Марек Корейво - На космическом корабле
СИЛА ПРИТЯЖЕНИЯ НА ЛУНЕ В ШЕСТЬ РАЗ МЕНЬШЕ, ЧЕМ НА ЗЕМЛЕ
Напомним сначала, что представляет собой сила тяготения. Согласно преданию, яблоко, упавшее с дерева, позволило Ньютону открыть закон всемирного тяготения (гравитации), что значительно ускорило развитие физики и астрономии. Теперь известно, что сила тяготения существует во всем космосе. Именно эта сила управляет движением всех небесных тел, связывает миллионы планет и звезд, определяет их вращение и движение по орбитам. Одна и та же сила, под влиянием которой яблоко падает по направлению к центру земли, заставляет нашу планету вращаться вокруг Солнца, а Луну вокруг Земли.
Чем больше планета или звезда, тем сильнее притягивает она другие небесные тела. Масса Луны гораздо меньше массы Земли, и притяжение на Луне составляет всего лишь одну шестую часть земного; это означает, что человек на Луне весит в шесть раз меньше, чем на Земле.
На Марсе человек весит в три раза меньше, на Венере разница будет небольшая, так как масса этой планеты весьма близка к массе Земли (81 процент массы Земли). На самой маленькой планете солнечной системы — Меркурии, человеку было бы весьма неудобно передвигаться — его вес был бы в 27 раз меньше, чем на Земле, и любой его шаг превращался бы в огромный прыжок.
Наоборот, если кому-либо из космонавтов удалось бы опуститься на поверхность крупнейшей планеты солнечной системы — Юпитера, он встретился бы с трудностями совершенно обратного порядка: его вес увеличился бы против земного во много раз, и он практически был бы лишен способности передвигаться собственными силами.
Сила притяжения зависит также от расстояния. Железная гиря, весящая на поверхности Земли 1 кг, на высоте 400 км весит только 900 гр, а на высоте 25 000 км — всего лишь 5 гр. Если говорить точно — сила земного притяжения уменьшается пропорционально квадрату расстояния от центра земного шара.
Возникает законный вопрос, почему искусственные спутники Земли при вращении вокруг нее по орбите на высоте 200 или 300 километров не падают?
Чтобы легче уяснить себе характер сил, возникающих во время полета космического корабля по круговой орбите, проделаем следующий опыт.
Привяжем к спиральной пружине с одного ее конца какой-нибудь тяжелый предмет и, придерживая пружину за другой конец, станем ее вращать. Мы заметим, что пружина вытянется под влиянием груза. Если уменьшить обороты, пружина сократится, если, наоборот, увеличить скорость вращения, пружина удлинится. Можно предположить, что при очень быстром вращении пружина лопнет, и груз полетит в пространство.
Здесь играют роль две силы, действующие в противоположных направлениях. Одна из них, сила натяжения пружины, стремится притянуть груз к руке и в нашем опыте представляет собой силу земного притяжения, вторая, центробежная сила, являющаяся следствием вращения груза, аналогична центробежной силе, вызванной вращением спутника вокруг Земли. Это значит, что центробежная сила уменьшает силу притяжения. Если подобрать эти силы так, чтобы они взаимно уравновешивали друг друга, груз потеряет свой вес, очутится — как это принято считать — в состоянии невесомости.
Подобным образом обстоит дело, когда последняя ступень ракеты, сообщит космическому кораблю соответствующую скорость движения.
НЕВЕСОМОСТЬ В ВАННЕ И НАД ОБЛАКАМИ
Начало космической эры поставило перед учеными задачу изучения проблемы невесомости, в частности влияния невесомости на человеческий организм, для чего необходимо было разработать соответствующую методику исследований и необходимое оборудование.
Однако, вопрос оказался значительно труднее, чем предполагалось первоначально. Чтобы получить длительное состояние невесомости, надо было лететь в космическое пространство, а это, как мы знаем, задача не из легких. Правда, можно получить состояние невесомости и на Земле, но в таких условиях, которые значительно разнятся от господствующих в космосе.
Можно, например, добиться невесомости человека в воде, растворив в ней определенные химические вещества, в частности соль, так, чтобы получить раствор такой же плотности, что и человеческое тело. Человек, погруженный в такую суспензию, как бы теряет вес, то есть будет себя чувствовать как и космонавт в условиях невесомости.
