Видя взмывающую в небеса ракету с космонавтами на борту, начинаешь думать о том, как люди становятся космонавтами? Где они готовятся? Как проходят лётные испытания? По каким дисциплинам сдают экзамены? Ну и самый главный вопрос: кого же всё-таки берут в космонавты?
С этими и другими вопросами, связанными с подготовкой первого, а также и последующих космонавтов к полёту, мы с вами попробуем разобраться в этой небольшой статье. Кому уже интересно - прошу под кат.
Отбор первых космонавтов
Широкая публика впервые узнала об идее космических полётов как о реальной возможности в 1920-х годах из газетных сообщений американца Роберта Годдарда и румына Германа Оберта. Когда люди только начали осознавать реальность идеи полёта в космос, К.Э.Циолоковский уже корпел в своём кабинете над проектом ракеты, которая должна доставить человека в космос.От первых сообщений 20 века в газетах Америки до совещания, которое состоялось в начале 1959 году в СССР, прошло около 30 лет. На совете присутствовали учёные, представители министерств и ведомств. Обсуждался единый стратегический вопрос – подготовка первого полёта человека в космос.
Когда было принято решение о полёте человека в космос, то сразу встал вопрос: представителей каких профессий следует предпочесть? Высказывались разные мнения. Например, врачей, поскольку основной задачей космонавта в первых полётах было исследовать состояние и реакции собственного организма. Или инженеров, принимавших участие в создании космического аппарата: кто лучше знает корабль, чем разработчики!
Сергей Павлович Королёв считал так:
Для такого дела лучше всего подготовлены лётчики, и в первую очередь лётчики реактивной истребительной авиации. Лётчик-истребитель - это и есть требуемый универсал. Он - и пилот, и штурман, и связист, и бортинженер. Немаловажно и то, что он - кадровый военный, а значит, обладает ещё и такими необходимыми для будущего космонавта качествами, как собранность, дисциплинированность, непреклонное стремление к поставленной цели.И добавлял в шутку: «Он и швец, и жнец, и на дуде игрец». Практика подтвердила правильность этого выбора. Королёв так сформулировал требования к кандидатам в космонавты: не старше 30 лет, безупречное состояние здоровья, высокая психическая устойчивость и общая выносливость организма, отличная лётная успеваемость, волевой характер, трудолюбие и любознательность. Космическая техника того времени определяла антропометрические характеристики: рост не выше 175 см, вес 70-72 кг.
В то время слишком мало знали о воздействии условий полёта на организм человека, поэтому медицинские требования при отборе были особенно жёсткими. Первый начальник Центра подготовки космонавтов Е. А. Карпов называл это сверхотбором.
Чтобы выяснить степень переносимости нагрузок, проводились так называемые функциональные нагрузочные пробы - испытания в предельных для человека условиях в барокамере, на центрифуге и др. Это позволяло выявить скрытые заболевания и отклонения, о которых человек мог даже и не подозревать. Кроме того, на основании полученных данных определялись резервные возможности человека, его запас прочности.
Вот что рассказывал Юрий Гагарин о комиссии, которая «выбирала» его в космонавты:
Комиссия была придирчивой. Первым врачом был врач окулист. Глаза проверяли очень тщательно. Искали и скрытое косоглазие, проверяли ночное зрение. К окулисту нужно было явиться 7 раз, и каждый раз все начиналось сначала. Проводилась проверка способности работать в усложненных условиях. Предлагалось производить арифметические действия с цифрами, которые нужно было найти в специальной таблице. Учитывалась и скорость работы и правильность ответов. На первый взгляд, решение задачи было простым, но неожиданно включался репродуктор, голос которого подсказывал решение, но вместо помощи «голос» мешал сосредоточиться. Было трудно. Врачей было много. Крутили нас на специальных приборах, проверяя вестибулярный аппарат, очень тщательно проверяли сердце. Кроме всего, проводились психологические обследования. Барокамеры, центрифуги проводились не один раз. Выявляли, какая у нас память, сообразительность. Интересовались нашим кругозором.
Такой «сверхотбор» был оправдан на начальном этапе, поскольку космос таил в себе много неизвестного, вероятно ужасного, и было не ясно, возможно ли пребывание там человека, не повредится ли он рассудком. После полёта Юрия Алексеевича Гагарина эти страхи исчезли, технические руководители программы стали выражать сомнение в необходимости столь жёстких требований, и их снижение произошло удивительно быстро. С. П. Королёв считал, что «медицина» тормозит развитие программы, и даже допускал выражения типа: «Пора поменьше мучить людей по программе для кроликов».
При разработке первого советского космического корабля „Восток“ принимались чрезвычайные меры по обеспечению безопасности полёта. Корабль был автоматическим, ручное управление не предусматривалось. Поэтому высокий уровень пилотирования от кандидатов в космонавты не требовался - больше внимания обращали на желание учиться, умение приспосабливаться в сложных условиях.
