарат) I, 85
Лидерство неформальное II (2), 166 «Лунар Эксплорер» (космический аппарат) I, 85
— формальное II (2), 166 Лунная адаптация II (2), 215
Лизин III, 22 Лунная тележка III, 226, 227
Лимонит I, 297, 307, 309, 324, 360 Лунная экспедиция III, 226, 448
Линейная передача (потеря) энергии, ЛПЭ II (2), Лунные полеты III, 210
81, 84, 87, 91, 98—101, 104, 105 Лунные станции III, 460
Линоленовая кислота III, 19 Лунные убежища III, 460
Лиофилизация (молекулярная сушка) I, 275, 296; Лунотрясения I, 126, 127, 132
III, 64, 265 «Луноход» II (2), 159
Липиды, кислотное число III, 145 Лучевая болезнь III, 323
— поверхности кожи, изменения III, 145 инфекционные осложнения III, 343
количество III, 131 лечение III, 343
— синтезируемые водорослями III, 293 тспмплекенпв TIT ЧЧ4
— транспортировка в системе кровообращения комплексное ш, aai
тп 90 г—» — — модель III, 331
— уровень в крови III, 22 - ~ 0СТРая " <2)> 121"124
Листовые растения, отношение C/N III, 58 симптомы III, 324
Литий гидроокись III, 73 — — хроническая II (2), 121, 124
— перекись III, 95 Лучевое поражение, клинические проявления
— хлористый III, 75 II (2), 120—126
Литосфера (также «Земля») III, 278 — — критерии и методы оценки (в космическом
Личная гигиена космонавтов III, 127—140, 191 полете) II (2), 129, 130
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
511
симптомы первичной реакции II (2), 124
LCG (см. «Одежда с жидкостным охлаждением»)
Люмен II (2), 62
Люминофоры II (2), 62
Люциферин-люциферазная реакция I, 372, 373
М
Магний ассимиляция III, 58
Магнитная жесткость излучения II (2), 82, 83
Магнитная защита отсека III, 319
Магнитная энергия солнечной туманности 1,39
— — Солнца 50
Магнитное поле, биологическое действие I, 285
II (2) 10; III, 318, 319
влияние II (2), 40—49
вероятность мутагенного действия II (2), 41
— — — возможные механизмы биологического
действия II (2), 40, 41
— — — кратковременное действие высокой
интенсивности II (2), 41, 42
ослабленного поля II (2), 41—43
предельно допустимые нормы II (2), 42
— — — субъективные ощущения II (2), 42
— — — хроническое действие II (2), 41
— — «вмороженное в плазму» (см. «Плазма»)
— — в ударной волне I, 66
геомагнитного хвоста I, 111
Земли I, 64, 75, 87, 89-94, 100-103, 106,
113, 132, 139, 295; III, 456
— — корональное I, 51
— — космического пространства I, 84
— — межзвездное I, 30, 39
межпланетное I, 47, 60—67, 70, 72, 74, 75,
80, 82, 101—103, ИЗ, 169
планет солнечной системы I, 112, 113
Марса I, 169, 170
на лунной поверхности I, 131, 132
Юпитера I, 112—114, 204, 216, 217,
219—221
— — сильное III, 319
— — солнечного ветра I, 170
— — солнечной системы I, 38, 67
солнечных пятен I, 48, 57, 59, 79, 80
Солнца I, 38, 47—50, 55, 58, 59, 61—63
Магнитные бури I, 64, 68, 72, 79, 94, 95, 99, 103,
105, 109, 111, 112
— области Солнца I, 47, 48, 51, 57, 62, 63
— суббури I, 98
Магнитопауза I, 88, 101—103, 112
— Венеры I, 166
— планет солнечной системы I, 112, ИЗ
— Юпитера I, 217, 220
Мак Дивитт Д. II (2), 142, 146; III, 378, 380
Макет-тренажер космического корабля III, 443
Макробиоценозы в водных экосистемах III, 287
— природные (см. также «Биоценозы») III, 282
Максимальная оперативная доза II (2), 119
Малые планеты (астероиды) I, 40, 84, 85, 136, 198,
199, 245-250, 256, 323, 324, 327
альбедо I, 249
группы I, 246, 247
пояс I, 85, 130, 131, 247
— — происхождение, эволюция I, 248
характеристики I, 248—250
Маневр пространственной ориентации космического
корабля II (2), 234
Маневровая установка ручная III, 225
Маневровое устройство для деятельности в
открытом космосе III, 225
Маневровый аппарат с ножным управлением III,
224
— — транспортный, исследовательский III, 224
Манипуляторы III, 224
— биоэлектрические (телеоператоры) III, 224
«Маринер» (космический аппарат) I, 401, 405; III,
«Маринер-1» (космический аппарат) I, 392, 402
«Маринер-2» (космический аппарат) I, 392, 402
«Маринер-3» (космический аппарат) I, 392, 402
«Маринер-4» (космический аппарат) I, 169, 175,
324, 392, 402
«Маринер-5» (космический аппарат) I, 149, 150,
155—157, 164, 165, 392, 402
«Маринер-6» (космический аппарат) I, 169, 175, 182,
324, 392, 402
«Маринер-7» (космический аппарат) I, 169, 171,
175, 182, 324, 392, 402
«Маринер-8» (космический аппарат) I, 392, 402
«Маринер-9» (космический аппарат) I, 168, 169,
171—175, 179-188, 392, 402, 413
«Маринер-10» (космический аппарат) I, 143, 147—
149, 155, 156, 162—164
Марс (планета) I, 84, 95, ИЗ, 133, 139, 166, 168—191,
198, 199, 205, 235, 247, 276, 279, 292, 299, 300,
304, 305, 307—309, 311, 324, 355, 360—362, 364,
365, 376, 380, 388, 391, 394, 396, 401, 402, 413;
II (1), 324; (2) 86
— атмосфера I, 139, 164, 165, 169, 171—176, 178,
181, 187, 188, 191, 299, 300, 307, 311, 324, 329,
360—363, 366, 380, 386, 413; II (1), И
модели I, 172, 174
— ионосфера I, ИЗ, 170, 175
— поверхность, рельеф I, 141, 168, 169, 171—173,
176—187, 190, 284, 292, 304, 307, 311, 363, 368,
382, 385
альбедо I, 177, 178, 180
— — вулканы I, 183—185
— — спектры излучений I, 164
— пылевые бури I, 168, 173, 178
— сезоны I, 170, 171, 178, 179
— спутники I, 188, 190, 191
— характеристики I, 112, ИЗ, 169, 170, 189, 239;
II (2), 150
давление I, 171, 174, 182, 187, 361, 367
температура I, 164, 165, 172, 173, 176, 177,
187, 188, 297, 324, 361
«Марс-1» (космический аппарат) I, 111, 113
«Марс-2» (космический аппарат) I, 168, 169, 175,
324, 413; II (2), 150
«Марс-3» (космический аппарат) I, 168, 169, 175,
176, 182, 324; II (2), 150
«Марс-4» (космический аппарат) I, 169
«Марс-5» (космический аппарат) I, 141, 169
«Марс-6» (космический аппарат) I, 169
«Марс-7» (космический аппарат) I, 169
Масс-спектрометр (масс-спектрометрический
анализатор) III, 117, 262, 263
— регулирование газового состава искусственной
атмосферы III, 117
Масс-спектрометрия III, 117, 118
Математика, тест III, 430
Математико-статистический метод анализа
медицинской информации II (2), 294
Математическая модель комбинированного влияния
стрессоров на биологические системы II (2),
263
Математический анализ сердечного ритма (гис-
тографический метод, автокорреляционный
метод, кардиоинтервалография) II (2), 288, 290
—292
512
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
Математических аналогий тест (Доплера) III, 422
Математическое моделирование комбинированного
действия стрессфакторов II (2), 257—262
Материальные отношения компонент системы III,
306
— потоки III, 306
— — математические модели III, 305
Материальный ^баланс III, 31
Материалы для скафандра III, 125, 205
— — — прочность и износоустойчивость III, 205
синтетические (полимерные ткани) III,
125
Матричная система сигнализации аварийных
режимов и отказов II (2), 228
Маттингли III, 380
Машинная диагностика III, 362, 369
Машины диагностические III, 406
Меадион III, 26
Медикаменты (см. «Лекарства», «Лекарственные
вещества», «Лекарственные средства»)
— влияние на реактивность организма III, 356
Медико-биологическая лаборатория, полетная III,
482
Медико-биологический модуль, полетный III, 482
Медико-профилактические мероприятия экипажа в
полете III, 349
Медико-физиологические системы для
исследований и врачебного контроля II (2), 270—273
Медицинская информация, сбор в полете III, 478
— техника III, 482
— укладка (см. «Укладки»)
Медицинские и поведенческие показатели III, 369
Медицинские препараты (см. также «Лекарства»,
«Лекарственные вещества», «Лекарственные
средства») III, 367
Медицинский алгоритм анализа II (2), 243
— контроль и диагностика II (2), 292
— — дистанционный за космонавтом II (2), 268
— оперативный врачебный контроль II (2),
294
Медицинское имущество на борту космического
корабля III, 363
— обеспечение оптимальное III, 432
— обслуживание космических экипажей III, 361
доставка больного на Землю III, 473
— оснащение III, 472
Медленно вращающаяся комната, МВК II (1), 297,
303, III, 371
Медь бромистая III, 155
— сернокислая (сульфат) III, 155, 158
— — с пергидролом III, 158
Международная стандартизация элементов
стыковки и переходных устройств III, 413
Международное сотрудничество в освоении космоса
III, 413
Межзвездная среда (пространство, материя) 1,28—31,
36, 319—321, 327
Межзвездное вещество I, 26, 28, 31, 39, 40
— пространство I, 35, 67
— пылевое облако I, 30, 320, 327
Межзвездный газ I, 25—31, 38, 40
Межзубной стимулятор III, 137
Международное общество по изучению
биологических ритмов II (2), 139
Межнациональное кооперирование и планирование
экспериментальной работы II (2), 264
Межпланетные космические корабли III, 151
— пилотируемые полеты III, 462, 463
— — — возможность аварийного прекращения
III, 463
— — — — спасения экипажа III, 463
Мейотические ооциты II (2), 330
Мексамин III, 323, 325, 328, 332
Мексамин, антагонисты III, 332
— устранение побочного действия III, 332
Мексамин-5-метокситриптамин III, 325
Меланхолики III, 195
Меньера болезнь III, 350
Мепробамат III, 368
Меркамин (см. «Цистамин»)
Меркаптаны III, 142, 144
— токсикологическая значимость III, 145
2-Меркаптоэтилгуанидин III, 322
Меркурий (планета) I, 39, 43, 133, 139—149 168
235, 323; II (2), 65, 149, 150
— атмосфера I, 139
— — модели I, 146, 147
— модели строения I, 143
— поверхность I, 143—149
альбедо I, 143, 144, 147
— спутники I, 139
— характеристики I, 112, ИЗ, 148, 149, 189,
«Меркурий» космический (корабль) II (1), 12 42
132, 259; (2), 140, 141, 174, 206-208, 213,'214*
219, 220, 226, 227, 233, 268, 272-275, 278; III
36,39,40,44, 61, 149, 231, 240, 242, 246, 247
363, 364, 376—378, 380, 393, 419—422, 445, 446 '
— атмосфера кабины III, 240
— запас продуктов III, 246
— кресла, комфорт и защита при спуске и
приземлении III, 376
— программа III, 377, 444, 456, 465
— система жизнеобеспечения III, 240, 241
— скафандр ВМС III, 201
«Меркурий-4» III, 410
«Меркурий-8» II, 445
Мерцательная аритмия III, 434
Метаболизм клеток в культуре III, 291
— конечные продукты III, 30
— органические продукты III, 291
— растений, накопление продуктов III, 297
— удельная скорость III, 286
— упрощенное и приблизительное определение
баланса по белкам, жирам, углеводам III, 32
Метаболиты (метаболические выделения) III, 146,
160 *
Метаболическая стоимость работы III, 209
— — — на поверхности Луны III, 468
Метаболические потребности III, 210
— тепловые нагрузки III, 209
Метаболическое тепло (см. также «Теплопродукция»)
II (1), 105, 112-115; III, 210, 211, 217
метод определения теплового баланса III,
210
Метгемоглобин III, 320
Метгемоглобинемия III, 325
Метеоризм высотный II (1), 16, 17
Метеориты I, 36, 37, 39—41, 43, 44, 84—87,121—123,
125—129, 136, 143, 177, 182—184, 190, 248, 250,
296, 324—326
— железные I, 291, 325
— каменные (углистые хондриты) I, 36, 41, 127,
135, 248, 250, 291, 325, 326
Метеорная опасность I, 84—86; III, 403
пробой III, 403
Метеоры I, 81—87
Метионин III, 25, 57
— показатель суточной потребности III, 22
Метод анализа медицинской информации (клинико-
физиологический, бионический) II (2), 294
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
513
— анафазный II (2), 324
— бесконтактный, исследования кровообращения
(диэлектрография) II (2), 279
— беспоисковый ультразвуковой
Допплер-кардиографии II (2), 279, 280
— исследования биологического действия
электромагнитных волн и полей (дозиметрия,
комбинированное воздействие, изучение физических
характеристик человека) II (2), 45—47
— метафазный II (2), 324
Методы выявления аэробных и анаэробных
микроорганизмов I, 411, 412
— — — — применение нетоксических
химических стимуляторов I, 412
— — — —■ —'—' тепловая обработка I, 411, 412
исследования вестибулярного аппарата II (2),
— 281, 282
внешнего дыхания II (2), 280, 281
кровообращения II (2), 273—280
— — — новые для использования в космических
.полетах II (2), 278, 279
— — нервно-мышечной системы II (2), 282, 283
— — работоспособности (выполнение рабочих
операций, психофизиологические измерения,
поведенческие задачи) II (2), 285, 286
— — сосудистого тонуса II (2), 280
— контроля загрязнения (см. «Загрязнение
микроорганизмами»)
— обеззараживания (стерилизации) космических
аппаратов (см. «Стерилизация космических
аппаратов»)
— обнаружения жизни I, 129, 271, 352, 356, 361,
362, 381, 382, 384
— — — аналитические I, 363
— — — — газовая хроматография — масс-спект-
рометрия I, 325, 367, 368, 381
— — — — забор проб (см. «Забор проб»)
— — — — микроскопия I, 365—367
— — — — оптические (см. «Оптические методы
обнаружения жизни»)
— — — — передача панорамы I, 363
— — — дистанционные I, 362
— — —- — спектроскопия инфракрасная I, 362
— — — — — ультрафиолетовая I, 362
— — — — фотография I, 363
— — — функциональные I, 365, 375
инкубация образца I, 375
— — — — определение продуктов метаболизма
I, 380, 381, 386
— — — — — фотосинтезирующих организмов I,
365, 383, 384
— — — — — роста микроорганизмов I, 377
изменение рН Г, 378, 379
— — —- — — — — оптические I, 379
- светорассеяние 1,377, 378,386
— — — — термогенез — микрокалориметрирова-
ние I, 376, 377
— определения загрязнения (см. «Загрязнение
микроорганизмами»)
— отбора II (2), 167
— планирования экспериментов II (2), 260, 261
— прогнозирования действия факторов полета
II (2), 257—262 •
— — состояния человека в полете II (2), 294
— сбора и автоматической обработки
диагностической и прогностической информации II (2),
301
— спасения экипажей III, 392
— съема и передачи биологической
(физиологической) информации на космических кораблях и
спутниках (сводные данные) II (2), 270—273
33 Заказ № 1174, т. III
— фазовой плоскости II (2), 297
— хронобиологический II (2), 144
5-Метокситриптамин (мексамин) III, \33?
Механизм воли (физиологический) II (2), 157
— продленного мутагенеза II (2), 323
— развития сенсорных расстройств II (2), 188
— усилия воли II (2), 157
Механической энергии факторы III, 471
— — — вибрация III, 471
— — — шумы III, 471
Микоплазма I, 272
Микробиологические исследования III, 372
— — требования III, 43
Микробиоценоз (см. также «Биоценозы») I, 273,
298; III, 278
Микробная обсемененность (см. «Загрязнение
микроорганизмами»)
Микробное окружение человека, иммуногенная
стимуляция III, 277 ::К-
— разложение органических продуктов III, 156
«Микробные атаки» III, 470
Микробные клетки, генетические сдвиги III, 470
— популяции III, 132 u
— тела III, 262 -
«Микробный шок» III, 470 v:
Микробы (см. «Бактерии», «Бактериальная флора»,
«Микроорганизмы», «Микрофлора»)
— взаимообмен между членами экипажа III, 143
Микроводоросли (см. «Водоросли
микроскопические»)
Микроволновое излучение II (2), 9—37, 43—45
— облучение, влияние на анализаторы
(обонятельный и зрительный) II (2), 32
— — — внутренние органы II (2), 17, 18
— — — гипоталамо-гипофизарно-адреналовая
система II (2), 18
— — — гистопатологические исследования II (2),
24,28,30
— — — кортикальные эффекты II (2), 26, 27
— — — кроветворная ткань II (2), 18—21
— — — механизм действия на нервную систему
II (2), 33—35
— — — на беременных самок и кроветворную
ткань эмбрионов II (2), 19
наблюдения на человеке II (2), 31
— — — нейроастенические синдромы II (2) ,'31, 32
— — — непрямое действие II (2), 33
— — — образование катаракты II (2), 13, 14
— — — периферические нервы II (2), 23
— — — поведенческие реакции II (2), 27, 28
— — — пороги восприятия II (2), 13
— — — прямое действие II (2), 33
— — — свертываемость и вязкость крови II (2),
24
— — — сенсорная сфера II (2), 33
— — — сердечно-сосудистая система (кровоток,
частота сердцебиений, кровяное
давление) II (2), 21—24
— — — способность к обучению II (2), 28
— — — условнорефлекторные реакции II (2), 25,
26
— — — физическая выносливость II (2), 26
— — — физический механизм систем регуляции
в клетках II (2), 34, 35
— — — функция размножения (яички, яичники)
II (2), 13—17
— — — центральная нервная система II (2), 24—32
Микроволновые печи III, 256
— — малогабаритные III, 269
Микроклимат пододежного пространства III, 27
Микрометеориты III, 471
514
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
Микроорганизмы (см. также «Микробы», «Микро- Мировой океан I, 167, 278, 328
флора», «Бактерии», «Бактериальная флора») Митозы аберрантные в клетках после облучения тя-
I, 272, 275, 277,279—281, 283—286, 291, 294, 297, желыми ионами II (2), 101
299, 300, 365, 368, 376—378, 381, 382, 391—394, — мосты и транслокации в хромосомном аппарате
397, 405, 408, 409; III, 58, 470 дрозофилы II (2), 329
— азотфиксирующие III, 287 — нарушение механизма II (2), 324, 325
— антибиотикоустойчивые формы III, 159 — первичное нерасхождение хромосом у самок
— мутации III, 307 дрозофилы II (2), 326
— патогенные, болезнетворные III, 353, 470 — потеря доминантного генетического маркера
— формы, менее устойчивые к антибиотикам III, II (2), 329
372 — слипание и неправильное расхождение хромо-
— экология, сдвиги в длительном космическом сом II (2), 327
полете III, 470 — стадии первичных митозов II (2), 322
Микроскопия (см. «Методы обнаружения жизни») — сферические фрагменты хромосом II (2), 324, 325
«Микросообщества» людей (социальные) III, 195 Митотическая активность II (2), 321, 322
Микросфера I, 339; III, 176, 373 Митотический индекс II (2), 321, 322
Микрофлора (микробная флора) III, 297, 372 Митчел Э. II (2), 147, 159, 311; III, 380
— видовой состав III, 132 Млекопитающие in vivo II (2), 313
— гетеротрофная III, 290 Модели алгоритмические II (2), 264
— доминирующий микроорганизм III, 144 — аналитические II (2), 264
— кабин космических кораблей «Аполлон» II (2), — биологических систем жизнеобеспечения III,
315 • 303
— кокковая III, 129 математическое моделирование III, 306
— продукты жизнедеятельности III, 191 — — методы сравнительного анализа III,
— симбионтная III, 132 303
— человека, послеполетные изменения III, 371 временные характеристики
сдвиги III, 361 процессов III, 304
— — — дисбактериоз III, 132 — — — — — замкнутость массообмена III,
— — — — от применения специального белья 304
III, 124 — — — — — коэффициент замыкания III,
— членов экипажей «Аполлон» III, 372 304
— — — «Аполлон-7» III, 129 — — — — — — — показатель собственного
— — — «Аполлон-8» III, 129 времени процессов III, 304
— — — «Джемини-7» III, 132 — — — — — собственного круговорота III,
«Джемини-10» III, 129 304
— — — «Союз-9» III, 372 — — — — — — — технологическая замкнутость
Микроэволюция организмов в длительно существую- III, 304
щих искусственных экологических системах II (2), — — — — — скорость круговорота III,
332 304
Микроэлементы III, 27 эффект усиления III, 304
— рекомендованные нормы потребления III, 27 — многофакторные и многомерные регрессионные
— с витаминноаминокислотным комплексом III, II (2), 264
334 — построение моделей, описывающих динамику
— симптомы недостаточности III, 24 биологических систем II (2), 259
Минерализация (окисление) отходов III, 286, 287 — синтез математических моделей биологических
полнота III, 286 систем II (2), 259, 260
— продуктов жизнедеятельности человека III, 52, Моделирование физических условий планет I, 291,
286 297, 304-307, 309
— метод биологический (биологическая Модель биотермическая II (2), 106, 131—136
минерализация) III, 286, 287, 288 Модель вероятности загрязнения (см. «Загрязнение
— — — высокотемпературное окисление III, 52 микроорганизмами»)
— — — мокрое сжигание III, 52 Модель допустимого риска загрязнения (см. «За-
— — — окислительно-каталитический III, 52 грязнение микроорганизмами»)
— — микробиологические процессы III, 286 — «изоволюметрическая» II (2), 258
— — микробиологическое разложение III, 297 — терморегулирования организма II (2), 131—135
— физико-химическая III, 288 — — — при использовании костюма с водяным
Минеральная нагрузка III, 28 охлаждением II (2), 135, 136
Минеральное питание III, 291 с саморегулированием II (1), 133—135
Минеральные вещества III, 26, 265 Модульные конструкции III, 251
железо III, 24 Моллюски III, 286
пищи III, 24 — Lymax III, 286
— — поглощение одеждой III, 145 «Молния-1» (космический аппарат) I, 78
потребность III, 24 Молочная кислота III, 21
Минеральный обмен веществ, методы регуляции Моносахариды III, 51
III, 371 — получение III, 52
Миниубежище на Луне и планетах, лишенных ат- — синтетические III, 51
мосферы III, 400 Моноэнергетические пучки частиц II (2), 38
Миннессотский тест технических аналогий III, Моноэтаноламин III, 74
422 Монтажные работы в открытом космосе III, 195
Миокард, нарушение проводниковой системы III, Морально-волевые качества космонавта III, 196
434 Морально-психологическое состояние III, 472
УКАЗАТЕЛЬ К I, Н, HI ТОМАМ
515
Моральный дух группы III, 474
Морская болезнь III, 367
Морская вода III, 390
Морской еж (яйцеклетки и спермин) II (2), 314
Мотивационные стимулы (тесты) III, 429
Мотивация II (2), 159
Моторное поле и рабочее пространство максимальное
III, 169, 170
Моторные навыки III, 420
Моча III, 30
— автоматические методы забора, упаковки,
маркировки проб III, 469
— — — измерения III, 469
— выведение (экскреция) III, 23
— комбинированные (с фекалиями) сбор и
транспортирование III, 151
— компоненты III, 30
— — соотношение III, 146
— консерванты III, 158
— — аммониевые соединения четвертичные III, 156
гексахлорофен III, 155
— микробная обсемененность III, 153
— микроорганизмы III, 144
— минерализованная, лиофильно высушенная III,
287
— неконсервированная III, 158
— — дистилляция III, 158
— непригодность для питья III, 390
— образование III, 30
— объем III, 23
— — минимальный III, 28
— перегонка III, 157
— пневматическая транспортировка на
космическом корабле «Аполлон» III, 149
— приемники для сбора эластичные III, 150
— — устройства для сбора и передачи III, 219
— реакция III, 144
— — спектр летучих веществ III, 144
— утилизация III, 287, 302
— физико-химический состав III, 146
— хранение III, 144
— энергетическая ценность III, 30
Мочевая кислота, растворимость III, 23
— — содержание в моче III, 43
Мочевина III, 22
— гидролиз III, 144
— источник азотного питания водорослей III, 303
— клиренс III, 23
— разложение III, 52
— — бактериальное III, 144
Мочекалоприемник III, 240
Мочеприемник III, 151
Мочепроводной ниппель III, 219
Моющие средства III, 152
— — на «Джемини-7» III, 132
Музыка, активизирующий и седативный эффекты III,
187
«Мультиватор» I, 372
Мусородробилка III, 271
«Мусорные ящики» на «Скайлэбе» III, 271
Мутагенез спонтанный II (2), 321
Мутации I, 286, 301—303
— видимые в специальных локусах II (2), 326
— доминантные летальные в гаметах самцов
дрозофилы II (2), 326, 327
— рецессивные летальные II (2), 326
— соматические II (2), 325
Мучные хрущаки (Тг. castaneum, Tr. confusum) II
(2), 314, 328, 329, 331
Мытье рук и лица III, 191
— тела III, 191, 266, 475
Мышечная астения, средства борьбы III, 367
— масса, потеря III, 14
— работа (деятельность) III, 27, 412
— сила III, 193
— — снижение III, 15
Мышечный дискомфорт III, 366
Мыши II (2), 313, 314, 327
— цитогенетические эксперименты II (2), 327
— черные II (2), 312
Мышцы (расслабление) III, 368
Н
Наблюдение за внешними объектами через
иллюминатор или оптические приборы II (2), 232
Набор блоков стандартных программ II (2), 231
Нагреватель радиоизотопный III, 266
Нагрузка физическая III, 47, 434
— — максимальная (проба) III, 325, 428
— — на борту III, 479
— — на сердечно-сосудистую систему (эффекты
постельного режима) III, 383
переносимость III, 372
предельная III, 16
пробы III, 432, 434, 435, 479
Мастера двушаговая III, 427
— — ступенчатое повышение III, 373
функциональная III, 277
— — энергетическая стоимость III, 16
Надежность космонавта 11.(2), 167
— потенциальная летного экипажа II (2), 236
— функционирование III, 251
НАЗ (носимый аварийный запас) III, 239
Наземная служба радиационной безопасности
космического полета II (2), 130
наземные исследования III, 483
— эксперименты, моделирующие условия
космического полета III, 373
Накопление тепла организмом II (1), 106, 124—128
— — — допустимые уровни II (1), 126, 127
— — — как средство защиты от перегрева II (1),
123—125
— — — модельные эксперименты II (1), 126—129
— — — прямая калориметрия II (1), 127
— — — скорость и общее количество II (1), 117,125
температура тела II Ц)х 126—130
— — — тепловая устойчивость ЦД1), 125—130
Наложение шин и повязок III, 35$k
Напитки III, 269
Направления и пути совершенствования
физиологических измерений в космосе ICT3), 299—
302
— работ в космической радиобиологии II (2),
81
Напряжение нервно-эмоциональное, профилактика
11(2), 167—170
факторы II (2), 159
— организма, тенденции изменения состояния
II (2), 295
— физическое, снижение переносимости III, 43$
— эмоциональное, психофизиологические
механизмы II (2), 154—159
Наркотики III, 320
Наружное стекло (скафандр) III, 219
Нарушения пространственного анализа II (2), 164Г
165
— суточной ритмики II (2), 205
Насекомые (мучные хрущаки — Тг. castaneum, Тг*
confusum, наездник — Habrobracon) II (2), 314,.
