ГЛАВА IV Імітація космічного польоту
Щоб розпочати роботу з перевантаженнями, що виникають при прискореннях під час польоту космічного корабля при його запуску і відділенні ступенів, космонавти проходять тренування на величезних центрифугах. Ці центрифуги використовують також для випробування важливих вузлів і систем космічного корабля, щоб переконатися в тому, що вони можуть винести такі перевантаження. Для випробування вузлів космічного корабля можна також використовувати імітатор лінійних прискорень або котяться по рейках візки з ракетними двигунами. Для тренувань космонавтів такі візки мають обмежене застосування, однак їх використовують для вивчення впливу на людину перевантажень прискорення і гальмування. Під час запуску космічного корабля на його системи і пристрої діє цілий ряд факторів - шуми, прискорення, аеродинамічні навантаження і вібрація, які можуть вивести з ладу окремі вузли або системи корабля. Тому в Годдардівського центрі космічних польотів була побудована спеціальна установка для моделювання умов ділянки розгону при польоті космічного корабля. За допомогою цієї установки виробляють випробування систем корабля на всі впливи, що виникають під час запуску. Установка являє собою центрифугу з плечем 17,5 м, на кінці якого знаходиться вакуумна камера з вібростенді і генератором шуму. Така установка дозволяє відчувати системи корабля в умовах вакууму при перевантаженнях прискорення до 23 g і одночасному впливі вібрації і різної сили шумів. На ній проводять випробування непілотованих штучних супутників Землі, таких, як Орбітальна геофізична обсерваторія. Вперше в клінічній практиці центрифугу використовували для лікування людей з психічними розладами. Ще в 1807 році в одному з берлінських госпіталів для цієї мети застосовували центрифугу з плечем 1,8 м, яка створювала перевантаження прискорення до 5 g, що давало, як стверджували, позитивні результати.
Мал. 41. Центрифуга в Науково-дослідному центрі розробки пілотованих космічних кораблів в Х'юстоні, штат Техас, що створює перевантаження прискорення до 30 g при швидкості наростання перевантажень 7,5 g / сек. У таких центрифугах космонавти вчаться переносити перевантаження, що виникають при прискоренні космічного корабля
У наш час центрифуги використовують для тренування космонавтів до впливів стрессоров, які вони будуть відчувати під час запуску космічного корабля (про них говорилося в главі II). Космонавти кораблів «Аполлон» протягом 40 тижнів, що передували запуску, проводили в центрифузі до 10 год. На вміщеному вище знімку зображена центрифуга, встановлена в Хьюстонском науково-дослідному центрі розробки пілотованих космічних кораблів. Вона має плече 15 л і створює перевантаження прискорення до 30 g при швидкості наростання цих перевантажень 7,5 g / сек. Що знаходиться на кінці плеча кабіна діаметром 3,6 м і об'ємом 14 м 2 важить 3624 кг і вміщає трьох космонавтів в скафандрах. Тиск в кабіні можна змінювати в межах від 1 до 0,35 атм, відносну вологість - від 40 до 60% і температуру - від 10 до 100 ° С. Кабіна встановлена таким чином, що має три ступені свободи, завдяки чому можливе створення перевантажень, що діють на космонавтів в різних напрямках. Змінюючи кутові швидкості обертання центрифуги, можна отримувати такі ж прискорення, які виникають під час запуску корабля в момент відділення першого ступеня, при роботі двигунів другого ступеня, а також під час її відділення і роботи двигунів третього ступеня ракети. Внутрішній устрій кабіни імітує пристрій командного відсіку корабля з трьома кріслами і робочими місцями для космонавтів. У кабіні є також обладнання біотелеметрії і телевізійні камери. Імітатори лінійних прискорень вперше були використані в авіаційно-медичних дослідженнях в Німеччині на початку другої світової війни в Інституті авіаційної медицини ВПС в Адлерсхофі (недалеко від Берліна). У цьому імітаторі візок пересувалася під дією сили тяжіння. Довжина шляху пробігу візки становила 12,6 м. Після війни в багатьох країнах були побудовані імітатори лінійних прискорень, в яких прискорення надавалося візків за допомогою ракетних двигунів. Їх використовували для того, щоб дослідити вплив перевантажень на людину і матеріали. Оскільки в такого типу установках довжина ділянки розгону або гальмування обмежена, то в даний час їх використовують лише в тих випадках, коли потрібно вивчити вплив перевантажень при дуже високих швидкостях їх наростання протягом коротких проміжків часу. Вони є також відмінним засобом вивчення дії перевантажень гальмування, що виникають, наприклад, при входженні космічного корабля в щільні шари атмосфери при його поверненні з космічної подорожі. Найдовший шлях розгону має імітатор такого типу на Холломанской базі ВПС США, штат Нью-Мексико. Доріжка розгону або гальмування цієї установки довжиною 10,7 км складається з подвійних рейок, лежачих на бетонній основі. Між рейками тягнуться з перервами жолоби з водою, які дозволяють на різних ділянках гальмування зменшувати швидкість візки, доводячи її до повної зупинки. Цю установку використовують в основному для випробування вузлів і блоків, однак її можна пристосувати і для випробувань за участю людини. При використанні візки з ракетним двигуном на твердому паливі зазвичай отримують швидкість порядку 3630 км / год. Перші дослідження того, як впливають на людський організм перевантаження прискорень і гальмувань, були проведені в 1954 році в Холломане полковником П. Степ. Свої досліди він ставив на початковому однокілометровом ділянці випробувальної доріжки, загальна довжина якої 10,7 км. Використавши візок з ракетним двигуном, що мали тягу 2038 кг, він розігнався до швидкості 0,9 М (М - число Маха), що перевищує швидкість кулі калібру 0,45, наздогнавши і перегнавши летів над ним реактивний літак. Після цього він протягом 1,4 сек погасив швидкість до повної зупинки, зазнавши при цьому перевантаження 35- 40 g, які наростали зі швидкістю 600 g / сек. При цьому він отримав всього лише крововилив в очі, а також тимчасову блокаду гортані, носових проходів і пазух носа. Його експеримент, а також досліди з тваринами (шимпанзе, свинями і ведмедями) дали багато корисної інформації, яка була використана при конструюванні пілотованих космічних кораблів.