По мере того как накапливались знания о самочувствии человека в космосе, создавались новые, всё более совершенные пилотируемые аппараты, изменялась система и отбора, и подготовки. Требования к личностным качествам и здоровью не стали, конечно, менее строгими, но от некоторых экстравагантных тестов и чрезмерных нагрузок отказались.
Современная подготовка
Современная система подготовки отличается от существовавшей в начале так же, как первый корабль „Восток“ от МКС.Весь процесс подготовки делится на этапы: общекосмический , в составе групп и непосредственный .
Общекосмическая подготовка продолжается два года. За это время закладываются основы профессии космонавта. Кандидаты в космонавты изучают науки, составляющие фундамент профессии. Вначале их набиралось немного: ракетная и космическая техника, основы космической медицины, астрономия, геофизика, астронавигация. Кроме того, изучались устройство и принципы эксплуатации корабля „Восток“. Проводились занятия по приобретению навыков фотографирования и киносъёмки.
По мере усложнения космической техники и осуществляемых на орбите работ, исследований и экспериментов расширялся и объём подготовки. В неё включили такие разделы, как информационно-вычислительные системы, основы испытаний, ведь каждый космический полёт является испытательным. Космонавты, сдавая 101-й экзамен, ворчали: „Безобразие, отбирали по здоровью, а спрашивают по уму!“.
Закончив обучение, кандидаты в космонавты сдают государственный экзамен, и выдержавшим его присваивается квалификация „космонавт-испытатель“ или „космонавт-исследователь“.
В первые годы пилотируемой космонавтики основной упор делался на медико-биологическую подготовку. На неё отводилось почти две трети времени.
Центрифуга: тренировки на перегрузку
Для моделирования перегрузок используется специальная быстро вращающаяся центрифуга, внешне напоминающая огромную гантель, на одном конце которой закреплена кабина с испытуемым, а на другом - противовес.
К началу нового столетия космические корабли стали совершеннее и требования чуть-чуть ослабли. Этот вид тренировок очень важен: на спуске космонавт подвергается воздействию перегрузок, особо ощутимых после длительного пребывания в невесомости. В нештатных и аварийных ситуациях перегрузки могут быть гораздо больше.
Вестибулярные тренировки
Подготовка к пребыванию в невесомости называется вестибулярной тренировкой. Это очень неприятный вид тренировок. Они призваны облегчить период адаптации к невесомости в первые несколько суток полёта и сделать его как можно короче.
Самые известные приспособления, предназначенные для этой цели, - «кресло Барани» и „качели Хилова“.
Испытание проходит по следующей схеме: минута вращения - минута отдыха. Во время вращения космонавт должен медленно опускать и поднимать голову, в результате сложения этих движений возникает кориолисово ускорение, которое неблагоприятно воздействует на вестибулярный аппарат - орган, информирующий мозг о положении тела в пространстве. Может появиться тошнота, начаться рвота, обильное потоотделение. Нужно выдержать 15 вращений, а неприятности нередко возникают уже на пятом. Невзирая на это, врачу отвечают, что чувствуют себя хорошо - иначе признают непригодным.
Качели, предложенные видным советским оториноларингологом К. Л. Хиловым, в отличие от обычных, которые „летают“ по дуге, перемещаются параллельно полу. Это создаёт линейные ускорения и раздражает вестибулярный аппарат.
Чтобы легче переносить приливы крови к голове, вызываемые невесомостью, проводят тренировки в антиортоположении. Космонавт располагается на специальном поворотном столе, угол наклона которого меняется, и испытуемого то опускают вниз головой, то возвращают в исходное положение.
Барокамера
Во время полёта на космическом корабле создаётся искусственная атмосфера, параметры которой могут заметно меняться в случае каких-либо нештатных или аварийных ситуаций (например, снизится содержание кислорода или произойдёт резкий перепад давления). Учитывая это, космонавтов подвергают испытанию в барокамере. Их „поднимают на высоту“ 5000 м без кислородной маски, чтобы определить, как они переносят кислородное голодание. В таких ситуациях очень хорошо выявляются и скрытые патологии, и резервные возможности организма.
Термокамера
При подготовке первых пилотируемых полётов опасались значительного повышения температуры в спускаемом аппарате, ведь он летит в потоке плазмы с температурой в несколько тысяч градусов. Кроме того, может неожиданно отказать система терморегулирования космического корабля или орбитальной станции.
Проверка устойчивости кандидата в космонавты к воздействию высоких температур проводится в термокамере. Сначала испытание проходило при температуре 70 °С и влажности 10 %. Врач имел возможность наблюдать за состоянием испытуемого по приборам и визуально.
Вслед за испытанием в термокамере проводились тренировки - пять „отсидок“ при тех же температурных условиях, но с возрастающей продолжительностью (от 30 до 70 мин). В заключение определялось максимальное время пребывания.
После первых полётов отпали страхи, что при спуске с орбиты температура в корабле может быть очень высокой. Но роль тренировок в термокамере не уменьшилась, а, наоборот, возросла: во время пребывания на орбите космонавтам регулярно приходится работать в открытом космосе.