328, 329, 331
516
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
Настойки (лекарственная форма) III, 363
«Настроение выживания» III, 392
Натрий III, 43
— баланс отрицательный III, 27
— задержка в организме III, 27
— потеря III, 480
— потребление, норма III, 27
— регулирование уровня III, 479
— хлористый III, 287
— — короткозамкнутый цикл в системе «человек —
человек», III, 287
— цианистый III, 321
Научные наблюдения, проводившиеся членами
экипажей космических кораблей II (2), 237, 238
Небула I, .321
Невесомость . (см. также «Гравитация пониженная»)
II (1), 266—269
— адаптация III, 441, 449
— альдостерон 342
— антидиуретический гормон II (1), 341
— артериальное давление II (1), 344, 345
—■* биологические эксперименты при запусках
ракет II (1), 327, 328
— вегетативные проявления в результате
изменений со стороны афферентного звена, нервной
системы II (1), 340
— венозный тонус II (1), 342
— вестибулярный аппарат II (1), 338, 339; III.
43
— водно-солевой обмен II (1), 341
— водный баланс II (1), 341, 342
— волюморецепторы. в..области левого предсердия
II (1), 341 "■ ' V
— газообмен в условиях космического полета
II (1), 343
— генетические эффекты II (2), 309, 310
— гипокинезия II (1) 343; (2), 107, 108
— гомеостаз II (1), 329
— дегидратация II (1), 342, 343
— деминерализация костной ткани II (1), 343,
344 '
— деятельность внутри и вне корабля II (1), 338
— длительная, антиинфекционная резистентность
II (1), 346, ^347 ...
— — астенизация1 II (1), 346
— — — психическая II (1), 346
— — атрофия от бездействия II (1), 345, 346
— — баланс минеральных веществ III, 371
— — вторичные.'воздействия на основной обмен
III, 14
— — деструктивные процессы II (1), 345
— — жизненно важные функции II (1), 328, 329
— — иммунологические реакции II (1), 346, 347
нарушения двигательных функций II (1), 346
неврологические расстройства II (1), 347
— — нервная и гормональная регуляция
вегетативных и двигательных функций II (1),
347
— — ограничения возможностей организма II (1),
345-347
— — ортостатическая неустойчивость II (1), 346
— — патогенез нарушений (схема) II (1), 348
— — последующая переносимость ускорений III,
379
— — профилактика воздействия ударных нагрузок
в направлении продольной оси тела II (1), 351
— — — — ускорений на центрифугах с коротким
радиусом II (1), 351
— — — в послеполетный период путем
постепенного увеличения времени пребывания в
вертикальном положении II (1), 352
— — — гиподинамии II (1), 352—355
— — — — дозированный объем физической
нагрузки II (1), 353,. 354
— — — — изометрические, нагрузки II (1), 353,
354
— — — — изотонические нагрузки II (1), 353
— — — — комбинация методов II (1), 355
— — — — нагрузка на «антигравитационную»
мускулатуру II (1), 354
— — — — нагрузочные воздействия II (1), 352—
354
— — — — предварительная тренировка II (1),
354, 355
— — — — средства физической тренировки II (1),
353, 354
— — — электростимуляция мышц II (1), 355
— — — дыхание под избыточным давлением II (1),
350
— — — защита от неблагоприятных последствий
частичной адаптации II (1), 347—349
__ _ — искусственная гравитация II (1), 347, 348
— — _. надувные манжеты II (1), 350
— — — неспецифические методы II (1), 355—
357
— — — — — восстановительные препараты II (1),
356
— — — — — гигиенические условия II (1), 356
— — — — — гипоксия II (1), 356
закаливание II (1), 356, 357
— — — — — комплексный подход в полетах на
«Салюте» и «Скайлэбе» II (1), 357
— — — отбор и тренировка космонавтов II (1), 349
— — — отрицательное: давление на нижнюю
половину тела 11.(1), 350, 351
— — — питание 11.(1), 356
— — — последствия отсутствия
гидростатического давления II (1), 349—352
— — — предотвращение адаптации к. невесомости
II (1), 347-349
— — — противоперегрузочный костюм II (1), 352
расстройств II (1), 347—357
средства II (1), 349
схема основных направлений II (1), 348,
349
— — — фармакологические гормональные
препараты II (1), 351, 352
реадаптация II (1), 347
— — свертываемость крови II (1), 347
— — снижение устойчивости к стрессовым
воздействиям II (1), 345, 346
— — — функциональных возможностей II (1),
345
— — средства защиты организма II (1), 347—
357
— изменения веса тела после космических полетов
II (1), 340
крови II (1), 344
— — со стороны мышц II (1), 344
— и ионизирующее излучение (комбинация
факторов) II (2), 254, 255
— иллюзорные ощущения у космонавтов II (1), 339
— имитация (моделирование) II (1), 328, 329
водная иммерсия II (1), 328, 329; (2) 194; III, 194
— — переносимость III, 233^
— — повышение устойчивости^ III, 439
— — постельный режим III, 383
— — эффекты на переносимость ускорений III, 384
— итоги и перспективы изучения II (1), 358—360
— костно-мышечная система II (1), 336
— кратковременная, вестибулярный аппарат II (2),
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
517
— — на самолете II (1), 328
— — полеты по параболе (кеплеровской
траектории) II (1), 328
— — психофизиологические аспекты II (2), 175, 180
— — сенсорные аспекты II (2), 164, 165, 189
— — — двигательные и вегетативные реакции
II (1), 328
— липоидный обмен II (1). 344
— математическое моделирование II (1), 329
— медико-биологические эффекты II (1), 332—
338
— механизмы функциональных изменений II (1),
338-347
— минимальная сила тяжести, при которой
нормализуются функции II (1), 338
— мышечный тонус II (1), 343
— нервная система II (1), 332—335
— обмен веществ II (1), 335, 337
— орбитальные полеты II (1), 328
— ориентировка в пространстве II (1), 327
— ортостатическая устойчивость II (1), 342, 343
— постуральные реакции сердечно-сосудистой
системы II (1), 342, 343
— потеря кальция с мочой II (1), 344
— потребление пищи II (1), 343
— проба с воздействием отрицательного давления
на нижнюю половину тела II (1), 343
— противодействия, комплексный метод III, 370
— процессы адаптации II (1), 332—338
— схема и сводные данные II (1), 336, 337,
338
— пульсовое давление II (1), 344, 345
— разработка средств защиты II (1), 338
•— реадаптация к наземным условиям II (1), 332—
338
— — сердечно-сосудистой системы II (1), 335
— реакции, исследование III, 422
— — обусловленные афферентным звеном нервной
системы II (1), 338—340
— — — отсутствием весовой нагрузки на костно-
мышечную систему II (1), 343—345
__ — _ _ гидростатического давления крови
II (1), 340—343
— — человека и животных (сводные данные) II (1),
333-335, 337
— сенсомоторные функции II (1), 327
— сердечно-сосудистая система II (1)? 335
— симптомы болезни движения у космонавтов
II (1), 339, 340
— синдром гиподинамии II (1), 343
— сократительная функция миокарда II (1), 345
— сосудистые реакции II (1), 341—343
— суборбитальные полеты II (1), 328
— субъективные ощущения II (1), 338
— фазовый синдром гиподинамии сердца II (1),
345
— хирургические вмешательства в полете III, 362,
370
— частота пульса II (1), 345
— экстремальный фактор II (1), 325—338
— энергетический метаболизм II (1), 343
— энерготраты III, 17
Неврологическое обследование III, 426
Неионизирующее электромагнитное излучение II (2),
10, И
Нейлон III, 205, 215, 404
Нейлоновый шифон III, 209
Нейтральная плавучесть испытуемых III, 194
Нейтронное облучение (см. также «Радиация») III,
266
Нейтроны, потоки III, 318
Нептун I, 39, 198, 227—233, 235, 256
— атмосфера I, 227—233
• модели I, 231, 232
— модели строения недр I, 232, 233
— поверхность I, 230, 231, 233
альбедо I, 200, 231
— радиоизлучение I, 229
— спутники I, 245
характеристики I, 245, 246
— характеристики I, ИЗ, 198—200, 228
— — температура I, 229—233
Нервно-мышечная система (аппарат) III, 361
— — стимуляция периферических образований III,
368
Нервно-эмоциональное напряжение и качество сна
II (2), 165, 166
Несовершенные грибы (Aspergillus, Mucor, Helmyn-
tosporium, Nyctalis) II (2), 318
Несовпадение семантики цели II (2), 156
Неспецифическая приспособительная реакция
организма II (2), 153
Нетепловые эффекты радиочастотного облучения
II (2), 12, 44, 45
Ниацин III, 25
Низкие температуры, защита III, 386
Низкотемпературная плазма III, 110
Низкотемпературной плазмы метод III, 110
Николаев А. Г. II (1), ИЗ; (2), 144, 161, 174, 291,
298; III, 40, 41 ' т
5-Нитроуранового ряда препарат III, 124
Новые для биологии элементы внешней среды в
космических полетах 11(2), 306—336
Нога (объем) III, 479 :
— бедро (объем) III, 372
— голень (объем) III, 372
— — (окружность) III, 479 :
Ногти III, 138
— пластинка III, 138
— подпиливание III, 138
— стрижка III, 138, 191, 475
— — в герметичных боксах с воздушным отсосом
III, 138
«Номекс» III, 217
— НТ-90-40 III, 205
— обработанный III, 205 :
Нормативное прогнозирование II (2), 295
Нуклеиновый код I, ,343, 356, 357
Нуклеогенетические элементы I, 319
азот I, 322
водород I, 320—323, 327
гелий I, 322, 327
кислород I, 320, 323, 328, 332, 335
углерод I, 320, 321, 325, 326, 332
Нуклеосинтез вспышки сверхновых звезд I, 318,
320
— звездное лучеиспускание в стабильных звездах
I, 318, 319
О
Обезвоживание организма III, 29
— — истощение III, 29
— — смерть III, 29
Обезьяны II (2), 313, 314
Обеспечение автономности операций по
управлению космическим кораблем II (2), 227
— жизнедеятельности III, 457
требования III, 478
— — экипажа (и пассажиров) III, 465
— — — пищей и водой III, 35
518
УКАЗАТЕЛЬ К I, И, III ТОМАМ
— жизни и здоровья экипажей космических
кораблей и станций в аварийных ситуациях III, 395
при приземлении (приводнении) III,
376
— — — — — — — защита от опасностей III, 469
— — — — — от хищников III, 389
— медицинской безопасности III, 373
— радиационной безопасности III, 341
— энергообмена космонавтов в полете III, 17
Обзорность и защита глаз III, 213
Обитаемость III, 165
— индекс III, 166, 167
— — вычисление средней взвешенной III, 166
оценка методом вариационной статистики
III, 166
— количественная оценка III, 166
— модель III, 166
— операторских кабин III, 167
— оценка условий III, 130
— степень комфортабельности III, 166
— эстетичность условий существования III, 166
Облучение длительное (протяженное,
пролонгированное) II (2), 121, 123, 124; III, 332
— личинок дрозофилы от искусственного источника
гамма-лучей во время космического полета II (2),
328
— местное III, 323
— общее III, 323
— острое однократное II (2), 121, 122
симптомы II (2), 122
стадии II (2), 122, 123
— острое повторное II (2), 122, 123
— ответная реакция организма III, 327
млекопитающих III, 320
— — — — — первичная III, 343
— повреждение хромосом III, 325
— последующее, биологическое действие III, 328
— предварительное III, 328
— уровень мощности III, 471
— устойчивость организма, повышение III, 335
снижение III, 334
— фракционированное (ежедневное) II (2), 123, 124
— — в комбинации с протяженным III, 328
— хроническое II (2), 121, 124
Обмен веществ, биохимические показатели при
питании космическим рационом III, 37
— — влияние длительной невесомости и
гипокинезии III, 35
изоляции III, 238
— — — перегрузок III, 238
— —• — постельного режима III, 383
— — — температурных воздействий III, 238
— — — факторов космического полета III, 146
— — вторичный, вещества III, 279
— — конечные продукты III, 13, 14
скорость III, 210, 211
— — специфически-динамическое повышение III,
412
— микроорганизмами III, 129
Обменные процессы у членов экипажа III, 267
динамика III, 13
Обморожение III, 386, 412
— борьба и лечение III, 387
— принципы оказания помощи III, 412
Обогревание жилища III, 386
Оборудование III, 166, 170
— испытание III, 482
— размещение III, 476
— — выключателей III, 170
— — индикаторов III, 170
приборов III, 170
рукояток III, 170
— — тумблеров, кнопочных переключателей III,
476
— требования к конструкции III, 169
«Оборудование — оборудование», система III, 482
Обработка информации оператором II (2), 203, 204
Образование вторичных частиц II (2), 89
Обратная связь II (2), 203, 204
Обсервация III, 349
Обсушивание тела III, 134
Обувь III, 127, 387
— ботинки шпунтовые (экипаж «Скайлэб») III, 475
— с тепловой и абразивной защитой III, 226
Общебиологическое значение космических
исследований II (2), 306
Объем (габариты) герметизированных помещений
космических кораблей II (2), 206, 207, 219
— — — — — зависимость от численности
экипажа II (2), 206, 207
— — — — — — —продолжительности полета
II (2), 207, 213
Овощные растения, выращивание в бессубстратных
установках III, 298
на искусственном субстрате III, 299
культивирование III, 298
оптимальная густота посадки III, 298
Огнетушители индивидуальные III, 405
Огнеупорность III, 204
«ОГО-3» (космический аппарат) I, 85
ОГОУ серии I, 92
Одежда III, 122, 473
— для выполнения физических упражнений III,
— — тропических условий III, 389
— — условий пустыни III, 389
— загрязненная, микроорганизмы III, 144, 145
— защитная III, 387
— — от теплоизлучений и метеоритов III, 217
— — теплозащитный костюм III, 126
— — — — теплозащитные свойства III, 125, 38V
— — — — — — ветрозащитная прокладка III,
126
— — — — — — кривизна теплозащитного слоя
III, 127
утепляющие прокладки III, 126
— зимняя III, 126
— из волокнистого материала с антимикробными
свойствами III, 159
— из пористой ткани III, 200
— комплект III, 122
— носки шерстяные III, 126
— одноразового пользования III, 122, 123
— повторного (многоразового) пользования HI, 1J22
123
— требования III, 475
— шапочка III, 126, 127
Одногодичный космический полет, моделирование
в СССР III, 265
— эксперимент в СССР III, 258, 273
Однообразие автоматизированных действий II (2), 159
Одношаговые процессы III, 261
Оживление (организма) III, 402
Ожог, повязки для покрытия поврежденных
поверхностей III, 406
— сетчатки III, 213
— слизистой оболочки глаз III, 388
— термический III, 403
— химический III, 403
— электрический III, 403
Ознобление III, 387
Озониды III, 95
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
519
Окисление III, 154
— аланил-аланил (элемент типичного дипептида)
III, 18
— жидкофазное («мокрое сжигание») III, 287
— типичного жира (триолеина), реакция III, 18
Окислители III, 159
Окислительно-каталитический метод III, 64
Окислительные процессы в организме III, 14
— — — — средства, снижающие интенсивность
III, 368
Окисляющий катализатор III, 262
Окись углерода III, 145, 295
— — накопление в биологической системе
жизнеобеспечения III, 301
образование при культивировании водорослей
III, 301
эндогенное II (2), 86; III, 301
— — очистка воздуха III, 113
— — парциальное давление III, 466
Окололунная орбитальная станция III, 46*0, 461
Окрашивание (окраска) помещения III, 180
17-Оксикортикостероиды III, 43
Окситоцин естественный HI, 332
— радиопротекторные свойства III, 332
— синтетический III, 332
8-Оксихинолин III, 155
9, 12-Октадекадиэноевая (линоленовая) кислота III,
19
Окулогиральная иллюзия II (2), 185
Окулогравическая иллюзия II (1), 185, 186
Олдрин Э. II (2), 146; III, 378, 380
Оогонии II (2), 330
Опасность заражения планет III, 160
Опасные отклонения в состоянии здоровья членов
экипажа II (2), 299
Оперативный врачебный контроль II (2), 294
— дозиметрический контроль II (2), 81
Определение тенденций изменения состояния
напряжения организма II (2), 295
Оптические методы обнаружения жизни, биохеми-
люминесценция I, 372, 373
окрашивание флуорохромом I, 370, 371
— определение гидропероксидазной
активности I, 373
— — — — определение оптической активности I,
374
регистрация спектров люминесценции
и интенсивности флуоресценции I, 369,
370
— — — — флуорометрические измерения I, 372
Оптокинетические раздражители III, 436
Орбитальная обитаемая лаборатория, программа
USAF III, 45
— — — система питания III, 48
Орбитальная станция «Скайлэб», результаты
исследований II (1), 357, 358
белая кровь II (1), 358
биохимия II (1), 357
— — — — — болезнь движения II (1), 358
— — — — — гемоконцентрация II (1), 358
— — — — — минеральная насыщенность
пяточной кости II (1), 358
— — — отрицательное давление на нижнюю
часть тела II (1), 357
сон II (1), 358
физические упражнения II (1), 358
—- — — — — функциональная проба со
стандартной физической нагрузкой II (1),
357, 358
— — _____ энзимы и метаболиты II (1), 357
эритроциты и плазма II (1), 357
Организация быта и деятельности в космосе II (2),
214, 215, 219
Органические вещества, ингибирующие
концентрации III, 290
— — поглощение одеждой III, 145
— кислоты III, 145
— продукты, обезвреживание III, 154
Органолептические свойства, показатель III, 43
Органы управления II (2), 219—232
дискретные II (2), 226, 228, 233
— — и индикаторы телескопической башни
(вышки) космического корабля «Аполлон» II (2),
227
клавиатурные II (2), 226, 231
Ориентация кресел II (2), 206
— (установка) личности «на дело» II (2), 160, 162,
169
Ориентировка пространственная II (1), 327
Ортостатическая гипотония мышц II (2), 149
— неустойчивость III, 433
— проба III, 425, 434, 435
на переносимость III, 371
— устойчивость III, 370
Ортостатический стол III, 427
Освещение жилых помещений III, 180
— индикаторы III, 183
— интенсивность в кабине, рекомендации III, 181
— искусственное III, 181
— — отдельно регулирующееся III, 182
— источники, вторичные III, 181
— карты III, 183
— места отдыха III, 183
— приборная доска III, 183
— приборы III, 170
— промышленные помещения III, 180
— рабочие и жилые отсеки космического корабля
(см. также «Освещенность») III, 180
— рабочие места III, 180
— рассеянное отражение III, 180
— спектральные характеристики III, 181
— стандартизация для работы в космосе II (2), 70
— требования в космическом полете III, 182, 183
— — — — — в фазе запуска III, 182
— цветовая гамма, влияние на зрительный
анализатор III, 181
Освещенность, влияние на остроту зрения III, 181
— в полетах по земной орбите III, 182
— нормы для космической станции III, 183
— оптимальный уровень III, 289
Ослепление III, 265
Ослепляющий блеск II (2), 68
Осмос обратный III, 265
Основной обмен III, 14
— — фактор гравитации III, 14
Остеохондроз III, 436
Остиофолликулит III, 130
Острая лучевая болезнь (см. также «Лучевая
болезнь», «Радиационные поражения») II (2), 121 —
123
Острота зрения II (2), 67
в условиях невесомости II (2), 174, 175, 177
Осушители воздуха III, 74
— — импрегнированные III, 76, 77
— — нерегенеративные III, 74
— — с твердыми сорбентами III, 77
Осушитель III, 234
Осциллография артериальная II (2), 278
Отбор космонавтов, индивидуальная
радиочувствительность (фактор радиочувствительности) (см.
так же «Космонавты, отбор») II (2), 129
Отбор урожая III, 307
520
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
Отбросы (см. также «Отходы») III, 141
— белковые продукты III, 141
— бытовые стоки III, 287
•— воздействие антибактериальными химическими
веществами III, 154
— выделения человека и животных III, 141
бактериальная обсемененность III,
143
— — — — — с поверхности тела III, 31
— газообразные (в газообразном состоянии) III,
129, 144, 147
— гнилостные процессы III, 144
— жидкие (в жидком состоянии) III, 147
— — в невесомости III, 149 :q
— изменения III, 141
— использование как топливо III, 160
— — — — сжигание III, 266
— источник загрязнения среды обитания III, 141
— масса и объем в кабине космического корабля
III, 129
-- объем III, 146
— организация изоляции, хранения и удаления
III, 141, 160
— сбор III, 147, 149, 151
— — в условиях измененной гравитации III, 147
лабораторная модель системы III, 266
— система переработки III, 147
вакуумная дегидратация III, 266
высокотемпературное нагревание III, 266
— — — высушивание III, 154
твердых III, 266
— транспортирование III, 147, 149, 151
в условиях измененной гравитации III, 147
— — устройство III, 147
— углеводные соединения 'III, 141
— удаление III, 476
жидкости III, 149, 247
гигроскопические материалы III, 149
за борт III, 150, 160, 247
— — мусора и кухонных отбросов III, 191
— хранение, биологические процессы с
газообразованием III, 160
газообразные продукты III, 129
— аммиак III, 144 — 146,
295, 303
— спектр летучих веществ III,
144
— — — — __ — токсические вещества III, 156
— — — — — — консерванты III, 46
— экзогенного происхождения III, 146
Отдых зона III, 169
— помехи III, 363
Отек мозга III, 407
постгипоксический III, 407
Открытые системы I, 338, 408
— — свойства живых систем I, 339—341, 357, 358
стационарный колебательный режим I, 324,
358
— — целесообразность организации I, 339, 343, 358
энтропия I, 339, 340, 358
Относительная биологическая эффективность
протонов различных энергий II (2), 92—98
Относительная биологическая эффективность
радиации (ОБЭ) I, 292; III, 318
— «стоимость» RV (relative values) HI, 166
— формула вычисления III, 167
Отогревание III, 388
Отоларингологическое обследование Щ, 425
— — аудиография III, 426
— — аудиометрия III, 426
Отравление, лечение III, 470
— острое ИГА II (1), 82
Отражение, величина для рабочих мест III, 181
— зеркальное III, 181
блескостъ III, 181
— обратное III, 213
— рассеянное III, 181
— смешанное III, 181
Отрицательное давление на нижнюю половину тела
(ОДНТ) 11(1), 343, 350, 351; III, 370,. 384, 385
Отрицательные эмоции (см. также «Эмоциональные
влияния») II (2), 158 ' :
«Отсасывающие» устройства III, 406
Отходы (см. также «Отбросы») III, 144
— аэробное разложение в аэротенках III, 287
— бортовая система регенерации III, 32
— взвешенные твердые и жидкие частицы III, 153
— водные, устройство переработки III, 272
— воду со держащие, переработка III, 263, 266
— — — единая система III, 266
— жидкие, промежуточное хранение III, 219
— — сборник для собаки III, 153
— жизнедеятельности, переработка III, 263, 266
— — смесь мочи и фекалий III, 287
— изоляция III, 232
— — профилактика аутоинфекционных
заболеваний III, 161
— консервация алкилдиметилбензиламмонийхло-
ридом III, 156
— органические, утилизация III, 286
— подсистема переработки III, 232
— система раздельного сбора мочи и фекалий в
кабине животного III, 153
— состав и суточное количество III, 146
— твердые III, 148
— — вакуумная дегидратация III, 266 :
— — — — с использованием космического
вакуума III, 154
— — сборник открытого типа III, 153
— удаление III, 219
— устройство для сбора, транспортировки и изоляции
экскрементов и использованной воды III, 148
— хранение III, 160
«Отчуждаемая» продукция животных III, 286
Офтальмологическое обследование III, 425
Охлаждение III, 412
— вентиляционные костюмы II (1), 119
— за счет теплопроводности III, 209
— методы II (1), 111, 112 .
