Невесомость и «гибель мира»

Еще К. Э. Циолковский, исходя из общетеоретических предпосылок, предполагал, что в условиях невесомости у человека будут возникать различные иллюзии и нарушится ориентация в пространстве. Однако он считал, что даже к таким необычным условиям можно приспособиться. «Все же эти иллюзии, по крайней мере в жилище, должны со временем исчезнуть», — писал ученый.

С тех пор было высказано немало соображений насчет того, как невесомость повлияет на состояние организма и на психическую деятельность. Скептики утверждали, что длительное пребывание человека в условиях невесомости вообще невозможно. Поэтому сначала опыты проводились на животных, которых помещали в высотные ракеты. Затем проверку стал проходить человек — правда, не в космосе, а в полете на реактивных самолетах, где воспроизводилась кратковременная невесомость (от 20 до 60 секунд).

Сейчас в нашей стране и за рубежом накоплен большой научный материал о влиянии такой невесомости на психо-физиологические функции. В зависимости от характера этого влияния людей делят на три основные группы.

В первую входят лица, которые переносят кратковременную невесомость без заметного ухудшения общего самочувствия. Они не теряют работоспособности в полете и лишь испытывают чувство расслабленности или облегчения из-за потери веса. В этой группе оказались все советские космонавты.

Приведем запись, сделанную одним из авторов (Ю. Гагариным) после полета на двухместном самолете, когда воспроизводилась кратковременная невесомость:

«До выполнения „горок“ полет проходил, как обычно, нормально. При вводе в „горку“ прижало к сиденью. Затем сиденье отошло, ноги приподнялись с пола. Посмотрел на прибор: показывает невесомость. Ощущение приятной легкости. Пробовал двигать руками, головой. Все получается легко и свободно. Поймал плавающий перед лицом карандаш и шланг кислородного прибора. В пространстве ориентировался нормально. Все время видел небо, землю, красивые кучевые облака».

Ко второй группе относят лиц, испытывающих при наступлении невесомости иллюзии падения, чувство, будто они переворачиваются, висят вниз головой. Это вызывает беспокойство, люди теряют ориентацию в пространстве и неправильно воспринимают окружающую обстановку. Это состояние длится 2–6 секунд и сменяется в ряде случаев веселым настроением (эйфорией). При этом они забывают о программе эксперимента, приходят в игривое настроение, испытывают радостное возбуждение. Один из ведущих американских психологов, Гератеволь, писал:

«На протяжении всей своей жизни я фактически ни разу не испытывал такого чертовски приятного состояния, как это было в условиях невесомости, и если бы мне снова предложили выбрать форму отдыха, я, несомненно, остановился бы на невесомости».

А вот запись из дневника одного из авторов этой книги — врача, летавшего в самолете-лаборатории, оборудованном «плавательным бассейном»:

«Ко времени первой „горки“ я сидел в кресле, пристегнувшись ремнями. По звуку двигателей и вибрации самолета догадался, что он берет разгон перед „горкой“. Через несколько секунд наступила перегрузка, и меня вдавило в кресло. С началом невесомости почувствовал, что проваливаюсь в бездну. Это ощущение, по моей оценке, длилось 1–2 секунды. Перед глазами „поплыли“ товарищи. Из-под моего кресла медленно поднялся парашют и завис в воздухе. Положение людей в безопорном состоянии было необычным: кто вверх ногами, кто как-то боком и т. д. Они двигались, кувыркались, принимали необычные позы, отталкивались от пола, потолка, стенок и быстро проплывали передо мной. Все казалось необычным и забавным. Достаточно хорошо зная теоретически ощущения в невесомости, я ожидал, что перенесу ее плохо, но получилось наоборот. Это вызвало чувство восторга. Большим пальцем я показывал товарищам, что чувствую себя хорошо. Затем невесомость прошла, и наступила опять перегрузка.

Во второй „горке“ я должен был „плавать“ в невесомости. Надел защитный шлем и лег на пол, покрытый толстым слоем поролона. Началась перегрузка, и меня вдавило в поролон. Состояние невесомости наступило внезапно; не успев опомниться, я почувствовал, что полетел вверх, а затем — в неопределенном направлении. Наступила полная дезориентация в пространстве. Затем я начал как-то разбираться в обстановке: увидел пол и стенки помещения, показалось, что последнее быстро удлиняется. Ощущение было такое, будто смотришь в перевернутый бинокль. Взглянул на пол и увидел, что он движется подо мной, убегая вместе с помещением. Я старался за что-нибудь ухватиться. Но, хотя казалось, что предметы подо мной и по сторонам расположены близко, я никак не мог дотянуться до них руками. Затем, очутившись в хвосте самолета, я ухватился за какой-то предмет и стабилизировал свое положение в пространстве».

