Во время осуществления программы "Меркурий" и "Близнецы" астронавты не испытывали никаких проблем с осуществлением деятельности, пока находились внутри космического аппарата, но испытывали трудности при осуществлении внекорабельной деятельности (выход в открытый космос или экспедиция).
Только позже было обнаружено, что обучение может быть разумно достигнуто на Земле в симуляциях, таких как нейтральная плавучесть в резервуаре для воды. Однако концепция вращающегося космического аппарата или двух космических аппаратов, соединенных тросом, создает серьезные проблемы для маневрирования космической станции с точки зрения проектирования, финансирования и эксплуатации.
Позднее акцент был сделан на снижение уровня искусственной гравитации, уменьшение радиуса и увеличение скорости вращения.
Однако все эти тенденции порождают новые проблемы.
- Самые надежные условия для искусственной гравитации - это те, которые создает гравитационно-термическую среда, близкую к той, которая существует на Земле. Остается определить, будет ли достаточно пониженного уровня тяжести.
- Уменьшение радиуса и увеличение скорости вращения создают потенциальные проблемы, связанные с градиентом гравитации и силами Кориолиса, такие как дезориентация, нарушение движения и опорно-двигательного аппарата. Эти проблемы, в свою очередь, могут поставить под угрозу условия жизни и работы во вращающейся среде.
Внутренняя центрифуга и ее использование
Альтернативой вращающемуся космическому кораблю является воздействие в полете искусственной силы тяжести в небольшой внутренней центрифуге. 2-метровая центрифуга позволяет людям вставать вертикально и даже ходить в ограниченном пространстве. Разумеется, голова находится вблизи центра вращения, и в направлении "голова в ногу" появляется значительный градиент силы тяжести. Поскольку радиус уменьшается еще дальше и составляет менее 1,5 м, более высокие люди не могут стоять вертикально, а должны занимать приседающее положение.
Для того, чтобы создать 1 г на ногах испытуемого, такое устройство с коротким радиусом также должно вращаться намного быстрее, чем большая непрерывная система, и производить значительные силы Кориолиса и стимулы болезни движения при перемещении головы, по крайней мере до тех пор, пока не произойдет адаптация. Однако, как и для других физических стимулов, должна существовать некоторая зависимость между амплитудой и продолжительностью гравитационного уровня и физиологическими функциями организма, которая еще предстоит определить.
Хотя наши нынешние знания ограничены, весьма вероятно, что человеку не нужно постоянно подвергаться воздействию 1 г, чтобы оставаться здоровым. В рамках нашего нормального циркадного ритма, зависящие от силы тяжести процессы, приводящие к потере жидкости тела и декондиционированию костей, вероятно, отключаются во время обычного сна.
Кроме того, при использовании центрифуги в течение короткого периода времени нет причин ограничиваться 1 г: воздействие может достигать 2-3 г в течение часа ежедневно или несколько раз в неделю, что достаточно для создания адекватной нагрузки на костную, мышечную, сердечно-сосудистую и сенсорно-двигательную системы.
Поэтому наличие на борту периодической или прерывистой небольшой человеческой центрифуги дает реальную возможность в ближайшей перспективе обеспечить искусственную гравитацию в ходе полетов на планету.
Гравитация Марса
Обратите внимание, что физиологические реакции на постоянное воздействие гравитации Марса (0,38 г), такие как любые другие, кроме 1 г, неизвестны. Если выяснится, что при гравитации Марса происходит существенное физиологическое обезвреживание, то для защиты экипажей во время их длительного пребывания на поверхности Марса может потребоваться искусственная гравитация с перерывами.
Потенциальное использование центрифуг радиусом от 1,5 до 2 м для периодического искусственного воздействия на астронавтов было подтверждено в многочисленных наземных исследованиях в качестве эффективного способа преодоления проблемы обезвреживания.
Этапы развития и применения искусственной гравитации
Несмотря на давний интерес к искусственной гравитации, экспериментальные данные, получаемые из космоса, весьма ограничены. Несколько космических полетов в начале космической программы были посвящены изучению животных. Крыс непрерывно центрифугировали в течение нескольких дней при 1 г и не подвергали кондиционированию.
Планируемая установка на МКС центрифуги радиусом 2,5 м даст возможность изучить адекватность различных уровней искусственной гравитации для защиты грызунов во время космического полета.
Человеческие эксперименты с искусственной гравитацией еще более ограничены. К ним относятся отдельные сообщения членов экипажа на лунной поверхности, во время космических полетов с привязанными и вращающимися аппаратами, при сжигании орбитальных маневренных систем или при катании на эксцентричных вращающихся креслах и санях, используемых учеными для изучения вестибулярной системы на орбите.
Интересна эта тема? В дальнейшем я планирую раскрыть ее подробнее. Подпишитесь на мой канал, чтобы не пропустить.