— — контактные III, 209
— — радиационные III, 209
— оборудование радиоэлектронное III, 241
— — тепловыделяющее III, 241
— поток газа III, 267
— скафандры (костюмы) (см. также «Белье водо-
охлаждаемое водяное») II (1), 119—122
— — воздушное (газовое) III, 111, 112
— тела III, 14
— —- обдуванием ветром III, 386
Оценка вероятности достижения цели II (2), 160—
162
— радиационной опасности полета II (2), 81
Очки III, 475
Ощущение «световых вспышек» в космическом
полете II (2), 165, 175
— полета в перевернутом положении II (2), 173, 174
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
521
п
Палладиево-серебряные мембраны III, 260
Палладиевые мембраны III, 260
Палладиевый катализатор III, 100
Палладий микропористый III, 247
Пальмитиновая кислота III, 20
Пангамовая кислота III, 25
Панель главная индикационная II (2), 226
— индикационная командного отсека II (2), 226
-т- клавиатурная основной системы наведения и
навигации (управления и наведения) II (2),
231
— космического корабля «Союз» II (2), 232, 233,
— лунной кабины космического корабля «Аполлон»
II (2), 225, 226
— приборная (доска) II (2), 220—222
— — и управления космического корабля
«Союз» II (2), 225
— системы индикации II (2), 224—233
Пантотеновая кислота (витамин Р) III, 336, 368
Параллельные функциональные звенья III, 283
Параллельный моноэнергетический пучок II (2),
88
Паранитрофенол III, 153, 155, 156, 158
Парашют главный III, 378
Парение III, 195
Пароксизмальная тахикардия III, 434
Пассажиры-ученые III, 459
Пастеризация III, 265
«Пегас» I, 85, 86
Пентоза III, 50, 51
Первая помощь пострадавшим, средства III, 413
Первичная восстановительная атмосфера Земли (см.
«Земля»)
Перевязочные материалы III, 366
Перегрев роговицы III, 213
Перегревание организма III, 410
— — критические уровни III, 411
лечение III, 412
(перегрев), функциональные сдвиги II (1),
126—128
Перегрузка II (1), 178, 179
— анализаторной системы II (2), 162
Перегрузки III, 444
— G-силы III, 370
— Gx (см. «Ускорение поперечное»)
— изменение при приводнении III, 378
— максимальные величины при спуске III, 378
— переносимость III, 233, 423
— — повышение III, 377
— — физиологическая III, 377
— повышение чувствительности к цистамину III,
329
— продольные в направлении «голова — ноги»,
метод повышения переносимости III, 370
— считывание показаний приборов III, 181
— торможение в атмосфере III, 379
-г- — частота пульса III, 379
— ударные, защита (программа «Меркурий») III,
377
— — при приводнении III, 377
— устойчивость (навыки) III, 444
Передаточная функция человека II (2), 203
Передвижение в невесомости вне корабля III, 195
— — — — — средства транспортировки по Луне
III, 460
— — — — — страховочный фал III, 195
— — — внутри корабля III, 194
— — — — — ограничительные средства и
приспособления III, 194
— — — — — опорные элементы III, 195
— — — — — — — выдвижной поручень III, 195
— — — — — — — опоры для рук III, 194, 195
— — — — — — — ремень на операторском
кресле III, 195
__ — — особенности III, 194
— — — — свободное плавание III, 195
— — — средства передвижения и фиксации III,
195
Перекрестная резистентность (при
комбинированном действии факторов) II (2), 263
— сенсибилизация (при комбинированном
действии факторов) II (2), 263
Переливание крови периферической III, 343
Перенос жизни I, 271
Переохлаждение III, 386, 412
Перепад давления (см. также «Давление перепад»)
И (1), 12
Переработка информации оператором II (2), 203
Перестройки хроматидные, хромосомные II (2), 320,
324
Переутомление, избегание перед запуском III, 445
Переход на плот III, 393
Переходник к ракете-носителю III, 242
Периметрическая кардиография II (2), 277, 279
Период полувосстановления после стрессорного
воздействия II (2), 259
Перспективы дальнейших биологических и
генетических исследований II (2), 332
Перспирация III, 31
Перхоть III, 191
Перцептивные процессы III, 430
Перцептуальные навыки III, 420
Пилотируемый орбитальный (космический) полет
II (2), 140-145
Пилоты, требования отбора III, 473
Пилюли III, 363
«Пионер-6» (космический аппарат) I, 73
«Пиовер-8» I, 74, 77, 85
«Пионер-9» I, 74, 85
«Пионер-10» I, 85, ИЗ, 199, 203-206, 210, 211, 213,
216, 219—221, 235, 237, 392
«Пионер» (серии) I, 413
Пировиноградная кислота III, 21
Питание в условиях, моделирующих режим труда
и отдыха космонавтов III, 37 '
— аппетит III, 41, 42, 43, 246
— — анорексия III, 45, 47
— калорийность (недостаточность) III, 48
— — экипажа «Джемини» III, 45
— — — «Меркурий» III, 39
«Скайлэб» III, 468
«Союз» III, 48
— оптимизация III, 192
— опытное III, 44
— организация III, 191
— — блок пищевого снабжения III, 255
— полноценное III, 334
— предполетное III, 355
— режим в полете III, 38
— — — — лабильность III, 45
_ — — — оптимальный III, 297
— — — — рациональный III, 37
— система для кратковременных полетов
(рекомендованная США) III, 39
— социально-психологический аспект III, 191
__ — — обеденный ритуал III, 192
— — — сервировка стола III, 192
— типовое экипажей «Аполлон» и «Джемини» III, 44
— — — -- — — с высадкой на Луну
(калорийность) III, 45
522
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
— фактическое III, 47
Питательная среда I, 271, 279, 280, 299, 376—380
— — балансированная III, 298
-— — бессменная III, 298
— — лабораторная III, 286
первичный бульон I, 338, 341, 342
рециркуляция III, 287, 299
— — стабилизация состава III, 291
Питательные растворы III, 291, 296, 298
Питье, график III, 389
Пища III, 344
— баланс III, 256
— в виде заранее приготовленных кусочков III, 192
— вкус и запах III, 192
— воспроизводство биологическими методами III,
55, 279
— — — — биорегенеративные системы III, 58,
59, 64, 277
— — на основе физико-химических методов III, 49
— — системы регенерации из отходов III, 36
— — — — — — цикл «пища — отходы — пища»
III, 49
— — удельная продуктивность III, 285
— восстановление (регенерация) III, 265
— — замкнутый цикл III, 286
— жидкая III, 192
— запасы III, 390
— качество (показатель) III, 43
— меню из образцов III, 44
— — — — оптимальные сочетания III, 43
— — трехдневный цикл III, 48
— — — — четырехдневный цикл III, 45
— обеспечение экипажей III, 232, 269
— — — подсистема III, 232
— — на «Аполлоне» III, 44, 48
— — — — — «Джемини» III, 44
— оценка по микробиологическим показателям III,
46
— потребление по программе «Аполлон» III, 468
— — на космических кораблях «Джемини» III,
47
— потребленная, методы точного измерения III,
469
определение общего количества III, 47
— — членами экипажа «Восход-1», калорийность
на каждого члена экипажа III, 42
— — — — — энергетическая ценность III, 37
— потребность в полете III, 45
— приготовление III, 270
в космическом полете III, 190
— — из урожая (технология) III, 285
— приедаемость III, 37
— приемлемость, шкала оценки III, 45
— прототипы III, 46
— регидратация III, 246, 247
— регидратируемая III, 39
в соотношении с твердой III, 45
приемлемость III, 45
— содержание неорганических веществ III, 45
неуевояемых веществ III, 58
— твердая, блуждание крошек по кабине III, 192
— — образцы на «Меркурии» III, 40
— требования III, 36
— усвояемость III, 37
-— энергетическая стоимость III, 391
Пищевая приемлемость III, 285
•— упаковочная тара III, 148
вес III, 45
для обезвоженных продуктов III, 247
— — — пластический четырехслойный материал
III, 47
— ценность ежедневного меню экипажей «Джемини»
и «Аполлон» III, 46
Пищевой паек в тубах III, 238
— — Купера, калорийность и состав III, 39
— — суточный космонавта «Джемини» III, 47
— статус III, 43, 45
Пищевые брикеты, крошащиеся, съедобные
покрытия III, 246
Пищевые вещества III, 19
— — белки (см. также «Белки») III, 23
— — витамины, токоферол (см. также «Витамины»)
III, 336, 368
— — вкусовые III, 247
— — главные, предельный максимальный уровень
переносимости III, 19
— — — — минимальный уровень потребности III,
19
— — грубые волокна III, 469
жиры (см. «Жиры»)
— — пищевая ценность III, 204
— — потребность III, 19
— — — количественная III, 17
— — соотношение белков, жиров и углеводов,
критерий «минимума» III, 44
— — специфические органической природы III, 14
— — углеводы (см. «Углеводы»)
— — усвояемость (наземные исследования) III, 48
— продукты, ассортимент на межпланетном
корабле III, 191
безопасность III, 270
в оболочках III, 269
— — вес и объем III, 14
— — гарантии надежности и качества III, 46
— — гигиенический контроль III, 353
— — дегидратируемые холодом III, 269
для жарких условий среды III, 389
— — — полетов космонавтов III, 46
— — животного происхождения, психологическая
приемлемость III, 286
— — замороженные III, 256, 269
— — консервы тореобразные III, 238
— — лиофилизированные III, 45
— — микробиологический анализ III, 353
— — набор на космических кораблях «Меркурий»
III, 39
— — натуральные специального приготовления III,
44
— — — — — в экспериментальном рационе III,
146
обед III, 192
— — — — — фруктовые соки III, 239
негенерируемого типа III, 255
— — неиспользованные III, 161
— — — складирование III, 161
— — — удаление за борт III, 161
— — — уничтожение III, 161
обезвоженные III, 45
— — — восстановление III, 246
— — — — на «Джемини» и «Аполлоне» III, 45, 246
устройство для регидратации III, 44
— — органолептическая оценка III, 46
— — питательность III, 270
— — психологический эффект, позитивный III, 255
— — растительного происхождения, источник III,
283
— — рациона экипажей «Скайлэб» III, 269
— — регенерация III, 250, 256
— — — из конечных продуктов обмена веществ
человека III, 49
— — регидратируемые III, 45, 269
— — синтетические III, 50
УКАЗАТЕЛЬ К I, И, III ТОМАМ
523
скоропортящиеся, изготовление и упаковка
III, 40
— — сладости III, 247
— — спецификация химического и
микробиологического состава III, 270
— — стандартизация процессов изготовления III,
43
— — твердые III, 45
— — термостабилизированные III, 269
укладки III, 38
— — хранение на космическом корабле III, 38
— — — — — — «Меркурий» III, 40
— — — срок годности III, 43
Плазма
— в солнечной системе I, 38
— во Вселенной I, 23
— вспышечная I, 63
— ионосферная I, 92
— — Венера I, 13
— квазитермализованная I, 101
— магнитосферная I, 111, 112
Юпитера I, 198
— межзвездная I, 38
— межпланетная I, 60—66, 170
— околоземная I, 92, 93, 103
— потоки I, 60, 63
— с «вмороженным магнитным полем» I, 57, 61, 76
— солнечная I, 49, 55, 57, 59-63, 65, 79, 100-104,
106, 110—112, 166
— солнечного ветра I, 65, 76, 84,102
— ударные волны (см. «Ударные волны»)
Плазменная гипотеза I, 57
— плотность I, 221
Плазменные волны I, 57
— облака I, 320
— течения I, 66
Плазменный сгусток I, 58
Планетарная туманность I, 34
Планетные системы I, 45
Планетезималии I, 42, 323, 327
Планеты, образование I, 38, 39, 216
Планеты-гиганты и их спутники I, 42, 198—256
— характеристики I, 198, 199
Планеты земной группы (см. также «Венера», «Марс»,
«Меркурий») I, 112, ИЗ, 133, 139, 140, 151, 166,
168, 198, 323
- спутники I, 235
характеристики I, 112, ИЗ, 189, 198
Планеты Солнечной системы, характеристики
внешних условий III, 456
Планктонные ракообразные III, 286
— — артемии (Artemia salina) III, 286
дафнии(Варп1иата£юа)Ш,286
Плановые диспансерные общемедицинские
исследования членов экипажа II (2), 299, 300
Пластические свойства центральных нервных
механизмов II (2), 191
Пластичность и компенсаторные возможности
центральной нервной системы II (2), 165
Платформа подвижная для внебортовой
деятельности III, 224
Площадь регулирования II (2), 297
Плутон I, 198, 233, 256
— альбедо I, 200, 234, 235
— атмосфера I, 234
— характеристика 1,112, ИЗ, 200, 233, 234
Пневмография II (2), 280, 281
— датчики II (2), 230, 231
— импедансная II (2), 270
Пневмокардиофон II (2), 270
Поверхностная доза II (2), 82
Поверхностное загрязнение (см. «Загрязнение
микроорганизмами»)
Поглощение излучения в тканях II (2), 82
Поглощенная доза (при остром облучении всего
тела) II (2), 122, 123
Подражательное поведение II (2), 157
Пожар на борту III, 403
— — — взрыв давления в кабине III, 403
— — — — — — — нарушение герметичности III,
— — — взрывное окисление III, 403
— — — возгорание электропроводов III, 262
— __ — противопожарные мероприятия III, 403
— — — — — выбор материалов для интерьера III,
404
контроль качества электропроводки
III, 404
— — — — — разгерметизация кабины III, 405
— — — — — смена атмосферы кабины III, 404
средства гашения пожара III, 404
Позвоночник, гониометрические измерения III, 436
— гониометрия III, 436
— деформирующий спондилез III, 436
Поле гипер- и гиподинамическое II (1), 167, 168
— — — — непрерывность феноменов ускорения
II (1), 167, 168
— — — — физиологическое действие II (1), 167—
170
центрифуги и спутники II (1), 168—169
— ускорения пониженной интенсивности II (1),
164—167 V
— — — — изменения позы II (1), 165
— — — — работоспособность II (1), 165
реакция организма II (1), 164—167
рост II (1), 166
физиологическая реадаптация II (1),
166, 167
— электромагнитное, изменения интенсивности
II (2), 9-11
Полет космический, адаптация III, 13
— — влияние на комплекс процессов,
управляющих развитием организма (реализация
генотипа в фенотип) II (2), 332
Полет суборбитальный, баллистический III, 35
Полетный костюм III, 122, 124
надувной III, 199
Полеты на Луну и циркадные ритмы («Аполлон-15»)
II (2), 145-149
Поливитамины III, 45
Полеты долговременные III, 262
Положительные эмоции II (2), 158
Полость рта III, 137
— — дезодорация III, 133
микрофлора III, 132, 134, 136, 360, 361
— — поражения слизистой оболочки,
лекарственные III, 13
санация профилактическая III, 359
состояние III, 130
— — — оптимальное гигиеническое III, 475
уход III, 247
(программа «Аполлон») III, 137
(программа «Джемини») III, 136
Полотенца III, 134
— увлажненные III, 135
Поляризационные силы III, 76
Полярные сияния I, 57, 90, 93, 101, 103—112
— — протонные I, 108
Попович П. Р. II (1), ИЗ; (2) 161, 174; III, 40, 41
Популяция Ш,| 279
— природная, математическое моделирование III,
306
524
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
Пороговая доза (развития легкой формы лучевой
болезни) II (2), 123
Порошки III, 363
Посадка на лунную поверхность, качество II (2),
235
— — — — скорость переработки информации I (2),
237
Послеполетные изменения III, 373
— мероприятия III, 349, 371
Постельный режим (см. также «Гиподинамия»,
«Гипокинезия») III, 14, 192, 193
Постмейотическое деление II (2), 324
Постуральные пробы III, 428
Потеря сознания III, 407
Потоотделение III, 31, 388
— в пустыне III, 389
— интенсивное III, 236, 389
— контроль III, 389
— профузное III, 387
— уровень III, 28
Потребности минимальные физиологические II (1),
74
Походка III, 193
— приспособительная III, 226
Почва III, 297
Почвенная микрофлора III, 286
Почки, диурез III, 26, 47
— концентрационная способность III, 28
— фильтрационная функция III, 23
Прагматическая информация II (2), 156
— неопределенность И (2), 158, 160, 161
Преадаптация к новой суточной ритмике II (2), 144
Предметно-пространственное окружение III, 169
Предметы быта III, 148
Предполетные медицинские исследования III, 354
Предполетные мероприятия III, 349
Прекардиальная карта III, 426—427
Прессорно-холодовая проба III, 422
Приборная доска III, 169, 170, 236
Приборные панели III, 170
Приборы III, 171
— специальные, разработка III, 477
— указатели III, 236
— — привлекающее действие III, 171
Приводнение (см. «Космический полет»)
Привязной шланг III, 215
Привязные ремни III, 193
— средства и приспособления III, 193
Прием воды в невесомости III, 240
— пищи III, 192
в невесомости III, 38, 39, 238
— — приспособления III, 271
Приемники выделений человека, переносные III, 151
Приемно-дожимное устройство III, 151
Приемное устройство комбинированное III, 152
Приземления системы III, 413
Принудительный обдув III, 236
Принцип системности в работе полушарий
головного мозга II (2), 154
Принятие решения II (2), 202
Природа Земли III, 280
Природные биоценозы III, 280
— демпферы III, 281
Приспособления для внебортовой деятельности,
«внешние руки» III, 224
оказания помощи при поражении глаз и
зубов III, 366
— — сбора газов III, 366
Приспособляемость (см. «Адаптация организмов к
экстремальным факторам»)
Пробионты I, 341, 342
Проблема происхождения жизни I, 317
— — — возникновение жизни на Земле I, 287
— — — теория панспермии I, 271, 272
— — — эволюция органических соединений на
Земле I, 327—335, 356
Проглатывание обезвоженных кусочков продуктов
III, 246
Прогнозирование вероятности достижения цели
II (2), 156
—- действия факторов полета II (2), 257
— изыскание прогностических критериев II (2),
295
— исследование колебательных процессов в
организме (для прогнозирования) II (2), 296
— исследовательское (изыскательское) II (2), 294—
296
— клинико-функциональный подход II (2), 297,
298
— надежности летного экипажа II (2), 236
— — — — нормативное II (2), 295
— — — — нормативный подход к медицинскому
прогнозированию II (2), 298
— ортостатической устойчивости (пробы с
отрицательным давлением на нижнюю часть тела) II (2),
298
— поведенческих реакций в стрессовых условиях
III, 432
— психических реакций в стрессовых условиях III,
361
— радиационной обстановки в космическом
полете II (2), 129
— синтез методик прогнозирования
комбинированного действия факторов II (2), 263
— состояния человека в условиях космического
полета II (2), 294—298
— степени риска II (2), 160—162
— эвристическое II (2), 262, 294
— эмоциональных реакций в стрессовых условиях
III, 432
Прогностическая ценность информации II (2), 298
Прогностические измерения в космосе II (2), 298
Программа наведения типовая II (2), 231
набор блоков II (2), 231
Продукты жизнедеятельности человеческого
организма III, 191
— — — — замораживание III, 154
Происхождение жизни на Земле, разгадка III, 481
Проктоскопия III, 425
Промокаемый костюм III, 194
Проникающие излучения (см. также
«Ионизирующие излучения», «Радиация») III, 326
Пропиленгликоль III, 53
Проприоцептивная импульсация в условиях
невесомости (роль в пространственной ориентировке)
11(2), 190
Пропускная способность радиотелеметрических
каналов II (2), 270
— способность человека II (2), 203
Пропускные характеристики II (2), 203
Проростки пшеницы II (2), 326
«Просперо» (космический аппарат) I, 85
Простейшие I, 272, 281
Пространственное распределение дозы II (2), 82
Пространственный анализ, нарушения II (2), 164,
165
Противодавление на тело, механическая система III,
398
Противометеорная защита III, 221
Противоперегрузочный косткш III, 370, 385
— — качество подгонки III, 384
Противопожарные мероприятия III, 403
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
525
система тушения огня III, 405
Противорадиационная защита III, 317, 318
— — биологические средства III, 320—336
— — — — адаптогены и адаптогенное действие
III, 333, 334
гипобиоз искусственный III, 336
— — — — гипоксическая гипоксия III, 334, 335,
336
— — — — защитные механизмы организма III,
320
— — «защита и защитные агенты» III, 322
— — космических экипажей и пассажиров III, 471
— — от гамма-излучений Со60 III, 327
— — — нейтронных излучений III, 327
— — — плотноионизирующих излучений III, 327
— — — протонных излучений III, 327, 338
— — — рентгеновых излучений III, 327
— — фармакохимические средства III, 317, 319,
320, 326, 333
— — — — алкалоиды III, 326
— — — — аминотиолового ряда препараты III,
323, 324, 329
— — — — — — — гемопоэтические III, 341
— — — — антибиотики III, 341
— — — — индивидуальные III, 321
радиопроекторы (см.
«Радиопротекторы»)
— — физические средства III, 317, 318, 337
— — — — активные III, 319
— — — — — магнитные и электрические поля III,
319
— — — — локальная защита III, 336
• методы III, 337
— — — — пассивная III, 318
— — — — — обитаемых отсеков III, 317
— — — — применение в комбинации с
радиопротекторами III, 340
— — — — убежища III, 318
— — — — укрытия III, 400
— — — — экранирование (см. «Экранирование»)
— — —- — экраны (см. «Экран»)
Протонные потоки, облучение космонавтов III, 318
Протоны III, 326
— высоких энергий III, 319
— солнечных вспышек III, 318
Протопланетное облако I, 322
Протопланеты I, 133, 357
Протосолнце I, 39., 135
Профаг X у лизогенного штамма кишечной палочки
Е. coli K-12 II (2), 314
Профилактика III,, 348
— активная, поиск средств III, 432
Профилактическая медицина III, 370
Профилактические мероприятия III, 432
Профилактическое обеспечение космических
полетов III, 348
Процесс адаптивной эволюции на Земле III, 277
Психика, отклонения, III, 185
Психические реакции в полете III, 361
— функции, стереотипы III, 177
Психическое перенапряжение III, 435
Психологическая напряженность членов экипажа
III, 195
— приемлемость (хирургической) операции III, 148
— совместимость II (2), 106; III, 195, 196
— — гибкость приспособления индивидуума III,
474
— —* совместное существование III, 423
Психологические исследования III, 430, 440
— особенности космонавтов III, 195
— пробы (тесты) III, 423, 429
— — тематические апперцепционные тесты (ТАТ)
III, 431
— факторы III, 203
— эффекты III, 269
Психологический конфликт III, 196
Психология групп II (2), 170
— социальная II (2), 160; III, 195
Психопатология III, 196
— душевное расстройство III, 196
Психофизиологические механизмы эмоционального
напряжения II (2), 154—159
— реакции на невесомость II (2), 164, 165
— резервы II (2), 205
Психофизиологические особенности,
индивидуальные III, 180
— — перестройка III, 178
Психофизиологический анализ поведенческих и
профессиональных реакций космонавта II (2), 169
— стресс II (2), 153
Психрометрические карты III, 211
Пульс III, 371
— частота III, 210, 211
— — при ускорениях III, 384
— — —- физических упражнениях III, 370
Пульсары I, 35
Пульт управления III, 236
— — в лунной кабине III, 175
Пшеница III, 285
Пылевидные образования III, 262
Пылевые бури (см. также «Марс») I, 309
Пылевые облака (см. также «Межзвездное пылевое
облако») I, 320, 321
Пылеуловители механические III, 232
— электростатические III, 232
Работа в открытом космосе, адаптация III, 13
— в полете Земля — Венера — Марс — Земля,
расписание III, 177, 178
— — — — — — — режим III, 179
— в устойчивом состоянии III, 16
— вне корабля (внебортовая деятельность) III, 423
— — — время возможности III, 227
— — — вспомогательные средства III, 224
двигатели перемещения III, 226
— — — — — — пространственного положения
III, 226
— — — выход из капсулы III, 392, 393
— максимальная III, 16
— на поверхности Луны II (2), 215
Работа — отдых, цикл III, 16
— — суточный график III, 440
Работа — отдых — сон, 24-часовой график III, 475
Работа тяжелая, физическая, потери натрия III, 27
Работоспособность III, 193
— в скафандре, максимальная, обеспечение III, 210
— космонавтов в полете II (2), 233
— — — — критерии оценок II (2), 237
— нарушения III, 479
— — постдекомпрессионные III, 402
— повышение III, 442
— при выполнении полетного задания III, 449
— экипажа («Меркурий», «Джемини», «Аполлон»)
влияние факторов полета III, 444
— — «Меркурий» при спуске III, 378
Рабочая зона III, 169
— поза III, 169
Рабочий режим космонавтов III, 176, 177
Равновесие, удержание при ходьбе с закрытыми
глазами III, 480
526
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
Радиационная безопасность (контроль и прогноз
радиационной обстановки, в космическом полете,
дозиметрическая информация, критерии и методы
оценки лучевого поражения, методы защиты,
лечебно-профилактические мероприятия) II (2), 129,
130
— — защита от действия радиации (см.
