Для тренировок летчиков космонавтов используется центрифуга. Знаменитая центрифуга: как космонавты готовятся к полетам в космос
– Действия космонавтов в экстремальной ситуации, как правило, сопряжены со значительными перегрузками. Можно повысить их переносимость тренировками?
– Главное в состоянии перегрузки – сохранять необходимую работоспособность. Готовность будущего космонавта к действиям в нештатной ситуации закладывается еще при отборе в отряд. В наше время он был весьма строгий, сейчас несколько смягчился. Одним из тестов была центрифуга. Нас крутили до 10 g, сейчас снизили до восьми, дескать, не нужно зря мучить людей. Ежегодные медобследования также в обязательном порядке подразумевают центрифугу, дающую перегрузки в направлениях грудь – спина и голова – таз. При этом снимается кардиограмма, фиксируется кровяное давление, отмечается изменение поля обзора. Перегрузка дается по специальному графику: вначале она нарастает и останавливается на определенном значении, на этой «площадке» испытуемый должен выполнить предписанные программой действия. Затем перегрузка снижается, следует отдых, после – увеличение до более высокого значения и опять «площадка». Три таких в одном направлении действия перегрузки и три в другом. Насколько я помню, в экспериментах на центрифуге испытатели достигали значений 17 g, мне доводилось работать на площадке с десятикратной перегрузкой на протяжении 20 секунд. В направлении голова – таз, как правило, больше пяти единиц не дают, такие перегрузки переносятся тяжелее. Но центрифуга на обследовании – это не тренировки, а оценка физиологического состояния космонавта.
“ Тренировки были тяжелые, мы под Воркутой зимой «выживали» сутки, пользуясь лишь тем, что штатно есть в спускаемом аппарате ”
– Но действия в условиях перегрузки должны отрабатываться…
– В Звездном городке есть центрифуга, на которой можно пройти режим спуска. При этом обучающийся видит перед собой такую же информацию, как и космонавт, испытывает такие же перегрузки. Конечно, тренировки действий при срабатывании системы аварийного спасения (САС) не проводятся. Слишком экстремально! Когда САС срабатывает на земле, до старта, это по сути катапультирование. Ситуация, которую при аварии ракеты-носителя пережили Алексей Овчинин и Ник Хейг, как раз не связана с какими-то запредельными перегрузками, скорее всего они были ниже, чем при штатном спуске с орбиты.
Общекосмическая подготовка включает парашютные прыжки, полеты на невесомость. Все нацелено на то, чтобы человек был спокоен в различных ситуациях и мог правильно действовать в любых условиях. А аварию носителя могут отыграть на тренажере, без перегрузок, на любом этапе полета. В случае такой вводной каждый член экипажа обязан знать, что на какой секунде необходимо сделать и быть готовым к этому.
– Во времена ваших полетов что доминировало: надежда на автоматику или все-таки на умения экипажа?
– У меня однажды был экзамен как раз по системе аварийного спасения, и я решил пошутить. Сказал, что система САС тем хороша, что она спасает как знающего космонавта, так и незнающего с равной вероятностью. Один из экзаменаторов произнес фразу, которую я хорошо запомнил: «Если вы будете знать, как работает система, в какой последовательности включаются ее элементы, вы бояться не будете». И это действительно так. Когда знаешь алгоритм работы, понимаешь, в какой момент наступят перегрузки, а в какой сработает парашют, не боишься. Ты контролируешь штатную работу автоматики. Психологически это куда комфортнее, чем лететь, ощущая себя котом в мешке и не понимая, что происходит.
– Вы и Владимир Титов стали первыми, преодолевшими годичный срок пребывания на орбите. И как раз у Титова был опыт спасения при помощи САС. Тогда экипаж уцелел чудом лишь благодаря тому, что грамотно и ответственно сработали те, кто командовал запуском. Как, по-вашему, подобная аварийная ситуация способна повлиять на психику космонавта?
– По рассказам и Владимира Титова, и Геннадия Стрекалова, они почувствовали характерные вибрации, но ракета не взлетала. Счет шел на секунды, и с земли, когда стартовая команда увидела, что ракета горит, включили САС. Предупредить космонавтов уже не было времени. Сразу начались мощные перегрузки грудь – спина, это когда включились двигатели аварийного спасения, потом с очень коротким промежутком – отрицательные перегрузки, когда космонавтов удерживали ремни: спускаемый аппарат, достигнув верхней точки траектории, начал свободное падение. Затем вводится парашютная система, опять перегрузка, но это уже, можно сказать, штатное ощущение, его испытывали все, кто приземлялся на «Союзах». И Стрекалов, и Титов – люди опытные, пережили все это нормально. Единственное, что в таких ситуациях вызывает досаду, – долго готовился к полету и вдруг все сорвалось прямо на старте.
Каждый понимает, что такое ракета, и подобные ситуации проигрывает внутри себя, осознавая: случиться может всякое и нужно быть готовым.
– Вы некоторое время проходили подготовку к полетам на «Буране». Какая в нем была заложена система спасения?
– На первых образцах «Буранов» для пилотируемых полетов планировались два катапультных кресла, и инженеры с летчиками все время спорили, кто их должен занимать. Аргумент летчиков: им это привычно, взлет-посадка – их работа. Инженерный же состав напирал на то, что взлет и посадка лишь кратковременные элементы полета, а на орбите первую скрипку играет инженер, управляющий всеми системами корабля. И потому нечего в первый пилотируемый полет «Бурана» отправлять только летчиков. Но катапультные кресла предусматривались лишь для первых, испытательных запусков. В дальнейшем от них должны были отказаться, как на американских шаттлах. А в качестве системы спасения задействовался сам корабль. При нештатной ситуации в первые секунды после старта он должен был вернуться на посадочную полосу космодрома. Плюс дальше по траектории взлета готовились дополнительные аэродромы, в том числе на случай аварийной посадки.
