Миф первый: Человек-шарик
Голливуд, этот великий сказочник, вбил нам в голову массу эффектных, но абсолютно лживых представлений о космосе. И одно из самых любимых клише — это сцена, где несчастный астронавт, по какой-то причине лишившийся скафандра, раздувается, как воздушный шарик, и с финальным, отвратительным спецэффектом прекращает свое существование. Картина, безусловно, запоминающаяся. Она апеллирует к нашей интуитивной физике: внутри нас давление в одну атмосферу, снаружи — ноль. Кажется логичным, что нас должно разорвать изнутри, как перекачанную шину. Но реальность, как это часто бывает, куда скучнее и одновременно страшнее. Человеческое тело — это не резиновое изделие. Наша кожа, мышцы и соединительные ткани обладают поразительной прочностью и эластичностью. Они созданы, чтобы выдерживать внутреннее давление, и перепад всего в одну атмосферу для них — не более чем неприятность.
Чтобы понять, почему мы не взорвёмся, нужно вспомнить простую вещь: мы не герметичны. Первое, что произойдёт с человеком в вакууме, — это неконтролируемый, взрывной выдох. Воздух, находящийся в лёгких, под действием внутреннего давления устремится наружу с такой силой, что удержать его будет невозможно. Попытка задержать дыхание в такой ситуации — худшее, что можно придумать. Это гарантированный способ получить баротравму — разрыв альвеол и лёгочной ткани, что приведёт к попаданию пузырьков воздуха в кровь и почти мгновенной остановке всех систем организма. Так что первое правило выживания в вакууме (которое, впрочем, вам не поможет) — выдыхай. Полностью. Немедленно.
Да, тело немного раздуется. Примерно в полтора, максимум в два раза. Но не потому, что его разрывает давление воздуха, а из-за куда более неприятного процесса, называемого эбулизмом, или закипанием жидкостей при низком давлении. Но об этом позже. Само по себе это «вздутие» не смертельно и обратимо, если быстро вернуть человека в нормальные условия. Кожа растянется, но не лопнет. Она слишком прочная для этого. Никакого зрелища, достойного голливудских блокбастеров, не будет.
Этот миф настолько живуч, что даже НАСА в своих инструктажах для астронавтов уделяет особое внимание его развенчанию. Они объясняют, что главные опасности в вакууме — это отсутствие кислорода и эбулизм, а вовсе не риск быть разорванным изнутри. В истории космонавтики были реальные случаи разгерметизации, и ни один из них не закончился подобным финалом. Люди теряли сознание, получали травмы, но их тела оставались целыми.
Так что, если вам когда-нибудь доведётся оказаться в открытом космосе без скафандра, можете утешить себя мыслью, что ваш уход будет не таким зрелищным, как в кино. Он будет тихим, быстрым и лишённым спецэффектов. Ваше тело просто отключится от недостатка кислорода, а вакуум продолжит своё безмолвное, равнодушное существование, не заметив исчезновения ещё одной крошечной жизни.
Вся эта история с разрывающимся телом — прекрасный пример того, как наше земное мышление, привыкшее к определённым физическим законам, пасует перед реальностью космоса. Мы пытаемся применить наши бытовые аналогии — воздушный шарик, бутылка с газировкой — к сложнейшей биологической системе, которой является человеческий организм. Но наше тело — куда более совершенный и устойчивый механизм, чем кажется. Оно способно выдерживать невероятные перегрузки, но оно абсолютно беззащитно перед одной простой вещью — отсутствием воздуха для дыхания. И именно это, а не мифический взрыв, является главной и самой быстрой причиной ухода из жизни в вакууме.
Миф второй: Ледяная статуя
Если миф о взрывающемся человеке апеллирует к нашему пониманию давления, то второй по популярности миф — о мгновенном замерзании — играет на наших представлениях о космическом холоде. В массовом сознании космос — это место абсолютного, невообразимого мороза. Температура там близка к абсолютному нулю, минус 270 градусов по Цельсию. Кажется очевидным, что, оказавшись в такой среде, человек должен мгновенно превратиться в ледяную глыбу, хрупкую статую, покрытую инеем. И снова кино подливает масла в огонь, показывая, как астронавты замерзают за считанные секунды, а их кожа теряет свою целостность от холода.