Изменяется, однако, не только восприятие пространства и окружающих предметов. У некоторых наблюдается нарушение так называемой «схемы тела», то есть представлений о форме и размерах тела, об абсолютной и относительной величине различных частей организма, об их взаимоотношениях, о движениях конечностей. Один из летчиков, впервые пилотировавший самолет, на котором достигалась невесомость, рассказывал: «Через 8–10 секунд после наступления невесомости почувствовал, будто голова начинает распухать и увеличиваться в размерах. На 13-й секунде появилось ощущение, что тело медленно крутится в неопределенном направлении. Еще через 15 секунд стал терять пространственную ориентировку, поэтому я вывел самолет из параболического режима».

Среди членов второй группы встречаются и люди, которые в состоянии невесомости переживают чувство так называемого психического отчуждения, психической беспомощности. «В первые секунды воздействия невесомости, — признавался опытный летчик-планерисг, — я почувствовал, что самолет перевернулся и летит в таком перевернутом положении, а я завис вниз головой. Посмотрел в иллюминатор, увидел горизонт, убедился в ложности своего ощущения, и через 5–10 секунд иллюзия исчезла. В течение всего периода невесомости испытывал неприятное, трудно характеризуемое, незнакомое ранее ощущение неестественности и беспомощности. Мне казалось, что изменилась не только обстановка в самолете, но и что-то во мне самом. Чтобы избавиться от этого неприятного ощущения, пробовал в невесомости писать, дотягиваться руками до различных предметов. Все это выполнял без особых затруднений. Тем не менее чувство беспомощности, неуверенности не проходило и мучило меня».

Надо сказать, что все-таки у представителей данной группы последующие полеты не вызывают столь острых ощущений: происходит адаптация, организм привыкает и приспосабливается к невесомости.

К третьей группе относятся лица, у которых пространственная дезориентация и иллюзии выражены сильнее, продолжаются на протяжении всего периода невесомости и иногда сочетаются с быстрым развитием симптомов морской болезни. Иногда иллюзии падения достигают крайней степени, вызывают чувство ужаса, резко повышают двигательную активность; при этом люди полностью теряют способность ориентироваться в пространстве. Такая психическая реакция напоминает так называемый комплекс «гибели мира», типичный для некоторых болезней головного мозга. Одно из проявлений этого комплекса описано профессором-психиатром А. С. Шмарьяном.

«У больного Ш-ва приступ начинался с резкой головной боли и головокружения. Больной испытывал ощущение резкого падения. Окружающая обстановка для него изменялась в размерах и очертаниях, здания то резко увеличиваются, то уменьшаются, кругом темнеет, постройка на постройку валится, все становится странным, незнакомым и чужим. Происходит это чрезвычайно быстро. Затем больному начинало казаться, будто вдали большие деревья вырываются с корнем, „вся земля похожа на бурлящий котел, как от извержения вулкана. Гибнет природа, люди тоже гибнут, как во время мировой катастрофы“. Ш-в в это время ощущает сильный страх, тоску, тревогу, прощается с жизнью и плачет. Такое состояние у него длится одну-две минуты».

А вот наблюдение за человеком, находившимся в состоянии кратковременной невесомости:

«Во время полета до наступления невесомости сидел, непринужденно беседуя с врачом. С первых секунд невесомости появилось двигательное возбуждение, сопровождающееся хватательными реакциями, непроизвольным нечленораздельным криком и своеобразным выражением лица (поднятые брови, зрачки расширены, рот открыт, нижняя челюсть опущена). Эта реакция наблюдалась на протяжении всего периода невесомости и не позволяла врачу, находившемуся рядом, вступить в контакт с испытуемым. После прекращения невесомости описанная реакция исчезла, но до окончания полета состояние оставалось возбужденным.

Позднее участник эксперимента сам рассказал о своих переживаниях: „Я не понял, что наступило состояние невесомости. У меня внезапно возникло ощущение стремительного падения вниз, и мне показалось, что все кругом рушится, разваливается и разлетается в стороны. Меня охватило чувство ужаса, и я не понимал, что вокруг меня происходит“. О своих реакциях он ничего не помнил, и когда ему продемонстрировали кинопленку, зафиксировавшую его поведение, он был крайне удивлен».