Есть варианты, когда и на «Союзах» спасение оказывается проблематичным. Документацией предусматривалось покидание корабля, стоящего на старте, «пешком». САС взводится в рабочее состояние где-то за 20 минут до старта, к этому моменту ты уже должен быть зафиксирован в кресле – если ремни не пристегнуты, а система сработает, тебя попросту размажет в кабине. А вот если в промежуток между посадкой в заправленную ракету и до момента, когда будут приведены в готовность все системы аварийного спасения, случится ЧП, тогда надо возвращать ферму, с которой осуществляется посадка, выровнять давление в корабле… Все очень проблематично.
– Нет ли у космонавтов такого отношения к системам спасения, как у летчиков к парашютам: мол, век бы ими не пользоваться?
– Летчики к парашютам очень даже хорошо относятся, они тренировочные прыжки не любят. И понимают, сколько жизней спасло катапультное кресло.
– Насколько полезны тренировки на выживание и по-прежнему ли они актуальны?
– Сейчас, когда существует глобальная связь, GPS и спутниковые телефоны, вероятность, что в случае аварийной посадки тебя будут долго искать, минимальна. А тридцать лет назад такая подготовка, я считаю, была необходимой. Тем более, когда мы готовились к полету, подразумевалось, что следующая советская станция будет работать на орбите с наклонением 65 градусов, чтобы максимально захватывать приполярные районы. Тогда поисковики заявляли: гарантированный срок нахождения экипажа может достигать трех суток. Тренировки были тяжелые, мы с Малышевым рядом с аэродромом Воркуты зимой «выживали» сутки, пользуясь лишь тем, что штатно есть в спускаемом аппарате.
– Недавние разговоры и гипотезы насчет дырочки в «Союзе» заставляют спросить: если были случаи, когда космонавтам удавалось скрывать даже физические болезни, то как с психическими отклонениями? Может ли такое случиться, что за время длительного орбитального полета человек станет способен на неадекватные поступки?
“ Если ЧП случится в промежуток между посадкой в заправленную ракету и до момента, когда будут приведены в готовность системы аварийного спасения, все очень проблематично ”
– Раньше, если бы мне кто-то сообщил версию, что космонавты намеренно просверлили дырочку в обшивке, я бы сказал: такое абсолютно невозможно. А сейчас – не знаю. У нас и в ходе годичного полета с Титовым, и полугодового с Виктором Афанасьевым никаких проблем психологического плана не возникало. Но в то время было очень уважительное к нам отношение, мы не чувствовали себя заброшенными – наоборот, было ощущение, что выполняем особую миссию. Если вам доверили место, на которое считали бы великим счастьем попасть десятки претендентов, в такой ситуации стыдно даже говорить о проблемах и трудностях. И чтобы потерять над собой контроль – не было такого. Многие считают, что самое тяжелое – невесомость, отсутствие тверди под ногами. На самом деле к этому состоянию достаточно быстро привыкаешь. В большей степени угнетало отсутствие информации. Это сейчас связь со станцией есть почти на любой точке орбиты. А на «Мире» по семь часов не было связи с Землей, и эти участки приходились, понятно, главным образом на водную поверхность. И когда летишь над океаном, особенно если работы нет, настроение не такое хорошее. Другое дело – над сушей. Смотришь в окошко и как будто путешествуешь. Здесь Италия, Франция, а вот Аргентина – моря, горы, пустыни, это безумно интересно и совсем не надоедает. Жалею, что тогда у нас не было нынешних возможностей в смысле фото- и видеосъемки.
– Невооруженным глазом видно, что российская космическая отрасль находится не в добром здравии. Не соответствует государственным амбициям и желаниям населения считаться главной космической державой, как когда-то СССР. Что думаете на этот счет?
– Раньше людей начиная со школы, а то и раньше настраивали на созидание. Нынешняя ориентация – на потребление. При таком подходе космос – выброшенные деньги. Он весьма затратная вещь и никогда не даст быстрого возврата вложенных средств. Это вклад в будущее. Если люди в стране ориентированы на то, что космические исследования нужны, и имеют возможность в них вкладываться – это одно. У нас другой случай, когда денег не хватает на самое необходимое. В СССР жили в бараках, но при этом восторгались победами в космосе. Мы поколение, пережившее войны и разруху, и многие сейчас говорят, что может быть надо просто дать людям пожить по-человечески, прежде чем опять поднять голову к звездам. Хотя я так не считаю.
Проблема отрасли в том, что мы не хотим тратить на космос большие ресурсы, а для дальнейшего освоения пространства – той же Луны – уже недостаточно просто туда слетать. Надо подходить к делу основательно, а это совсем другие деньги.
Хотя, как мне кажется, и выделяемые ныне на космос средства мы могли бы тратить более разумно. На мой взгляд, орбитальная станция – изживший себя подход, во всяком случае в нынешнем виде. Единая лаборатория для всех направлений науки – такое и на Земле нонсенс. Как эксперимент – да, но для дальнейших исследований нужны специализированные космические лаборатории. Но все равно надо строить ракеты, новый пилотируемый корабль – не сделаем их своевременно, и те конфеты, которые мы привыкли кушать, у нас в скором времени отберут.