Но и здесь наша земная интуиция нас подводит. Да, температура реликтового излучения в космосе действительно крайне низка. Но холод — это не какая-то субстанция, которая на вас «набрасывается». Холод — это отсутствие тепла. А потеря тепла — это процесс, который требует среды для его передачи. На Земле мы замерзаем, потому что наше тело отдаёт тепло окружающему воздуху или воде через конвекцию и теплопроводность. Воздух и вода — прекрасные проводники, они эффективно «воруют» наше тепло. Но космос — это вакуум. А вакуум — это идеальный теплоизолятор, лучший, чем любой термос.
В вакууме практически нет вещества, которому можно было бы отдать тепло через прямой контакт. Единственный способ терять тепло в космосе — это тепловое излучение. Любое тело с температурой выше абсолютного нуля излучает инфракрасные волны, уносящие энергию. И человеческое тело — не исключение. Но этот процесс на удивление медленный. Наше тело не настолько эффективный «радиатор», чтобы остыть за секунды или даже минуты. Вы будете терять тепло, но очень, очень постепенно. По сути, вы будете замерзать не быстрее, чем остывает чашка кофе, забытая на столе в комнате. Только в роли комнаты — вся Вселенная.
Более того, в первые секунды вы будете ощущать не холод, а наоборот, странное ощущение прохлады на коже. Это будет связано с быстрым испарением влаги с её поверхности. Пот, слюна, слёзы — вся эта жидкость будет мгновенно закипать и испаряться в вакууме, унося с собой тепло и создавая эффект охлаждения. Это похоже на то, как мы чувствуем прохладу, выходя из воды в ветреный день. Но это ощущение будет кратковременным и не приведёт к мгновенному замерзанию.
Настоящая проблема с температурой в космосе — это не холод, а перепады. Если вы окажетесь в тени планеты, вы будете очень медленно остывать. Но если вы попадёте под прямые лучи Солнца, всё будет наоборот. В отсутствие атмосферы, которая рассеивает и поглощает солнечное излучение, Солнце в космосе — это гигантская микроволновка. Ваша кожа, не защищённая скафандром, начнёт подвергаться стремительному облучению. Так что, в зависимости от вашего положения, вы будете либо очень медленно замерзать, либо очень быстро получать ожоги. Но ни то, ни другое не произойдёт мгновенно.
Этот миф, как и предыдущий, основан на неверной экстраполяции нашего земного опыта. Мы привыкли, что на сильном морозе можно быстро получить обморожение. Но мы забываем, что этот мороз нам «доставляет» воздух. Уберите воздух, и холод станет бессильным. Вакуум — это идеальный термос, и ваше тело, оказавшись в нём, на какое-то время само станет для себя термосом, сохраняя своё внутреннее тепло. Увы, это не спасёт вас от других, куда более быстрых и смертоносных факторов.
Так что, прощаясь с жизнью в открытом космосе, вы не успеете почувствовать космический холод. Ваше сознание отключится задолго до того, как температура вашего тела упадёт хотя бы на один градус. Ваша последняя мысль будет не о холоде, а о невозможности сделать вдох. И в этом есть своя мрачная ирония: самая большая и холодная пустота во Вселенной не сможет вас заморозить, потому что ей просто нечем будет это сделать.
Что на самом деле кипит: неприятная физика жидкостей
Мы уже выяснили, что человек в вакууме не взорвётся и не замёрзнет. Но это не значит, что его тело не претерпит никаких изменений. И самые неприятные из них будут связаны с поведением жидкостей при нулевом давлении. Здесь вступает в силу тот самый эбулизм — процесс образования пузырьков газа в жидкостях тела. И первая жидкость, которая закипит, — это ваша собственная слюна. Астронавт Джим Леблан, который в 1965 году случайно оказался в вакуумной камере во время испытаний, вспоминал, что последнее, что он почувствовал перед потерей сознания, — это ощущение закипающей слюны на языке. Это не смертельно, но крайне неприятно. То же самое произойдёт с влагой на поверхности ваших глаз, что приведёт к их быстрому высыханию и потере функций.
Но что насчёт крови? В фильмах часто показывают, как у несчастного астронавта вскипает кровь, и это кажется логичным. Однако это ещё один миф. Да, температура кипения жидкости зависит от давления: чем ниже давление, тем ниже температура кипения. В вакууме вода закипает уже при комнатной температуре. Но наша кровь — это не вода в открытом стакане. Она находится в замкнутой системе кровообращения — в наших венах, артериях и капиллярах. И эта система сама создаёт давление. Благодаря эластичности стенок сосудов, давление внутри них остаётся достаточно высоким, чтобы предотвратить закипание крови при нормальной температуре тела в 36,6 градусов. Чтобы кровь закипела, её температура должна была бы подняться примерно до 46 градусов, чего, естественно, не произойдёт.
