Особенно остро чувствует изменения, происходящие во внешней среде, человек. При быстрых подъемах на высоте 7,5 тысячи метров человек может потерять сознание уже через 8—10 минут. Если до высоты 12,5 тысячи метров дыхание чистым кислородом предотвращает развитие острого кислородного голодания, то на высотах свыше 15 тысяч метров из-за резкого снижения барометрического давления и падения давления кислорода во вдыхаемом воздухе может наступить кислородное голодание в течение 10–15 секунд независимо от того, дышит человек воздухом или чистым кислородом.
Представим себе, что мы через толстое стекло иллюминатора наблюдаем за поведением белой крысы во время «подъема» в барокамере. На высоте 4–5 километров поведение крысы почти не изменяется; можно лишь заметить, что дыхание стало более глубоким и частым. На высоте 6–7 километров животное начинает вести себя беспокойно; на высоте 8—10 километров у него появляются приступы судорог, продолжительность которых все нарастает. Далее животное не в состоянии сохранять нормальную позу — оно лежит на боку или «а спине, резко и судорожно дышит.
В экспериментах на животных было также установлено, что, помимо острого кислородного голодания, само по себе понижение барометрического давления может вызвать в организме явления газообразования и кипения. На высоте 7 километров и выше, растворенные в тканях газы начинают выделяться в виде пузырьков. Они закупоривают просветы мелких кровеносных сосудов, сдавливают нервные окончания. В результате этих явлений может развиться декомпрессионная болезнь. Наиболее характерным признаком ее являются боли в мышцах и суставах, кожный зуд; в тяжелых случаях, когда пузырьки газа закупоривают мозговые сосуды, возникают параличи.
Согласно законам физики, при снижении барометрического давления до 47 миллиметров ртутного столба, то есть на высоте 19,2 тысячи километров, вода закипает при температуре плюс 37 градусов. Приблизительно на этой же высоте кипит и кровь. При подъеме животных на высоту 19–20 километров кипение тканей первоначально возникает в тех областях тела, где низкое давление: в венозных сосудах, правом желудочке сердца, в плевральной полости. На рентгеновских снимках, сделанных в барокамере, уже через несколько секунд после подъема отчетливо виден пар. Водяной пар быстро образуется и в области подкожной клетчатки, поэтому объем тела животных резко увеличивается,
Если такое «кипящее» животное быстро, через 15–20 секунд, спустить на землю, то кипение прекратится. Буквально на глазах животное «похудеет», так как водяной пар снова превратится в жидкость. При этом животное будет чувствовать себя вполне удовлетворительно. Такие эксперименты дают основание считать, что в процессе кипения не участвует вода, входящая в структуру клеток организма.
Совершенно очевидно, что человек и животные в космическом полете должны быть надежно защищены от крайне опасного действия на организм низкого барометрического давления. Еще в прошлом столетии на воздушных шарах удавалось подняться очень высоко. Уже тогда ученые начали работать над созданием специальных средств защиты человека от влияния разреженной атмосферы.
В 1875 году во Франции три воздухоплавателя на воздушном шаре «Зенит» достигли высоты, превышающей 8 километров. Они не смогли воспользоваться кислородом, взятым в небольшом количестве с земли. В результате двое из трех членов экипажа погибли от острого кислородного голодания. Трагическая гибель стратонавтов «Зенита» пробудила у ученых многих стран интерес к вопросам обеспечения безопасности полетов на больших высотах. В России великий химик Д. И. Менделеев, а во Франции исследователь Поль Бер независимо друг от друга предложили применять герметические кабины, в которых во время полета можно было бы поддерживать давление, близкое к атмосферному.
Идея использования герметической кабины для защиты человека от действия разреженной атмосферы развивалась впоследствии в трудах К. Э. Циолковского. Он считал, что при межпланетных полетах астронавты должны находиться в герметических помещениях — кабинах, в которых будут поддерживаться определенная температура и необходимое давление. При относительно кратковременных полетах в космос, например на Луну, можно взять с Земли запас кислорода, а углекислоту удалять из кабины посредством химических веществ — щелочей, способных ее поглощать.
В кабине, где разместятся первые отважные космонавты, должна быть температура, к которой человек привык на земле. В свое время К. Э. Циолковский предложил для регуляции температуры в ракете окрашивать одну часть ее поверхности в белый цвет, а другую — в черный. Поворачивая ракету то одной, то другой стороной к солнцу, можно менять температурный режим внутри нее.
Читать дальше