Справка «ВПК»
Муса Хираманович Манаров . Летчик-космонавт СССР, Герой Советского Союза. Совершил два длительных космических полета – с 21 декабря 1987-го по 21 декабря 1988-го («Союз ТМ-4») и со 2 декабря 1990-го по 26 мая 1991-го («Союз ТМ-11»), оба раза на станцию «Мир».
Полковник запаса. Заслуженный мастер спорта СССР. Депутат Государственной думы V созыва (2007–2011).
Стать космонавтом в детстве мечтал каждый второй, но реализовать эту мечту удается лишь единицам. Профессия космонавта подразумевает жесткие перегрузки и испытания, к которым готов далеко не каждый организм. Рассказываем, как подготовиться к космическим нагрузкам на Земле и не растерять физическую форму в условиях невесомости.
Физподготовка
Будущие космонавты не мучают себя изнурительными занятиями в тренажерном зале, тяганием «железа» и другими силовыми нагрузками. Излишняя мышечная масса им не нужна, да и чрезмерная сила тоже. Более важны такие показатели, как быстрота, ловкость и выносливость. Чтобы развить все эти навыки, лучше всего подходят такие виды спорта, как плавание, легкая атлетика и гимнастика, зимой же к ним прибавляется бег на лыжах. Тренажерный зал космонавты тоже посещают, но основное внимание уделяется также упражнениям на выносливость с большим количеством повторений и коротким отдыхом между подходами.
Перед полетом каждый кандидат в космонавты должен сдать экзамен по физподготовке, выполнив семь нормативов:
1. Бег на 3 км - не более 12 минут 20 секунд.
2. Заплыв на 800 м вольным стилем - не более 19 минут.
3. Забег на лыжах на 5 км - не более 24 минут.
4. Подтягивания - 14 раз.
5. Бег на 100 метров - не более 13,2 секунды.
6. Прыжок в длину - не менее 2,5 метров.
7. Ныряние под воду - не менее 25 метров.
Есть и еще одно особо испытание - это проверка на аэробную выносливость, которая проводится в медицинском кабинете с замерами пульса и давления. В качестве разминки кандидата в космонавты просят поработать на велотренажере с небольшой нагрузкой в течение пяти минут, затем дают немного времени на отдых, после чего следуют еще пять минут работы с максимальной нагрузкой. Пульс и давление кандидата должны оставаться в норме в течение всего времени выполнения упражнения.
Специальная подготовка
Привычные для нас общефизические нагрузки космонавты чередуют со специальными тренировками, развивающими вестибулярный аппарат и устойчивость к перегрузкам.
Барокамера
Будущий космонавт должен быть готов к возможным перепадам давления и кислородному голоданию. Чтобы искусственно создать такие условия, кандидатов помещают в барокамеру, имитирующую условия полета на высоте в пять тысяч метров над землей. Эта проверка является одной из самых важных, так как барокамера раскрывает все патологии организма, которые в иных случаях скрыты.
Центрифуга
Готовность к перегрузкам при взлете ракеты и приземлении отрабатывается на центрифуге - гигантской карусели, выдающей 70 оборотов в минуту. Именно этому виду подготовки раньше уделялось наибольшее внимание - американцы, готовясь к запуску кораблей «Апполон», упражнялись на центрифуге до 10 часов в сутки. При этом обычный человек уже на первой минуте вращения может потерять не только содержимое желудка, но и сознание.
Кресло Барани и качели Хилова
Два знаменитых тренажера, развивающих вестибулярный аппарат - это качели Хилова и кресло Барани. Первое устройство представляет из себя качели с платформой, которая в процессе раскачивания продолжает сохранять горизонтальное положение, второе же - стул, на котором кандидата в космонавты раскручивают попеременно то в одну, то в другую сторону.
Космические тренировки
Пройдя все этапы подготовки и оказавшись наконец в космосе, космонавты не прекращают тренироваться. Физические нагрузки в условиях невесомости гораздо важнее, чем занятия спортом на Земле, поскольку из-за отсутствия гравитации космонавты в среднем теряют за полгода около 20% массы тела, причем исчезают как мышцы, так и костная ткань.
Возникает вопрос: как же тренироваться в условиях, где любое отягощение будет не тяжелее пушинки? Для этого инженеры разработали специальный тренажер, называющийся ARED. Он позволяет выполнять любые силовые упражнения с нагрузкой до 600 кг.
Для аэробные нагрузок на МКС есть беговая дорожка и велотренажер, конечно, тоже особые. Чтобы имитировать бег, космонавтам приходится прикреплять себя к дорожке специальными ремнями, при этом максимальная скорость все равно будет небольшой - до 16 км/ч. С велотренажером дело обстоит почти так же, только помимо пояса космонавт пристегивает еще и ноги к педалям.
Многие в детстве мечтали стать космонавтами, даже не задумываясь о том, насколько сложен процесс подготовки к полету. Космонавту нужно много тренироваться, пройти различные тесты, запомнить большой объем информации, научиться справляться с эмоциями в экстренных ситуациях. В День космонавтики корреспондент «РИАМО в Королеве» заглянула в Центр подготовки космонавтов и своими глазами увидела тренировку на центрифуге.
Шанс стать космонавтом
Космонавт-испытатель отряда космонавтов «РОСКОСМОСа» Сергей Корсаков говорит, что космос для многих остается мечтой, ведь чтобы стать космонавтом, надо пройти непростой путь. Обычно нужно стать военным летчиком или инженером, посвятить жизнь профессии - возможно, тогда выпадет шанс стать космонавтом.
В 2012 году такой шанс дали многим - был объявлен первый открытый набор в отряд космонавтов. Попробовать свои силы и пройти испытания могли все желающие, кто соответствовал определенным требованиям. Инженер ракетных двигателей Сергей Корсаков воспользовался этим шансом и попал в отряд космонавтов, в котором сейчас 26 человек.
