книги из ГПНТБ / Четверо на орбите [сборник материалов о Героях Советского Союза летчиках-космонавтах В. А. Шаталове, Б. В. Волынове, А. С. Елисееве, Е. В. Хрунове]
.pdfсотах полета космического корабля в 200—300 километ ров. Это означает, что одна станция, расположенная, на пример, в Москве, может обеспечить связь с космиче ским кораблем, пролетающим над Крымом или Каре лией, и, таким образом, перекрывает значительную часть территории европейской части СССР.
Для обеспечения непрерывной связи над всей терри торией СССР была построена и в настоящее время рас ширена и модернизирована целая сеть таких станций, связанных наземными каналами связи с Центром управ ления полетом. По мере пролета пилотируемого корабля над нашей территорией эти станции вступают в действие по командам Центра. Станции, расположенные на судах АН СССР, также имеют связь с Центром по коротковол новым каналам связи.
Каждая из таких наземных станций оборудована спе циальными большими антенными устройствами, пример но такого же типа, что и у широко известных станций «Орбита», чувствительными приемными устройствами, мощными передатчиками. Все это позволяет уверенно работать с маломощными бортовыми передатчиками и упростить бортовые приемные устройства.
Управление всеми наземными средствами космиче ской радиосвязи осуществляется из Центра управления полетом. Зная задачи каждого этапа полета, дежурные руководители Центра выбирают соответствующие на земные средства, дают им программу работы, управляют ими, получают и передают необходимую информацию на космический корабль и от космонавтов.
—Какие основные проблемы предстоит решить для дальнейшего развития космической связи?
—Мы являемся свидетелями бурного развития кос монавтики. Уже произведены автоматические и ручные стыковки кораблей, сборка орбитальных станций, облет Луны.
166
И везде и всюду для обеспечения этих достижений нужна связь — экипажа космического аппарата с Зем лей, экипажей между собой, с космонавтом, выходящим в открытый космос на околоземной орбите. Большую роль во всем этом призваны сыграть связные спутники Земли типа «Молния» или специальные, на других орбитах.
Важнейшая задача коренного улучшения связи с кос мическими кораблями в отношении дальности гарантиро ванной связи и в повышении ее качества — ретрансляция сообщений с космического корабля и с Земли через спе циальные космические ретрансляторы, которые могут находиться в пределах видимости как с космического корабля, так и с наземных пунктов. Расчеты показывают, что применение ретранслятора, установленного на спут нике, может увеличить время гарантированной связи с космическим кораблем типа «Союз» в 6—7 раз, если за исходную считать длительность существующей с ним связи в пределах радиовидимости с территории СССР.
Использование космических ретрансляторов на спе циально выбранных орбитах позволит решить задачу практически непрерывной гарантированной радиосвязи с космическим кораблем при движении его по любым околоземным орбитам.
ПОГОДА НА ОРБИТЕ
А . СЕВЕРН Ы Й , ак а д ем и к ;
Н . СТЕШ ЕН КО , кандидат ф изикоматематических н а у к
Условия в межпланетном пространстве, в том числе и за пределами атмосферы Земли, сильно зависят от со стояния Солнца, от процессов, которые на нем проте кают. Особую опасность для космонавтов, да и для всех живых организмов в космосе, представляют солнечные космические лучи — потоки протонов с энергией в десят* ки и сотни миллионов электрон-вольт.
Источником солнечных космических лучей являются мощные вспышки в атмосфере Солнца. Вспышки — своеобразный взрыв, во время которого скорость дви
жения плазмы доходит до 1000 километров |
в |
секунду. |
|
В результате появления сильного тока |
и быстрого сжа |
||
тия плазмы температура солнечного |
газа |
в |
области |
вспышки может повыситься до нескольких |
десятков |
||
миллионов градусов. Эго приводит к обильному выде лению рентгеновского и ультрафиолетового излучений. В областях сильного тока образуются частицы высоких энергий, главным образом протоны и электроны, которые достигают энергии космических лучей. Наиболее энер гичные протоны уже через 20 минут после выхода из вспышки достигают Земли. Общая энергия космических лучей, генерируемых во время крупной вспышки, равно ценна энергии взрыва нескольких миллионов водород ных бомб.
Развитие космонавтики заставило ученых многих стран заняться проблемой прогнозирования солнечных вспышек. Несмотря на усилия многих институтов, эта
168
задача все еще далека от полного разрешения, хотя за метные успехи уже имеются. Эти успехи в огромной мере связаны с исследованиями солнечных магнитных полей и выяснением роли электромагнетизма в возник новении различных процессов, в частности вспышек на Солнце.
В нашей стране исследования магнитных полей Солнца ведутся в Крымской астрофизической обсервато рии, в Институте земного магнетизма и распространения радиоволн АН СССР, в Пулковской обсерватории, Си бирском институте земного магнетизма и распростране ния радиоволн и других институтах. С помощью спе циально разработанных приборов — солнечных магнито графов — проводятся детальные измерения магнитных полей. На их основе строятся подробные карты магнит ного поля исследуемой области Солнца. Наиболее силь ными полями обладают солнечные пятна.