Данная работа требует большого физического напряжения, организм человека выделяет много тепла. Конечно, скафандр снабжён системой терморегулирования, но иногда, чтобы завершить запланированное, космонавтам приходится работать на пределе возможностей системы жизнеобеспечения, и они в конце концов могут отказать. Поэтому при подготовке к полёту очень важно, во-первых, знать индивидуальную тепловую устойчивость каждого космонавта, а во-вторых, подготовить его организм к неблагоприятным воздействиям. Испытания проводятся при температуре 60° С и влажности 50 % в течение одного часа.
Сурдокамера
Перед первым полётом особенно опасались за психическую устойчивость человека в условиях космоса. Было неясно, как скажется отсутствие привычной „пищи“ на органах чувств, главным образом слухе и зрении. Предполагалось, что в корабле будет царить полное безмолвие, а чёрный космос за иллюминаторами - казаться лишённым пространственной глубины. Не исключалось существование ещё каких-либо неблагоприятных, даже опасных, непредсказуемых факторов. Это достаточно сильное воздействие, которое само по себе может привести к психическим расстройствам даже в земных условиях. В космическом полете её негативный эффект усиливается из-за невесомости. Пребывание в замкнутом помещении при осознании полной оторванности от Земли тоже серьёзная психическая нагрузка, усугубляющаяся постоянным ожиданием опасности.
Устойчивость психики человека к подобным воздействиям проверяется в сурдокамере (от лат. surdus - »глухой") - специальном звукоизолированном помещении, со слабым искусственным освещением и звуконепроницаемыми стенками для проведения наблюдений за космонавтом.
Подготовка на тренажёрах и стендах
Программы подготовки лётчиков и космонавтов во многом близки, однако есть и существенные различия. Лётчик после окончания теоретического курса и занятий на наземных тренажёрах выполняет тренировочные полёты с инструктором, затем контрольные, и лишь после этого ему полностью доверяют самолёт. Первый самостоятельный полёт - большое событие в профессиональной биографии лётчика.
Построить обучение космонавта аналогичным образом невозможно, и уже первый его полёт является самостоятельным. Только технические средства подготовки космонавтов, т. е. различные стенды и тренажёры, предоставляют возможность приобрести необходимые навыки.
Сейчас науки, изучающие проблемы деятельности человека в составе человеко-машинных систем, широко оперируют понятием «образ полёта». На его основе строится процесс обучения.
Это понятие включает в себя знание реальной обстановки, спектра возможных действий, свойств объекта и задач управления им, последствий правильных и ошибочных действий и многого другого, причём в условиях, меняющихся в широком диапазоне.
На тренажёрах формируется «образ полёта», максимально приближенный к реальной обстановке, которая требует ответных действий космонавта. Интерьер кабины практически идентичен настоящему, имитируются даже вид в иллюминаторе, шумы работающих устройств и агрегатов, ряд динамических процессов. Наиболее сложно воспроизвести в наземных условиях некоторые физические особенности космического полёта, в частности невесомость, а также спровоцировать стрессовые ситуации.
Применяющиеся в процессе подготовки технические средства можно разделить на две группы. Первую группу составляют стенды и устройства, на которых моделируются всевозможные факторы космического полёта (перегрузки, невесомость, пониженное давление и т. д.). Они носят общее название - "экзогенные тренажёры ". Это и самолёты-лаборатории, и гидролаборатории, сурдокамеры, барокамеры, а также различные гимнастические снаряды: батут, лопинг и т. п. Другую группу составляют тренажёры и стенды для отработки навыков управления оборудованием корабля на всех этапах космического полёта: выведение на орбиту и управление кораблём с помощью ориентации по Солнцу, Земле, звёздам, планетам и данным наземных служб, поиск, сближение, стыковка и расстыковка, спуск с орбиты, выполнение специальных задач.
Учиться управлять кораблём «по частям»
Первый космический тренажёр предназначался для отработки действий по управлению кораблями серии «Восток», потом его переделали, чтобы готовить космонавтов к полётам на «Восходах». Следующим шагом стало создание комплексного тренажёра для экипажей «Союзов» и специализированного тренажёра для выполнения операции сближения. Это оказалось трудной задачей, так как корабль представлял собой качественно новый пилотируемый аппарат со значительно усовершенствованными бортовыми системами. Очень часто их модели превосходили по сложности свои реальные прототипы.Расширение научной программы потребовало создания новых моделирующих стендов. Тогда объединили тренажёры и стенды в общий тренажно-моделирующий комплекс на базе коллективно используемых систем (вычислительных, информационных и т. д.). Такое построение технических средств обеспечило одновременную работу многих применявшихся устройств и значительно сократило время подготовки.
Тренировки начинаются с изучения интерьера кабины, размещения органов управления, средств информации. Отрабатывается логическая последовательность действий при решении разных задач. Затем на всевозможных стендах и тренажёрах космонавты приобретают навыки по выполнению отдельных операций.
Следующий этап - отработка на стендах и тренажёрах всех операций в целом в штатном режиме полёта. Только после того как навыки закрепятся, приступают к усложнению условий, в частности возникающих в нештатных и аварийных ситуациях.