«Подготовка очень насыщенная. Много времени мы посвящаем обучению, получению теоретических знаний. Также должны уметь выживать в различных географических условиях, проходим летную подготовку, прыгаем с парашютом, проходим тесты и тренировки на центрифуге. Работы очень много. Мы постоянно учимся, расслабляться некогда. Это здорово! Человек вообще должен всю жизнь чему-то учиться, а мы уже настолько к этому привыкли, что по-другому не можем», - говорит Сергей.
Ему только предстоит полететь в космос, но он уже знает, что сделает там в первую очередь.
«Мне очень хочется увидеть всю нашу планету. Уверен, это станет одним из самых ярких впечатлений. И планирую опробовать невесомость. Интересно почувствовать ее на себе, провести эксперименты», – отмечает Корсаков.
Испытание на центрифуге
Одно из самых известных испытаний для космонавтов - это центрифуга. Вращение на ЦФ-7 проходит под наблюдением медиков. Сначала врач-терапевт проводит общий осмотр, измеряет артериальное давление, частоту сердечных сокращений и температуру тела. Потом нужно пройти ЛОР-врача и только после положительного заключения можно отправляться на центрифугу.
Перед началом теста врачи накладывают на испытателя электроды, надевают манжеты, пояс и ушной датчик для измерения физиологических показателей организма. Режимы перегрузок для космонавтов по определению устойчивости к воздействию перегрузок бывают в двух направлениях: «грудь - спина» и «голова - таз».
Во время вращения центрифуги нужно выполнить задания, которые дает врач. Ведь космонавт должен уметь принять правильное решение в любых нештатных и экстренных ситуациях.
В зависимости от испытаний космонавту объясняют, что именно он должен делать во время работы центрифуги.
Сергею предстоит отвечать на световые сигналы по периметру, установленному в кабине центрифуги, чтобы проверить периферическое зрение в условиях стресса. Также проверяют остроту зрения по специальному табло с кольцами Ландольта - космонавт должен увидеть разрывы в этих кольцах. Изображение появляется на небольшом экране.
Очередной тест на центрифуге Сергей прошел успешно.
Тренажер с 45-летней историей
Центрифуга ЦФ-7, на которой Сергей проходил тестирование, работает в Центре подготовки космонавтов уже 45 лет. Несмотря на солидный возраст, она исправно служит и удивляет своими возможностями не только космонавтов, но и астронавтов НАСА и ЕКА. Все они тоже проходят испытания и подготовку на этой центрифуге.
Начальник отдела центрифуг и динамических тренажеров Центра подготовки космонавтов имени Ю. А. Гагарина Владимир Киршанов рассказал об особенностях центрифуги ЦФ-7.
«ЦФ-7 - полностью отечественная разработка. Она исправно работает в ЦПК с 1973 года. За этот период прошла глубокую модернизацию и сегодня соответствует всем стандартам, которые предъявляются к тренажерам такого типа. От той центрифуги, которую приняли на эксплуатацию в ЦПК в 1973 году, остались только ферма, кабина, вращающееся контактное устройство и главный двигатель», - говорит Владимир Николаевич.
Полностью модернизированы электропривод, система управления, система физиологического контроля за состоянием космонавта, установлены современные оборудование и комплектующие. Астронавт из Японии сравнил нашу центрифугу с «Мерседесом», потому что кабина отделана кожей, сиденье максимально комфортно, а датчики, установленные на космонавте, нисколько не мешают работе.
По словам Владимира Киршанова, эта центрифуга – как живой организм. Она участвует во всех этапах подготовки космонавтов, от отбора в отряд до экзамена перед полетом в космос.
Тренажер ручного управляемого спуска, созданный на базе центрифуги ЦФ-7, позволяет моделировать ручной управляемый спуск в режиме реального времени, именно такой экзамен должны сдать космонавты после подготовки.
«На ней всегда проходят медицинский контроль. В зависимости от того, на каком этапе подготовки находится космонавт, назначается частота и продолжительность тестов. А мы делаем все, чтобы центрифуга работала без сбоев. Относимся к ней как к женщине - с лаской и нежностью, и не забываем про инженерный подход», - рассказывает Киршанов.
ЦФ-18 - новее и больше
В Центре подготовки космонавтов есть и центрифуга побольше. Длина плеча ЦФ-18 уже не семь, как у центрифуги ЦФ-7, а 18 метров. Ее вес составляет 305 тонн, а диаметр зала, в котором она установлена, равен диаметру парашюта спускаемого аппарата. Возможности ЦФ-18 шире.
«Эта центрифуга имеет четыре степени свободы. Помимо того, что она просто вращается по залу, внутри головной части центрифуги есть кабина, кольцо и вилка, которые тоже могут вращаться относительно своих осей. Более того, во время вращения можно создавать перегрузку любого направления, а также менять давление, влажность и температуру в кабине. Этот тренажер позволяет проводить испытания и животных, и людей, и оборудования. Технически в центрифугу заложен большой потенциал, который использован еще не до конца», - говорит Владимир Николаевич.
Специалист ЦПК уверен, что центрифуга ЦФ-18 внесет свой вклад в подготовку космонавтов для полетов на Луну и Марс. Она может трансформироваться под любые задачи. В ней одновременно могут находиться два космонавта, можно тренировать ручной управляемый спуск, проводить тесты и эксперименты. Кабины внутри головной части можно заменить на те, которые нужны для тех или иных задач.