Для космической психологии представляют немалый интерес и наблюдения за нервно-психическими больными, у которых главным симптомом заболевания является ощущение утраты веса собственного тела. Такие больные признаются в том, что они «ходят» или «плывут» по воздуху, что они не чувствуют ни себя, ни своего тела, которое «становится легким, как пух, невесомым».

Ощущение утраты веса тела возникает и под воздействием некоторых психически активных веществ. Известный русский психиатр И. А. Сикорский наблюдал при отравлениях гашишем своеобразное состояние, когда людям казалось, будто они ничего не весят и даже поднимаются ввысь.

Естественно, возникает вопрос, не скрываются ли за всеми этими фактами какие-то общие закономерности, позволяющие понять механизм развития при невесомости необычных психических состояний.

Сейчас выяснили, что комплекс «гибели мира» и ряд других подобных расстройств вызывается рассогласованием (дисфункцией) работы определенных систем головного мозга в связи с поражениями центральной нервной системы. Одна из причин такой дисфункции — измененная и извращенная информация, поступающая в мозг от органов чувств.

Типичным примером в этом отношении является болезнь Меньера, названная так по имени описавшего ее в 1861 году французского врача. Проявляется эта болезнь следующим образом. У некоторых, казалось бы, абсолютно здоровых людей периодически появляется ощущение «удара» в голову. Нередко они, словно «пораженные молнией», падают на землю настолько стремительно, что не успевают за что-нибудь ухватиться. Одновременно у них начинает шуметь в ушах, кружится голова. Одним кажется, будто их отбрасывает в сторону, другим — что весь мир вращается в горизонтальной или вертикальной плоскости; предметы двоятся и мелькают, пол, земля, кровать движутся под ними, проваливаются в пропасть. Ориентация в пространстве при этом теряется.

В конечном счете болезнь Меньера связана с периодическим повышением давления жидкости в полукружных каналах вестибулярного аппарата, которое и приводит к появлению необычной, извращенной информации, поступающей в мозг от этого органа чувств. Это подтвердили эксперименты: больным, находившимся в сумеречном состоянии с переживаниями повышенного настроения, искусственно раздражали вестибулярный аппарат, и это вызывало резко подавленное эмоциональное состояние, ощущение катастрофы, гибели мира.

При невесомости в мозг тоже поступает резко измененная, и притом необычная, информация, поскольку на систему органов чувств, воспринимающих пространственные отношения, перестают действовать механические силы, обусловленные земной гравитацией. Возникают определенные сдвиги во взаимодействии между полукружными каналами и отолитовым аппаратом вестибулярного анализатора, и мозг получает искаженную информацию.

Существенно изменяется при невесомости и та информация, которую сообщают воспринимающие давление рецепторы кожи, подкожной клетчатки, кровеносных сосудов и т. д. Поскольку мышечные усилия, необходимые для сохранения вертикального положения тела на Земле, становятся в состоянии невесомости излишними, иным оказывается и поток нервных импульсов от мышечного аппарата. Необходимо заметить, что невесомость является весьма сильным и необычным раздражителем. Это подтверждает и биоэлектрическая активность головного мозга. У испытуемых, впервые участвующих в полетах с воспроизведением невесомости, наблюдается уменьшение амплитуды биопотенциалов головного мозга, сопровождающееся увеличением частотных характеристик, что указывает на преобладание процессов возбуждения в центральной нервной системе.

Таким образом, перечисленные обстоятельства обусловливают нарушение деятельности анализаторов в условиях невесомости. Это и вызывает у людей всевозможные иллюзии, дезориентацию в пространстве, нарушение «схемы тела».

Когда нервная система быстро справляется с подобной рассогласованностью и начинает «работать» в соответствии с изменившейся ситуацией, человек может переживать чувство приятной легкости, парения и не терять работоспособности. Это характерно для лиц с сильно уравновешенными нервными процессами. Даже испытывая неприятные эмоции, они сохраняют самообладание и контроль над своими действиями.

Титов, например, определил свое состояние в полете как близкое к укачиванию; его поташнивало, кружилась голова. Когда он резко поворачивал ее, появлялась иллюзия «плавания» предметов. Не только повороты головы, но и мелькание предметов («бег Земли») вызывали неприятные ощущения. И все-таки космонавт сохранял способность ориентироваться в пространстве, что объясняется достаточно высокими показателями его высшей нервной деятельности и сильной волей. У людей же со слабым типом нервной деятельности могут возникнуть ощущения, напоминающие комплекс «гибели мира».