А вот с жидкостью, которая находится не в сосудах, а в мягких тканях нашего тела, всё гораздо хуже. Именно её закипание и вызовет то самое раздувание тела, о котором мы говорили. Подкожная вода превратится в пар, образуя пузырьки, которые заставят кожу и мышцы набухнуть. Ваше тело увеличится в объёме, станет отёкшим, но, повторимся, не лопнет. Этот процесс вызовет масштабные подкожные изменения и повредит мельчайшие сосуды. Это болезненно и опасно, но, опять же, не является непосредственной причиной смерти.
Некоторые специалисты также предполагают, что человек в вакууме может испытать симптомы кессонной болезни, или декомпрессии, как у водолазов, которые слишком быстро поднимаются с глубины. При резком падении давления азот, растворённый в крови и тканях, начинает выделяться в виде пузырьков, которые могут закупорить сосуды и вызвать сильную боль и повреждение тканей. Однако большинство учёных сходятся во мнении, что при перепаде всего в одну атмосферу (с нормального давления до нуля) этот эффект будет не таким выраженным и не станет главной проблемой. Основной урон нанесёт именно закипание воды в тканях.
Все эти процессы — закипание слюны, высыхание глаз, раздувание тела — звучат ужасно. И это действительно так. Но важно понимать, что человек, оказавшийся в вакууме, будет ощущать их лишь первые несколько секунд. Сознание покинет его задолго до того, как его тело претерпит все эти чудовищные трансформации. Он потеряет сознание от удушья, и всё дальнейшее будет происходить уже с его бессознательным телом.
Этот аспект — поведение жидкостей — пожалуй, самый сложный для интуитивного понимания. Мы привыкли думать о кипении как о результате нагрева. Но физика говорит нам, что кипение — это результат соотношения температуры и давления. И в космосе именно давление, а точнее, его отсутствие, становится главным дирижёром этого жуткого оркестра, заставляя жидкости нашего тела вести себя совершенно непривычным и разрушительным образом.
Солнечный гриль и последний выдох
Итак, мы не взорвёмся, не замёрзнем и наша кровь не закипит. Так от чего же мы умрём? Ответ до обидного прост: мы задохнёмся. Отсутствие кислорода — это самый быстрый и самый неотвратимый смертельный фактор в вакууме. Наше тело и, в первую очередь, наш мозг, критически зависимы от постоянного притока кислорода. Лишите его этого, и система начнёт отключаться с пугающей скоростью.
После того как воздух будет вытолкнут из лёгких, у человека останется примерно 10-15 секунд так называемого «полезного сознания». В это время он ещё сможет совершать какие-то осмысленные действия, если, конечно, не будет парализован шоком и болью. Но это окно возможностей захлопнется очень быстро. Кровь, лишённая нового кислорода, продолжит циркулировать, доставляя к мозгу всё меньше и меньше живительного газа. Примерно через 15 секунд наступит потеря сознания. Мозг, перейдя в аварийный режим, просто отключит все «ненужные» функции, чтобы сэкономить остатки кислорода.
После потери сознания у спасателей будет ещё около полутора минут, чтобы вернуть тело в нормальную среду и начать реанимацию. Если это сделать в течение 90 секунд, есть шанс, что человека удастся спасти, хотя последствия для здоровья, скорее всего, будут необратимыми. Но по истечении этих полутора-двух минут в мозге начнутся необратимые изменения, вызванные гипоксией, и жизнь угаснет. Весь процесс, от разгерметизации до биологической смерти, займёт не более двух минут. Это будет быстрая, тихая и, после первых 15 секунд, абсолютно безболезненная смерть.
Но удушье — не единственная проблема. Если нашему гипотетическому астронавту не повезёт оказаться под прямыми лучами Солнца, его ждёт ещё одна неприятность. В космосе нет озонового слоя, который защищает нас на Земле от жёсткого ультрафиолетового излучения. Прямой солнечный свет в вакууме — это мощнейший поток радиации. Любой открытый участок кожи мгновенно получит ожог, сравнимый с тем, что можно получить в солярии, умноженным на сто. Эти ожоги будут не только поверхностными, но и глубокими, на клеточном уровне.