«Эта центрифуга находится на острие технических достижений, в ней использованы цифровые технологии. Я думаю, что именно она поможет человеку достичь далеких планет», – заключил Владимир Киршанов.
Видя взмывающую в небеса ракету с космонавтами на борту, начинаешь думать о том, как люди становятся космонавтами? Где они готовятся? Как проходят лётные испытания? По каким дисциплинам сдают экзамены? Ну и самый главный вопрос: кого же всё-таки берут в космонавты?
С этими и другими вопросами, связанными с подготовкой первого, а также и последующих космонавтов к полёту, мы с вами попробуем разобраться в этой небольшой статье. Кому уже интересно - прошу под кат.
Отбор первых космонавтов
Широкая публика впервые узнала об идее космических полётов как о реальной возможности в 1920-х годах из газетных сообщений американца Роберта Годдарда и румына Германа Оберта. Когда люди только начали осознавать реальность идеи полёта в космос, К.Э.Циолоковский уже корпел в своём кабинете над проектом ракеты, которая должна доставить человека в космос.От первых сообщений 20 века в газетах Америки до совещания, которое состоялось в начале 1959 году в СССР, прошло около 30 лет. На совете присутствовали учёные, представители министерств и ведомств. Обсуждался единый стратегический вопрос – подготовка первого полёта человека в космос.
Когда было принято решение о полёте человека в космос, то сразу встал вопрос: представителей каких профессий следует предпочесть? Высказывались разные мнения. Например, врачей, поскольку основной задачей космонавта в первых полётах было исследовать состояние и реакции собственного организма. Или инженеров, принимавших участие в создании космического аппарата: кто лучше знает корабль, чем разработчики!
Сергей Павлович Королёв считал так:
Для такого дела лучше всего подготовлены лётчики, и в первую очередь лётчики реактивной истребительной авиации. Лётчик-истребитель - это и есть требуемый универсал. Он - и пилот, и штурман, и связист, и бортинженер. Немаловажно и то, что он - кадровый военный, а значит, обладает ещё и такими необходимыми для будущего космонавта качествами, как собранность, дисциплинированность, непреклонное стремление к поставленной цели.И добавлял в шутку: «Он и швец, и жнец, и на дуде игрец». Практика подтвердила правильность этого выбора. Королёв так сформулировал требования к кандидатам в космонавты: не старше 30 лет, безупречное состояние здоровья, высокая психическая устойчивость и общая выносливость организма, отличная лётная успеваемость, волевой характер, трудолюбие и любознательность. Космическая техника того времени определяла антропометрические характеристики: рост не выше 175 см, вес 70-72 кг.
В то время слишком мало знали о воздействии условий полёта на организм человека, поэтому медицинские требования при отборе были особенно жёсткими. Первый начальник Центра подготовки космонавтов Е. А. Карпов называл это сверхотбором.
Чтобы выяснить степень переносимости нагрузок, проводились так называемые функциональные нагрузочные пробы - испытания в предельных для человека условиях в барокамере, на центрифуге и др. Это позволяло выявить скрытые заболевания и отклонения, о которых человек мог даже и не подозревать. Кроме того, на основании полученных данных определялись резервные возможности человека, его запас прочности.
Вот что рассказывал Юрий Гагарин о комиссии, которая «выбирала» его в космонавты:
Комиссия была придирчивой. Первым врачом был врач окулист. Глаза проверяли очень тщательно. Искали и скрытое косоглазие, проверяли ночное зрение. К окулисту нужно было явиться 7 раз, и каждый раз все начиналось сначала. Проводилась проверка способности работать в усложненных условиях. Предлагалось производить арифметические действия с цифрами, которые нужно было найти в специальной таблице. Учитывалась и скорость работы и правильность ответов. На первый взгляд, решение задачи было простым, но неожиданно включался репродуктор, голос которого подсказывал решение, но вместо помощи «голос» мешал сосредоточиться. Было трудно. Врачей было много. Крутили нас на специальных приборах, проверяя вестибулярный аппарат, очень тщательно проверяли сердце. Кроме всего, проводились психологические обследования. Барокамеры, центрифуги проводились не один раз. Выявляли, какая у нас память, сообразительность. Интересовались нашим кругозором.
Такой «сверхотбор» был оправдан на начальном этапе, поскольку космос таил в себе много неизвестного, вероятно ужасного, и было не ясно, возможно ли пребывание там человека, не повредится ли он рассудком. После полёта Юрия Алексеевича Гагарина эти страхи исчезли, технические руководители программы стали выражать сомнение в необходимости столь жёстких требований, и их снижение произошло удивительно быстро. С. П. Королёв считал, что «медицина» тормозит развитие программы, и даже допускал выражения типа: «Пора поменьше мучить людей по программе для кроликов».
При разработке первого советского космического корабля „Восток“ принимались чрезвычайные меры по обеспечению безопасности полёта. Корабль был автоматическим, ручное управление не предусматривалось. Поэтому высокий уровень пилотирования от кандидатов в космонавты не требовался - больше внимания обращали на желание учиться, умение приспосабливаться в сложных условиях.
По мере того как накапливались знания о самочувствии человека в космосе, создавались новые, всё более совершенные пилотируемые аппараты, изменялась система и отбора, и подготовки. Требования к личностным качествам и здоровью не стали, конечно, менее строгими, но от некоторых экстравагантных тестов и чрезмерных нагрузок отказались.
Современная подготовка
Современная система подготовки отличается от существовавшей в начале так же, как первый корабль „Восток“ от МКС.Весь процесс подготовки делится на этапы: общекосмический , в составе групп и непосредственный .