Тренировки могут проводиться как в реальном масштабе времени, так и в замедленном, если требуется отработать навыки управления быстротекущими процессами, либо в ускоренном темпе - для сокращения времени.
Управлять всем комплексом
Одним из основных средств обучения и тренировки экипажей является комплексный тренажёр. На нём космонавтов обучают работе с бортовыми системами, методам обнаружения и устранения неисправностей, взаимодействию с наземными пунктами управления, отрабатывают приёмы ручного управления кораблём.Управляющий компьютер позволяет моделировать много вариантов нештатных ситуаций. Отработка действий в нештатных и аварийных ситуациях очень важна и занимает значительную часть времени. Существует тренажёр, имитирующий орбитальную станцию.
В итоге весь экипаж сдаёт государственный экзамен, по результатам которого решается вопрос о допуске к полёту.
Принимает экзамен Государственная комиссия, состоящая из ведущих специалистов Центра подготовки и предприятий, производящих космическую технику. Процесс сдачи экзамена Госкомиссии ничем не отличается от тренировок по сложности и условиям проведения.
Подготовка к работам в открытом космосе
Подготовка космонавтов к работе в открытом космосе, вероятно, самая сложная. Ведь на Земле практически невозможно создать длительную - более нескольких десятков секунд - невесомость. Способов её имитации довольно много. Все они несовершенны, но их применяют для отработки отдельных операций, связанных с выходом в открытый космос.
Самая «чистая» невесомость возникает в самолёте при полёте по параболической траектории. Вначале тренировки проводились на истребителе «МиГ-15» - за один полёт самолёт делал три-четыре горки, во время каждой из которых состояние невесомости длилось около 40 с. Задания были нетрудные: на одной горке так называемая проба пера - написать имя, фамилию, дату и поставить подпись. Потом этот образец сравнивался с предполётным, чтобы выявить возможные нарушения тонкой координации движений. На другой горке предлагалось попробовать космическую пищу из тубы, на третьей - передать по рации заданную фразу. Позже создали летающую лабораторию на базе Ту-104, и теперь в его салоне можно свободно «плавать» и отрабатывать элементы полётного задания.
Наиболее эффективный способ моделирования невесомости - создание гидроневесомости. Хотя невесомость в гидросреде сильно отличается от её прототипа на орбите, испытатель может находиться в ней практически неограниченное время и свободно перемещаться в любом направлении. Все операции отрабатываются в реальном масштабе времени.
В 1965 г. в Центре подготовки космонавтов построили гидробассейн и создали гидролабораторию - сложное сооружение с целым комплексом технологического оборудования, специальных систем, аппаратуры и механизмов. Скафандры, используемые для тренировок, почти не отличаются от штатных. Ранец системы жизнеобеспечения имитируется макетом, размеры которого соответствуют реальным.
Воздух для дыхания и вода для системы терморегулирования подаются по шлангам. Работы под водой обычно связаны с определённой опасностью, поэтому космонавтов и испытателей страхуют аквалангисты. По эмоциональному напряжению и энергозатратам тренировки в гидросреде близки к реальным условиям космического полёта.
Лётная и парашютная подготовка
Важную роль в становлении космонавта как профессионала играет лётная и парашютная подготовка. В программу первой входят полёты на современных истребителях и тяжёлых транспортных самолётах. При этом овладение техникой пилотирования является не целью, а средством формирования соответствующих качеств. Полёты на самолётах развивают пространственную ориентировку и умение принимать решения в условиях дефицита времени; укрепляют навыки в работе с органами управления и приборами; тренируют внимание, переключаемость и устойчивость при выполнении монотонной работы, вырабатывают способность одновременно решать несколько задач, связанных с управлением, и т. д.
И хотя летчики не очень любят прыгать с парашютом, только парашютная подготовка позволяет моделировать реальную стрессовую обстановку, развивать морально-волевые качества. Космонавту даются разнообразные задания, которые он должен выполнить в условиях дефицита времени при свободном падении и после раскрытия парашюта. Кроме того, нужно вести репортаж, он записывается на магнитофон и затем анализируется, чтобы определить эмоциональное напряжение парашютиста.
Наиболее психологически сложным является задание, в котором необходимо по выложенным на земле знакам определить или рассчитать (выполнив некие арифметические действия) время раскрытия парашюта, поскольку это связано с реальным риском. Разумеется, если парашютист не откроет парашют вовремя, это сделает за него автомат. Выполняющий упражнения оказывается в состоянии, максимально приближенном к тому стрессовому, которое возникает в аварийной обстановке на космическом корабле при дефиците времени для выхода из неё.
Пробы на выживаемость
Такие тренировки проводятся в тайге, в пустыне, в горах, на море. Например, высаживают их с вертолета на раскаленный безжалостным солнцем песчаный бархан. Задача – с минимальным снаряжением, с очень небольшим припасом выжить, добраться до лагеря врачей и экзаменаторов. Тут особенно важно уметь правильно распределить силы, запас воды. Суметь уберечься от зноя и песчаной бури.