«Противорадиационная защита»)
— — работа службы III, 341
— дозиметрия III, 471
космической радиации, биологическая III, 341
— обстановка III, 333
— — неблагоприятная III, 343
— — прогнозирование III, 341
— опасность I, 60, 83
— — космических полетов (кратковременных,
длительных, защита) II (2), 118, 119
оценка II (2), 81; III, 318
Радиационные поражения (см. также «Лучевая
болезнь») III, 329
лечение III, 343, 366, 471
— — — атропин III, 343
— — оказание помощи III, 343
— — патологический процесс III, 326
профилактика III, 321, 323, 471
радиохимические реакции III, 320
— — снижение поражающего эффекта III, 319
— пояса Земли (см. также «Земля») II (2), 82, 86, 87;
—- условия, моделирование III, 328
— — около планет солнечной системы III, 112—114
Радиационный фактор III, 318
Радиация III, 28
— видимая III, 213
— воздействие в космическом полете III, 470
— вторичное излучение III, 341
— галактическое излучение III, 318, 471
— гамма-кванты III, 318
— гамма-облучение III, 266
— доза допустимая III, 319
— — зависимость вызванных эффектов III, 471
— — минимальная смертельная III, 338
— — неравномерное распределение III, 471
облучения III 318, 334
остаточная за экраном III, 338
— — поглощенная III, 337
поражающая III, 337
смертельная III, 322, 341
— — среднетканевая III, 318
— и восприимчивость к инфекциям (комбинация
факторов) II (2), 109
— ионизирующая III, 321, 327, 470
биологическое действие III, 320
вызванный патологический процесс III,
343
— — — — пролиферация кроветворных органов
III, 334
— — действие в комбинации с другими факторами
полета III, 327, 328
— — дозиметрический контроль III, 341
— — использование для стерилизации медицинских
препаратов III, 366
патоморфологические исследования III, 338
чувствительность областей тела III, 337
— — — — — органов III, 341
— космическая, наблюдение экипажем «Аполлон»
попадания частиц высоких энергий III, 471
— смешанная, с высокими энергиями III, 327
— солнечная III, 213, 388
— ультрафиолетовая III, 213, 388
— — облучение вторичное III, 320
Радиобиологические эксперименты на спутниках и
кораблях II (2), 109—118
— — — — — — «Аполлон-15», «Аполлон-16»,
«Аполлон-17» (исследования на
карманчиковых мышах) II (2),
118
«Биостэк» II (2), 118
— «Восток-5», «Восток-6» II (2),
— — — — «Джемини-3», «Джемини-11»,«Би-
ос-2» II (2), 114—117
«Дискаверер-17» II (2), 112, 113
итоги II (2), 118
«Космос-110» II (2), ИЗ, 114
«Космос-368» II (2), 110-112
«Космос-605» II (2), 118
«Салют» 11(2), 117, 118
Радиозвезда I, 55
Радиоизотопная камера, излучение III, 266
Радиопереговорный канал (радиопереговоры) II (2),
268
Радиопротекторы III, 319, 320, 322, 331, 365
— влияние на биологические эффекты
ионизирующего излучения (в космосе) II (2), 105
— дозы защитные III, 331
— — максимально переносимые III, 330
— — предельно допустимые и теплопродукция III,
330
нарушение процесса
терморегуляции III, 331
фактор уменьшения (ФУД) III, 322, 339
— классификация III, 320
— — аминосульфиды III, 321
— — гуанидинпроизводные III, 321
— — индолилалкиламины III, 321
— — меркаптоалкиламины III, 321
— — тиазолидины III, 321
— — тиомочевины производные III, 321
— клинические испытания III, 323
— комбинированное применение III, 326
— повышение эффективности III, 340
— продолжительность эффекта III, 332
— профилактическое действие III, 326
— радиозащитный эффект III, 330
— рекомендации для космического полета III, 329
— рецептуры III, 332
— — дозировка препаратов III, 326
— свойства III, 330
— — комбинированное влияние с перегрузками III,
329
■ побочные влияния III, 329
— — понижение устойчивости организма к
динамическим факторам полета (вибрация,
ускорения) III, 328, 331
токсичность III, 329, 331
— — угнетающее (депрессивное) действие III, 331
— специфическая активность III, 322
— — — в отношении первичных радиационно-
химических процессов III, 320
— фармакодинамика препаратов III, 330
— эффективность при протонном и
гамма-облучении III, 327
Радиорезистентность организма III, 320, 336
— — повышение III, 321, 334
Радиотелеметрический канал (радиотелеметрия)
II (2), 268
— контроль основных параметров среды кабины
III, 236
Радиочастотное (низкочастотное) излучение II (2),
9—37, 43—45
— и микроволновое облучение II (2), 9—37
— — — — акустическая реакция II (2), 12
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
527
— — — — допустимые дозы II (2), 35—37 — — — — «Восток-1» и «Восток-2», набор продук-
мероприятия по защите II (2), 37 тов III, 38
нетепловые эффекты II (2), 12, 44, 45 «Восток-3» и «Восток-4» III, 40, 239
— — — — патофизиологические аспекты II (2), — — — — — — — калорийность и химический
12—35 состав III, 41
тепловые эффекты 11(2), 12, 13, 44, 45 «Восток-5» и «Восток-6» III, 41
Радиочувствительность и биоритмы 11(2), 108 набор продуктов III, 42
— индивидуальная, отбор космонавтов 11(2), 128,129 суточный III, 41
Радиоэмиссионные поля 11(2), 9 «Восход-1» III, 42
Развитие индивидуальное, короткий цикл III, 286 — — — — «Меркурий» III, 39
Развлечения в полете III, 475 — — — — «Союз», суточный III, 48
— и работа в неслужебное время III, 476 — — растительная компонента III, 296
Разгерметизация III, 472 расчетный уровень III, 18
— кабины корабля III, 241, 395 рекомендуемые суточные нормы витаминов
аварийная III, 233 III, 25
— — — быстрая, спасение и защита космонавтов — — — — — минеральных веществ III, 25
III, 395, 401 содержание белков III, 23
— — — для подавления огня III, 405 — — суточный, измененный III, 19
Разделители (см. также «Сепаратор») III, 149 оптимальный III, 23
— на принципе центробежных сил III, 151, 245 — — — пищевая ценность III, 37
Различение контраста 11(2), 65—67 — — — энергетическая ценность III, 18
— цветов 11(2), 64—66 физиолого-гигиеническая оценка III, 37
Ракетная система индивидуальная III, 227 — — экспериментальный III, 146
— — корабля III, 232 RV (relative values) оценка обитаемости элемента
Ракетно-реактивный пояс III, 227 системы III, 166
Ранцевая система жизнеобеспечения III, 245 Рвотные массы III, 148
заправка III, 246 антимикробная обработка III, 159
— — — космонавтов «Аполлон» III, 467 Реадаптация к земным условиям, послеполетная III,
— — — портативная для деятельности на Луне 373
III, 217 Реактивность организма III, 326
— — поглощения углекислоты III, 408 — — изменения III, 136
— — скафандра «Аполлон» III, 207 — — — к лекарствам III, 356
Ранцевое устройство III, 210 рефлекс Генри — Гауэра III, 479
Ранцы наспинные III, 204 — — под влиянием условий продолжительного
Расписание программы полета 11(2), 219 космического полета II (2), 300
Распределение функций Земля — космический ко- Реакторы водорослевые III, 290
рабль III, 176 Реакции космонавтов («Меркурий») физиологические
между членами экипажа III, 177 III, 378
— — между экипажем «Скайлэба» и наземным Реакция «антиген — антитело» II (2), 327
центром 11(2), 229, 230 — биогравитационная II (1), 329
— — человек— автоматические средства III, 176 — биодинамическая II (1), 329
Рассинхронизированные эндокринно-метаболиче- — доминантная II (2), 157
ские соотношения 11(2), 144 — кожногальваническая II (2), 285
Рассогласование суточной ритмики 11(2), 143 — преодоления II (2), 157
Расстройства декомпрессионные (см. «Болезнь вы- — психофизиологическая на невесомость II (2), 164,
сотная декомпрессионная») 165
Растения вегетирующие II (2), 324, 326 — тревоги общего адаптационного синдрома II (2),
— выращивание для пищи III, 269 144
— — гидропоника III, 271, 296 Реанимация после декомпрессии III, 400
установка III, 270 технические средства III, 401
устройство III, 271 Регенератор (вымораживание углекислого газа) III,
— — — «хозяйство» III, 256 84
— — на субстрате космического происхождения III, — регенеративное вещество, химические реакции
297 III, 234
— — устройство для аэропонного выращивания III, — с регулирующим устройством III, 234, 235
297 Регистрация артериального давления (звуковой и
— зеленые, использование энергии видимой части осциллографический методы) II (2), 278
солнечного спектра III, 279 — двигательных актов письма, прибор индукцион-
— корневая зона III, 297 ного типа II (2), 283, 284
— хозяйственно-ценные III, 307 — сна в полете II (2), 141
Растительные организмы I, 288—290, 293, 295, Регрессионные многомерные модели II (2), 260
301—303 Режим нарастающей адаптации II (1), 301, 302
Рацион питания III, 238 — стрессорного воздействия II (2), 258
— — аварийный III, 239 — труда и отдыха в космическом полете, организа-
— — безопасный для здоровья III, 44 ция досуга III, 187—190
безуглеводный, модель III, 21 принципы формирования II (2),
— — биологическая ценность III, 44 144
калорийность III, 246 Резерв безопасности III, 399
— регуляция III, 45 Резервирование системы управления II (2),' 204
— — на кораблях «Восток» (первые полеты), ка- Резервные возможности организма III, 432
лорийность III, 37 Резервы психофизические II (2), 205
528
УКАЗАТЕЛЬ К I, Н, Ш ТОМАМ
Резистентность организма III, 432
— — к экстремальным факторам III, 336
Рекомпрессия III, 401, 402
— предельное время проведения III, 399
Ректороманоскопия III, 425
Ремонтные работы на аварийном корабле III, 413
Ренин — ангиотензин — альдостерон, система III,
479
Реография II (2), 278
— грудная и брюшная II (2), 279
— легочной артерии II (2), 279
Реоксигенация III, 401, 402
— терапевтическая III, 408
Реоэнцефалография II (2), 278
Ресинхронизация II (2), 140
«Рефлекс свободы» (по И. П. Павлову) II (2), 157
Рецептуры III, 320
«Рециклостат» (лабораторная модель
фотосинтетического газообменника США) III, 290
Речевой уровень помехи II (1), 379
Речь III, 430
Рибофлавин (витамин В2) III, 336
Ризосфера III, 297
«Римская башня» II (2), 178
Ритм биологический III, 187
— — «датчики времени» III, 177, 179 ^ ......
— — 24-часовой суточный график III., 475и
—- жизнедеятельности III, 177 :.
рассогласование III, 177
— рабочий III, 180
— сон — бодрствование III, 178
— суточная периодика III, 179
Ритмические функции II (2), 144
Ритмостаз II (2), 140
Ритмы суточные (циркадные) (см. «Ритм
биологический», «Ритм жизнедеятельности», «Суточная
периодика».) ;.
RQ (дыхательный коэффициент) III, 19
РНК вирусов и микроорганизмов II (2), 315
Роккаль III, 156
Роршаха тест III, 430, 431
Рост III, 420
Рост и развитие растений II (2), 322—324
Ротовая полость, гигиена III, 136, 191
— — гингивиты III, 136
— — зубы, кариес III, 134
— — — клинические изменения III, 136
— — — микрофлора III, 134
— — — острые заболевания III, 370
— — — уход, чистка III, 136
— — — — — жевательная резинка III, 137
— — — — — паста без гексахлорофена III, 137
— _.— — — — — проглатываемая «пищевая»
(USAFSAM) III, 137, 247
— щетка III, 136, 137, 247
—- — —- — — — электрическая III, 137
— — — — — элексир III, 137
— — кровоточивость десен III, 136
микрофлора III, 136
— — — биологический барьер III, 136
— — полоскание III, 136
— — — ротовой воздушный отсос для удаления
использованной воды III, 137
понижение сопротивляемости III, 136
— — реакция на воздействие факторов
космического полета III, 360
— — хронические воспаления III, 136
Ртутная дуговая лампа II (2), 61
Ртутная лампа низкого давления II (2), 71
Рукав из прорезиненной ткани III, 220
Рукоятки, уровень размещения III, 169
Русс (Роуз) С. II (2), 147; III, 380
Рутин III, 25, 343
Ручная ориентация, навык III, 442
— регулировка III, 236
Ручной спуск корабля, навык III, 442
Ручное управление II (2), 204
Рыскание, определение угла III, 445
Ряски, Lemnacea III, 295, 296
Сабатье процесс III, 261
— реактор III, 258
— — интегрированный блок III, 260
— — катализатор III, 260
— — прототип III, 260
— реакция III, 97, 259
— — катализаторы III, 108
— — стехиометрическое соотношение III, 108
— — термодинамический расчет III, 108
— система III, 260
Салфетки III, 134
— специальные гигиенические III, 232
— — — увлажненные III, 135
«Салют», космическая станция 1,85; 11(2), 206, 212,
273; III, 149, 250, 366, 393, 457
— полеты 11(1), 354; (2), 85, 109, 161, 292, 294, 457
— программа III, 442
— эксперименты II (2), 117—119
Самозаражение кожи II (1), 86
Самопомощь III, 356
Сангвиники III, 195
Санитарная система III, 255
Санитарно-бытовое оборудование III, 148
Санитарно-гигиеническая обработка тела III, 134
— система III, 255
Санитарно-гигиенические потребности,
удовлетворение III, 232
— условия в кабине, обеспечение III, 128
Санитарно-гигиеническое обеспечение III, 232
Сантехническая зона III, 169
Сатурн1,39,198, 221—230,235,239—241, 245, 255,323
— атмосфера I, 201, 221—224, 226, 239
модели I, 222, 226, 227, 241
— кольца I, 222-225, 227, 235, 239-241
— — характеристики 239, 240
— модель строения недр I, 227
— поверхность I, 222, 224
альбедо I, 200, 225, 240
— радиационный пояс I, 223
— радиоизлучение I, 223, 224, 241
— спутники I, 239, 242
— — Титан (см. «Титан»)
характеристики I, 242, 243
— — альбедо I, 242
— — — температура 242
— характеристики!, 112,113,198—200, 209,221, 223,
226
— — давление I, 222
температура I, 222—226, 241
Сахара III, 22
— 1-изомеры нефизиологические III, 51
— низшие III, 51
— физико-химический синтез III, 51
— формозная смесь III, 50, 51
— — — неочищенная III, 51
— — — система (аппарат) для синтеза III, 51
Сахарные спирты III, 21
Сахароза III, 22
Сбор и хранение биожидкостей в условиях
космического полета II (2), 298
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
529
Свановские полосы I, 319
Свет, источники III, 181
— — точечные III, 183
— поражение глаз вспышкой III, 403
— роль в поддержании жизни I, 358, 359
— солнечный II (2), 60, 61 :
— — интенсивность III, 213
Световая шкала, стандартная III, 382
Световоды клиновидные III, 290
«Световые вспышки» (ощущения) в космическом
полете II (2), 165, 175
Светоколористические композиции III, 186
Свето-цветовой декоративный центр III, 185
— климат III, 184, 185
Свето-цветовые воздействия природы III, 186
Светящиеся индикаторы III, 183
Свигерт Дж. III, 380
Свободное парение III, 441
— плавание III, 195
Свободнотекущий цикл II (2), 149
Свободный кислород I, 273, 360—362
Связи социальные, эволюция в межпланетном
путешествии III, 195
— управления (человек — оборудование,
оборудование — оборудование) III, 169
Связь двусторонняя III, 196
— речевая (см. также «Шум, действие на человека,
речевая связь») И (1), 378, 383
— тактильная III, 169
— управляемая «один -к- одному» III, 225
Севастьянов В. И. II (2), 144, 291
Седативные препараты III, 407
— средства III, 364
Сейсмокардиография II (2), 276, 277
— спектральный анализ II (2), 291
Секрет потовых желез III, 145, 146
— сальных желез III, 145, 146
Секреция желез (пот, сальные выделения, слюна,
слизь, семенная жидкость) III, 191
Селезенка III, 341
Сенсомоторное поле III, 169
Сенсомоторные реакции II (2), 188
Сенсорная депривация (голодание) II (1), 328; (2),
162, 164; III, 361
— недостаточность III, 186
Сенсорные нарушения (расстройства), причины,
профилактика II (2), 188-191; III, 440
Сепаратор (разделитель) III, 78, 79, 149, 150, 232,
259
— газо-жидкостный III, 247
— для воды III, 241
— цилиндрический, тампонный (фитильный) III,
269
Сепарирование III, 79
Сера III, 287
«Серая пелена» III, 384
«Сервейор» II (2), 311
«Сервейор-3» (космический аппарат) I, 85
«Сервейор-5» I, 127
«Сервейор-6» I, 127
«Сервейор-7» I, 127
«Сервейор» (серии) I, 365
Сердечно-сосудистая система III, 358
— — адаптация механизмов кровообращения III,
427
~_ — адекватная адаптивная способность в полете
III, 370
___ _ барорецепторы сосудистого русла III, 368
_ _ возможность компенсации III, 328
— — гипертензивные реакции III, 435
— — гипертоническая болезнь III, 435
34 заказ № 1174, т. III
— — гипертония «лабильная» форма III, 428
— — — эссенциальная III, 428
— — гипотензия ортостатическая III, 434
— — гипотония III, 435
детренированность III, 370
— — изменения, полетные терапевтические
процедуры III, 373
— __ __ послеполетные III, 371
— — кровяное давление, артериальное,
пониженное III, 434
гидростатическое III, 433
— — профилактика нарушений, ангиогипотензив-
ное снаряжение III, 370
реактивность III, 479
ОДНТ III, 479
сдвиги III, 361
сердце III, 371
— — — деятельность III, 211
минутный объем III, 479
— — — — ритм, нарушения III, 426
— —- — — — аритмии, профилактика III, 370
— — — — — — у космонавтов («Апо л л он-15») III,
355, 363
— — — — ударный объем III, 479
— — рефлекторная регуляция III, 426
гиперреакция III, 428
— — — — сонные артерии, сдавления III, 426
— — система, возбудимость, нарушения III, 434
функционирование III, 193
оценка III, 426, 429
— __ __ — _ атропин III, 434
— — — — — баллистокардиография III, 426
— — — — — Вальсальвы проба III, 426
— — — — — плетизмография III, 426
— — — — — прессорно-холодовая проба III, 426
фонокардиография III, 426
— — — — — электрокардиография III, 426
Сердечно-сосудистые заболевания III, 20
Серебро III, 247
— азотно-кислое III, 155
— ионное III, 239
— окись III, 155
— препараты для консервирования воды III, 62
— — — — — «кумазин» III, 63
— серно-кислое III, 155
— фтористое III, 155
Сернан Ю. II (2), 146, 161; III, 380
Серная кислота III, 158
— — с пергидролем III, 158
Сернистый водород (сероводород) III, 142, 144, 145,
303
— — выделение III, 146
Серотонин III, 328, 332
— антагонисты III, 332
— препараты III, 343
— снижение резистентности организма к ускорениям
III, 367
Сжигание органических соединений III, 287
— прямое (термическое) III, 287
Сигнал, автоматика подачи III, 173
— внешнее оформление III, 171
— период отсутствия воздействия III, 172
— усилитель III, 236
Сигнализатор III, 171, 235
— влажности III, 236
— звуковой III, 172
— компоновка III, 171
— опасного уровня углекислоты III, 410
— световой III, 171
Сигнализация аварийная III, 472
— система III, 173
530
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
— — построение III,171 —. — душевая установка III, 134
аварийная III, 117 — — животных III, 233
— средства технические III, 406 — — интегрированная (объединенная) III, 250
Сигнальные устройства III, 170 — — испытания (90-суточный эксперимент США)
— цвета III, 185 III, 252, 271
— — распознавание III, 185 — — лабораторный комплекс в годичном экспери-
Сила III, 431 менте III, 274
— агравитоинерционная (термодинамическая, био- — — микроволновая печь III, 270
электрическая и химическая) II (1), 266—268 — — оптимальная III, 251
— внешняя II (1), 324 — — — общий эквивалентный вес III, 253
— вращательная II (1), 269—271 — основные требования III, 231
— гравитационная II (1), 263—266 — — — параметры III, 13
— — адаптация организма II (1), 327 — — отказы III, 252
— — вестибулярный аппарат II (1), 326, 327 — — перспективная III, 257
влияние на клеточные и субклеточные струк- портативная II (1), 106; III, 204, 206, 211,
туры II (1), 326 213, 227
— — жизнь в водной и наземной среде II (1), 325 — — — для деятельности на Луне III, 217
— — постоянство внутренней среды организма — — — требования к конструкции и особенности
II (1), 325-327 III, 202
— —• распределение крови у наземных организмов — — потребности в техническом обслуживании и
II (1), 326 ремонтные работы III, 253
— — реакции нервно-мышечной системы II (1), 326, — — проектирование, исходные данные III, 13
327 промежуточные устройства III, 252
— — — проприоцептивной системы II (1), 326, 327 —- — «расходного» типа III, 70, 250
ЦНС II (1), 326, 327 пополнение ресурсов III, 413
— — регуляция внутренней среды II (1), 327 — — регенерационная, 60-суточный опыт исполь-
— дипольного взаимодействия III, 76 зования III, 192
— инерционная II (1), 266—268, 324 с циклической системой регенерации III, 53
— притяжения III, 76 _ — — —.___ собственное время системы III,
— тяжести, ускорение III, 226, 477 304
— — отсутствие III, 444 — — степень замкнутости материального баланса
Силикагель III, 76 III, 304
— крупнопористый III, 77 открытая (незамкнутая) III, 146
Силовые показатели мышечных групп III, 193 ____________ полностью замкнутая III, 146
Сильная воля III, 431 полузамкнутая III, 251, 256
Симпатомиметики III, 320 — — — — — — с частичной регенерацией расхо-
Синергизм I, 274 дуемых материалов III, 248
Синтетические ткани III, 125 — — — ______ частично замкнутые (по газовой
Система аварийного возвращения на Землю III, 458 среде и водному обмену) III,
— аварийной сигнализации лунной кабины II (2), 146, 252
227, 228 — — факторы, вызывающие психический или пси-
— автоматизированного физиологического экспери- хологический стресс III, 252
мента II (2), 272, 273 функции III, 254, 255
— автоматической оценки состояния человека II — — экипажей III, 13, 146
(2), 170 кораблей «Восток», «Восход», «Союз» III,
— автоматической стабилизации и управления II 223
(2), 222 «Меркурий», «Джемини», «Аполлон» III,
— бесконтактная сбора информации II (2), 293 240
— биологическая, уровень иерархии II (2), 259 космической станции «Скайлэб» III, 258
— биотелеметрическая II (2), 270, 271 — — — при долговременных полетах III, 250, 256
— внутрикабинной телеметрии II (2), 299 — — -_____ — создание избыточности III, 251
— врачебного контроля за космонавтами II (2), 272, — — — при кратковременных и средней продол-
273 жительности полетах III, 231
— двузвенная «человек — водоросли» III, 287, 302 — Земля — Луна I, 41—45, 134, 139, 199
— — «человек — хлорелла» III, 302 — измерительно-информационная II (2), 268
— диагностическая на космическом корабле II (2), — индикации II (2), 224—232
300 — индикации и управления телескопической сис-
— жизнеобеспечения (обеспечения жизнедеятельно- темой комплекса «Скайлэб — Аполлон» II (2), 228
сти, СОЖ) III, 231, 257 угловой скорости изменения пространствен-
— — автоматизация, автоматика III, 252 ного положения II (2), 222
автономная III, 215 — «корабль — человек» III, 165
— — ассенизационное устройство III, 255 — медико-физиологического исследования состоя-
атмосфера, изменения III, 458 ния организма II (2), 270—273
— __ _ одногазовая III, 206 — параметров обобщенная II (2), 204
— — — относительная влажность III, 458 — позиционного управления II (2), 204
— — — парциальное давление кислорода III, 458 — прогнозирования II (2), 298
углекислоты III, 458 — резервирования II (2), 204
— — — регулирование температуры III, 458 — следящая II (2), 203, 204
система очистки от углекислоты III, 84 — управления II (2), 204, 224—232
молекулярные сита III, 258 коэффициент усиления II (2), 204
бортовая III, 215, 254 — физиологическая измерительная II (2), 268—272
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
531
— — измерительно-информационная
межпланетного корабля II (2), 299
— «человек — машина» («человек — автомат»,
«человек— космический корабль») 11(2), 198—205;
III, 476
— «человек — скафандр» III, 210
«Скайлэб» II (1), 49, 65, 87, 357—359; II (2), 85,
145, 163, 164, 166, 211, 213—215, 224, 227, 230,
238; III, 134, 135, 149, 248, 250, 255, 258, 266
269, 270, 271, 275, 358, 364, 365, 369. 370, 376, 381
384, 393, 449, 455, 457, 468, 475
«Скайлэб-1» II (1), 346, 357, 358; (2), 217
«Скайлэб-2» II (1),
«Скайлэб-3» II (1), 318, 357, 358; (2), 218; 111,457, 468
, 318, 346, 357, 358; (2), 218; III, 468 —
«Скайлэб-4» II (1), 357; III, 457, 468
«Скайлэб», программа III, 457; III, 448, 468, 483
— — данные III, 479
— — цель III, 381
Скатол III, 142
— токсикологическая значимость III, 145
Скафандры III, 396—398
— аварийная система с запасом воздуха III, 396
— «Аполлон» III, 201, 220
лунный III, 219
— — основной III, 217
— вентилирование газовой смесью, обогащенной
кислородом III, 204
— вентиляционная система III, 215
— вентиляционный костюм II (1), 119
— — водоохлаждаемый (см. также «Белье водоохла-
ждаемое») II (1), 106, 119
— вентиляция полости III, 209,
принудительная III, 207
скорость III, 204, 207
— ВМС III, 200, 201
— водообеспечение, мешочек с водой («Аполлон»)
III, 219
— «Восток» III, 213
— «Восход» III, 213, 215
— высотный III, 200, 201, 467
— давление III, 201, 204, 206, 215
—- — комбинированный компенсированный
регулятор дыхания III, 200
— «Джемини» III, 201, 215, 216, 220
— G-IV- С(первый американский) III, 213
— для подъема в стратосферу III, 199
— защитные III, 199
— — изоляция от гиперкапнической среды III, 410
предупредительная мера в случае
разгерметизации III, 472
с наддувом III, 29, 199, 200, 460
— — — — автоматическое устройство для наддува
III, 200
— — — — характеристики системы III, 201
— конструкция III, 204
— — армированные III, 199
— — «гибридный» (полужесткий) III, 203, 221
«жесткий» (постоянного объема) III, 203, 212,
220, 221
корпус III, 200
«мягкий» III, 203
— — оболочки III, 215
— — — несъемная III, 404
— — — поликарбонатная III, 219
— — — принцип кабестана III, 201
— система натяжения оболочек костюма,
механическая, кабестановая III, 398
— — — слой герметический III, 215
силовой III, 215
— — спандекс (spandex) терморегулирующий
III, 209
— — требования и особенности III, 202
космические III, 122, 199
— для внебортовой деятельности III, 202, 203,
223
— приспособления для деятельности в открытом
космосе III, 467
— система сбора мочи и кала III, 219
— физиологические и эксплуатационные
параметры III, 204
— функциональные характеристики III, 203
— эксплуатационные факторы III, 203
материалы для изготовления III, 205
— — — алюминизированный III, 215
«Бета» III, 206, 217, 404
«Бета»/тефлон III, 206
— — — сетчатый III, 215
— — — ткань Кромель-Р III, 205
«Меркурий» III, 215
MK-IV-BMC III, 201
обеспечения подвижности космонавта III, 206
— — — облегчение движений III, 467
подвижность III, 202, 203, 212, 220
— — — системы сочленений III, 223
срок службы III, 220
пребывание космонавта III, 350
приемлемые размеры III, 201
система подачи газовой смеси в шлем III, 207
— — — — — — газовые смеси для дыхания
III, 204
— — кислорода, автоматическое управление III,
244
— — — ручное управление III, 244
—- регулирования влажности III, 207
— — — губка для сбора конденсата III, 241
— — — поддувка полости осушенным воздухом
III, 209
с устройством для вакуумного
испарения III, 411
— терморегулирования III, 207, 209, 407
— — алюминизированная пленка III, 209
— — охлаждение полости III, 202
водяное III, 209
циркулирующей газовой смесью
III, 209
— — температура III, 204
— — тепловой комфорт III, 207
— — теплоприток III, 211
— удаления углекислоты III, 207
«Скайлэб» (модификация «Аполлон») III, 467
сочленения, конструкция III, 212
— бедренные шарниры III, 212
— в виде самоварной трубы III, 220
— вращающиеся гофрированные III, 220
— жесткие кольца III, 220
— коленные, подвижность III, 212
— локтевые, подвижность III, 212
— моменты вращения III, 220
трения III, 221
— перчатки III, 212
мягкие III, 221
— — подвижность кисти III, 212
— — системы для удержания инструментов
III, 224
— — сочленения постоянного объема III, 224
— — съемные III, 215
— — тактильные характеристики III, 224
— — усовершенствованные III, 224
— плечевые шарниры III, 212
— разъемы на талии III, 221
— — быстродействующие III, 212
— — на туловище III, 217
34*
532
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
— — рифленые III, 200
— — сегментные секции III, 221
— — соединительная сетка III, 220
— — съемные секции для рук и ног III, 220
— — фасонные гофрированные III, 220
— — — сильфонные складки III, 221
— «Союз» III, 215
— спасательные III, 233
— устройство для управления газовым потоком III,
215
— — для сбора и передачи отходов III, 219
— — — — — — — калоприемник III, 219
— — — —• — — — мочеприемник III, 219
— — — — — — — сборник мочи III, 215
~ шлем III, 126, 127, 215, 398, 411
— — вращающийся III, 212
лунное обзорное остекление (LEVA) III, 217,
219
светофильтр (СССР) III, 213
— •— обзорное устройство III, 213
остекление III, 213
лицевое стекло III, 219
— — плексиглазовый шарообразный III, 200
— — пространственный III, 212
Скафандростроение III, 203, 227
— новая технология III, 219, 459
— расчет космического скафандра III, 210
Складирование предметов на борту («Меркурий»,
«Джемини», «Аполлон», «Скайлэб») II (2), 213, 241
Скотт Д. II (2), 146, 147; III, 378, 380
Слепящая вспышка II (2), 68
Смачиваемость III, 98
Смачивание в невесомости III, 149-
Смеси газово-аэрозольные II (1), 86, 87
Смешанные пучки частиц (имитирующие условия в
космосе) II (2), 88
«Смещение времени» II (2), 142
Снаряжение для деятельности на Луне («Аполлон»)
III, 217
— защитное III, 397
— индивидуальное III, 443, 444
— комплект III, 411
— маски III, 475
— перчатки III, 475
Снежная слепота III, 388
Снотворные средства III, 363, 366, 368
Собаки II (2), 327; III, 153
— сперматогенез у собак Уголька и Ветерка II (2),
327
Совместимость психологическая II (2), 166
Совместная деятельность членов экипажа
(психофизиологические аспекты) II (2), 161, 166
Солевое плавление, процесс III, 261
Солевой обмен, нарушения III, 410
Солнечная активность I, 47—53, 56, 57, 61, 63, 66—
68, 70, 76, 83, 101, 105,109, 207, 219, 220, 255; III,
341
центры I, 51, 55, 56, 59, 65
циклы I, 51—56, 63, 64, 76, 105
— постоянная I, 52, 147
— система I, 13, 35—43, 47, 60, 67, 81—84, 86, 87,
113, 133, 135, 136, 146, 168, 198, 209, 230, 235,
239, 322, 391
— — теории происхождения I, 37—41, 43, 133, 198,
233, 251
— — физико-химические свойства (см. «Химический
состав, элементы»)
— туманность I, 22, 38—40, 43, 133, 135, 136, 166,
256, 320
— — теории первичной I, 38, 40, 41, 43, 44, 214,
251, 256, 320
— — модели I, 40
— — физико-химические свойства (см.