Общекосмическая подготовка продолжается два года. За это время закладываются основы профессии космонавта. Кандидаты в космонавты изучают науки, составляющие фундамент профессии. Вначале их набиралось немного: ракетная и космическая техника, основы космической медицины, астрономия, геофизика, астронавигация. Кроме того, изучались устройство и принципы эксплуатации корабля „Восток“. Проводились занятия по приобретению навыков фотографирования и киносъёмки.
По мере усложнения космической техники и осуществляемых на орбите работ, исследований и экспериментов расширялся и объём подготовки. В неё включили такие разделы, как информационно-вычислительные системы, основы испытаний, ведь каждый космический полёт является испытательным. Космонавты, сдавая 101-й экзамен, ворчали: „Безобразие, отбирали по здоровью, а спрашивают по уму!“.
Закончив обучение, кандидаты в космонавты сдают государственный экзамен, и выдержавшим его присваивается квалификация „космонавт-испытатель“ или „космонавт-исследователь“.
В первые годы пилотируемой космонавтики основной упор делался на медико-биологическую подготовку. На неё отводилось почти две трети времени.
Центрифуга: тренировки на перегрузку
Для моделирования перегрузок используется специальная быстро вращающаяся центрифуга, внешне напоминающая огромную гантель, на одном конце которой закреплена кабина с испытуемым, а на другом - противовес.
К началу нового столетия космические корабли стали совершеннее и требования чуть-чуть ослабли. Этот вид тренировок очень важен: на спуске космонавт подвергается воздействию перегрузок, особо ощутимых после длительного пребывания в невесомости. В нештатных и аварийных ситуациях перегрузки могут быть гораздо больше.
Вестибулярные тренировки
Подготовка к пребыванию в невесомости называется вестибулярной тренировкой. Это очень неприятный вид тренировок. Они призваны облегчить период адаптации к невесомости в первые несколько суток полёта и сделать его как можно короче.
Самые известные приспособления, предназначенные для этой цели, - «кресло Барани» и „качели Хилова“.
Испытание проходит по следующей схеме: минута вращения - минута отдыха. Во время вращения космонавт должен медленно опускать и поднимать голову, в результате сложения этих движений возникает кориолисово ускорение, которое неблагоприятно воздействует на вестибулярный аппарат - орган, информирующий мозг о положении тела в пространстве. Может появиться тошнота, начаться рвота, обильное потоотделение. Нужно выдержать 15 вращений, а неприятности нередко возникают уже на пятом. Невзирая на это, врачу отвечают, что чувствуют себя хорошо - иначе признают непригодным.
Качели, предложенные видным советским оториноларингологом К. Л. Хиловым, в отличие от обычных, которые „летают“ по дуге, перемещаются параллельно полу. Это создаёт линейные ускорения и раздражает вестибулярный аппарат.
Чтобы легче переносить приливы крови к голове, вызываемые невесомостью, проводят тренировки в антиортоположении. Космонавт располагается на специальном поворотном столе, угол наклона которого меняется, и испытуемого то опускают вниз головой, то возвращают в исходное положение.
Барокамера
Во время полёта на космическом корабле создаётся искусственная атмосфера, параметры которой могут заметно меняться в случае каких-либо нештатных или аварийных ситуаций (например, снизится содержание кислорода или произойдёт резкий перепад давления). Учитывая это, космонавтов подвергают испытанию в барокамере. Их „поднимают на высоту“ 5000 м без кислородной маски, чтобы определить, как они переносят кислородное голодание. В таких ситуациях очень хорошо выявляются и скрытые патологии, и резервные возможности организма.
Термокамера
При подготовке первых пилотируемых полётов опасались значительного повышения температуры в спускаемом аппарате, ведь он летит в потоке плазмы с температурой в несколько тысяч градусов. Кроме того, может неожиданно отказать система терморегулирования космического корабля или орбитальной станции.
Проверка устойчивости кандидата в космонавты к воздействию высоких температур проводится в термокамере. Сначала испытание проходило при температуре 70 °С и влажности 10 %. Врач имел возможность наблюдать за состоянием испытуемого по приборам и визуально.
Вслед за испытанием в термокамере проводились тренировки - пять „отсидок“ при тех же температурных условиях, но с возрастающей продолжительностью (от 30 до 70 мин). В заключение определялось максимальное время пребывания.
После первых полётов отпали страхи, что при спуске с орбиты температура в корабле может быть очень высокой. Но роль тренировок в термокамере не уменьшилась, а, наоборот, возросла: во время пребывания на орбите космонавтам регулярно приходится работать в открытом космосе.
Данная работа требует большого физического напряжения, организм человека выделяет много тепла. Конечно, скафандр снабжён системой терморегулирования, но иногда, чтобы завершить запланированное, космонавтам приходится работать на пределе возможностей системы жизнеобеспечения, и они в конце концов могут отказать. Поэтому при подготовке к полёту очень важно, во-первых, знать индивидуальную тепловую устойчивость каждого космонавта, а во-вторых, подготовить его организм к неблагоприятным воздействиям. Испытания проводятся при температуре 60° С и влажности 50 % в течение одного часа.
Сурдокамера
Перед первым полётом особенно опасались за психическую устойчивость человека в условиях космоса. Было неясно, как скажется отсутствие привычной „пищи“ на органах чувств, главным образом слухе и зрении. Предполагалось, что в корабле будет царить полное безмолвие, а чёрный космос за иллюминаторами - казаться лишённым пространственной глубины. Не исключалось существование ещё каких-либо неблагоприятных, даже опасных, непредсказуемых факторов. Это достаточно сильное воздействие, которое само по себе может привести к психическим расстройствам даже в земных условиях. В космическом полете её негативный эффект усиливается из-за невесомости. Пребывание в замкнутом помещении при осознании полной оторванности от Земли тоже серьёзная психическая нагрузка, усугубляющаяся постоянным ожиданием опасности.