Заключение
Отбор в космонавты - это непрерывный процесс, происходящий на всех этапах подготовки, в течение всего времени пребывания в отряде. Даже пройдя жёсткий первоначальный отсев, очень трудно овладеть нужными навыками и развить соответствующие личностные качества.Все виды подготовки, все используемые для этого технические средства, все усилия большого коллектива Центра подготовки космонавтов имени Юрия Гагарина , взаимно дополняя друг друга, направлены на то, чтобы совместно с организацией, создающей космические корабли и станции, всесторонне подготовить человека к выполнению очень сложного и очень ответственного задания – полёту в космос, работе на околоземной орбите.
Список использованной литературы
- А.Дихтярь, Жизнь – прекрасное мгновение, Документальная композиция, М., «Молодая гвардия», 1975
- Космонавтика СССР, М., Машиностроение, «Планета», под ред. Мозжорина Ю.А, 1986
Стать космонавтом в детстве мечтал каждый второй, но реализовать эту мечту удается лишь единицам. Профессия космонавта подразумевает жесткие перегрузки и испытания, к которым готов далеко не каждый организм. Рассказываем, как подготовиться к космическим нагрузкам на Земле и не растерять физическую форму в условиях невесомости.
Физподготовка
Будущие космонавты не мучают себя изнурительными занятиями в тренажерном зале, тяганием «железа» и другими силовыми нагрузками. Излишняя мышечная масса им не нужна, да и чрезмерная сила тоже. Более важны такие показатели, как быстрота, ловкость и выносливость. Чтобы развить все эти навыки, лучше всего подходят такие виды спорта, как плавание, легкая атлетика и гимнастика, зимой же к ним прибавляется бег на лыжах. Тренажерный зал космонавты тоже посещают, но основное внимание уделяется также упражнениям на выносливость с большим количеством повторений и коротким отдыхом между подходами.
Перед полетом каждый кандидат в космонавты должен сдать экзамен по физподготовке, выполнив семь нормативов:
1. Бег на 3 км - не более 12 минут 20 секунд.
2. Заплыв на 800 м вольным стилем - не более 19 минут.
3. Забег на лыжах на 5 км - не более 24 минут.
4. Подтягивания - 14 раз.
5. Бег на 100 метров - не более 13,2 секунды.
6. Прыжок в длину - не менее 2,5 метров.
7. Ныряние под воду - не менее 25 метров.
Есть и еще одно особо испытание - это проверка на аэробную выносливость, которая проводится в медицинском кабинете с замерами пульса и давления. В качестве разминки кандидата в космонавты просят поработать на велотренажере с небольшой нагрузкой в течение пяти минут, затем дают немного времени на отдых, после чего следуют еще пять минут работы с максимальной нагрузкой. Пульс и давление кандидата должны оставаться в норме в течение всего времени выполнения упражнения.
Специальная подготовка
Привычные для нас общефизические нагрузки космонавты чередуют со специальными тренировками, развивающими вестибулярный аппарат и устойчивость к перегрузкам.
Барокамера
Будущий космонавт должен быть готов к возможным перепадам давления и кислородному голоданию. Чтобы искусственно создать такие условия, кандидатов помещают в барокамеру, имитирующую условия полета на высоте в пять тысяч метров над землей. Эта проверка является одной из самых важных, так как барокамера раскрывает все патологии организма, которые в иных случаях скрыты.
Центрифуга
Готовность к перегрузкам при взлете ракеты и приземлении отрабатывается на центрифуге - гигантской карусели, выдающей 70 оборотов в минуту. Именно этому виду подготовки раньше уделялось наибольшее внимание - американцы, готовясь к запуску кораблей «Апполон», упражнялись на центрифуге до 10 часов в сутки. При этом обычный человек уже на первой минуте вращения может потерять не только содержимое желудка, но и сознание.
Кресло Барани и качели Хилова
Два знаменитых тренажера, развивающих вестибулярный аппарат - это качели Хилова и кресло Барани. Первое устройство представляет из себя качели с платформой, которая в процессе раскачивания продолжает сохранять горизонтальное положение, второе же - стул, на котором кандидата в космонавты раскручивают попеременно то в одну, то в другую сторону.
Космические тренировки
Пройдя все этапы подготовки и оказавшись наконец в космосе, космонавты не прекращают тренироваться. Физические нагрузки в условиях невесомости гораздо важнее, чем занятия спортом на Земле, поскольку из-за отсутствия гравитации космонавты в среднем теряют за полгода около 20% массы тела, причем исчезают как мышцы, так и костная ткань.
Возникает вопрос: как же тренироваться в условиях, где любое отягощение будет не тяжелее пушинки? Для этого инженеры разработали специальный тренажер, называющийся ARED. Он позволяет выполнять любые силовые упражнения с нагрузкой до 600 кг.
Для аэробные нагрузок на МКС есть беговая дорожка и велотренажер, конечно, тоже особые. Чтобы имитировать бег, космонавтам приходится прикреплять себя к дорожке специальными ремнями, при этом максимальная скорость все равно будет небольшой - до 16 км/ч. С велотренажером дело обстоит почти так же, только помимо пояса космонавт пристегивает еще и ноги к педалям.