«Химический состав, элементы»)
Солнечно-земные связи I, 47, 87, 100, 106
Солнечные батареи, элементы III, 254
— вспышки, излучения II (2), 82, 84—86
Солнечные рентгеновские лучи I, 128
Солнечный ветер I, 33, 34, 44, 47, 60—67, 70, 74,
76, 80-82, 87, 88, 90—92, 94, 97, 101—103, 106,
111-113, 146, 147, 165, 166, 170, 172, 173, 252,
254, 323, 327
— — характеристики около планет солнечной
системы I, 112, 113
Солнечный свет II (2), 60, 61; III, 312, 318, 321, 471
Солнце I, 28, 31, 32, 34, 35, 37—40, 47—83, 85, 87,
100, 102-104, 106, 109, 111, 113, 121, 122, 133,
135, 139, 143, 145—151, 166—168, 170, 171, 203,
210, 216, 229, 230, 233, 239, 242, 244, 245, 248,
252—256, 318—323
— атмосфера I, 47, 48, 51, 53, 55, 56, 58
— королевские зоны I, 48, 51
— корона I, 47, 49, 51, 53, 55—61, 63, 64, 79-81, 83,
320
— — корональное вещество I, 51
— — корональный газ I, 51
протуберанцы I, 47, 49, 50, 51
водородные волокна I, 50
— корпускулярное излучение, потоки I, 47, 57, 60,
63, 66, 67, 84
— «спокойное» I, 52, 54—56
— фотосфера I, 47—49, 51, 53, 57, 62
солнечные пятна I, 47—49, 51, 52, 56, 57, 70,
83
группы I, 47, 48, 50—52, 59
— — — число Вольфа I, 48, 51, 52, 56
-факелы I, 47—49, 51, 59
— хромосфера I, 47—51, 53, 55, 56, 79, 83
— — флоккулы I, 47—51, 56, 59
Соматическая патология III, 196
Сон в космическом полете II (2), 141—145
— — — — гипнография II (2), 149
регистрация II (2), 141
— в условиях нервно-эмоционального напряжения
II (2), 165, 166
— количественная потребность III, 179
— нарушения III, 368
— — бессонница III, 368
— — снотворные, применение, выбор III, 368
— нормальный III, 363
Сорбенты III, 232
— для осушки воздуха III, 75
— нерегенеративные (удаление углекислоты) III, 80
— регенеративные III, 82
— твердые III, 76
Сорбционная способность III, 77
Сорбция, кинетика на адсорбционных слоях II (1),
75
Состояние гипоксическое (см. «Гипоксия»)
— различных видов чувствительности человека в
космическом полете II (2), 173^175
Социальная психология II (2), 166
«Союз» II (1), 12, 18; (2), 145, 162, 206, 207, 212,
215, 219, 225, 232, 233, 272, 277; III, 96, 137, 177,
372; III, 43, 48, 60, 61, 136, 137, 174, 177, 231,
233, 239, 240, 247, 384, 393, 413, 436, 457, 474
«Союз-3» II (2), 85
«Союз-4» II (2), 85, 216
«Союз-5» II (2), 85, 216, 316
«Союз-6» II (2), 85, 144, 161
«Союз-7» II (2), 85, 144, 161
«Союз-8» II (2), 85, 144, 161
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
533
«Союз-9» II (1), 334, 342, 343, 345; (2), 85, 144, 291;
III, 48, 370, 372, 475
«Союз-10» II (2), 161
«Союз-11» III, 366, 370
«Союз-12» II (2), 318
«Союз-13» II (2), 85
«Союз», программа III, 384, 442
«Союз»-«Салют» 11(2), 161, 164, 212, 238; 111,370,
455
Спасение (службы) III, 405
— аварийное, система III, 405
— время общее III, 399
— — оживления III, 401
— «время полезного сознания» III, 396, 397, 399
самостоятельного спасения III, 396, 399
спасения другими III, 399
— и защиты средства III, 396
— операции III, 385
— система вынужденного покидания III, 378
покидания корабля «Меркурий» III, 377
— средства (разработка) III, 413
«Билли-Паг», сеть III, 393
— — корабль III, 413
плотик III, 390
— экипажей III, 376
Спектр излучения Солнца II (2), 61
— электромагнитных излучений II (2), 10, 11
Спектральная чувствительность зрительных
рецепторов человека II (2), 64
Спектральное детектирование III, 262
Спектры М, N, R I, 319
Спирт III, 387
— этиловый III, 53
— — влияние на организм III, 53
— — скорость метаболизма III, 53
токсикологическая значимость III, 145
Спорт III, 334
Спортивные занятия III, 189
Споры, нейроспора II (2), 317, 319
— Вас. brevis II (2), 315
— Cladosporium sporagenes II (2), 311
— Clostridium sporagenes II (2), 316
— Penicillium II (2), 311
Среда обитания III. 231
абиотическая III, 278
— — биологически адекватная III, 277
— — — — полноценная III, 277
— — гермокабины III, 233
— — зависимость от бактериальной флоры
выделений III, 144
запыленность III, 146
— — заражение бактериями III, 148
— — критические условия (для человека) III, 457
— — микробная обсемененность III, 129
— — опасные факторы III, 469
оптимальная, проектные требования III, 256
— — очистка III, 470
регулирование параметров III, 466
условий III, 261
рециркуляция III, 291
— — температура, влияние на энерготраты III, 13,
15, 207
— — — аварийное возрастание III, 236
— — — диапазон III, 267
— — — зона метаболически индифферентная III, 15
комфортная в кабине III, 267
формирование, роль отбросов III, 141
Средне-тканевая доза II (2), 83
Средняя продолжительность жизни погибших
животных II (2), 252, 253,
Средства индикации II (2), 224—232
— управления II (2), 224—232
Стандартизация освещения для работы в космосе
11(1), 70
Стандарты качества воздуха II (1), 87—100
— — — для защиты населения II (1), 97
космических кораблей II (1), 90—95
принципы нормирования,
критерии III (1), 93—98
— — — методы оценки II (1), 87, 88
— — — подводных лодок II (1), 88, 90
— — — промышленные II (1), 88
питьевой воды II (1), 94, 95
Станция наведения и решения навигационных задач
II (2), 226
Статокинетическая устойчивость III, 442
Статокинетические нарушения III, 440
Статолиты I, 288
Стафилококк белый III, 157
— золотистый III, 157
— нарастание титра токсинов III, 143
Стафилококковая флора III, 145
Стаффорд Т. II (2), 146; III, 378, 380
Стеариновая кислота III, 20
Стереотип, ломка II (2), 159
Стерилизация космических аппаратов I, 271, 276,
299, 304, 402, 403
методы обеззараживания I, 405
— — — — аутостерилизация I, 411
— — — — газовая стерилизация I, 298, 299, 405,
406
— — — — — бромистый метил I, 406
— — — — — окись этилена I, 399, 406
формальдегид I, 406
— — — — использование радиации I, 406—408
— — — — обработка дезинфицирующими
средствами I, 405
тепловая стерилизация 1,279, 391, 408,
409
— — — — терморадиация I, 409, 410
— текущая III, 266
— тепловая III, 154, 265
Стимулирующие препараты, стимуляторы III, 364
— и сосудосуживающие средства III, 363
Стимулы, реакции III, 430
— малой информативной ценности И (2), 162
— роста III, 297
— снижение эффективности в невесомости III, 368
— физиологических функций III, 277
— центральной нервной системы III, 320, 365
Стиральные и сушильные установки III, 123
— средства III, 476
Стирка III, 123
— белья и одежды III, 190
— и смена одежды III, 191
Стоматологические заболевания III, 361
— — периодонтальные III, 361
— исследования III, 359
Стоматологическое оборудование III, 482
Стопы, наслоение роговых масс III, 130
STPD (стандартные температура, давление,
влажность) III, 18
«Стратолаб» III, 201
Стратосферное оборудование III, 200
Страховочный фал III, 195
Стрептококки Streptococcus mitis II (2), 311
Стрептомицин III, 367
Стресс нервно-психический, длительный III, 361
— — — связанный с ответственностью за
поддержание системы III, 252
— психофизиологический II (2), 153, 167, 203
симптомы II (2), 153
534
УКАЗАТЕЛЬ К I, И, III ТОМАМ
устойчивость к стрессу II (2), 167
Стрессовое воздействие, адаптация III, 474
— — минимизация III, 252
нарушения необычного типа III, 361
— — ознакомление III, 349
— — устойчивость III, 420, 434
— — физическое III, 373
— испытания III, 428, 429
— реакции III, 433
Стрихнин III, 368
— азотнокислый III, 385
Строматолиты I, 332
Ступор III, 406
Стыковка, операция II (2), 234
Субгравитация (см. «Весомость пониженная») II (1),
327, 329, 332
Сублиматор III, 217
Сублимация III, 72
Субстрат III, 297
— гидропонный III, 297
— искусственный III, 297
— использование III, 298
Суиджерт Дж. II (2), 147, 159
Сульфаниламидные препараты III, 343, 366
Сульфгидрильные вещества III, 368
Суммарная суточная доза (облучения) в зависимости
от защиты II (2), 120, 121
Сурдокамера III, 439, 440, 442
«Сустак» (тринитрат-глицерол) III, 332
«Сустанон-250» III, 332
Суточная периодика (ритмика) новая, адаптация
II (2), 143, 144
— — десинхроноз, десинхронизация, дисгармония,
нарушения II (2), 143—145
— — и космические станции II (2), 145
— — индивидуальные особенности адаптации к
новому суточному ритму II (2), 143
— — переадаптация II (2), 144
— — перестройка II (2), 143—144
стадия перестройки II (2), 144
стадия рассогласования II (2), 143
— — телеконтролируемый земной циркадный ритм
•11(2), 150
— — фазовый сдвиг II (2), 143
физиологических функций у космонавтов
II (2), 141—145
— — хронобиология, хронобиологические методы
II (2), 139, 144
— — «цикл свободнотекущий» II (2), 149
Суточный режим, изменения III, 179
Суточный ритм, измененный, адаптация II (2), 142
Сухие семена (ячмень, лук-батун, нигелла, горох,
кукуруза, пшеница, рис, лук, салат, кресс-салат,
бобы, томат, редис, морковь, свекла, горчица,
бересклет, сосна, крепис) II (2), 312, 320, 321
Сфигмография II (2), 278
Сфигмоманометрия автоматическая II (2), 278
Scenedesmus III, 284
Счетчики III, 170
Т-162-42 III, 205
Таблетки III, 363, 366
Тактика вынужденных компромиссов III, 285
Талазон III, 343
Талеудрон III, 343
Талидин III, 343
Талисульфазол III, 343
ТАТ (тесты апперцепционные тематические) (см.
«Психологические исследования»)
Тахоосциллография (метод Н. Н. Савицкого) II (2),
278
«Тектайт», питание III, 191
— программа III, 189
Телевидение III, 189
Телевизионные ленты, кольцевые III, 445
Телевизионный канал (наблюдения) II (2), 268
Тележка маневровая III, 224
Телеконтролируемый земной циркадный ритм II (2),
15U
Телеметрические устройства III, 215
Телеметрический канал, емкость II (2), 301
— контроль II (2), 230
Телеметрия III, 210, 211
— внутрикабинная III, 299
Телеоператор III, 223, 224
Телескопическая башня (вышка) космического
корабля «Аполлон» II (2), 227
Тело человека, загрязнение III, 191
— — запахи III, 475
— — — субъективная реакция III, 191
— — основные размеры III, 168, 170
температура III, 28, 215
константная III, 15
поддержание III, 15
— — управление III, 194
уход III, 190
— — фиксация, системы III, 477
Тембр III, 187
Темнота, адаптация II (2), 66; III, 183, 213
Темп III, 187
— измерения показателей III, 170
Температура (см. «Биологическое действие
экстремальных факторов»)
— рабочая II (1), 124
—- тела и действие излучения (комбинация
факторов) II (2), 109
— эффективная II (1), 108
Температурная нагрузка II (1), 106, 111, 120
болевые ощущения II (1), 130—132
допустимое время воздействия II (1), 124,
125, 127
— — как функция накопления тепла II (1), 126,127
одежда II (1), 129—132
— — предел переносимости II (1), 123, 125
Температурный комфорт II (1), 105—112
зоны II (1), 108
— — — принципы расчета II (1), 109, 110
— — методики создания II (1), 111, 112
определение II (1), 106, 107
факторы и условия II (1), 107, 108, 110, 111
Тенденция к падению III, 474
— к юмору III, 431
Теория информации II (2), 202, 203
— мишени I, 294, 295
— панспермии I, 271, 272
Тепло III, 444
— в организме, защита от экзогенного III, 389
накопление III, 410, 411
— — — охлаждение за счет испарения III, 209
с помощью хладоагента III, 209
— — — содержание III, 411
— — — удаление избыточного III, 267
эндогенное образование III, 410
— выделяемое приборами и оборудованием III, 71
— — человеком при тяжелой физической работе
III, 207
— — членами экипажа III, 71
— необходимое для термостатирования тела III, 15
— образование при входе корабля в плотные слои
атмосферы III, 267
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
535
Тепловая акклиматизация III, 412
— нагрузка (термонагрузка) (см. также
«Температурная нагрузка») III, 350, 388
— — внутренняя III, 267
— — предел переносимости III, 410
при спуске и приземлении III, 378
— — увеличение интенсивности III, 411
— проба III, 426
— тренировка III, 440
— устойчивость II (1), 125, 126; III, 412
— энергетическая система III, 253
— энергия, источник III, 254
«Тепловое истощение» III, 410
— равновесие III, 388
— сопротивление одежды II (1), 129, 130
— состояние организма III, 235, 411
Тепловой баланс III, 210, 211
— — организма человека III, 15
— — — — метод определения III, 211
— — — — нарушение III, 410
— — — — роль в потреблении воды III, 28
— — — — сохранение III, 125, 411
структура II (1), 129, 130
уравнения II (1), 109, 112; III, 211
— — — — — формула III, 15
— гомеостаз, удержание III, 411
— обморок III, 410
— поток III, 71
отвод III, 72
результирующий III, 267
— — с поверхности тела III, 411
— — солнечных лучей III, 71
— — удельный от инфракрасного излучения
Земли III, 71
— — Фурье закон III, 15
— режим III, 406
— стресс (термостресс) III, 412, 468
— удар III, 15, 410
— — лечение III, 412
Теплозащитная одежда III, 412
— — применение отдельных слоев III, 126
Теплозащитный костюм III, 122, 123, 126, 404
— — конструирование III, 127
— — паропроницаемость пакета материалов III,
126
теплоизоляция III, 126
хранение III, 126
Теплоизлучение III, 209
— головы III, 213
Теплоизоляция, тепловая изоляция III, 215, 221
— одежды III, 126, 127
— система III, 204
— экранно-вакуумная III, 209
Теплообмен конвекционный II (1), 109, 110
— — гелиево-кислородная атмосфера II (1), 110
— между человеком и окружающей средой II (1),
108, 109
— обеспечение нормальных условий III, 207
Теплообменная среда внутренняя III, 267
Теплообменник (радиатор) II (1), 106; III, 267
— жидкостно-воздушный III, 236
— испарительный пластинчатый III, 241
— радиационный III, 71, 72
— регенерационный III, 267
— система подогревания III, 243
— сублиматорный III, 219
— холодильно-сушильный аппарат (XGA) III, 79
Теплообменник-влагоотделитель III, 74
Теплообменник-вымораживатель III, 84
Теплообменник-разделитель (сепаратор) III, 79
— комбинированный III, 243
Теплоотвод, система III, 204
Теплоотдача, вакуумное испарение пота III, 398
— затрудненная III, 410
— испарение III, 28
влаги II (1), 116-119
— компенсаторные механизмы III, 15
Теплопотери избыточные III, 387
— каналы III, 28
— увеличение III, 412
Теплопроводность III, 217
Теплопродукция, теплообразование III, 14, 15
— повышенная, очаги III, 403
— связанная с пищеварением III, 14
— «специфический динамический эффект» III, 14
— человека в космическом полете II (1), 112—115
— — в реальных и моделированных полетах II (1),
112, ИЗ
— — определение по выделению углекислоты II (1),
112
— — — по данным работы системы жидкостного
охлаждения скафандра космонавта II (1),
114
— — — по расходу кислорода II (1), 112
— — — по частоте сердечных сокращений II (1),
114
— — при выходе из космического корабля II (1),
114, 115
на поверхность Луны II (1), 114, 115
— — при физической нагрузке II (1); 115
— — температура тела и теплоотдача при работе
в водоохлаждаемом костюме (скафандре)
II (1), 115
Теплосъем за счет вакуумного испарения пота III,
411
— рациональное ограничение III, 412
Теплота скрытая III, 211
— — испарения жидкости III, 72
Теплоустойчивость при высоких тепловых
нагрузках II (1), 123
Терешкова В. В. II (1), ИЗ, 141; II (2), 174, 290;
III, 41, 42, 440
Термовоздействия на поверхность корабля III, 267
Термогенез (см. «Методы обнаружения жизни»)
Термография, термограмма II (2), 270
Термокамеры III, 422, 439, 440
Терморегулирование, методы III, 71
— сдвиги III, 389
— системы III, 404, 411
— — циркуляционные III, 267
Терморегуляция химическая III, 15
Термостаз II (2), 140
Термоядерные реакции
в звездах I, 32—36, 39
во Вселенной I, 21
— — на Венере I, 123
на Луне I, 123
— — на Солнце I, 38
Тест хромосомных нарушений у человека до и после
полета II (2), 327, 328
Тефлон III, 217
— натуральный III, 205
— отбеленный III, 205
Техника высоких напряжений III, 319
тест III, 430
«Технологическая» замкнутость III, 304
Тиазолидины III, 321, 323
Тиазолины III, 323
Тиамин (витамин Вх) III, 25, 336
Tilapia mossambia HI, 286
Тиомочевина III, 321
Титан I, 198, 235, 237, 242—244
536
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
— атмосфера I, 198, 242—245
— — модели I, 244
— — парниковый эффект I, 244
— модели строения недр I, 245
— поверхность I, 198
альбедо I, 243, 244
— характеристики I, 242—244
— — температура I, 244
Титов Г. С. II (2), 141, 161, 165, 174, 274, 277, 281;
III, 39, 238, 441
Ткань бельевая III, 123
Карма III, 205
— — кино ль III, 205
— — нейлоновая, теплостойкая III, 215
— — огнеупорная, неметаллическая III, 204
— — поглощение хлоридов органических веществ
III, 131
— — сорбционные свойства III, 124
— — текстильная, антимикробная III, 124
— — — — антимикробная активность III, 159
при содержании гексахлорофена
III, 159
трикотажная «нейлон-спандекс» III, 217
— — — — свойства III, 123
Токсические вещества III, 469
— — алициклические и алифатические
углеводороды II (1), 82, 84
альдегиды II (1), 82, 84
— — аммиак II (1), 85
— — ацетонитрил II (1), 85
— — биотрансформация II (1), 80
— — галоидзамещенные алифатические
соединения II (1), 82
гетероциклические соединения II (1), 82, 85
— — датчики индикации III, 470
— — источники III, 469
— — — выделение человеком и оборудованием
III, 262
—. — — — из мочи III, 144
кетоны II (1), 82, 84
метанол II (1), 82, 84
— — метантиол II (1), 85
методы удаления III, 470
устройство для сжигания III, 260
— — насыщенные алициклические и алифатические
углероды II (1), 82
неорганические газы и пары II (1), 85
— — окись углерода II (1), 82, 83
— — р-дихлор-бензол II (1), 85
— — предельное содержание в атмосфере
подводных лодок II (1), 88—90
пути поступления в организм III, 469
спирты II (1), 82, 84
— — тип ответной реакции организма (равновесие,
адаптация, устойчивость, кумуляция, «все
или ничего») II (1), 97
хлорированные углеводороды II (1), 85
— газы III, 261, 403
устранение III, 275
— примеси в атмосфере III, 295
Токсичность воздуха II (2), 74—103
острая II (2), 82—84
хроническая II (2), 84—86
Тонально-ладовый строй III, 187
Тонкий кишечник III, 341
Тонус сосудов, нарушения III, 433, 434
Топливного типа реакция III, 259
Топливные элементы III, 265
— — стабилизатор III, 91
Топливо, расход III, 160
Тормозной парашют III, 378
Точка росы III, 211
Тошнота III, 378
— средства предотвращения III, 366
Тощая масса тела II, 14, 427
Травмы III, 472
— брюшных органов III, 396
— внутренние III, 396
— наружные III, 396
Традесканция Tradescantia palludosa (соцветия и
микроспоры) II (2), 324, 325
Транквилизаторы III, 366, 407
— влияние на умственную деятельность III, 367
— подавление эмоций III, 366
— снижение переносимости стрессовых
воздействий высоты и ускорения III, 367
Трансаминаза глютаминощавелевоуксусная II (2),
248
Трансмеридианальный полет II (2), 139
Транспортирование жидкости, системы III, 150
Транспортные средства космонавта III, 225
«Траншейная» стопа III, 387
Трахеотомия III, 358
Трек альфа-частицы II (2), 88
Тренажеры III, 371, 442, 443
— «Волга» III, 443
— динамический, имитация эволюции сближения
и стыковки III, 447
— инерциального вращения многоосевой III, 445
— космические III, 444
— космического корабля III, 439
— летные, совершенствование III, 474
— определение угла рыскания III, 445
— отработка профессиональных навыков III, 442
— перископный III, 445
Тренированность, уровень III, 193, 443
Тренировки в имитаторе «Джемини» III, 447
— вестибулярные III, 441
— к невесомости III, 440
— к повышенной температуре в термокамере III,
440
— летчиков, обычные III, 443