Выполненные в Крыму исследования показали, что магнитное поле обладает очень тонкой структурой: его силовые линии часто сконцентрированы в небольших жгутах различной напряженности и ориентации. Карти на их очень сложна. Теоретические расчеты, а затем и данные наблюдений убедительно показали, что именно магнитное поле является источником энергии солнечных вспышек.
В результате изучения магнитных полей пятидесяти крупных вспышек найдена тесная связь мощности вспышки с геометрической конфигурацией поля и с вели чиной перепадов напряженности поля внутри активной области до начала вспышки. Чем больше перепад поля, тем вероятнее возникновение мощной вспышки. Обна ружение этой зависимости позволяет прогнозировать мощность вспышек. Как показывает опыт, надежность прогнозов, даваемых на несколько дней вперед, состав ляет 75—80 процентов.
169
Существенный вклад в повышение надежности прог нозов вспышек может внести исследование радиоизлуче ния солнечных вспышек. Как обнаружили французские астрофизики, радиоизлучение, связанное с мощными вспышками, появляется тогда, когда расстояние между солнечными пятнами различной яркости мало по сравне нию с их размерами. Это равносильно большим пере падам напряженности поля. Наблюдения японских уче ных показывают, что перед протонными вспышками в активных областях Солнца возникает характерное рас пределение радиоизлучения в сантиметровом диапазоне волн.
Изучение вспышек, генерирующих космические лучи, разработка надежных методов прогнозов этих вспышек— одна из основных задач астрофизиков-солнечников. Эту задачу можно решить только на основе комплексных исследований, охватывающих все стороны явления. В связи с этим в 1966 году была разработана между народная программа исследования протонных вспышек, в выполнении которой участвовали Советский Союз, Франция, Чехословакия, США и ряд других стран. Во время этих наблюдений получен обширный материал. Огромную ценность представляют, например, комплекс ные наблюдения вспышек 7 июля и 2 сентября 1966 года, сопровождавшихся генерацией мощного потока космиче ских лучей.
Чтобы представить, насколько быстро развиваются активные области, дающие протонные вспышки, можно привести следующие данные. 1 июля 1966 года возникла маленькая группа пятен. Еще 4 июля она была неболь шой по размеру. В последующие два дня группа очень интенсивно развивалась. Магнитное поле чрезвычайно усложнилось, перепады поля возросли до критической величины, и в начале суток 7 июля возникла протонная вспышка. В Крымской астрофизической обсерватории
170
получено большое количество данных, связанных с исто рией возникновения этой вспышки. Вместе с результа тами наблюдений других институтов они дали важные сведения о физической природе грандиозного явления—■ вспышек, генерирующих космические лучи.
Другой пример очень быстрого развития относится к периоду космического полета Г. Т. Берегового, когда ак тивность группы пятен 27 октября возросла буквально за несколько часов, с утра до полудня, и в последующие дни возник ряд довольно обширных по площади, но не мощных вспышек, которые не представляли радиацион ной опасности.
Сейчас наступил максимум солнечной активности. Но по количеству мощных активных областей и вспышек он заметно ниже, чем предыдущий максимум активности (1957—1958 гг.). В частности, активность во время не давнего полета американского корабля «Аполлон-8» с космонавтами к Луне можно назвать периодом «за тишья» активности, так что американским космонавтам вспышки не угрожали, по мнению крымских астрофизи ков. Прогнозирование появления мощных вспышек и тем самым радиационной опасности в космосе опирается на разносторонние наблюдения Солнца, которые успешно ведут различные наземные обсерватории нашей страны, а также система спутников. Анализ их данных показы вает, что в ближайшие дни ни в одной из активных об
ластей Солнца не ожидается появления вспышек, кото рые были бы опасны для космонавтов.
КОСМОС И МЕДИЦИНА
А к а д ем и к Б . П Е ТРО В С К И Й
Становление и развитие космонавтики, осуществление биологических экспериментов в космосе и первых поле тов человека потребовало организации совместной рабо ты специалистов самого разнообразного профиля. Кос мическая медицина стала одним из важнейших направ лений современной науки, объединившим интересы биологов и физиков, врачей и инженеров, физиологов и кибернетиков и математиков. Новые идеи и решения, возникающие на стыке различных дисциплин, в немалой степени способствуют успеху медико-биологических ис следований в космосе, а также представляют большой научный и практический интерес для всех областей меди цины и здравоохранения.
Известно, что советская медицина имеет профилакти ческий характер. Космонавты должны быть здоровыми, хорошо тренированными, выносливыми людьми. Вопросы отбора, подготовки и тренировки космонавтов занимают важное место в космической медицине.