Так что идеальный сценарий ухода из жизни в космосе (если можно так выразиться) — это оказаться в тени, где единственной проблемой будет удушье. На солнце к этому добавится ещё и стремительное получение ожогов. Впрочем, как и в случае с замерзанием, человек не успеет в полной мере ощутить последствия радиации. Сознание отключится раньше.
Вся эта мрачная физиология подводит нас к одному простому выводу: человек — существо сугубо планетарное. Наш организм идеально приспособлен к жизни в очень узком диапазоне условий: определённое давление, определённый состав атмосферы, определённый уровень радиации. Шаг за пределы этого «кокона» — и наш сложный и хрупкий механизм мгновенно выходит из строя. Космос не прощает ошибок. Он не злой и не добрый, он просто другой. И его законы безжалостны к тем, кто пытается нарушить их без надлежащей защиты.
Практический опыт: когда космос постучался в дверь
История освоения космоса — это не только триумфы и рекорды, но и череда аварий и инцидентов, некоторые из которых едва не закончились трагедией. И хотя, к счастью, ни один астронавт не погиб, оказавшись в открытом космосе без скафандра, было несколько случаев, когда люди на собственном опыте познавали, что такое вакуум. Эти инциденты стали бесценным, хоть и пугающим, источником информации о реакции человеческого организма на экстремальные условия.
Один из самых известных случаев произошёл 19 августа 1960 года с полковником ВВС США Джозефом Киттингером. Он совершал рекордный прыжок с парашютом из стратосферы, с высоты более 31 километра. На такой высоте атмосфера уже настолько разрежена, что условия близки к космическим. Во время подъёма в гондоле стратостата у него произошла разгерметизация правой перчатки. Его рука, оказавшись под воздействием низкого давления, резко увеличилась в объеме почти вдвое, утратив чувствительность и причиняя сильную боль. Тем не менее, Киттингер решил не прерывать миссию и совершил прыжок. После возвращения на землю и восстановления нормального давления отёк на руке спал в течение нескольких часов, и она полностью восстановила свои функции. Этот случай наглядно продемонстрировал, что тело человека не взрывается, а локальное воздействие вакуума, хоть и болезненно, но не смертельно.
Другой, ещё более драматичный инцидент произошёл в 1965 году в Космическом центре имени Линдона Джонсона в Хьюстоне. Во время испытаний скафандра в вакуумной камере произошла авария, и техник по имени Джим Леблан оказался внутри практически в вакууме. Шланг, подававший воздух в его скафандр, отсоединился. Позже он вспоминал, что успел почувствовать, как на его языке закипает слюна, а затем, примерно через 14 секунд, потерял сознание. Сотрудники центра немедленно начали экстренную разгерметизацию камеры. Примерно через 27 секунд после начала аварии давление в камере было восстановлено, и Леблан пришёл в себя. Он не получил никаких серьёзных травм и полностью поправился. Этот случай стал первым и единственным, когда человек выжил после почти полного воздействия вакуума. Он подтвердил расчёты учёных: у человека есть около 15 секунд полезного сознания, а быстрое возвращение в нормальную среду позволяет избежать фатальных последствий.
Самая страшная трагедия, связанная с разгерметизацией, произошла в 1971 году с экипажем советского космического корабля «Союз-11». Космонавты Георгий Добровольский, Владислав Волков и Виктор Пацаев погибли во время спуска с орбиты. При разделении отсеков корабля преждевременно открылся вентиляционный клапан, и спускаемый аппарат, в котором находились космонавты, разгерметизировался. Они были без скафандров, так как в тесной капсуле «Союза» для них просто не было места. Разгерметизация произошла на высоте около 168 километров. Всё произошло очень быстро. Судя по данным телеметрии, уже через 40 секунд давление в кабине упало до нуля, и у экипажа не было ни единого шанса на спасение. Когда спасательная команда вскрыла люк после приземления, они обнаружили космонавтов в креслах без признаков жизни. Эта трагедия заставила полностью пересмотреть требования к безопасности и вернуть обязательное использование скафандров на всех опасных участках полёта.
Эти реальные истории, трагические и героические, куда красноречивее любых голливудских спецэффектов. Они показывают, что космос — это не место для игр. Это среда, враждебная человеку, и любой шаг в неё требует высочайшего уровня подготовки, технологий и мужества. И каждый раз, когда мы смотрим на звёзды, стоит помнить не только о их красоте, но и о той безмолвной и холодной пустоте, которая их разделяет, и о тех, кто рискнул заглянуть в эту пустоту, чтобы раздвинуть границы нашего мира.