Юрий Гагарин - Психология и космос

По мере освоения космоса люди будут сталкиваться не только с невесомостью, но и с необычной для них силой тяжести. Скажем, на Луне человек весом в 70 килограммов будет весить всего 11,6 килограмма, хотя мышечная сила его останется неизменной. Правда, космонавты будут одеты в скафандры, которые, вероятно, окажутся достаточно тяжелыми. Но если эту одежду не принимать в расчет, то на Луне люди смогут прыгать в 6 раз выше и дальше, чем на Земле. Соответственно и сила удара о лунную поверхность значительно уменьшится. Вот как представлял себе К. Э. Циолковский движения первых космонавтов на Луне: «Русский побежал, делая громадные прыжки — метра 3 в высоту и 12 в длину… Брошенные кверху камни поднимались в шесть раз выше, чем на Земле, и прилетали обратно очень не скоро, так что скучно было ждать». И далее: «Я чувствую, что стою особенно легко, словно погруженный по шею в воду: ноги едва касаются пола… Не могу противиться искушению — прыгаю… Мне показалось, что я довольно медленно поднялся и столь же медленно опустился». В связи со всем этим возникает вопрос, смогут ли на самом деле космонавты с первых шагов так хорошо координировать свои движения на «лунных тропинках», как представлял себе К. Э. Циолковский?

Интересные исследования были проведены на специальных стендах, имитирующих условия лунной гравитации. И выяснилось, что медленная ходьба не вызывает больших трудностей, тогда как быстрые передвижения приводят к потере равновесия и часто заканчиваются падением. В то же время люди могли проделать такие упражнения, как прямой и обратный переворот (сальто), которые на Земле в состоянии выполнить лишь опытные гимнасты и акробаты.

Об ощущениях, возникающих при подобных исследованиях, рассказал один из испытуемых:

«Первый шаг. Наверное, я вложил в него слишком много сил. С удивительной легкостью взмываю вверх и, беспомощно перебирая ногами, опускаюсь в нескольких метрах от места „старта“. Но совсем не там, где я предполагал. Еще один толчок, и все повторяется снова… Пытаюсь бежать — не получается. Резко и энергично отталкиваюсь ногами и… „падаю“. Ощущение такое, словно я внезапно попал на лед: чем быстрее пытаюсь перебирать ногами, тем труднее сохранять равновесие… Стараюсь передвигаться короткими прыжками, чуть боком. Так легче сохранить равновесие. Как это ни странно, но скорость передвижения на Луне вряд ли превысит полтора километра в час — 20 шагов в минуту. И все это потому, что, отталкиваясь от поверхности Луны, человек будет опускаться медленнее, чем на Земле… Еще раз пытаюсь прыгнуть на „лунный камень“ (так воображению испытателя представлялась скамейка). Одной ногой удалось ощутить опору. Но только одной. Я переваливаюсь через преграду и останавливаюсь в метре за ней. Причем не сразу, а пропарив некоторое время в воздухе в очень замысловатой позе».

Конечно, при имитации лунной гравитации движения ограничиваются тренажером, что искажает подлинную картину. Но даже на основании проведенных, пока еще несовершенных, экспериментов можно сделать предварительный вывод о том, что координация движений у человека на Луне будет отличаться от координации на Земле и в условиях невесомости.

При подготовке экспедиции на Луну потребуется проводить особые тренировки на специальных стендах, а также в самолетах, создавая пониженную весомость, равную 1/6. Это поможет космонавтам быстрее освоиться на лунной поверхности.

Людей, побывавших в открытом космосе, пока немного. Но недалеко время, когда космонавтам придется все чаще покидать корабль и, находясь в безопорном пространстве, производить монтажные работы, переходить от одного космического объекта к другому. Каковы же психо-физиологические реакции людей и животных в этом необычном положении?

Слово «опора» говорит само за себя. Выполняя любое действие, человек всегда имеет точку опоры. Правда, при малейшем движении, перемене позы положение центра тяжести тела относительно плоскости опоры меняется, а значит — условия устойчивости нарушаются. Однако нарушение равновесия восстанавливается посредством компенсирующего движения (сгибания корпуса, выставления в сторону руки и т. д.).

При ходьбе, например, человек активно перемещает свой центр тяжести за площадь опоры и как бы «подхватывает» его выставленной вперед ногой. Для поддержания равновесия он, следовательно, выбирает оптимальный режим движения. Это характерно и для других видов деятельности, связанных с необходимостью принимать рабочую позу и сохранять устойчивость.