Профессия космонавта - это постоянные перегрузки, проверки на прочность и выносливость. Потому им приходится совершенствовать свой организм и тело намного больше, чем обычным людям. Мы разузнали, как тренируются космонавты на Земле и в космосе
Профессия космонавта — это постоянные перегрузки, проверки на прочность и выносливость. Потому им приходится совершенствовать свой организм и тело намного больше, чем обычным людям. Мы разузнали, как тренируются космонавты на Земле и в космосе.
Общефизическая подготовка
Космонавт не должен быть мускулистым, зато должен быть сильным, быстрым, ловким и главное выносливым. Поэтому общая спортивная подготовка включает в себя множество видов спорта, среди которых легкая атлетика, спортивная гимнастика, плавание, зимой - лыжные гонки. Для улучшения координации и скорости реакции космонавты занимаются прыжками в воду, акробатикой и прыжками на батуте.
В тренажерном зале будущие космонавты тренируются три раза в неделю по два часа. Чтобы получить высший балл за спортивную подготовку, кандидат в космонавты в возрасте до 35 лет должен выполнить следующие нормативы:
1 . Бег на 3 км — не более 12 минут 20 секунд.
2. Заплыв на 800 м вольным стилем — не более 19 минут.
3. Забег на лыжах на 5 км — не более 24 минут.
4. Подтягивания — 14 раз.
5. Бег на 100 метров — не более 13,2 секунды
6. Прыжок в длину — не менее 2,5 метров.
7. Ныряние под воду — не менее 25 метров.
Готовность к кардионагрузкам и аэробную выносливость проверяют следующим образом - кандидат в космонавты 5 минут тренируется на велотренажере с небольшой нагрузкой, затем отдыхает три минуты и крутит педали еще 5 минут с максимальной нагрузкой. В течение всего упражнения происходят замеры пульса и давления.
Специальная физподготовка
Невесомость, перегрузки, вестибулярные раздражения - с этими явлениями на Земле не столкнешься, поэтому для адаптации организма к этим явлениям проводятся специальные тренировки.
Центрифуга: тренировки на перегрузку
Центрифуга - это специальная установка, напоминающая огромную карусель и вращающаяся со скоростью до 70 оборотов в минуту. Во время тренировок на центрифуге плохо подготовленный человек может потерять не только содержимое желудка, но и сознание. Американские космонавты перед запуском кораблей «Аполлон» в течение 40 недель проводили в центрифуге до 10 часов.
Кресло Барани и качели Хилова
Для быстрой адаптации к условиям невесомости космонавты тренируют вестибулярный аппарат. Самый известный тренажер для этого - кресло Барани, представляющее из себя вращающийся стул, на котором тебя крутят то в одну, то в другую сторону. Еще одно приспособление для развития вестибулярного аппарата - качели Хилова с площадкой, сохраняющей во время раскачивания горизонтальное положение.
Барокамера
Готовность к перепадам давления и кислородному голоданию проверяют с помощью барокамеры - специального отсека, в котором создаются условия, соответствующие высоте в 5 тысяч метров. В таких условиях обычно выявляются .
Тренировки в космосе
Длительное нахождение в невесомости очень вредно для тела - за полгода космонавты теряют до 20% мышечной массы и до 18% костной. Чтобы избежать этого, им нужна ежедневная . Но как этого добиться, если даже самая тяжелая гантеля в космосе ничего не весит?
Для силовых тренировок на МКС есть специальный тренажер ARED с хитрой системой цилиндров и резиновых соединений, обеспечивающий нагрузку до 600 кг. На нем можно выполнять упражнения на все группы мышц.
Есть в космосе и особая беговая дорожка, на которой космонавты обязаны проводить не менее часа в день. Чтобы обеспечить притяжение к тренажеру, космонавтам приходится надевать специальный пояс-жилет. Максимальная скорость космической беговой дорожки составляет 16 км/ч. По тому же принципу устроен и космический велотренажер - корпус астронавта пристегивается к сидению, а ноги - к педалям.
На заре космонавтики для проверки стойкости человека к перегрузкам планировали использовать карусели. Потом стало ясно, что профессиональные центрифуги — дело серьезное и аттракционами тут не обойтись. В итоге аппаратами для« самой садистской»(выражение Джона Гленна) части космической подготовки занялась тяжелая промышленность.
Жар и вакуум Центрифуга ЦФ-18 введена в строй в 1981 году. Машина способна развивать перегрузки до 30 единиц при максимальном градиенте 5 g/c. Конструкцией предусмотрено вакуумирование кабины до 20 мм рт. ст., варьирование температуры от +5 до +55°С, а также изменение газового состава атмосферы кабины. При испытаниях используется три типа кресел – штатные (фирмы Asea), космические кресла «Казбек-УН» и кресла, применяемые в истребителях ВВС РФ.
