Для многих людей, факт принципиальной возможности нахождения человека в скафандре с оголенными кистями рук в условиях близких к вакууму, станет откровеньем, а некоторые воскликнут «Не может быть!»
Но в литературе, описывающий скафандр СК-1 и СК-2 можно встретить непримечательную фразу «…На кольцах рукава были закреплены также манжеты, герметизирующие скафандр при снятых перчатках…»
Получается что «очень даже может» , но что бы понять, почему и при каких условиях на космических кораблях серии «Восток» и "Меркурий-Атлас" рассматривался такой режим космического полета, нам придется обратиться к истории создания скафандров и физиологическим экспериментам, проведенным на заре высотной авиации и пилотируемой космонавтики. Благо, в учебниках по авиационной и космической медицине можно найти очень интересную информацию.
Скафандры без гермоперчаток
Первые отечественные авиационные скафандры (серии ВСС – ВСС-04А, ВСС-04М, ВСС-05, ВС-06, ВСС-07 (ВКС-1) (1953-1954) гг.), разрабатываемые Заводом №918 (ныне АО «НПП «Звезда»), конструктивно не предусматривали наличия гермоперчаток, а герметизация СК в области рукавов обеспечивалась надувными манжетами, что было допустимо при полетах на высотах до 20км. Первым авиационным скафандром с полноценными гермоперчатками в 1957 году стал СИ-3М, о котором я написал отдельную статью (см. ссылку).
Однако, спустя несколько лет, при проектировании скафандра для первого пилотируемого космического полета, вновь вернулись к применению надувных манжет для герметизации скафандра, что на первый взгляд выглядит странно и абсурдно.
Причины применения герметизирующих манжет на рукавах скафандра СК-1 и СК-2
Первые пилотируемые орбитальные полеты по программам «Восток», «Меркурий-Атлас» и «Дженеми» не предусматривали снятия скафандра на протяжении всего полета, однако, после вывода на орбиту, для членов экипажа допускалась возможность поднятия щитка остекления гермошлема и снятие гермоперчаток.
В случае разгерметизации кабины ЛА, в советских скафандрах «СК-1» для Ю.А. Гагарина и «СК-2» для В.Н. Терешковой создавалось избыточное давление порядка 0,25кгс/см2. При падении давления в кабине ЛА до 430мм.рт.ст. (эквивалент высоты 4,5км), «…замыкались контакты второй группы блока барореле и открывался электроклапан кислородной линии. Одновременно подавалось напряжение в пиромеханизм закрытия шлема и он автоматически закрывался…» (цитата из моей статьи «Последовательность аварийной работы скафандра СК-1 при разгерметизации КК «Восток»» с которой вы можете ознакомиться перейдя по этой ссылке).
В такой ситуации, космонавт/астронавт мог попросту не успеть надеть перчатки, поэтому, аварийную (запасную) герметизацию первых космических скафандров (СК-1; СК-2 и Navy Mark IV) в области рук выполняли надувные манжеты, техническое описание которых в литературе приводится достаточно скупо. Они плотно облегали запястье космонавтов/астронавтов, но кисти рук оставались при этом оголенными и подвергались воздействию низкого атмосферного давления, близкого к условиям вакуума.
Влияние низкого атмосферного давления, близкого к условиям вакуума на кисти рук, оказавшиеся без гермоперчаток.
Риск такой ситуации был крайне мал, но с началом эры высотных и космических полетов, его не исключали и рассматривали этот вариант на полном серьезе. Перед учеными Германии (во время второй мировой войны), а затем США и СССР стояла задача определить влияние разряженной атмосферы на организм человека в целом, для чего в барокамерах были проведены эксперименты с участием подопытных животных, а в последствии и испытателей.
Что касается конкретно оголенных кистей рук, то для этого проводились специальные эксперименты с участием испытателей с подъемами на высоты 25-35км где барометрическое давление составляет 5-15 мм.рт.ст. В результате этих исследований выяснилось:
Во-первых, в связи с тем, что все тело находится под избыточным 0,25кгс/см2, а кисти в разреженной атмосфере, то кисти рук в течении нескольких минут начинают сильно отекать и багроветь т.к. кровь выдавливается в зону наименьшего давления (законы физики). При этом нарушается кровоснабжение в кровеносных сосудах кистей рук, появляются кровоподтеки и петехии, человек чувствует боль, онемение, а подвижность в пальцах и лучезапястном суставе быстро ухудшаются.
Во-вторых, на высотах более 25км при внешнем давлении порядка 16мм.рт.ст. и ниже, после первой минуты воздействия разреженной атмосферы возникает высотная эмфизема, (ознакомиться с моей статьей о парогазовой эмфиземе можно перейдя по этой ссылке), что приводит к еще большему отеканию кисти уже после первой минуты нахождения в разреженной атмосфере. Появляется чувство напряжения кожи и «ломота» в кисти (по воспоминаниям испытателей). После спуска, рука оказывается напряженной и холодной на ощупь, капилляры ногтевого ложе переполнялись кровью, а затем, их контуры становились смазанными а ток крови неразличим, возникали парестезии.
Не смотря на это, в течение полутора, максимум двух минут после «взрывной декомпрессии» или быстрого падения давления, у космонавта/астронавта сохранялась возможность самостоятельно надеть гермоперчатки, хотя пальцы рук не всегда входили в места для пальцев в перчатке. Но даже в таком случае, через несколько дней вышеописанные симптомы бесследно исчезают.
Для того, чтобы не быть голословным, приведу воспоминания испытателя ГНИИИ АиКМ Дворникова М.В., который, как я знаю, подписан на канал "Прогулки в стратосфере" и внимательно читает публикации.
Не смотря на то, что испытания проходили в конце 70х, начале 80х гг прошлого века, они полностью отражают суть последствий нахождения на больших высотах (30 км) с открытыми кистями рук:
«…Работа в моей практике преподносила и неожиданные сюрпризы: Во время испытания полных лицевых масок, своего рода противогазов, испытатели поднимались в барокамере на высоту 30 км. Защитный костюм конечно был, но руки – открыты. В какой-то момент, на 5-8-й минуте кожа на кистях вздулась, при движении и прикосновении поскрипывает. Посмотрел – и сразу все понял: парогазовая эмфизема. То есть закипела кровь и межклеточная жидкость. По-настоящему. Забродили-забегали в подкожной клетчатке пузырики паров воды. Эксперимент прекратили только тогда, когда программа была выполнена. При спуске, уже на 25-20 км, неприятные явления прошли, и, в общем-то, никаких страшных последствий не наблюдалось. Ну, прокипели ручки-то, да и успокоились. Вот если бы не было защитного костюма, тогда все закончилось бы по-другому…»
(«Наземные космонавты-первопроходцы космических трасс» Б.И. Бычковский издание 2)
В инструкции для космонавтов имелся отдельный параграф, в котором указывалось, что в случае разгерметизации кабины на высотах до 30км и выше при отсутствии на руках космонавта/астронавта герметичных перчаток скафандра, они должны были надеть перчатки в течение первых полутора-двух минут после разгерметизации кабины КК.
В настоящее время вышеописанная проблема утратила свою актуальность в связи с высокой надежностью герметичности КК и обязательным применением спасательного скафандра в закрытом виде на этапах выведения и посадки КК.