Даже в тех случаях, когда человек стоит на месте не двигаясь, равновесие обеспечивается непрерывной работой мышц, и чем меньше площадь опоры, тем бóльшую работу приходится им совершать. Обычно эта деятельность человеком не осознается. До сознания соответствующие сигналы доходят в обобщенном виде, если требуется срочная реакция организма при потере равновесия. Достаточно, например, поскользнуться и начинать падать, как в тот же момент все тело рефлекторно отклонится в противоположную сторону, центр тяжести переместится и равновесие восстановится. При этом «команда» выровнять тело дается тем или иным группам мышц раньше, чем человек поймет случившееся.

Способностью сохранять определенное положение по отношению к площади опоры поражают кошки, которые, падая с высоты полуметра вверх животом, успевают перевернуться и приземлиться на лапы.

Физиологический механизм регуляции позы был раскрыт известным голландским ученым Магнусом. Он экспериментально доказал, что способность животных и человека быстро и правильно уравновешивать свое тело в пространстве обусловлена сложной совместной работой ядер стволовой части мозга, мозжечка и анализаторов коры полушарий, которые непрерывно перерабатывают информацию, поступающую от органов зрения, вестибулярного аппарата, рецепторов мышц и других органов. Магнус установил, что именно рефлексы отолитового прибора определяют положение головы кошки во время ее падения. Это целая цепь рефлексов, которую схематично можно представить так. Сигналы с отолитового прибора рефлекторно вызывают поворот головы кошки «теменем вверх», то есть ориентируя ее определенным образом по отношению к силе тяжести Земли. Сигналы с нервных окончаний шеи вслед за ориентацией головы приводят к изменению положения туловища и конечностей. Этот «цепной» рефлекс в условиях силы тяжести действует достаточно быстро и точно.

В приводившихся выше примерах речь шла о реакциях человека и животных при потере равновесия, то есть площади опоры, в пределах долей секунды. Многие люди, испытавшие спуск на скоростном лифте, говорят о появлении неприятного «внутреннего» ощущения в первый момент, когда пол (опора) начинает ускользать, проваливаться под ногами.

Естественно, что ученых заинтересовало, как рефлекторные реакции восстановления позы относительно площади опоры будут проходить в условиях невесомости.

При запуске ракет на большие высоты для экспериментов были использованы мыши и крысы, которых помещали в специальных отсеках, позволяющих вести киносъемку. С наступлением невесомости мыши и крысы начинали беспорядочно вращаться в отсеке, безуспешно пытаясь остановиться; причем движение лап и хвоста, как правило, усиливало вращение или же приводило к тому, что животные начинали кувыркаться. Выяснилась также разница в том, как различные виды животных приспосабливаются к безопорному пространству. У белых мышей скорость вращательных движений в течение всего периода невесомости оставалась практически неизменной. Крысы же постепенно привыкали к новому состоянию: они широко расставляли лапы и пытались опереться хвостом о стенку контейнера.

По-разному вели себя и другие животные. Кролики, впервые испытав невесомость, делали ряд движений, напоминающих прыжки, а потом начинали барабанить передними лапами. Привыкнув же к невесомости, они принимали занятную позу: спина выпрямлена, голова откинута назад, передние лапы вытянуты. В конце концов и эта поза исчезала: кролик спокойно «лежал» в воздухе, поджав лапы.

Реакции кошек по сравнению с остальными животными наиболее индивидуальны. Одни, широко раскрыв глаза, громко мяукали, махали лапами; другие старались ухватиться за окружающие предметы.

Спокойней всего относились к происходящему собаки. С широко раскрытыми, как будто от страха, глазами они размахивали лапами, вращали поднятым хвостом. После нескольких повторений опыта они успокаивались и располагались в воздухе довольно свободно.

Причина подобных реакций заключается в том, что мозг получал измененную информацию, поступающую от отолитового прибора. В этом убеждали следующие эксперименты.

У водяных черепах и белых мышей оперативным путем разрушали отолитовый прибор. В первые дни после операции у них нарушалась ориентировка в пространстве, они не в состоянии были совершать координированные движения. Однако через несколько дней эта способность восстанавливалась, а зрение помогало им хорошо ориентироваться. Когда эти животные вместе со своими собратьями, не подвергшимися хирургическому вмешательству, оказывались в условиях невесомости, они гораздо легче ориентировались в пространстве и лучше координировали свои движения, чем те, кто не испытал операции. У последних, неожиданно «потерявших» информацию от отолитового прибора, появлялась резкая дезориентация с хаотическими двигательными реакциями.