— пассажиров-ученых, методы III, 459
— программа III, 443
— система III, 441
— сочетание с испытанием систем корабля III, 443
— физические III, 192, 193, 442, 446, 475
Тренировочные режимы III, 441
Треонин III, 22
Третбан III, 192
Трехзвенная система III, 302
Трехразмерные модели III, 445
Трехшаговые процессы III, 261
Триацетин, использование в пищу III, 53, 54
— синтез III, 54
Триптамин, производные III, 332
Триптофан III, 22
Тропические рыбы (пригодность в пищу) III, 286
Тропосфера III, 281
Трофические уровни III, 280
Трубопроводы III, 147, 151
— для воды III, 247
— закупорка пузырьками газа III, 148
Тубы пищевые III, 246
— — алюминиевые III, 38, 238
— — из пленки III, 246
Тупиковый процесс III, 291
Туфли (см. также «Обувь») III, 194
Тяга управляемая III, 225
Тяжелые ионы галактического излучения II (2), 8
— металлы III, 158
— ядра II (2), 87; III, 27
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
537
Уайт Э. II (1), 324; II (2), 142; 111,201,202,225, 378
Уборка помещения III, 190
Углеводороды III, 144
— удаление III, 110
Углеводные продукты III, 21
— — лимонная кислота III, 21
Углеводы 319—321, 325; III, 19, 21, 279
— воспроизводство III, 51
— гипертонические концентрации III, 22
— глюкоза III, 21, 22, 407
— — всасываемость III, 21
— — выведение III, 22
почечный порог III, 22
преобразование III, 18
— — синтез III, 50
— dl-глюкоза
— искусственные III, 51
— — использование III, 51
— — синтез III, 50
— — — глицерин (источник) III, 53
— — — — почечный порог III, 22
— — — глицерины III, 21
— — — получение моносахаридов III, 52
— максимальная переносимость III, 21
— неусвояемые III, 21
— окисление III, 18
— потребность, минимальный уровень III, 21, 22
— содержание в пищевом рационе, допустимый
уровень III, 22
— — — — — рекомендованный уровень III, 22
— усвояемые III, 21
— энергетические характеристики III, 18
Углекислота (углекислый газ. двуокись углерода)
III, 73, 84, 96, 258, 259
— выделение III, 27, 207, 210
— — в течение суток II (1), 50; III, 70
— — при поглощении кислорода III, 27
— — с потом III, 31
— действие на организм III, 409
— — — — «обратное» III, 409
— динамика накопления в термокамере III, 408
— добавление к дыхательному воздуху III, 407
— концентрация оптимальная III, 289
— — — поддержание III, 234
— парциальное давление II (1), 50; III, 167, 258
— — — допустимое III, 207
— — — на границе раздела «газ — жидкость»
III, 289
— — — установление верхнего предела III, 466
— повышение устойчивости организма III, 409
— удаление из атмосферы III, 80, 92, 219, 258
— — абсорбция в кислородно-водородном топливном
элементе III, 90, 258, 259
при электролизе растворов солей III, 86
— — — — — с ионообменными мембранами III, 88
— — адсорбция III, 258
— — вымораживание III, 75, 78, 84, 85
католитом (КОН) III, 88
на цеолитах III, 82, 83, 258
— — — скорость III, 86
при барботаже III, 86
— — десорбция III, 82, 86, 258
~ — — вакуумная III, 82
из анолита (КНСО3) III, 88
термовакуумная III, 82
— — идеальная система III, 260
— — нерегенеративные методы III, 80
— — — — гидроокиси щелочных и
щелочноземельных металлов III, 80
— — — — надперекисные соединения щелочных
металлов III, 80
— — превращения, каталитические способы III,
97
— — регенеративные методы III, 82
— — — — реакция восстановления III, 108
— — — — — — гидрирование до углерода и
воды III, 110
— — — — — — — с водородом III, 109
— — — — — каталитическая III, 108, 109
с водородом III, 53
— — — — система «газ — твердое тело» III, 82
— — с использованием топливных элементов III,
90
— — система III, 84
— — физические способы III, 82
вымораживание III, 82, 84, 85
— — — — диффузионный III, 82
— — — — компремирование III, 82
— — — — концентрирование III, 84, 91, 92
— — — — кристаллизация III, 84
— — — — поглощение III, 232
— — — — — гидроокисью лития III, 80
— — — — — природными поглотителями III, 281
— — — — — система III, 408
— — — —- — щелочно-земельными металлами III,
232
— — — — центрифугирование III, 82
— — система III, 84
хемосорбция III, 74, 82
— — — гидроокись III, 85
— регенерация сорбентов на «Скайлэбе» III, 248
— — электрохимическая система III, 91
— — — — реакция разложения III, 106
— — — электролиз с твердым электролитом III,
106, 260
— токсическое действие (см. «Гиперкапния»)
— уровень равновесной концентрации III, 302
— — содержания III, 215
в кабине III, 408
— — — — — допустимый III, 409
— — — — — повышенный III, 408
— утилизация III, 258
методы III, 108, 112
— — — Сабатье реакция III, 109
— — система III, 109
Углеродистые соединения, углеводороды I, 129,
318—321, 324—326, 328, 330, 333-335, 356, 364
Угловой размер объекта III, 181
Угловые скорости II (1), 266, 269—271
Угловые ускорения 11(1), 266, 271—275; III, 471
— — обозначения и термины II (1), 272, 273
— — оси полукружных каналов II (1), 273
— — полные, воздействующие на каждый
полукружный канал II (1), 274
— — прецессионные II (1), 271—275
— — — математический анализ II (1), 271—275
ускорения Кориолиса II (1), 274; III, 433,
436
— — — эффективная составляющая II (1), 274
— — приложимость уравнений II (1), 274, 275
Уголь III, 110
Угревая сыпь III, 130
Ударное воздействие летящих предметов при
разрушении конструкции II (1), 257,. 258
Ударные волны III, 403
— — бесстолкновительные I, 65, 101, 102
— — в межпланетном пространстве I, 61, 63—66,
68, 78, 82, 83, 104, 112
головная I, 97, 99, 102, 103, 220
— — около Венеры I, 112, 113
538
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
Луны I, 112 направление «бок — бок» II (1), 254
Марса I, 112, 113, 170 «ноги — голова» II (1), 249—253
— — плазменные I, 57—59, 79 — _____ — «спина — грудь», «грудь — спина»
солнечного ветра I, 65, 113, 169 И (1), 253, 254
—- — солнечных космических лучей I, 77, 78, 80 — — — — остепороз после невесомости или иммо-
стоячие I, 77, 113 билизации II (1), 251, 252
Ударные ускорения II (1), 178, 232—261; III, 471 перелом костей ног II (1), 252
биохимические изменения II (1), 238 соударение с водой II (1), 232, 233
брадикардия и экстрасистолия II (1), 237, 238 способы моделирования воздействий II (1),
— — взаимодействие аэродинамического потока 244, 245
воздуха и быстрого торможения капсулы — — — — — вышка с вертикальным сбросом
с экипажем II (1), 233 И (1), 245
— — воздействие на голову II (1), 236 ________ — катапультные тренажеры — вышки
— — — на дыхательную систему II (1), 238 II (1), 246
— — — на позвоночник II (1), 237 — ________ маятники и ударники с пневмати-
защита II (1), 258—261 ческим приводом II (1), 246
— — — амортизирующие подкладки из твердой — _______ салазки с ракетным двигателем
пластической пены II (1), 259, 260 (пневматическим разгоном и водя-
гидравлическое демпфирование и устройст- ным торможением ) 11(1), 246
ва циклического напряжения II (1), 259 стенды с гидравлическим торможе-
— — — «изоволюметрическая модель» II (1), 258 нием с разрушающимися материа-
— — — индивидуальное снаряжение космонавта лами (сотовые ячейки), с энерго-
II (1), 260 поглощающими устройствами II (1),
— конструкция кресла II (1), 258, 259 245, 246
математические модели II (1), 260 требования к проведению экспери-
— — — погружение в воду и застывающий гипс мента II (1), 247
II (1), 258 угловое смещение II (1), 239
— противоударные опоры II (1), 259 угол наклона спинки кресла II (1), 260
— — — сиденья, моделированные по фигуре кос- физиологическое и патологическое действие
монавта II (1), 259 II (1), 235-239
— — — фармакологические и химиотерапевтиче- — — фиксация тела привязными системами II (1),
ские средства II (1), 260 236
— — — физическая подготовка космонавтов II (1), — — форма импульса II (1), 259
280 эксперименты на животных II (1), 241
фиксация к опорному устройству II (1), эксперименты на трупах II (1), 241
257, 258 Удельная ионизация II (2), 87
— — — эксперименты на животных II (1), 258, 259 — потеря энергии II (2), 87
«зоны травм» II (1), 241, 242 Удобства III, 474
— — индивидуальное катапультируемое сиденье Указатели подвижные III, 170
II (1), 233, 234 Укачивание, космическая форма II (2), 174 III, 389
— — катапультирование космического корабля — средства борьбы III, 363, 364, 366
II (1), 232, 234 Укладки аварийные III, 391
— — кинематические модели подсистем II (1), 243, — для выживания III, 363
244 — медицинские бортовые III, 362, 363, 365
— — комбинация катапультируемой капсулы и ка- — — — реакция на средства III, 356
тапультируемого сиденья II (1), 234 содержание III, 366
— — кумуляция воздействия II (1), 240 — ______ адреналин, III, 368
— — математические модели II (1), 242—245, 260 ________ аналгетики III, 366, 367
методы определения предельных значений антиаллергические средства III, 356,
II (1), 240-242 366
— — механизмы динамической системы II (1), 244 — ______ антибиотики III, 159, 343, 366
многовекторные воздействия II (1), 240, 254— антигистаминные средства III, 343, 363
257 — ______ АФК (аспирин — фенацептин — ко-
— — — — переносимость человеком II (1), 254— феин) III, 364
257 на «Аполлоне» III, 364, 392
система фиксации II (1), 255 лунный модуль III, 366
модели тела II (1), 244 «Востоке» III, 392
— — направление «бок — бок» II (1), 239 — — — — — «Джемини» (основная и дополни-
«голова — ноги» II (1), 237 тельная) III, 364
действия II (1), 236 космических кораблях США III,
— — общее состояние организма II (1), 236 363
— — операция стыковки II (1), 234 _________ «Меркурии» III, 363
определение II (1), 234, 235 «Салюте» III, 366, 367
— — отделение капсулы космического корабля — _____ «Скайлэбе» III, 365
с экипажем от стартующей ракеты-носителя — — — — — «Союзе»» III, 366, 367
II (1), 233 Укрытие временное, постройка III, 386
повторные воздействия II (1), 240 Уксусная кислота III, 54
посадка космического корабля II (1), 232 Ультразвуковая Допплер-кардиография II (2) , 279
— — предельно переносимые II (1), 247—249 Ультрафиолетовая радиация (излучение) (см. также
— — — — компрессионный перелом позвоночника «Биологическое действие экстремальных факто-
II (1), 249—251 ров», «Радиация»)
УКАЗАТЕЛЬ К I, И7 III ТОМАМ
539
абиотическое действие II (2), 71—73
— — бактерицидное действие II (2), 71—72
— — биодоза эритемного облучения II (2), 72
— — действие на кожу II (2), 72
источники II (2), 60, 61
пигментация кожи II (2), 71, 72
спектр II (2), 71
фотокератит II (2), 73
— — фотофтальмия II (2), 73
— — эритема кожи II (2), 72
Умственные и характерологические способности
III, 425
Универсальность человека III, 459
Унификация частей системы III, 251
Уорден А. II (2), 147; III, 380
Упаковочные средства, III, 46
Уплотняющие устройства III, 271
Упоры III, 194
Управление ручное II (2), 204
Управления системы III, 413
Управляющее воздействие II (2), 204
Упражнения физические III, 192, 385, 476
в длительном полете III, 192
— — — — — комплексы III, 193
— — комплексы III, 440
проведение III, 193
на гимнастических снарядах III, 441
— — — с использованием специальных устройств
III, 370
— — фиксацией тела III, 193
система III, 440
— — — изометрические III, 192
— — __ изотермические устройства III, 193
— — — изотонические III, 192
Уран I, 39, 198, 227—233, 245
— атмосфера I, 201, 227—229, 231—233
— модели строения недр I, 232, 233
— поверхность I, 230, 231, 231
альбедо I, 200, 230, 233
— радиоизлучение I, 229
— спутники I, 245
альбедо I, 245
характеристики I, 245, 246
— характеристики I, 112, 113, 199, 200, 228
температура I, 229, 230, 232, 233
Уринализис II (2), 141
Уровень иерархии биологических систем II (2), 259
— ошибок переключения II (2), 236
— резервирования систем II (2), 226
Урожай, величина III, 289
Урожайность III, 285
USAFSAM (проглатываемая «пищевая» зубная паста)
III, 137
Усиление III, 253
«Усиления» эффект III, 304
Усилители для электрокардиографии II (2), 276
Ускорения, адаптация II (1), 214—216
— — механизмов кровообращения III, 427
— в полете, восприятие III, 384
— — — конечная фаза III, 376
— воздействия на участке спуска III, 376
— возможности тренировки II (1), 215, 216
— вращения в атмосфере чистого кислорода III, 377
— гипофизэктомия, адреналэктомия II (1), 205, 206,
— градиент нарастания II (1), 179, 185
— деятельность оператора II (1), 210, 211
— длительные II (1), 178
— допустимые величины II (1), 181
— — — длительности действия II (1), 181
— дыхательная система II (1), 197—200
— — — жизненная емкость легких II (1), 197
— — — минутный объем дыхания II (1), 197, 198
— — — нарушение газообмена II (1), 198, 199
— — — направление «голова — ноги» II (1), 200
— — — — «ноги — голова» II (1), 197
«спина — грудь» II (1), 197, 198
— железы внутренней секреции II (1), 206, 207
— желудочно-кишечный тракт II (1) 208, 209
— земной силы тяжести II (1), 324
— знакопеременные II (1), 177
— зрительный анализатор II (1), 200—203
— — — абсолютный зрительный порог II (1), 202
— — — картина глазного дна II (1), 202, 203
— — — контрастная чувствительность II (1), 201,
202
— — — механизм нарушения зрения II (1), 202,
203
— — — направление «ноги — голова» II (1), 200—
202
— — — — «спина — грудь» и «грудь — спина»
II (1), 200, 201
— — — острота зрения II (1), 201
— — — пороги нарушения зрения II (1), 200, 201
— — — потеря периферического зрения, II (1),
201
— — — применение отрицательного давления на
глазное яблоко II (1), 202
серая и черная пелена 11(1), 185, 200—203
— — — угол наклона спинки кресла II (1), 201, 202
— иммунобиологическая реактивность II (1), 214
— классификация и терминология II (1), 177—179
— комбинация с высокой температурой II (1),
186, 187
с гиперкапнией II (1), 186
— — с гипоксией II (1), 186
с дегидратацией II (1), 187
с облучением II (1), 213
— — с пониженной температурой II (1), 187
— Кориолиса II (1), 266, 271-275
— костный мозг II (1), 207
— кумуляция II (1), 214, 215, 216
— линейные III, 471
— — комплексное воздействие III, 436
— механизм влияния на организм II (1), 215—218
— мышечная деятельность II (1), 210, 211
— общее действие на организм II (1), 179, 180
— переносимость, визуальный порог III, 382
— — влияние гинокинезии III, 384
Ь Gz III, 383
меры повышения III, 383, 385
— — под влиянием факторов полета III, 380
предел III, 382
— — профилактика снижения III, 384
— — ухудшение в длительных полетах III, 384
— переносимые профили II (1), 184
— повторные воздействия II (1), 214, 215, 216
— повышение устойчивости организма II (1), 218
219, 222, 223
— — — — адаптация к гипоксии II (1), 222
гипотермия II (1), 222, 223
— — — — дыхание чистым кислородом II (1), 220
иммерсионные системы II (1), 220, 221
— — — — комплексные средства II (1), 223
— — — — общее закаливание, фцзическая
тренировка и адаптация к ускорениям
II (1), 221
— — — — противоперегрузочные костюмы, ППК
II (1), 218, 219
— — — — профилированные ложементы II (1), 219,
220
— — — — угол наклона спинки кресла и поза
человека II (1), 219
540
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
— — — фармакологические средства II (1), 222
положительные (+ Gz) III, 383
поперечные (+ Gx, или «глаза внутрь») II (1),
178, 179, 182; III, 328, 377
— адаптация III, 441
потеря зрения кратковременная III, 384
почки и мочеотделение II (1), 209, 210
проблемы и пути дальнейших исследований
II (1), 223, 224
продольные II (1), 178, 179, 182
противодействия III, 382
работоспособность II (1), 210, 211
радиальные III, 434
— снижение переносимости III, 433
реактивность, организма в последействии II (1),
211-214
реакция III, 422
система крови II (1), 207, 208
— кровообращения II (1), 190, 197
— — направление «ноги — голова» II (1), 190—
192
«спина — грудь» 192, 193, 196
средства защиты, 377
угловые (см. «Угловые ускорения»)
ударные (см. «Ударные ускорения»)
условные рефлексы II (1), 204, 205
устойчивость человека II (1), 180—190; III, 442
— — аорто-ретинальный угол 182, 183
возраст II (1), 184, 185
— — зависимость от направления действия
11(1), 181—183
— — индивидуальная III, 441
критерии оценки II (1), 180—190
критические состояния организма II (1),
180
— — объективные критерии переносимости
II (1), 180
положение и поза тела II (1), 182, 183,
186
— — порог субъективной устойчивости II (1),
180
после гипокинезии II (1), 187, 188, 189, 190
— — — космического полета (состояния
невесомости) II (1), 187—190
— — роль мышечной системы II (1), 186
— — скорость (градиент) нарастания ускорений
II (1), 183, 184
— — сосудисто-вегетативная дистония II (1), 186
субъективные симптомы II (1), 180
— — тренировка для повышения III, 439
— — — — — на центрифуге III, 384
по программе «Меркурий» III,
377
— — угол наклона спинки кресла II (1), 182—
184
— — фазы адаптации и декомпенсации II (1),
217, 218
— — физиологические факторы II (1), 181
— — физические факторы II (1), 181
— — фиксация тела и особенности опоры II (1),
184
— — функциональное состояние организма
II (1), 185
физиологические эффекты III, 376
физиология III, 347
физическая переносимость II (1), 182—184; III (1),
377
физическое действие II (1), 190—210
хроническое действие II (1), 149—164
— — акселерационный стресс и адаптация II (1),
149—151
— — — белки плазмы II (1), 159
— — — кровообращение II (1), 164
кровь II (1), 157, 158
на человека II (1), 169, 170
— — — обмен веществ II (1), 161—164
вода II (1), 161
липиды II (1), 159—161
межуточный II (1), 162, 163
— — — общие (системные) реакции II (1), 164
— — — объем плазмы крови II (1), 159
потребности в питании II (1), 161, 162
— — — рост внутренних органов II (1), 153, 154
— — — — и развитие организмов II (1), 151—153
мышц II (1), 156, 157
скелета II (1), 154—156
состав тела II (1), 159—161
— — — теплорегуляция II (1), 163, 164
— — — функции почек II (1), 164
— — — центрифуги для биологических
экспериментов II (1), 149
— — — эритроциты И (1), 158
— — — центральная нервная система II (1), 203—
206
ЭЭГ II (1), 205
Ускорение и гиподинамия (комбинация факторов)
11(2), 244, 245
— и ионизирующее излучение (комбинация
факторов) II (2), 246, 248
— и радиация (комбинация факторов) II (2), 109
— и температура окружающей среды (комбинация
факторов) II (2), 245
Ускоренные ядра II (2), 87
Ускорители частиц для биологических исследований
II (2), 90
имитация радиационной обстановки
в космосе II (2), 89, 90
Условия и уровень жизни на борту III, 474
Условия моделируемого полета II (2), 234—236
Условия «нулевого G» II (1), 324, 325
Устойчивость космонавта к стрессу II (2), 167
Устойчивость организма, III, 192
— — повышение III, 432
Устройство типа масс-спектрометра III, 118
Утечки III, 221
— атмосферы кабины III, 395
скафандра III, 211
— проблема III, 200
Утомление III, 363
— глаз III, 180
— средства снятия III, 366
Ухо, евстахиевы трубы III, 364
— __ __ проходимость III, 351
Ушной лабиринт II (1), 278, 279
Ф
Фагопродукция II (2), 314, 317, 318
Фаготитрования метод III, 143
Фазовый сдвиг суточной ритмики II (2), 143
Фазочувствительный круговой детектор II (2), 278,
279
Фактор информационной природы II (2), 153
— космического полета III, 439, 459
— — — типы воздействия II (2), 244
— нервно-эмоционального воздействия II (2), 159
Фармакологически] активные вещества III, 326
Фармакологические препараты (средства) III, 357.