Интересный опыт подобного рода поставил американский физиолог др. Э. Гравелин. Он приготовил соответствующий раствор, погрузился в него и устроился там столь же удобно, как в собственной кровати, проведя там 7 суток. Впрочем, он не лежал без всякого движения. Наоборот, он пытался вставать, поворачиваться на бок, делать простые упражнения; он проверял работу зрения, слуха, осязания, быстроту реакции и тому подобное. Одновременно его помощники периодически проверяли состав крови, измеряли пульс, дыхание, проверяли работу сердца, мозга, органов пищеварения.
В результате был получен весьма ценный и обильный научный материал. Оказалось, что др. Гравелин, несмотря на длительное пребывание в столь трудных условиях, чувствовал себя хорошо, хотя в его организме и были отмечены некоторые расстройства. Удивляло то, что доктору во время опытов требовалось совсем мало сна — один час в сутки. Давление крови снизилось, биение сердца ускорилось, усилилась работа почек, в крови изо дня в день увеличивалось содержание фосфора и кальция костного происхождения. Наблюдались нарушения речи.
Кто знает, чем бы окончился опыт, если бы продолжался дольше. Ученый выдержал всего лишь семь дней и вышел из ванны в состоянии крайней усталости. Дальнейшее обследование его организма показало, что возвращение к норме произошло довольно быстро, всего лишь в течение нескольких дней, после чего никаких отрицательных явлений не было установлено.
Само собой разумеется, что результаты этого опыта не могут быть перенесены в космос без их критического разбора и проверки. Во всяком случае, нельзя из них сделать вывод, что пребывание в невесомости полностью безвредно для человека.
Второй способ получения состояния невесомости в земных условиях заключается в выполнении на самолете таких фигур пилотажа, при которых центробежная сила уравновешивает силу земного притяжения, и летчик с пассажирами некоторое время находится в условиях невесомости.
Такой опыт описан двумя советскими журналистами на страницах журнала «Огонек». Они рассказали примерно следующее:
Путь в самолет-лабораторию, на котором в воздухе осуществляются опыты с невесомостью, лежит через кабинет опытного врача, специалиста в области авиационной медицины.
Туда нам и пришлось явиться, чтобы получить разрешение на участие в эксперименте на невесомость.
После недолгого обследования, врач поднял очки на лоб и со снисходительной улыбкой заявил, что в космонавты мы конечно не годимся, что организмы у нас не такие, как у Гагарина или Титова, но полет в кратковременную невесомость он разрешает.
Самолет уже был готов к полету. Достаточно было бросить взгляд во внутрь самолета, чтобы понять, что это не обыкновенный самолет, а скорее летающая лаборатория, до отказа заполненная научными приборами, киноаппаратурой и камерами телевидения. Основную часть обширной кабины занимало помещение, лишенное какой-либо мебели; стены и пол этого помещения, выложенные мягким материалом, напоминали внутренность кареты для перевозки мебели. Это помещение, получившее у космонавтов название «плавательного бассейна», служило для наблюдений над состоянием невесомости. Здесь кандидаты в космонавты осваивались с невесомостью. Здесь проводились также наблюдения за поведением животных. И здесь, наконец, осуществлялись поиски технических решений обеспечения космонавтам лучших условий пребывания в состоянии невесомости.
Как только журналисты очутились на борту самолета, врач, под наблюдением которого они должны были совершить полет, надел им на тела по несколько датчиков, соединенных проводами с электронными аппаратами, фиксирующими во время полета реакцию организма.
Спустя несколько минут после старта, когда самолет очутился в районе проведения опыта, журналистов усадили в удобные кресла, и они прикрепили себя к ним ремнями.
На световом табло они прочли надпись «Внимание!», что означало не только увеличение скорости полета, но и переход самолета к пикирующему полету.
Через несколько секунд на табло появилась надпись: «Перегрузка». Еще самолет дрожал под влиянием двигателей, работавших на самых высоких оборотах, как журналисты почувствовали, будто им на голову, на грудь, на все тело свалилась огромная тяжесть, руки и ноги их стали будто свинцовыми. «Ага, — промелькнуло в их мыслях, — мы выходим из пике, и вот-вот начнется то, самое важное»…
Им стало не хватать воздуха, в ушах стоял несносный шум, к горлу подкатывала тошнота, веки отяжелели так, что трудно было открыть глаза. Когда эти явления дошли до предела и стали просто невыносимы, журналисты почувствовали, что самолет меняет направление, и неприятные ощущения проходят. Не успели они приспособиться к новому положению, как на табло появилась новая надпись: «Невесомость», и одновременно они почувствовали странное чувство необыкновенной легкости. Согласно полученной перед полетом инструкции они ослабили ремни, и оказалось, что они уже не сидят в креслах, а повисли над ними.