Однако даже у летчиков с сильной нервной системой, для которых измененная и извращенная информация является привычной, в случае нервного истощения могут возникнуть нарушения в ориентации, сопровождающиеся эмоционально-невротическими срывами. Вот почему необходимо еще глубже изучать влияние невесомости на психо-физиологические механизмы, а также тщательно отбирать и тренировать космонавтов, которые должны быть готовы к длительной невесомости в дальних космических рейсах.

На лунных тропинках

Ориентируя корабль, осуществляя различные маневры, проводя монтажные работы на орбите и т. д., космонавт имеет дело с рычагами, кнопками, тумблерами, монтажным инструментом. Все это требует точных, координированных движений. В земных условиях подобные движения не представляют собой трудности. А в космосе?

Вот какой опыт проводился при изучении воздействия кратковременной невесомости. Ставилась довольно простая задача — нужно было попасть острием карандаша в цель — обычную мишень для стрельбы из винтовки. В нормальных условиях мишень, расположенная на расстоянии вытянутой руки, поражалась легко. В невесомости же точность выполнения этой несложной операции резко снижалась. Правда, впоследствии, потренировавшись, человек становился более метким, и число попаданий возрастало.

В чем же причина этого нарушения координации движений? Как известно, на Земле, поднимая руку или ногу, с помощью мышечного усилия приходится преодолевать определенный вес и инерцию массы. При невесомости же вес «исчезает», и достаточно незначительного усилия, чтобы привести в движение конечности. Однако в соответствии с выработанными на Земле навыками нервные «центры» с самого начала посылают более сильные импульсы мышцам. В результате реальные движения перестают соответствовать задуманным и начинают превосходить их. В частности, рука, поражающая мишень, смещается вверх.

Координацию движений изучали также с помощью специального прибора — координографа. Опыты ставились на Земле — во время горизонтального полета и в условиях невесомости. Исследования показали, что в невесомости у большинства космонавтов скорость движений замедлялась. Попович, например, отметил в отчете: «При выполнении упражнения на координографе очень легко попадать в гнезда при условии, если движения делать плавно. При резких движениях получаются промахи, и тело меняет свое положение».

Чтобы успешно управлять кораблем и его системами, важно сохранить стойкие навыки воспроизведения определенных мышечных усилий. И здесь тоже выявились трудности. Так, в одной серии экспериментов у космонавтов был выработан стойкий навык воспроизведения заданного мышечного усилия в 750 граммов (с точностью плюс — минус 10). В отчетах они отмечали, что не почувствовали какой-либо разницы, преодолевая соответствующее сопротивление рычага дозиметра на Земле и в невесомости. Однако киносъемка объективно засвидетельствовала, что точность работы при «исчезновении» веса существенно нарушилась: космонавты превышали заданное усилие на 250–1125 граммов. Только у Быковского разница между усилиями составляла всего лишь около 50 граммов. В последующих полетах амплитуда ошибок постепенно снижалась, и, как правило, уже ко 2–5-му полету все вставало на свои места.

Специальные тренировки помогли довольно быстро привыкнуть к «исчезновению» веса. Уже во время самого первого запуска у космонавта, которому приходилось делать немало движений, никаких нарушений координации не замечалось, хотя он и испытывал некоторое неудобство из-за отсутствия привычного давления спинки и сиденья кресла на тело.

Труд космонавтов усложнялся от полета к полету. Они вели наблюдения за звездным небом, полярным сиянием, спутниками, поверхностью Земли, измеряли высоту стояния звезд над видимым горизонтом, проверяли устойчивость газового пузыря в жидкости и водного пузыря в газовой среде, вели киносъемку, осуществляли разнообразные медицинские исследования и другие эксперименты. При этом обычные рабочие операции (переключение тумблеров, работа на телеграфном ключе, ориентация корабля и пр.), по их словам, производились легко и достаточно координированно.

Но как обстоит дело с более тонкой двигательной координацией? Например, когда приходится иметь дело не с кнопками, а с карандашом?

Записи, сделанные космонавтами во время полетов, говорят о том, что привычная координация движений при письме нарушалась. Об этом можно судить по неровности линий и букв, по неравномерности движений пишущего. Эти изменения почерка связаны с недостаточной согласованностью движений предплечья, плеча и всей кисти с более мелкими движениями кисти и пальцев. Кроме того, изломы извилистых штрихов, угловатость овальных и других элементов указывают на снижение точности движений, выполняемых кистью и пальцами.