371
Фармакологическое повышение устойчивости к
ускорениям IIL 385
УКАЗАТЕЛЬ К I, И, III ТОМАМ
541
— снижение чувствительности к неблагоприятным
факторам полета III, 366
— усиление действия III, 326
Фармакохимическая защита от облучения в
космическом полете II (2), 129
Фезиомон III, 155
Фекальные массы (кал, каловые массы) III, 30
— — азот и минеральные вещества III, 31
— — вес жидких компонентов III, 30
— — влага, удаление III, 219
выделение газообразных и токсических
веществ III, 142
— — консервация III, 155
— — — высушиванием III, 153
препаратами серебра III, 155
манипуляции III, 142, 143
— — минерализация органического вещества III,
287
— — сбор и хранения III, 266
устройство III, 219
— — сжигание III, 469
— — суточное количество III, 146
хранение III, 143, 469
_ — — влияние на газовый состав воздуха III, 142
— — энергетическая ценность высушенных
органических компонентов III, 31
Фенамин III, 385
Фенила л анин III, 22
Фенилтрихлорацетат III, 155
Феногенетика II (2), 332
Фенологические наблюдения II (2), 322
Фенолсодержащие соединения III, 155
Фенолы III, 144
— выделение III, 146
— токсикологическая значимость III, 145
Феномен пролонгирования времени 11(2), 150
Феоктистов К. П. II (2), 142, 174, 291; III, 42, 43
Ферменты, химия III, 481
Фибрилляция предсердий III, 350
Фибриноген III, 343
Физиологическая измерительная система II (2),
268—272
Физиологическая измерительно-информационная
система межпланетного корабля II (2), 299
Физиологическая точка действия фактора I, 275
Физиологические возможности человека жить и
работать в космосе III, 446
— — — — — — при различных нагрузках
и стрессах III, 425
— изменения III, 482
— измерения на межпланетном корабле II (2), 299
— — в космосе, направления и пути
совершенствования II (2), 299—302
— сдвиги III, 457
— функции III, 411
ингибиторы III, 213, 274
корреляция III, 291
— часы организма II (2), 140
Физиологический наземный циркадный ритм II (2),
149
Физиология высотная III, 358
Физиология растений III, 481
Физиолого-гигиенические и психологические
аспекты организации жизни в кабине космического
корабля III, 165
Физическая активность III, 15, 211
— культура III, 334
Физические факторы срезы обитания III, 278
— — — — характеристики III, 43
Физические характеристики электромагнитных
полей II (2), 9—11
— энерготраты III, 16
Физическое развитие III, 422
— состояние космонавтов III, 371
— — — поддержание III, 472
Филлоквинон III, 26
Фильтр бактерицидный III, 157, 232
— взрыв III, ИЗ
— для очистки воздуха III, 114
— древесноугольный III, 160
— из металлических сеток, колец III, 115
— механический III, 262
— показатели работы III, 115
— пылеемкость III, 115
— пылеосадительный III, 114
— система III, 470
— электростатический III, 262
Фильтрация III, 262
Фипро S007/7 III, 206
Фитили III, 151
Фитомасса III, 282
Фитоценозы III, 278
Флавониды III, 25
Флегматики III, 195
Флуоресцентные лампы II (2), 63
Флуорохромы I, 370, 371
Флюорит III, 106
Флюороскопическое исследование
Фоновые данные III, 354, 426, 446
Фонокардиография II (2), 276; III, 426
— интегральная II (2), 276
— низкочастотная II (2), 279
Формалин III, 158
Формальдегид, превращения в гомогенной системе
III, 51
— реакция конденсации в сахара III, 52
Формантный метод анализа акустических
характеристик речи II (2), 169
«Формоза» III, 50 (см. также «Сахара»)
Форсунки III, 296, 297
Фосфаты, потребность в полете III, 371
— прием внутрь, 371
Фосфор III, 287
— потери III, 480
— потребление III, 468
Фосфорный ангидрид III, 107
Фотобиологические процессы I, 359
Фотодиоды II (2), 62
Фотокератит II (2), 73
Фотопериоды III, 285
Фотореактивация I, 275, 281, 291, 304, 358
Фотосинтез I, 309, 358—361, 383, 384; III, 279,
291, 301
— зоны наибольшей активности, III, 281
— коэффициент III, 291
— методы определения интенсивности III, 294
— переходные процессы III, 294
Фотосинтезирующие организмы I, 299, 309, 332, 358,
365, 383, 384
Фотосинтетический коэффициент III, 292
— — установки III, 290
Фотоскопический цикл II (2), 140
Фотостимуляция III, 426
Фототрофное звено III, 283
Фототрофные организмы III, 278
Фотофтальмия III, 213
Фотохимические реакции порфиринов I, 358
Фотоэкологическая окружающая среда II (2), 140
Фотоэмиссионные диоды II (2), 62
Фреон-113 III, 260
dl-фруктоза III, 50
Фрукты III, 239, 247
542
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
Фталазол III, 343
Фталилсульфатиазол III, 343
Фторгалоуглеродно-полиэтиленовые материалы III,
40
Функции организма, наблюдения III, 478
— — космонавтов «Восход-1» III, 43
— — физиологические, стереотипы III, 177
— ритмические II (2), 144
Функциональные возможности организма III, 433
— — — ограничения III, 478
пробы III, 371
— — — резервы III, 432
— — — системы III, 459
— — человека в системе «человек-машина» II (2),
199-205
Функциональные методы обнаружения жизни (см.
«Методы обнаружения жизни»)
Функциональный резерв организма, изменения
II (2), 297
индикаторы II (2), 291
Функционирование, индивидуальные уровни III,
430
— оборудования, надежность III, 147
Фурункулы III, 130
X
Halix pomatio (виноградная улитка) III, 284
Характеристика органов чувств человека II (2),
200, 201
— систем индикации и управления II (2), 223
— физиологических измерительно-информационных
систем в полетах различного назначения II (2),
301, 302
Хейс Ф. II (2), 147, 159; III, 380
Хемилюминесцентные жидкие смеси II (2), 62
Хемоавтотрофные механизмы III, 299
Хемосинтез I, 300
Хемосинтезирующие бактерии III, 279
Хемосорбция III, 75
— водяного пара III, 75
— углекислого газа III, 74
Хемотрофные организмы III, 278
Химическая основа жизни I, 353, 356, 357
Химический состав, элементы
— — — атмосферы
Венеры 1,153, 154, 157, 158, 164-167,
190, 191
Земли I, 36, 39, 44, 45, 139, 166, 167,
191, 298, 328
Марса I, 171, 172, 191
Меркурия I, 146, 147
Нептуна I, 228, 229
— — — — планет-гигантов I, 198
планет земной группы I, 139
Сатурна I, 221—224, 226
Урана I, 228, 229
Юпитера I, 201, 203
звезд I, 25, 26, 28, 29, 32—37
комет I, 251—253, 321
— — — космических лучей, галактических I, 66,
67, 70
— — — солнечных I, 70
— — из планетной плазмы I, 61—66
метеоритов I, 39, 41, 43, 66, 85, 128, 136
поверхности Марса I, 177—179, 181
пород Земли I, 66—128
Луны I, 125, 127—130, 134-136
— ___■__ при эволюции Вселенной I, 19, 21—26
— — — Солнечной системы I, 36—37
— — — — туманности I, 39—41
Солнца I, 32, 43, 44, 53, 61, 136
Хладоагент III, 236, 267
— жидкий III, 241
— расход III, 211
Хлебные изделия III, 48
хлебцы III, 238
Хлор III, 287
— в моче III, 43
Хлоралгидрат III, 368
Хлорал-гидрат 2-бензил-бензилендазол III, 334
Хлорелла 316, 319
Хлориды III, 27
— выведение у В. Ф. Быковского III, 42
— выделение в цикл «человек—человек» III, 299
Хлорофилл III, 279
— окисление тетрапиррольного кольца III, 301
Ходьба, имитация III, 192
— на Луне III, 210, 226
Холерики III, 195
Холестерин в крови у космонавтов «Восход-1» III,
43
Холецистография III, 425
Холин III, 25
Холиномиметики III, 320
Холод, действие на организм III, 15, 386
Холодовая проссорная проба III, 426
Хондриты углистые (см. «Метеориты»)
Хром ангидрид в смеси с серной кислотой III, 158
— окиси III, 64
— трех окиси III, 158
Хроматограмма III, 50
Хроматография газожидкостная III,. 51
Хромид никеля (ткань карма или кромель-Р) III,
206
Хромосомные аберрации I, 301
Хронический эксперимент (моделирование
радиационных воздействий при длительных космических
полетах) II (2), 81
Хронобиологические методы II (2), 144
Хронобиология II (2), 139
Хрунов Е. В. II (2), 162, 169
Художественные колористические композиции III,
187
ц
Цвет III, 181
— эмоциональная направленность III, 184
— — — отрицательные эмоции III, 184
— — — предпочтительность, привлекательность
III, 184
Цвета кодирующие III, 185
«Цветовариатор» III, 187
Цветовая гамма воздействие III, 185
— динамика III, 187
— зона III, 184
Цветовое пятно III, 185
— — насыщенного цвета III, 185
Цветовой тон лунной поверхности, изменения II (2),
238
Цветовые реалистические картинки,
социологический аспект III, 186
— схемы III, 186
— характеристики, эмоциональная активность III,
185
— эквиваленты музыкальных образов III, 187
Цветодинамические композиции III, 187
Цветоколористические характеристики — сезон,
время суток III, 186
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
543
Цветомузыка, музыкальные образы, выражение
в рисунке III, 187
— синхронизация цветовой партии с музыкой III,
187
Цветомузыкальное воздействие III, 186
Цветомузыкальные программы III, 187
— фильмы III, 187
Цветомузыкальный синтез III, 187
Цветоощущение в космическом полете II (2), 174,175
Цвето-световой климат III, 184
Целлюлаза III, 284
Целлюлозные ткани III, 159
Центрифуга III, 422, 442
— испытания III, 432
— ознакомительно-тренировочные вращения III,
441
Центробежное силовое поле, вращение диафрагмы
III, 100
Цеолиты (молекулярные сита) III, 73, 82
— в патронах III, 84
— гранулированные III, 83
— регенерация III, 83
— синтетические III, 82, 83, 232, 258
— типы А и X III, 83
13-х III, 258
Цетавлон III, 156
Цефирель III, 156
Цианиды III, 320
Цианоз III, 406
«Цикл свободнотекущий» II (2), 149
— труда и отдыха (бодрствования и сна) II (2), 205
«Цикличные» отделители III, 262
Циркадная вариабельность II (2), 140
— периодика (ритмика) человека II (2), 139
нестойкая II (2), 143
Циркадный ритм отдыха и активности II (2), 139
— — сна и бодрствования II (2), 139
— — в орбитальном полете II (2), 140—145
— — на космических станциях II (2), 145
— — при межзвездном полете II (2), 150
— — при полетах на Луну («Аполлон-7—15»)
II (2), 145-149
— — при полете на Марс II (2), 149—150
Циркадные ритмы III, 475
Циркодианные ритмы III, 178 (см. также «Суточная
периодика»)
Цистамин, меркамин III, 322, 323, 328, 368
— производные III, 323
дисульфид III, 322
— — N-замещенный III, 322
— — салицилат III, 324
— — хлоралгидрат III, 324
— — хлористоводородный III, 368
— — цистамин-аминоэтилизотиурон III, 367
— — цистамин-дисульфид III, 323, 368
цистафос III, 323, 328
— — цистафос-р-аминоэтилмиофосфорная кислота
III, 328
цистеамин III, 322, 328
— — — влияние на проявления лучевой болезни
III, 324, 325
— _ _ оптимальная защитная доза III, 322, 331
— — — эквимолекулярная доза III, 322
цистеин III, 322
доза переносимая III, 322
— — — — предельно допустимая III, 322
— — — пероральное применение III, 325
— — — повышение чувствительности к
вращательным перемещениям III, 367
— — — — — — высоким тепмпературам III, 367
— — — — — при перегрузках III, 329
фармакологический эффект III, 330
Цистин III, 322
— продукты декарбоксилирования III, 322
Цитотопологические исследования (нервной ткани,
кожи и сетчатки глаз) in vitro с
фотоэмульсионным контролем II (2), 312, 313
Цитрин III, 336, 343
Циферблат III, 170
Цифровая информация, передача III, 170
Частицы, потоки высоких энергий
— — — — в космических лучах галактических I,
66, 67
в солнечных лучах I, 59, 60, 67—78,
80—83
в магнитосфере Юпитера I, ИЗ, 114,
221
— — — — в межпланетном магнитном поле I, 82
пространстве I, 68—70, 75, 80, 81
в околоземном пространстве I, 68, 70,
109
— — — — в радиационных поясах Земли I, 93, 94,
98, 99
— — — — в солнечной плазме I, 110
— — — — — туманности I, 39
в солнечных вспышках I, 49, 64, 81
во Вселенной I, 20—23, 25, 29
«Челнок», программа III, 482
Челночные полеты III, 457
Челночный корабль III, 459
«Человек — водоросли», система III, 301
«Человек — оборудование», система III, 169
Человек-оператор III, 165
— функции III, 174, 175
Череп III, 425
Чтение III, 189
Чувствительность вестибулярного аппарата к
гальваническому току II (2), 175
— глаза контрастная II (2), 66, 67
Чувство голода (у космонавтов) II (2), 174
— тяжести в голове (у космонавтов) II (2), 174
Чувство ответственности III, 443
— усталости III, 364
Ш
Шведская стенка III, 193
Швейкарт Р. И (2), 146; III, 380
Шепард А. II (2), 147,159; III, 39,201, 377, 378, 380
Ширра У. II (2), 146; III, 39, 378, 380
Шихта III, 149
— комплексная III, 63
Шкалы III, 170
— отсчета круглые (круговые) II (2), 223, 226
Шмитт Г. III, 380
Шок, лечение III, 363
— от быстрого согревания III, 412
— средства борьбы III, 366
Шпинель III, 114
Шприцы для подкожных инъекций III, 363
Шприц-тюбик III, 363
Шум II (1), 371-395
— авиакосмический II (1), 373—375
— — спектр и диапазон II (1), 393—395
— аэродинамического происхождения II (1), 370,
374, 375
— аэродромный II (1), 385, 386
— бортовых систем II (1), 374
544
УКАЗАТЕЛЬ К I, И, III ТОМАМ
борьба II (1), 392—393
— акустическая доработка летательных
аппаратов II (1), 392, 393
— индивидуальные противошумовые средства
II (1), 393
— максимальная общая защита II (1), 393
— объекты воздействия II (1), 393
II
шлем II (1)
— — противошумовой костюм II (1), 393
— слуховые протекторы II (1), 393
— характер эксплуатации средств II (1), 392
влияние в космическом полете II (2), 180, 181
воспринимаемый II (1), 385
двигателей инфразвук II (1), 373, 374
— реактивный II (1), 373, 374
— ультразвук II (1), 374, 375
действие на человека II (1), 375—391
— акустический стресс II (1), 375, 376
— болевые ощущения II (1), 376
— — — вестибулярная система II (1), 376
— ■— — вибротактильная чувствительность II
(1), 393
— — — временное смещение порогов слуха II
(1), 375, 376
— — — высокая интенсивность II (1), 387—
389
импульсный II (1), 376, 386
— — — индекс шумового воздействия II (1),
386
— — — индивидуальная слуховая
чувствительность к шуму II (1), 376
инфразвук II (1), 388
— — — комплексные реакции человека II (1),
385—387
— — — космические операции II (1), 389—
392
— — — неслуховые эффекты II (1), 393
нарушение сна II (1), 377, 378
постоянный сдвиг порога II (1), 375,
376
— — — постоянный шум II (1), 387, 388
потеря слуха II (1), 375, 376
— — — психологические реакции II (1), 378—
383 :
работоспособность II (1), 384, 385
— — — — комбинация шума, вибрации и тепла
II (1), 384
речевая связь II (1), 378, 379
— — — артикуляционный индекс II (1),
381, 382
— — — взвешенное звуковое давление
II (1), 379
измерение разборчивости речи
II (1), 382, 383
— — — комбинация шума и вибрации
II (1), 383
— — — личностные факторы II (1), 378,
379
— — — методы анализа и расчета II (1),
379
— — — разборчивость речи II (1), 381—
383
речевой уровень помехи II (1),
379, 380
— — — — — уровень звука II (1), 379
— — — шумовой критерий (критерий
шума) II (1), 379, 380
— — — — — эффективность коммуникаций
II (1), 378-383
— — — слуховые реакции II (1), 375
ультразвук II (1), 388, 389
— — — — физиологические реакции общие II (1),
376—378
— диапазон слышимых частот II (1), 375
— защита см.: Шум, борьба II (1), 374
— звуковые удары («хлопки») II (1), 374, 385—-
387
— зона максимальной интенсивности II (1), 373
— импульсный II (1), 375, 376
— источники II (1), 392
— космические операции II (1), 389—392
запуск II (1), 390
— — — летный экипаж II (1), 390
— — — наземный персонал II (1), 390
население II (1), 390
орбитальная фаза полета II (1), 390, 391
спуск II (1), 391
статический запуск II (1), 391, 392
— переносимость III, 378
— постоянный II (1), 387, 388
— предельные уровни II (1), 393—395
— — — звуковые частоты II (1), 395
импульсный II (1), 395
инфразвук II (1), 394
ультразвук II (1), 395
— природа II (1), 371, 372
— реактивного и ракетного двигателей II (1), 373—
375
— спектр II (1), 372
— тяговых двигателей II (1), 373
Шунт крови слева напрво III, 428
Шунтирование эндолимфы III, 350
щ
Щелочные металлы, карбонатные соединения III,
195
Эбулизм II (1), 13
Эванс Р. III, 380
Эвентрация кишечника (выкрытие брюшной
полости в невесомости) III, 369
Эволюция
— Вселенной I, 313, 317—319, 321
— Земли I, 327, 329, 338
Экзобиология (см. также «Внеземные формы жизни»)
1, 271, 317, 352, 368, 384, 385, 387
Эвристическое прогнозирование II (2), 262, 294
Эйсел Д. II (2), 146; III, 380
Эйфория III, 406
Экзотермические средства I, 409
Экипаж космического корабля III, 195
— — — анализ социальной психологии
ограниченного коллектива III, 195
— — — взаимодействие людей в процессе
групповой совместной деятельности III, 432
— — — взаимоотношения между членами
экипажа III, 148
групповая деятельность III, 474
— — — — — выявление лидера, гомеостат III,
195
— — — — — изоляция, варианты III, 474
— — — — — подготовка III, 445
— — — — — работоспособность III, 474
— — — — — совместимость III, 432, 474
— — — — — тренировка предполетная III, 443
— — — — — эффективность III, 474
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ
545
— — —^жизнедеятельность, нормативы условий III,
233
— — — отбор, требования III, 473
— — — — выявление членов группы лидеров III,
195, 474
— — — — психиатрическое исследование III,
358
— — — — психиатрическое и психологическое
исследование III, 432
— — — — рентгенологическое исследование III,
422, 425
— — — — офтальмологическое исследование,
требования по зрению III, 350
стоматологическое исследование III,
425
— — — стабильность функционирования III, 196
штат III, 253
— — —■ — для лунных полетов III, 448
Экологическая ниша I, 271; III, 283
— система III, 279
— — закрытая III, 279
— — искусственные, воспроизведение природных
отношений III, 282
Экология человека III, 277
— экспериментальная II (2), 333
— — воспроизведение природных отношений III,
282
Экранирование III, 471
— защитный эффект III, 337, 338, 346
— — — отдельных органов и систем III, 336
— — — радиочувствительных органов III, 336,
338, 341
— — —участков костного мозга II (2), 123
Экраны III, 318, 341
— вес III, 319
— зависимость эффективности от ширины и
толщины III, 339
— масса защищенных тканей III, 338
— ослабление потока излучения III, 318
— остаточная доза III, 338
— экранирующий материал III, 318
— — — взаимодействие с излучением III, 341
Экскременты (см. также «Фекальные массы», «Кал»)
III, 30
— анализ на содержание витаминов III, 24
— животных, интенсивность выделения летучих
продуктов III, 143
— свежие, хранение III, 143
Экспертиза летного состава III, 432
«Эксплорер-10» I, 101
«Эксплорер-12» I, 101, 111
«Эксплорер-14» I, 111
«Эксплорер-16» I, 85, 86
«Эксплорер-23» I, 85, 86
«Эксплорер-26» I, 99
«Эксплорер-33» I, 65, 66, 103
«Эксплорер-33» I, 74, 77, 78
Эксплуатационные качества III, 251
Эксплуатация на орбите научного оборудования
II (2), 238
Экстрасистолия III, 434
Экстремальные воздействия среды, диапазон
устойчивости организма III, 433
защита III, 385, 386
— факторы (см. «Биологическое действие
экстремальных факторов»)
Электрическая дуга (открытая, закрытая) II (2),
62
Электрические источники III, 254
Электрические поля III, 319
воздействие II (2), 38—40
35 Заказ Jfl 1174, т. II
— — — морфологические изменения II (2), 39
— опасные плотности тока II (2), 39
— — — пороговые уровни II (2), 38
— — — субъективные симптомы II (2), 39
— — — чувствительность различных органов
II (2), 38
разряд в газах III, 111
тлеющий III, 111
— токи в атмосфере II (2), 9
Электрическое сопротивление кожи II (2), 285
Электродиализатор III, 89
— конструкция III, 89
— с ионообменными мембранами III, 90
Электродная паста, индивидуальные пробы на
аллергию III, 356
Электроды, вживление II (2), 269, 276
Электрокардиограмма III, 215
— при ортостазе III, 427
Электрокардиографические исследования,
специальные III, 427
— оборудование III, 362
Электрокардиография II (2), 165, 273—276; III,
426
— электроды II (2), 274—276
Электролиз III, 97
— на электролите P2O5«H2SO4 HI, 80
— расплавов солей III, 108
— растворов солей III, 104
— — — система III, 104
солей III, 103
— — сульфатов III, 87
— с твердым электролитом III, 107
— электроды пористые III, 102
— — серебряно-палладиевый катод III, 80
сетчатые III, 100, 102
— — смачиваемость электролитом III, 98
жидкостью в невесомости III, 98
— электрическое сопротивление межэлектродного
пространства III, 98
— _ — давление III, 98
— — — — мембранный регулятор III, 100
Электролизер III, 73, 98, 107
— питание водой III, 100
— с твердым электролитом III, 107
— физико-химические явления III, 98
Электролизная установка, вращающаяся III, 99
с вращающимися диафрагмами III, 99
— — — твердыми электролитами III, 107
— — — — — и электродами III, 101
— — диафрагмы III, 100
— — искусственное силовое поле III, 98
— — капиллярно-пористые элементы III, 102
— — наземная III, 98
— — энергоемкость III, 103
Электролизная ячейка с пористыми электродами
III, 102
— — с твердым электролитом
Электролизное устройство с селективными
элементами III, 100
— — — — — центробежные разделители
(сепараторы) III, 100
Электролизные системы с твердым электролитом III,
106
— — — — — двуокисью циркония III, 107
— — — — — модель III, 105
— — — — — удельная мощность III, 105
Электролизный блок III, 258
— — плотность тока III, 105
Электролитические газы, образование III, 102
— — отделение в невесомости III, 98
— элементы III, 261
546
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, Ш ТОМАМ
Электролиты III, 372 — процессы III, 430
— в организме, послеполетные изменения III, 371 Эмфизема высотная тканевая II (1), 13, 33, 34
— искусственная циркуляция III, 100, 104 — подкожная декомпрессионная II (1), 33, 34
— нормирование III, 26 Эндокринная система III, 371
— положение III, 98 — — гормональные вещества III, 480
— регулирование уровней III, 479 гормональный баланс, нарушения III, 433
— твердые III, 105, 259 — — гормоны, изменение содержания III, 372
из полимеров III, 261 — ■ коры надпочечников III, 27, 336
— щелочи III, 261 Энзимы микросомальные III, 25 (см. также «Фер-
Электролюминесцентные диоды II (2), 62 менты»)
— панели II (2), 65 Энергетическая система изотопная «Брайтон» III,
Электромагнитное излучение (поля) II (2), 62; III, 254
278 — — радиоизотопная III, 257
Электромагнитные взаимодействия III, 270 — — электрическая III, 253
— — волны, диапазон видимый III, 470 Энергетические уровни III, 210
инфракрасный, эмиссии III, 267 — установки в кабине III, 410
ультрафиолетовый III, 470 Энергия акустическая II (1), 370—375
и поля, воздействие (механизмы) II (2), — звука см. также: Звук II (1), 371, 372
43—45 характеристика 11(1), 371, 372
Электрометр Вольфа II (2), 78 частные компоненты II (1), 372
Электромиография («интегральная», вживление — видимой части солнечного спектра III, 279
электродов) II (2), 284 — высвобождение в организме III, 14
«Электрон» I, 95 — запас III, 280
Электроны III, 319 — источники III, 253
Электрооборудование, очаги возможного возгорания неспецифические в организме III, 14
и воспламенения III, 403 — расход III, 14, 211 (см. также «Энергозатра-
— контроль качества и исправности III, 404 ты»)
Электроокулография 11(2), 165, 281, 282 тарировочная кривая III, 210
Электроплетизмография (реография, реоэнцефало- — усиливаемая организмом III, 211
графия, диэлектрография) 11(2), 278 Энергозатраты космонавта II (1), 114, 115 (см. также
Электротравмы III, 403 «Теплопродукция»)
Электрохимические генераторы (ЭХГ) III, 63 — — в покое III, 14, 387
— процессы, адсорбция III, 82 и потребление кислорода III, 16
организация в невесомости III, 102 показатель III, 211
подвод воды III, 103 при тяжелой работе III,. 387
температура III, 97, 105 уровень, определение III, 210
— — удельная скорость (плотность тока) III, — — уровень при деятельности III, 16
88 — — — — — в космическом полете III, 17
устройства (электродиализатор) III, 89 в открытом космосе III, 214
концентрация электролита III, 97 вне корабля III, 202
— — — с ионообменными мембранами* III, 90 — — — — — на поверхности Луны III, 17
— — — типа кислородно-топливного элемента III, — — — — — — — —. космонавтов «Аполлона»
89 Ш, 210
— — электролиз с твердыми электролитами III, — — — — — в различной температуре окружаю-
105 щей среды III, 15
Электроэнергия, генерирование III, 259 — : при физической нагрузке III, 193
— преобразование в тепло III, 71 командира «Аполлон-12» III,
Элеутерококк колючий III, 334 211
Электроэнцефалография как показатель устойчиво- — •_ — — 1. космонавтов «Восток» III, 17
сти к стрессу II (2), 167 «Джемини» III, 17
— машинный анализ II (2), 288 «Меркурий» III, 39
— электроды, отведения, предусилители, запись Энергообмен в состоянии покоя III, 14
11(2), 165, 167, 284, 285 Энергопотребление III, 14
Эмболия 11(2), 16. Энерготраты (см. «Энергозатраты»)
— жировая и костно-мозговая II (1), 22 Энтальпия вентиляционного газа III, 211
— пузырьками гелия II (1), 16. Энцефалограмма III, 426
Эмоции, биологическая теория II (2), 154 Эпидемиологическое обследование III, 354
— информационная составляющая II (2), 156, Эпителий отшелушивающийся III, 144
158 Эритроцитарная масса III, 479
— информационная теория II (2), 155—158 Эритроциты, распад III, 20
— компенсаторная функция II (2), 158 Эспандер пружинный III, 193
— отрицательные 11(2), 158 — резиновый III, 192, 193, 440
— положительные 11(2), 158 Этанол (этиловый спирт) III, 53, 144
Эмоционально-психическая устойчивость III, 440 Этиловый эфир III, 144
Эмоциональное напряжение II (2), 154 Эфирное число III, 145
оптимальный уровень 11(2), 158 Эффективная доза (облучения) II (2), 120
— — чрезмерное II (2), 159
— состояние, сигналы II (2), 157
Эмоциональные влияния III, 435
— напряжения III, 433
— потрясения III, 195
УКАЗАТЕЛЬТК I, II, III ТОМАМ
547
Ю
Юпитер I, 39, 62, 133, 134, 136, 198—229, 237, 244,
247, 254—256, 322, 323, 325, 395, 407, 413
— атмосфера I, 139, 201—209, 211—215, 217, 323,
395
модели I, 205, 206, 211—214
— — полосы I, 201
состав I, 201—204
строение I, 201, 202
— Красное пятно I, 207—210, 214
— магнитосфера I, 113, 216—218, 221, 237, 239
— поверхность I, 206—208
альбедо I, 200, 201, 210, 211, 225
модели строения недр I, 214—216
— радиационные пояса I, 113, 114, 204, 205
— радиоизлучение I, ИЗ, 204, 205, 212, 216—220
— спутники I, 198, 235, 242
— — галилеевы I, 235
альбедо I, 236—238
— — — атмосфера I, 237
радиоизлучение I, 238
— — — строение I, 239
— — — характеристики I, 236
температура I, 237, 238
характеристики I, 235, 236
— характеристики I, 112, ИЗ, 199, 200, 205, 220
давление I, 202, 203, 206, 209, 212—215
температура I, 202—207, 211—215, 241
Я
Ядерно-магнитный резонанс I, 266, 281, 298
Ядерный реактор III, 318
Ядерный синтез во Вселенной I, 21, 24
— — в Галактике I, 37
в звездах I, 26, 27, 31—35
— — в Солнце I, 32
— — космологический I, 21, 24, 36
Язвенная болезнь желудочно-кишечного тракта III,
435
Яйца карликовой креветки Artemia salina II (2), 312
— насекомых Prodenia ornithogalli и Malacosma
Americanum II (2), 312
«Язык кодов новый» для передачи информации в
полете II (1), 301
Янг Д. II (2), 146; Ш, 378, 380
Яркостный контраст III, 181
Яркость различных объектов Земли и космоса II (2),
65-66
35*
ОГЛАВЛЕНИЕ
К I, II, III ТОМАМ
Том I
КОСМИЧЕСКОЕ ПРОСТРАНСТВО
КАК СРЕДА ОБИТАНИЯ
ПРЕДИСЛОВИЕ .'.;'. 13
Часть I. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОСМИЧЕСКОЙ СРЕДЫ
И ИХ БИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ
Глава 1. Теория происхождения и природа Вселенной 17
камерон а. г. в.