Олег Макаров
Центрифуга ЦФ-18 в Центре подготовки космонавтов им. Гагарина — настоящий гигант. Находиться рядом сней в абсолютно пустом круглом зале жутковато — размеры подавляют. А ведь кабина центрифуги способна вместить максимум двух испытуемых, зачем же нужно вместе с ними крутить 305 т металла?
«Дело прежде всего в длинном плече аппарата, — рассказывает Вениамин Швецов, начальник отделения центрифуги ЦФ-18. — На радиусе вращения более 16 м доля влияния кориолисова ускорения на вестибулярный аппарат становится незначительной, и человек уже не замечает, что его крутят, ему кажется, что он летит по прямой. Отсутствие ощущения вращения дает возможность представить перегрузки в наиболее чистом виде — так, как они ощущались бы при линейном движении корабля».
Центрифуга ЦФ-18 введена в строй в 1981 году. Машина способна развивать перегрузки до 30 единиц при максимальном градиенте 5 g/c. Конструкцией предусмотрено вакуумирование кабины до 20 мм рт. ст., варьирование температуры от +5 до +55°С, а также изменение газового состава атмосферы кабины. При испытаниях используется три типа кресел — штатные (фирмы Asea), космические кресла «Казбек-УН» и кресла, применяемые в истребителях ВВС РФ.
Строительство центрифуги с плечом (в виде трубчатой фермы) длиной 18 м потребовало специальных промышленных технологий. Самым интересным узлом аппарата можно без преувеличения назвать огромный опорно-направляющий подшипник скольжения, на котором плечо ЦФ-18 вращается почти бесшумно. «Этот подшипник — настоящее произведение искусства, — рассказывает Швецов. — Фактически центрифуга поставлена на закрытую емкость, в которую с помощью роторных насосов поддавливается масло. При старте центрифуга поднимается на высоту масляной пленки — всего 40 мкм, но этого микроскопического слоя хватает, чтобы обеспечить плавное вращение на высоких скоростях, да еще в весьма экономичном режиме».
Шведская механика
Когда в 1971 году было составлено техзадание на строительство новой большой центрифуги для Звездного городка, стало ясно, что для отечественной промышленности создать такую машину будет непросто. Во‑первых, для этого пришлось бы на значительное время остановить два-три авиазавода. Во‑вторых, технологии создания крупномасштабной прецизионной механики были доступны лишь странам, имевшим опыт создания гидроагрегатов, а СССР в этой области отнюдь не был лидером. Выбор пал на шведскую компанию ASEA, давно и успешно строившую центрифуги. Правда, эти машины были куда меньшего размера, но и с мега-заказом Звездного городка скандинавские машиностроители справились на «отлично» — до сих пор ЦФ-18 имеет приличный невыработанный ресурс.
ЦФ-18 представляет собой высокофункциональный и во многом уникальный тренажер, однако, конечно, он уже не является последним словом техники. В наши дни в строительстве центрифуг используются новые подходы, новые материалы и новые технологии. Прежде всего облегчается сама конструкция — вместо цельнометаллического трубчатого плеча (как в ЦФ-18) используются ажурные фермы. Другой важный момент — привод вспомогательных движений делается безредукторным. Это позволяет гораздо реалистичнее воспроизвести динамику перегрузок. Ну и наконец, в современных центрифугах применяются более совершенные системы управления на базе микропроцессоров, в то время как в ЦФ-18 основные управляющие системы построены на релейной логике, устройства которой, хоть и занимают десяток шкафов, работают, впрочем, вполне надежно.
В реальном полете перегрузки могут иметь разную направленность, поэтому для их моделирования вращения вокруг одной оси недостаточно. Кабина с испытуемыми должна иметь возможность вращаться во всех направлениях, для чего создана конструкция, состоящая из нескольких ступеней. На конечной части плеча расположен карданный подвес с вилкой. К вилке с помощью карданных же соединений крепится кольцо, а в него вставлена кабина, также способная вращаться относительно кольца. Все это в совокупности дает возможность моделирования перегрузки в точно заданном направлении, которое характерно для разных этапов полета, в частности при разгоне, маневрировании, торможении.
Круги ветра
Для главного движения (то есть вращения плеча) в ЦФ-18 используется прямой электрический привод. Главный двигатель установлен прямо на валу вращения центрифуги, а управление им происходит через систему тиристорных преобразователей. Вспомогательные движения — вращения вилки, кольца и кабины — осуществляются с помощью электродвигателей через систему редукторов, что в известной степени является конструктивным компромиссом.
Интересно, что единственный заметный шум, который создается центрифугой в помещении, — это шелест ветра. Вращаясь, ЦФ-18 работает как центробежный воздушный насос, и даже спустя несколько минут после остановки машины в зале чувствуется, как ветер гуляет кругами.