Наибольшие изменения в координации движений при письме наблюдались в самом начале полета. На последующих витках координация улучшалась и сложное сочетание движений восстанавливалось, хотя и никогда не достигало того уровня, который был характерен для земных условий.

Улучшение тонкой координации движений письма во время полета свидетельствует о приспособлении к необычным условиям. В почерке появлялись признаки, говорившие о том, что в координации возникают новые связи. Взаимодействие различных движений изменяется: строение букв упрощается, нажим карандаша на бумагу усиливается, знаки и буквы, которые писались в обычных условиях отрывисто, соединяются теперь тонкими, еле заметными штрихами. Длительное пребывание в невесомости сопровождается, следовательно, приспособлением двигательных навыков письма к новым условиям, и выражается это в основном в упрощении движений и возрастании силового компонента.

По мере освоения космоса люди будут сталкиваться не только с невесомостью, но и с необычной для них силой тяжести. Скажем, на Луне человек весом в 70 килограммов будет весить всего 11,6 килограмма, хотя мышечная сила его останется неизменной. Правда, космонавты будут одеты в скафандры, которые, вероятно, окажутся достаточно тяжелыми. Но если эту одежду не принимать в расчет, то на Луне люди смогут прыгать в 6 раз выше и дальше, чем на Земле. Соответственно и сила удара о лунную поверхность значительно уменьшится. Вот как представлял себе К. Э. Циолковский движения первых космонавтов на Луне: «Русский побежал, делая громадные прыжки — метра 3 в высоту и 12 в длину… Брошенные кверху камни поднимались в шесть раз выше, чем на Земле, и прилетали обратно очень не скоро, так что скучно было ждать». И далее: «Я чувствую, что стою особенно легко, словно погруженный по шею в воду: ноги едва касаются пола… Не могу противиться искушению — прыгаю… Мне показалось, что я довольно медленно поднялся и столь же медленно опустился». В связи со всем этим возникает вопрос, смогут ли на самом деле космонавты с первых шагов так хорошо координировать свои движения на «лунных тропинках», как представлял себе К. Э. Циолковский?

Интересные исследования были проведены на специальных стендах, имитирующих условия лунной гравитации. И выяснилось, что медленная ходьба не вызывает больших трудностей, тогда как быстрые передвижения приводят к потере равновесия и часто заканчиваются падением. В то же время люди могли проделать такие упражнения, как прямой и обратный переворот (сальто), которые на Земле в состоянии выполнить лишь опытные гимнасты и акробаты.

Об ощущениях, возникающих при подобных исследованиях, рассказал один из испытуемых:

«Первый шаг. Наверное, я вложил в него слишком много сил. С удивительной легкостью взмываю вверх и, беспомощно перебирая ногами, опускаюсь в нескольких метрах от места „старта“. Но совсем не там, где я предполагал. Еще один толчок, и все повторяется снова… Пытаюсь бежать — не получается. Резко и энергично отталкиваюсь ногами и… „падаю“. Ощущение такое, словно я внезапно попал на лед: чем быстрее пытаюсь перебирать ногами, тем труднее сохранять равновесие… Стараюсь передвигаться короткими прыжками, чуть боком. Так легче сохранить равновесие. Как это ни странно, но скорость передвижения на Луне вряд ли превысит полтора километра в час — 20 шагов в минуту. И все это потому, что, отталкиваясь от поверхности Луны, человек будет опускаться медленнее, чем на Земле… Еще раз пытаюсь прыгнуть на „лунный камень“ (так воображению испытателя представлялась скамейка). Одной ногой удалось ощутить опору. Но только одной. Я переваливаюсь через преграду и останавливаюсь в метре за ней. Причем не сразу, а пропарив некоторое время в воздухе в очень замысловатой позе».

Конечно, при имитации лунной гравитации движения ограничиваются тренажером, что искажает подлинную картину. Но даже на основании проведенных, пока еще несовершенных, экспериментов можно сделать предварительный вывод о том, что координация движений у человека на Луне будет отличаться от координации на Земле и в условиях невесомости.

При подготовке экспедиции на Луну потребуется проводить особые тренировки на специальных стендах, а также в самолетах, создавая пониженную весомость, равную ¹/₆. Это поможет космонавтам быстрее освоиться на лунной поверхности.