Однако здесь мы встречаемся со значительными труд ностями в определении критериев здоровья. Медициной накоплен огромный опыт диагностики и лечения самых разнообразных заболеваний. Парадоксально, что здоро вый человек менее изучен, чем больной. Может быть, поэтому так затруднительно диагносцировать ранние и скрытые формы заболеваний. Ведь для того, чтобы уло вить тонкую грань между здоровьем и болезнью, нужно хорошо знать не только признаки болезни, но и признаки здоровья. К сожалению, здоровым человеком занимались (кстати, не всегда глубоко и всеобъемлюще) преимуще
172
ственно физиологи, а в последнее время специалисты по спортивной, авиационной и морской медицине.
Космонавтика поставила перед врачами конкретные вопросы о влиянии на человека различного рода нагру зок, о предельных нормах функционирования отдельных систем организма и о различии между нормальной и патологической реактивностью целостного организма. Совершенно ясно, что понятие нормы для человека, нахо дящегося в условиях покоя и во время работы различно. При высокой и низкой температуре в условиях изоляции и при действии кислородной недостаточности реакции со стояния совершенно здорового человека различны. Вели ки при этом и индивидуальные колебания. Все это долж ны учитывать врачи, обеспечивающие тренировку космо навтов. Знания о нормальных реакциях человека при действии факторов внешней среды крайне важны и для клиницистов, так как они расширяют представление о различиях между нормой и патологией и открывают воз можности распознавания небольших отклонений в состоя нии здоровья. Таким образом, космическая медицина способствует развитию знаний, необходимых для осу ществления ранней диагностики и профилактики забо леваний.
Бурное развитие космической техники обусловило появление ряда новых методов и приборов для контроля за состоянием космонавта в полете. Была разработана миниатюрная бортовая радиоэлектронная аппаратура, созданы новые датчики для регистрации физиологиче ских функций в условиях активного поведения исследуе мого и при действии факторов космического полета. Зна чительного развития достигли методы дистанционной регистрации медико-биологической информации. Все это способствовало обеспечению безопасности космических полетов и позволило получить большой объем телемет рической информации о влиянии факторов космического
173
полета на состояние космонавтов. Уникален полет кораб ля «Восход» с врачом на борту.
Советской медицине принадлежит первенство в ис пользовании методов космической медицины в клинике. Достаточно привести примеры, касающиеся сейсмокар диографии и регистрации двигательных актов письма.
Сейсмография — новый метод исследования сердеч ной деятельности, разработанный специально для приме нения в условиях космического полета. Миниатюрный датчик располагается в нагрудном кармане испытателя и позволяет регистрировать деятельность сердца, воспри нимая незначительные вибрации всего тела, обусловлен ные силами, возникающими во время сокращения и рас ширения желудочков и предсердий. В клинических усло виях подобный датчик был применен для исследования больных с атеросклерозом и инфарктом миокарда, гипер тонической болезнью и пороками сердца и в большинстве случаев помог получить ценные диагностические показа тели.
Регистрация движений карандаша при написании букв или цифр была впервые осуществлена на корабле «Восход». Опыт использования этой методики для иссле дований некоторых категорий неврологических больных позволяет рассчитывать на эффективность ее применения для исследования нервно-мышечной координации и не которых психо-физиологических характеристик человека в клинической практике. Надо сказать, что применение методов и средств космической медицины в клинике важ но и для проверки их эффективности еще до использова ния на борту космического корабля.
В последние годы значительного развития достигли методы регистрации физиологических функций на рас стоянии — так называемая биологическая телеметрия. Необходимость такого контроля возникает не только в практике космических полетов, но и при исследовании
174
состояния спортсмена во время тренировок и соревнова ний, рабочего в момент его производственной деятельно сти или больного как в постели, так и при выполнении лечебных процедур. В космической медицине биотелемет рия — основной метод контроля и исследования космо навта. Кроме систем космической телеметрии, обеспечи вающих передачу данных с борта космического корабля на Землю, разрабатываются и системы «малой» телемет рии для контроля во время его активной деятельности внутри кабины корабля. Естественно, эти достижения представляют большой интерес для здравоохранения.
Весьма серьезное значение для системы здравоохра нения имеют бортовые вычислительные машины. Дело в том, что с увеличением продолжительности и дальности полетов в космос возможность передачи данных на Зем лю резко сокращается, и контроль за состоянием космо навта с помощью наземных средств становится затруд нительным. Решение этой проблемы заключается в соз дании на борту корабля автоматической системы, осуще ствляющей обработку физиологической информации о состоянии космонавтов. Результаты передаются на Зем лю в виде цифр. При этом информация как бы сжимает ся, так как каждая цифра является результатом анализа нескольких физиологических показателей. Полученные данные могут быть быстро оценены врачами на Земле.
Бортовая вычислительная машина может «сообщать» о состоянии космонавта непосредственно врачу космиче ского экипажа или командиру экипажа, что очень важно в условиях длительного автономного полета при редких сеансах связи корабля с Землей.
Ученые мечтают о том, чтобы бортовая вычислитель ная машина не только ставила «диагноз», передавала его на Землю или сообщала экипажу, но и помогала в оказа нии неотложной помощи космонавтам, выдавая реко мендации о приеме лекарств.
175