Устойчивость психики человека к подобным воздействиям проверяется в сурдокамере (от лат. surdus - »глухой") - специальном звукоизолированном помещении, со слабым искусственным освещением и звуконепроницаемыми стенками для проведения наблюдений за космонавтом.
Подготовка на тренажёрах и стендах
Программы подготовки лётчиков и космонавтов во многом близки, однако есть и существенные различия. Лётчик после окончания теоретического курса и занятий на наземных тренажёрах выполняет тренировочные полёты с инструктором, затем контрольные, и лишь после этого ему полностью доверяют самолёт. Первый самостоятельный полёт - большое событие в профессиональной биографии лётчика.
Построить обучение космонавта аналогичным образом невозможно, и уже первый его полёт является самостоятельным. Только технические средства подготовки космонавтов, т. е. различные стенды и тренажёры, предоставляют возможность приобрести необходимые навыки.
Сейчас науки, изучающие проблемы деятельности человека в составе человеко-машинных систем, широко оперируют понятием «образ полёта». На его основе строится процесс обучения.
Это понятие включает в себя знание реальной обстановки, спектра возможных действий, свойств объекта и задач управления им, последствий правильных и ошибочных действий и многого другого, причём в условиях, меняющихся в широком диапазоне.
На тренажёрах формируется «образ полёта», максимально приближенный к реальной обстановке, которая требует ответных действий космонавта. Интерьер кабины практически идентичен настоящему, имитируются даже вид в иллюминаторе, шумы работающих устройств и агрегатов, ряд динамических процессов. Наиболее сложно воспроизвести в наземных условиях некоторые физические особенности космического полёта, в частности невесомость, а также спровоцировать стрессовые ситуации.
Применяющиеся в процессе подготовки технические средства можно разделить на две группы. Первую группу составляют стенды и устройства, на которых моделируются всевозможные факторы космического полёта (перегрузки, невесомость, пониженное давление и т. д.). Они носят общее название - "экзогенные тренажёры ". Это и самолёты-лаборатории, и гидролаборатории, сурдокамеры, барокамеры, а также различные гимнастические снаряды: батут, лопинг и т. п. Другую группу составляют тренажёры и стенды для отработки навыков управления оборудованием корабля на всех этапах космического полёта: выведение на орбиту и управление кораблём с помощью ориентации по Солнцу, Земле, звёздам, планетам и данным наземных служб, поиск, сближение, стыковка и расстыковка, спуск с орбиты, выполнение специальных задач.
Учиться управлять кораблём «по частям»
Первый космический тренажёр предназначался для отработки действий по управлению кораблями серии «Восток», потом его переделали, чтобы готовить космонавтов к полётам на «Восходах». Следующим шагом стало создание комплексного тренажёра для экипажей «Союзов» и специализированного тренажёра для выполнения операции сближения. Это оказалось трудной задачей, так как корабль представлял собой качественно новый пилотируемый аппарат со значительно усовершенствованными бортовыми системами. Очень часто их модели превосходили по сложности свои реальные прототипы.Расширение научной программы потребовало создания новых моделирующих стендов. Тогда объединили тренажёры и стенды в общий тренажно-моделирующий комплекс на базе коллективно используемых систем (вычислительных, информационных и т. д.). Такое построение технических средств обеспечило одновременную работу многих применявшихся устройств и значительно сократило время подготовки.
Тренировки начинаются с изучения интерьера кабины, размещения органов управления, средств информации. Отрабатывается логическая последовательность действий при решении разных задач. Затем на всевозможных стендах и тренажёрах космонавты приобретают навыки по выполнению отдельных операций.
Следующий этап - отработка на стендах и тренажёрах всех операций в целом в штатном режиме полёта. Только после того как навыки закрепятся, приступают к усложнению условий, в частности возникающих в нештатных и аварийных ситуациях.
Тренировки могут проводиться как в реальном масштабе времени, так и в замедленном, если требуется отработать навыки управления быстротекущими процессами, либо в ускоренном темпе - для сокращения времени.
Управлять всем комплексом
Одним из основных средств обучения и тренировки экипажей является комплексный тренажёр. На нём космонавтов обучают работе с бортовыми системами, методам обнаружения и устранения неисправностей, взаимодействию с наземными пунктами управления, отрабатывают приёмы ручного управления кораблём.Управляющий компьютер позволяет моделировать много вариантов нештатных ситуаций. Отработка действий в нештатных и аварийных ситуациях очень важна и занимает значительную часть времени. Существует тренажёр, имитирующий орбитальную станцию.
В итоге весь экипаж сдаёт государственный экзамен, по результатам которого решается вопрос о допуске к полёту.
Принимает экзамен Государственная комиссия, состоящая из ведущих специалистов Центра подготовки и предприятий, производящих космическую технику. Процесс сдачи экзамена Госкомиссии ничем не отличается от тренировок по сложности и условиям проведения.
Подготовка к работам в открытом космосе
Подготовка космонавтов к работе в открытом космосе, вероятно, самая сложная. Ведь на Земле практически невозможно создать длительную - более нескольких десятков секунд - невесомость. Способов её имитации довольно много. Все они несовершенны, но их применяют для отработки отдельных операций, связанных с выходом в открытый космос.