Центрифуга — один из конечных методов испытаний, который дает однозначную картину готовности организма к космическому полету. Ни один космический турист, будь он хоть трижды миллионером, не сможет отправиться на орбиту, миновав тренировки на центрифуге. Но и к испытаниям на ЦФ-18 допустят не всякого. «К нам приходят порой желающие испытать на себе подобного рода перегрузки, — говорит Вениамин Швецов, — но медики по объективным показаниям могут их к испытаниям не допустить, ведь досрочная остановка центрифуги — для нас ЧП. Во время испытания у испытуемого в руках находится тангента. Если человек теряет сознание, он разжимает руку, отпускает кнопку — и тут же автоматически загорается красная лампочка. Тогда оператор останавливает центрифугу. В этот момент необходимо очень быстро погасить перегрузку, привести плечо в исходное положение, выпустить помост, открыть ворота. Это все делается не мгновенно, а человек тем временем находится в бессознательном состоянии, и мы не знаем, что сним. Это очень опасно».
Пультовая комната, откуда операторы и медики управляют испытаниями на ЦФ-18
Думать, действовать, держаться…
Стандартные испытания для проверки физиологической стойкости к перегрузкам занимают минуту. Испытуемый ложится в кресло и на него давит перегрузка «грудь-спина» с градиентом 0,1 g/с. Центрифуга выходит на уровень перегрузки 4 g, при этом космонавт в течение 30 секунд должен отработать определенные действия. Внутри кабины закреплена офтальмологическая дуга, на которой по команде врача загорается световой индикатор. Задача космонавта- максимально быстро среагировать и погасить индикатор нажатием клавиши на тангенте. Так замеряется скорость реакции и возможности периферийного зрения, которое под перегрузкой ухудшается.
На переднем плане: тележка, на которой к кабине ЦФ-18 подкатывается кресло, на дальнем плане — открытая кабина центрифуги. Хорошо видно, что кабина двухместная.
Испытание по ручному управляемому спуску длится дольше — около десяти минут. Имитируется весь процесс посадки от момента разделения космического корабля на орбите. Далее идет отключение тормозных двигателей и вход в атмосферу. Здесь нарастает перегрузка, космонавт начинает управлять креном корабля (тем самым увеличивая или уменьшая перегрузку) до высоты 10 км. Испытуемый должен сымитировать управление кораблем таким образом, чтобы не выйти за пределы заданных параметров перегрузки, попасть в заданный район и выполнить задачу по посадке.
В Гагаринском центре подготовки космонавтов начались испытания уникального тренажера. Центрифуга - копия космического корабля - единственная в своем роде.
Знаменитая гагаринская фраза звучит в Гагаринском центре подготовки космонавтов, и огромная 300-тонная центрифуга ЦФ-18 начинает вращение. Это один из первых запусков после ремонта зала.
"Может вращаться вилка. В вилке вращается кольцо. И вращается кабина внутри кольца. Центробежная сила создается за счет вращения центрифуги по залу. Необходимо это для того, чтобы получить вектор перегрузки, который воздействует на космонавта", - объясняет Владимир Киршанов, начальник отдела центрифуг и динамических тренажеров ЦПК им. Ю.А.Гагарина.
В центрифуге (в этот раз в ней никого не было) космонавты отрабатывают старт или спуск корабля в ручном режиме. Перегрузки при этом в реальности могут достигать 4-5 единиц. Но экипаж все равно должен сохранить работоспособность.
"Кровь с верхней части головы перемещается вниз. Нужно иметь навык и вести себя соответственно, чтобы не было потери сознания", - поясняет Юрий Маленченко, Герой России, летчик-космонавт, заместитель начальника ЦПК им. Ю.А.Гагарина.
Юрию Маленченко - у него за плечами шесть полетов в космос - тренировки на центрифуге однажды спасли жизнь. Во время четвертого спуска с орбиты корабль свалился на баллистическую траекторию. Перегрузка достигла почти 9 единиц. Это невероятное испытание.
"Организм так собрался, что я достаточно хорошо перенес эту перегрузку. Мог вести радиосвязь и контролировать все, что было необходимо", - вспоминает Юрий Маленченко.
Подготовка к вращению выглядит примерно так: инструкторы укладывают космонавта в специальное кресло, пристегивают ремнями, в правую руку дают тангету - это своего рода джойстик для связи.
- Вот эта кнопка должна быть зажата во время вращения. Если вы ее отпускаете, значит вам плохо, или вы потеряли сознание. Центрифуга останавливается.
В кресле космонавта закатывают в кабину центрифуги. Это, кстати, точная копия корабля. Закрывают люки, и начинается космос.
Поначалу все это кажется вращением на карусели. Но с увеличением скорости космонавты начинают испытывать, мягко говоря, неприятные ощущения. Мышцы наливаются свинцом, тяжело поднять руки, тяжело дышать, становится душно. Все из-за перегрузки. Например, при трех единицах вес тела увеличивается в три раза.
Космонавтов вращают по несколько минут с разными видами и величинами перегрузок. Максимум до 8 единиц. Хотя эта центрифуга способна моделировать и до 30. Впрочем, понятно, что такой показатель не совместим с жизнью.
Центрифуга ЦФ-18 была построена ещё в советские годы. Но до сих пор остается единственной и уникальной в своем роде. В ближайшее время после проведения всех необходимых испытаний космонавты вновь начнут готовиться с ее помощью к своим будущим полетам.