Глава 2. Физические характеристики межпланетного пространства 47
ВЕРНОВ.С. Н., ЛОГАЧЕВ Ю. И., ПИСАРЕНКО Н. Ф.
Часть П. ПЛАНЕТЫ И СПУТНИКИ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
С ФИЗИЧЕСКОЙ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ТОЧЕК
ЗРЕНИЯ
Глава 3. Луна и ее природа 121
юри г. к.
Глава 4. Планеты типа Земли (Меркурий, Венера, Марс) 139
ДАВЫДОВ В. Д., МАРОВ М. Я.
Глава 5. Планеты-гиганты ц их спутники, малые планеты,
метеориты и кометы 198
НЬЮБОРН Р. Л., ГАЛКИС С.
Часть III. ПРОБЛЕМЫ ЭКЗОБИОЛОГИИ
Глава 6. Биологические эффекты экстремальных условий
окружающей среды 271
ИМШЕНЕЦКИЙ А. А.
.Глава 7. Теоретические и экспериментальные предпосылки экзо-
биологии 317
ОПАРИН А. И.
ОГЛАВЛЕНИЕ К I, II, III ТОМАМ 549
Глава 8. Поиск и исследование внеземных форм жизни 355
РУБИН А. Б.
Глава 9. Карантин планет: принципы, методы и проблемы 391
холл л. в.
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ 418
Том II
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
КОСМИЧЕСКОЙ БИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЫ
Книга первая
ПРЕДИСЛОВИЕ 7
Часть I. ВЛИЯНИЕ НА ОРГАНИЗМ ИСКУССТВЕННОЙ
ГАЗОВОЙ СРЕДЫ КОСМИЧЕСКИХ КОРАБЛЕЙ
И СТАНЦИЙ
Глава 1. Барометрическое давление. Газовый состав 11
малкин в. б.
Глава 2. Токсикология воздуха замкнутых объемов 74
уандс р. к.
Глава 3. Тепловые свойства среды и температурный стресс .... 105
уэбб п.
Часть И. ВЛИЯНИЕ НА ОРГАНИЗМ ДИНАМИЧЕСКИХ
ФАКТОРОВ ПОЛЕТА
Глава 4. Основы гравитационной биологии 141
смитт а. г.
Глава 5. Длительные линейные и радиальные ускорения 177
ВАСИЛЬЕВ П. В., КОТОВСКАЯ А. Р.
Глава 6. Ударные ускорения 232
ФОН-ГИРКЕ Х.Е., БРИНКЛИ Дж. В.
Глава 7. Угловые скорости. Угловые ускорения. Ускорения Корио-
лиса . . 265
грейбил э.
Глава 8. Невесомость 324
ПЕСТОВ И. Д., ГЕРАТЕВОЛЬ 3. Дж.
Глава 9. Шум и вибрация 370
[ФОН-ГИРКЕ X. Е., НИКСОН Ч. В., ГИГНАРД Дж.
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ 417
550 ОГЛАВЛЕНИЕ К I, II, III ТОМАМ
Книга, вторая .
Часть III. ВЛИЯНИЕ НА ОРГАНИЗМ ИЗЛУЧЕНИЙ '
КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА
Глава 10. Радиоизлучения. Магнитные и электрические поля .... 9
майкелсон см.
Глава 11. Ультрафиолетовые, видимые и инфракрасные лучи .... 59
ЛЕТАВЕТ А. А., ТЕЙЛОР Дж. X.
Глава 12. Ионизирующие излучения 78
ГРИГОРЬЕВ Ю. Г., ТОБАЙС К. А.
Часть IV. ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ,
СВЯЗАННЫЕ С КОСМИЧЕСКИМИ ПОЛЕТАМИ
Глава 13. Биологические и физиологические ритмы 139
ШТРУГОЛЬД Г., ХЕЙЛ Г. Б.
Глава 14. Психофизиологический стресс космического полета .... 153
СИМОНОВ П. В.
-?■
Глава 15. Физиология сенсорной сферы человека в условиях
космического полета .173
ЮГАНОВ Е.М., КОПАНЕВ В. И.
Глава 16. Деятельность космонавта .V 198
ЛОФТУС Дж. П., БОУНД Р. Л., ПАТТОИ Р. М.
Часть V. КОМБИНИРОВАННОЕ ДЕЙСТВИЕ ФАКТОРОВ
КОСМИЧЕСКОГО ПОЛЕТА НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА
И ЖИВОТНЫХ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Глава 17. О комбинированном действии различных факторов полета 243
АНТИПОВ В. В., ДАВЫДОВ Б. Hi, ВЕРИГО В. В., СВИРЕЖЕВ Ю. М.
Глава 18. Методы исследований в космической биологии и медицине.
Передача биомедицинской информации . .» 268
БАЕВСКИЙ Р. М., ЭЙДИ У. Р.
Глава 19. Биологическая индикация новых космических трасс .... 306
ПАРФЕНОВ Г. П.
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ 338
ОГЛАВЛЕНИЕ К I, II, III ТОМАМ 551
Том III
КОСМИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА
И БИОТЕХНОЛОГИЯ
ПРЕДИСЛОВИЕ . . 9
Часть I. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
КОСМОНАВТОВ
Глава 1. Исходные данные для проектирования систем
жизнеобеспечения . . . • 13
йелловей д. х.
Глава 2. Питание и водообеспечение 35
попов и. г.
Глава 3. Регенерация и кондиционирование воздуха 70
ГРИШАЕНКОВ Б. Г.
Глава 4. Одежда космонавтов и личная гигиена 122
ФИНОГЕНОВ А. М., АЖАЕВ А. Н., КАЛИБЕРДИН Г. В.
Глава 5. Изоляция и удаление отбросов . .'...'' 141
борщенко в. в. ■■•,'■
Глава 6. Физиолого-гигиенические и психологические аспекты
организации жизни в кабине космического корабля 165
ПЕТРОВ Ю.А.
Глава 7. Индивидуальные системы обеспечения жизнедеятельности
человека вне кабины космического корабля. Скафандры и
капсулы ♦ .. . 199
джонс у. л.
Часть II, КОМПЛЕКСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ
ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Глава 8. Системы обеспечения жизнедеятельности экипажей при
кратковременных полетах и полетах средней
продолжительности 231
АДАМОВИЧ Б. А.
Глава 9. Системы жизнеобеспечения для межпланетных
космических кораблей и космических станций с длительным
временем существования 250
джонс у. л.
Глава 10. Биологические системы жизнеобеспечения 277
ШЕПЕЛЕВ Е. Я.
552 ОГЛАВЛЕНИЕ К I, И, III ТОМАМ
Часть III. ЗАЩИТА ЧЕЛОВЕКА ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНОГО
ДЕЙСТВИЯ ФАКТОРОВ ПОЛЕТА
Глава 11. Противорадиационная защита (биологическая, фармако-
химическая, физическая) 317
саксонов п. п.
Глава 12. Медицинское обеспечение экипажей космических кораблей
(оказание медицинской помощи, оборудование,
профилактика) 348
берри ч. а.
Глава 13. Обеспечение жизни экипажей при приземлении
(приводнении) в безлюдной местности . . • 376
ББРРИ Ч. А.
Глава 14. Обеспечение жизни и здоровья экипажей космических
кораблей и станций в аварийных ситуациях 395
черняков и. н. ..;
Часть IV. ОТБОР И ПОДГОТОВКА КОСМОНАВТОВ
Глава 15. Отбор космонавтов ...•.......: 419
линк м. м., гуровский н. н., брянов и. и.
Глава 16. Подготовка космонавтов 439
линк м. м., гуровский н. н.
Часть V. ПЕРСПЕКТИВЫ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ
ИССЛЕДОВАНИЙ
Глава 17. Медицинские проблемы космических полетов ближайшего
будущего 455
виноград ш. п.
УКАЗАТЕЛЬ К I, II, III ТОМАМ 487
ОГЛАВЛЕНИЕ К I, И, III ТОМАМ 548
TABLE OF CONTENTS
TO I, II, III VOLUMES
Volume I
SPACE AS A HABITAT
INTRODUCTION 13
Part I. PHYSICAL PROPERTIES OF SPACE AND THEIR
BIOLOGICAL SIGNIFICANCE
Chapter 1. Theories of the Origin and Nature of the Universe .... 17
A. Or. W. CAMERON
Chapter 2. Physical Characteristics of Interplanetary Space 47
S. N. VERNOV, YU. I. LOGACHEV AND N. F. PISARENKO
Part II. PLANETS AND SATELLITES OF THE SOLAR SYSTEM
FROM PHYSICAL AND ECOLOGICAL POINTS
OF VIEW
Chapter 3. The Moon and Its Nature 121
HAROLD G. UREY
Chapter 4. Earth Type Planets (Mercury, Venus, Mars) 139
V. D. DAVYDOV AND M. YA. MAROV
Chapter 5. Giant Planets and Their Satellites, Asteroids, Meteorites
and Comets . 198
RAYMOND L. NEWBURN AND SAMUEL GULKIS
Part III. PROBLEMS OF EXOBIOLOGY
Chapter 6. Biological Effects of Extreme Environmental Conditions 271
A. A. IMSHENETSKIY
Chapter 7. Theoretical and Experimental Prerequisites of Exobiology 317
A. I. OPARIN
Chapter 8. Search for and Investigation of Extraterrestrial Forms of
Life 355
A. B. RUBIN
554 TABLE OF CONTENTS TO I, II, III VOLUMES
Chapter 9. Planetary Quarantine: Principles, Methods and Problems 391
LAWRENCE B. HALL
INDEX 418
Volume II
ECOLOGICAL AND PHYSIOLOGICAL BASES OF SPACE
BIOLOGY AND MEDICINE
Book One
INTRODUCTION 7
Part I. INFLUENCE OF AN ARTIFICIAL GASEOUS
ATMOSPHERE OF SPACECRAFT AND STATIONS ON THE
ORGANISM
Chapter 1. Barometric Pressure and Gas Composition 11
v. в. malkin
Chapter 2. Toxicology of the Air in Closed Spaces 74
RALPH C. WANDS
Chapter 3. Thermal Exchanges and Temperature Stress 105
PAUL WEBB
Part II. EFFECT OF DYNAMIC FLIGHT FACTORS ON THE
ORGANISM
Chapter 4. Principles of Gravitational Biology 141
ARTHUR H. SMITH
Chapter 5. Prolonged Linear and Radial Accelerations 177
P. V. VASILYEV AND A. R. KOTOVSKAYA
Chapter 6. Impact Accelerations 232
HENNING E. VON GIERKE AND JAMES W. BRINKLEY .
Chapter 7. Angular Velocities, Angular Accelerations, Coriolis
Accelerations 265
ASHTON GRAYBIEL
Chapter 8. Weightlessness 324
I. D. PESTOV AND SIEGFRIED J. GERATHEWOHL
Chapter 9. Noise and Vibration . 370
HENNING E. VON GIERKE, CHARLES W. NIXON AND JOHN GUIGNARD
INDEX 417
TABLET OF CONTENTS TO I, II. Ill VOLUMES 555
Book Two
Part III. EFFECT Of KADIANT ENERGY FROM SPACE ON THE
ORGANISM
Chapter 10. Radio-Frequency and Microwave Energies, Magnetic and
Electrical Fields . 9
SOL M. MIGHAELSON
Chapter 11. Ultraviolet, Visible and Infrared Rays 59
A. A. LETAVET AND JOHN H. TAYLOR
Chapter 12. Ionizing Radiations 78
YU. G. GRIGORYEV AND CORNELIUS A. TOBIAS
Part IV. PSYCHOPHYSIOLOGICAL PROBLEMS OF SPACE
FLIGHT
Chapter 13. Biological and Physiological Rhythms 139
HUBERTUS STRUGHOLD AND HENRY B. HALE
Chapter 14. Psychophysiological Stress of Space Flight . . 153
p.v. simonov
Chapter 15. Physiology of the Sensory Sphere Under Spaceflight
Conditions 173
YE. M. YUGANOV AND V.I. KOPANEV
Chapter 16. Astronaut Activity 198
JOSEPH P. LOFTUS, JR., ROBERT L. BOND AND ROLLrN M. PATTON
Part V. COMBINED EFFECT OF SPACEFLIGHT FACTORS ON
MAN AND ANIMALS, METHODS OF INVESTIGATION
Chapter 17. Combined Effect of Flight Factors . 243
V. V. ANTIPOV, B. I. DAVYDOV, V. V. VERIGO
AND YU. M. SVIREZHEV
Chapter 18. Methods of Investigation in Space Biology and Medicine.
Transmission of Biomedical Data 268
R. M. BAYEVSKIY AND W. ROSS ADEY
Chapter 19. Biological Guidelines for Future Space Research 306
g. p. parpenov
INDEX . . 338
556 TABLE OF CONTENTS TO I, II, III VOLUMES
Volume III
SPACE MEDICINE AND BIOTECHNOLOGY
INTRODUCTION 9
Part I. METHODS OF PROVIDING LIFE SUPPORT FOR
ASTRONAUTS
Chapter 1. Basic Data for Planning Life Support Systems 13
DORIS H. GALLOWAY
Chapter 2. Food and Water Supply . 35
I. G. POPOV
Chapter 3. Air Regenerating and Conditioning 70
B. G. GRISHAYENKOV
Chapter 4. Astronauts' Clothing and Personal Hygiene 122
A. M. FINOGENOV, A. N. AZHAYEV AND G. V. KALIBERDIN
Chapter 5. Isolation and Removal of Waste Products 141
V. V. BORSHGHENKO
Chapter 6. Habitability of Spacecraft 165
YU. A. PETROV
Chapter 7. Individual Life-Support Systems Outside a Spacecraft
Cabin. Space Suits and Capsules 199
WALTON L. JONES
Part II. CHARACTERISTICS OF INTEGRATED LIFE-SUPPORT
SYSTEMS
Chapter 8. Non-Regenerative Life-Support Systems for Flights of Short
and Moderate Duration 231
B. A. ADAMOVIGH
Chapter 9. Life-Support Systems for Interplanetary Spacecraft and
Space Stations for Long-Term Use 250
WALTON L. JONES
Chapter 10. Bioregenerative Life-Support Systems 277
YE. YA. SHEPELEV
Part III. PROTECTION AGAINST ADVERSE FACTORS OF
SPACE FLIGHT
Chapter 11. Protection Against Radiation (Biological, Pharmacological,
Chemical, Physical) 317
P. P. SAKSONOV
Chapter 12. Medical Care of Space Crews (Medical Care, Equipment and
Prophylaxis) 348
CHARLES A.BERRY
TABLE OF CONTENTS TO I, II, III VOLUMES 557
Chapter 13. Descent and Landing of Spacecrews and Their Survival in
an Unpopulated Area 376
CHARLES A.BERRY
Chapter 14. Protection of Life and Health of Crews of Spacecraft and
Space Stations in Emergency Situations 395
I. N. CHERNYAKOV
Part IV. SELECTION AND TRAINING OF ASTRONAUTS
Chapter 15. Selection of Astronauts 419
MAE M. LINK, N. N. GUROVSKIY AND I. I. BRYANOV
Chapter 16. Training Astronauts 439
MAE M. LINK AND N. N. GUROVSKIY
Part V. FUTURE SPACE BIOMEDICAL RESEARCH
Chapter 17. An Appraisal of Future Space Biomedical Research .... 455
SHERMAN P. VINOGRAD
INDEX TO VOLUMES I, II, III 487
TABLE OF CONTENTS TO I, II, III VOLUMES 548
АДРЕСА АВТОРОВ И РЕДАКТОРОВ
III ТОМА
Адамович Б, А.
СССР. 123007. Москва Д-7, Хорошевское ш., 76а,
Институт медико-биологических проблем МЗ СССР.
Ажаев А. Я.
СССР. 123007. Москва Д-7, Хорошевское ш., 76а,
Институт медико-биологических проблем МЗ СССР.
Борщенко В. В.
СССР. 123007. Москва Д-7, Хорошевское ш., 76а,
Институт медико-биологических проблем МЗ СССР.
Брянов И. И.
СССР. 123007. Москва Д-7, Хорошевское ш., 76а,
Институт медико-биологических проблем МЗ СССР.
Генин А. М.
СССР. 123007. Москва Д-7, Хорошевское ш., 76а,
Институт медико-биологических проблем МЗ СССР.
Гришаенков Б. Г.
СССР. 123007. Москва Д-7, Хорошевское ш., 76а,
Институт медико-биологических проблем МЗ СССР.
Гуровский Я. Я.
СССР. 129090. Москва И-90, 2-й Троицкий пер., 6а,
3-е Главное управление МЗ СССР.
Калибердин Г. В.
СССР. 123007. Москва Д-7, Хорошевское ш., 76а,
Институт медико-биологических проблем МЗ СССР.
Петров Ю. А.
СССР. 123007. Москва Д-7, Хорошевское ш., 76а,
Институт медико-биологических проблем МЗ СССР.
Попов И. Г.
СССР. 194009. Ленинград К-9, ул. Лебедева, 6,
Военно-медицинская академия им. С. М. Кирова.
Лаборатория питания.
Саксонов П. П. ■'
СССР. 123182. Москва Д-182, Живописная ул., 22,
Институт биологической физики МЗ СССР.
Финогенов А. М.
СССР. 123007. Москва Д-7, Хорошевское ш., 76а,
Институт медико-биологических проблем МЗ СССР.
Черняков И, Я.
СССР. 194009. Ленинград К-9, ул. Лебедева, 6,
Военно-медицинская академия им. С. М. Кирова.
Кафедра авиационной и космической медицины.
Шепелев Е. Я.
СССР. 123007. Москва Д-7, Хорошевское ш., 76а,
Институт медико-биологических проблем МЗ СССР.
Berry Charles A,
President, University of Texas Health Science
Center at Houston P. O. Box 20036 Houston, Texas
77025, USA.
Calloway Doris Я.
Department of Nutritional Sciences University
of California, Berkeley, California 94720, USA.
Jones Walton L.
Deputy Director, Life Sciences National Aeronautics
and Space Administration Washington, D. C. 20546,
USA.
Link Mae M*
Dellbrook Riverton, Virginia 22651, USA
Talbot John M.
Lands End, Annapolis Roads, Annapolis, Maryland
21403, USA.
Vinograd Sherman P.
Biomedical Research Division, Office of Life
Sciences National Aeronautics and Space Administration
Washington, D. C. 20546, USA.
Советская часть Редколлегии выражает признательность всем, кто принял
участие в подготовке рукописи труда «Основы космической биологии и медицины» для
издания в Советском Союзе:
— научным консультантам и рецензентам: Аксенову С. И., Владимирову Ю. А..
Вашкову В. И., Гозулову С. А., Головкину Л. Г., Гюрджиану А. А., Давыдову Б. И.,
Еремину А. В., Заваловой Н.Д., Комарову Н. Н., Курту В. Г., Кустову В. В., На-
хильницкой 3. Н., Новикову И. Д., Рамковой Н. В., Рудному Н. М.,
Флоренскому К. П., Хрунову Е. В.;
— составителям обзоров по советским национальным данным, которые были
использованы авторами при написании глав труда: Алякринскому Б. С, Бибар-
сову Р. Ш., Бондаренко Л. И., Борщевскому И. Я., Бычкову В. П., Вахнину В. М.,
Вдовыкину П. Г., Воловичу В. Г., Гаврилову Б. Ю.7 Гительзону И. И., Горбову Ф. Д,,
Гордон 3. В., Дианову А. Г., Добровольскому О. В., Жулину И. А., Заару Э. И., Зало-
гуеву С. Н., Зефельду В. В., Иванову Е. В., Какурину Л. И., Ковалеву Е. Е.,
Крылову Ю. В., Копаневу В. И., Крупиной Т. Н., Лапаеву Э. В., Левину Б. Ю., Лейки-
ну Г. А., Лозина-Лозинскому Л. К., Михайлову А. А., Никитину М. Д., Ничипоро-
вичу А. А., Павловской Т. Е., Пальмбаху Л. Р., Полякову В. В., Покровскому А. В.,
Пономаренко В. А., Пресману А. С, Разговорову Б. А., Савиной В. П., Савинич Ф. К.,
Серебровской К. Б., Серяпину А. Д., Синяку Ю. Е., Слышу В. И., Смиренному Л. Н.,
Терентьеву В. Г., Тейфелю В. Г., Тихоновой Т. В., Троицкому В. С, Ушакову А. См
Фофанову В. И., Фроловской В. Н., Холодову Ю. А., Чижову С. В., Шепелеву Е. Я.,
Шегловой Г. Я.;
— переводчикам обзоров по национальным данным США, написанным
американскими специалистами: Авруниной Г. А., Алферову А. В., Виниченко Ю. Б.,
Волковой Л. А., Галкину А. А., Данилычеву И. А., Закс Е. В., Ковалевой Н. Л., Коно-
ненко А. А., Пестовой Т. П., Санину А: В.;
— переводчикам и редакторам переводов глав, написанных американскими
авторами: Аберсону М. Л., Алешевой Л. А., Бородулину Г. Н., Вартбаронову Р. А.,
Воскресенскому А. Д., Диденко В. П., Елисеенкову Ю. Б., Ефремову Ю. И., Журне Л. Л.,
Кузнецову В. С, Кон М. А., Малининой И. Д., Новицкому Ю. И., Остапенко О. Ф.,
Павлову В. Н., Рощупкину И. Д., Сливко Л. А., Соснину А. М., Трубицыну В. П.,
Тихончуку В. С, Фомченко Е. Я., Чумаку В. И., Шипову А. А., Ярославцевой Ж. И.;
— сотрудникам аппарата Академии наук СССР и Министерства Здравоохранения
СССР за активное участие в организационных мероприятиях в период подготовки
рукописи и в процессе издания труда: Абрамову И. Р., Верещетину В. С,
Гришиной И. С, Красо-тскому Б. П., Козыреву В. И., Куркиной Р. К., Лебедеву Л. А., Леп-
скому А. А., Никитину С. А., Новикову Н. С, Орешину В. В., Перову В. Д., Присев-
ку И. Б., Скворцовой Е. Б., Чугунову В. Ф., Шитову В. К., Щелоковой Т. М.;
— за техническую помощь в подготовке рукописи труда: Григорьевой 3. Е.,
Козинашевой Л. Ф., Лехтман Н. Л., Монастырской Л. А., Руженцевой Т. Д., Чемоду-
ровой Н. Н.
Редколлегия
основы
КОСМИЧЕСКОЙ
БИОЛОГИИ
И МЕДИЦИНЫ
Том III
КОСМИЧЕСКАЯ
МЕДИЦИНА
И БИОТЕХНОЛОГИЯ
Утверждено к печати
Комиссией по исследованию
и использованию
космического пространства
Академии наук СССР
Редактор издательства
Я. А. Потехина
Художник Б. П. Кузнецов
Художественный редактор
Я. Я. Власик
Художественно-технический редактор
А. Я. Гусева
Корректоры
В. А. Бобров, Я. Г. Васильева
Сдано в набор З/Х-1974 г.
Подписано к печати 27/111-1975 г.
Формат 84XlO87i6. Бумага люксоарт.
Усл. печ. л. 58,80. Уч.-изд. л. 63,2
Тираж 7700. Т-03100. Тип. зак. 1174
Цена 6 р. 54 к.
Издательство «Наука»
103717 ГСП, Москва, К-62, Подсосенский пер., 21
2-я типография издательства «Наука»
121099, Москва, Г-99, Шубинский пер., 10