Самая «чистая» невесомость возникает в самолёте при полёте по параболической траектории. Вначале тренировки проводились на истребителе «МиГ-15» - за один полёт самолёт делал три-четыре горки, во время каждой из которых состояние невесомости длилось около 40 с. Задания были нетрудные: на одной горке так называемая проба пера - написать имя, фамилию, дату и поставить подпись. Потом этот образец сравнивался с предполётным, чтобы выявить возможные нарушения тонкой координации движений. На другой горке предлагалось попробовать космическую пищу из тубы, на третьей - передать по рации заданную фразу. Позже создали летающую лабораторию на базе Ту-104, и теперь в его салоне можно свободно «плавать» и отрабатывать элементы полётного задания.
Наиболее эффективный способ моделирования невесомости - создание гидроневесомости. Хотя невесомость в гидросреде сильно отличается от её прототипа на орбите, испытатель может находиться в ней практически неограниченное время и свободно перемещаться в любом направлении. Все операции отрабатываются в реальном масштабе времени.
В 1965 г. в Центре подготовки космонавтов построили гидробассейн и создали гидролабораторию - сложное сооружение с целым комплексом технологического оборудования, специальных систем, аппаратуры и механизмов. Скафандры, используемые для тренировок, почти не отличаются от штатных. Ранец системы жизнеобеспечения имитируется макетом, размеры которого соответствуют реальным.
Воздух для дыхания и вода для системы терморегулирования подаются по шлангам. Работы под водой обычно связаны с определённой опасностью, поэтому космонавтов и испытателей страхуют аквалангисты. По эмоциональному напряжению и энергозатратам тренировки в гидросреде близки к реальным условиям космического полёта.
Лётная и парашютная подготовка
Важную роль в становлении космонавта как профессионала играет лётная и парашютная подготовка. В программу первой входят полёты на современных истребителях и тяжёлых транспортных самолётах. При этом овладение техникой пилотирования является не целью, а средством формирования соответствующих качеств. Полёты на самолётах развивают пространственную ориентировку и умение принимать решения в условиях дефицита времени; укрепляют навыки в работе с органами управления и приборами; тренируют внимание, переключаемость и устойчивость при выполнении монотонной работы, вырабатывают способность одновременно решать несколько задач, связанных с управлением, и т. д.
И хотя летчики не очень любят прыгать с парашютом, только парашютная подготовка позволяет моделировать реальную стрессовую обстановку, развивать морально-волевые качества. Космонавту даются разнообразные задания, которые он должен выполнить в условиях дефицита времени при свободном падении и после раскрытия парашюта. Кроме того, нужно вести репортаж, он записывается на магнитофон и затем анализируется, чтобы определить эмоциональное напряжение парашютиста.
Наиболее психологически сложным является задание, в котором необходимо по выложенным на земле знакам определить или рассчитать (выполнив некие арифметические действия) время раскрытия парашюта, поскольку это связано с реальным риском. Разумеется, если парашютист не откроет парашют вовремя, это сделает за него автомат. Выполняющий упражнения оказывается в состоянии, максимально приближенном к тому стрессовому, которое возникает в аварийной обстановке на космическом корабле при дефиците времени для выхода из неё.
Пробы на выживаемость
Такие тренировки проводятся в тайге, в пустыне, в горах, на море. Например, высаживают их с вертолета на раскаленный безжалостным солнцем песчаный бархан. Задача – с минимальным снаряжением, с очень небольшим припасом выжить, добраться до лагеря врачей и экзаменаторов. Тут особенно важно уметь правильно распределить силы, запас воды. Суметь уберечься от зноя и песчаной бури.
Заключение
Отбор в космонавты - это непрерывный процесс, происходящий на всех этапах подготовки, в течение всего времени пребывания в отряде. Даже пройдя жёсткий первоначальный отсев, очень трудно овладеть нужными навыками и развить соответствующие личностные качества.Все виды подготовки, все используемые для этого технические средства, все усилия большого коллектива Центра подготовки космонавтов имени Юрия Гагарина , взаимно дополняя друг друга, направлены на то, чтобы совместно с организацией, создающей космические корабли и станции, всесторонне подготовить человека к выполнению очень сложного и очень ответственного задания – полёту в космос, работе на околоземной орбите.
Список использованной литературы
- А.Дихтярь, Жизнь – прекрасное мгновение, Документальная композиция, М., «Молодая гвардия», 1975
- Космонавтика СССР, М., Машиностроение, «Планета», под ред. Мозжорина Ю.А, 1986
Задачи на дом (день сдачи - 25.12.2017):
(Если возникнут вопросы по задачам, в субботу 23.12.2017 можно подойти в кабинет 301 за консультацией)
1. Задача на основные кинематические уравнения неравномерного движения:
С вертолёта, поднимающегося вверх с постоянным ускорением 4 м/с 2 , спустя 10 с после начала подъёма выпал предмет. Найдите время падения предмета на землю. Сопротивлением воздуха пренебречь. (Решите задачу при помощи уравнений кинематики, в решении сделайте чертёж). (Максимум за задачу 3 балла)
2. Задача на основы криволинейного движения:
На рисунке линия MN – траектория равномерного движения материальной точки со скоростью 3 м/с. Изобразите векторы скорости и ускорения в точках A и В, лежащих на кривых с радиусами 10 см и 15 см. Определите модули скорости и ускорения в этих точках (знак модуля будет зависеть от направления вектора). (Максимум за задачу 3 балла)
3. Задача на равномерное движение тела по окружности:
Космонавтов тренируют на перегрузки в специальных центрифугах. С какой частотой должна вращаться центрифуга, чтобы космонавт, находящийся на расстоянии 3 м от оси вращения, двигался с ускорением 5 g ? (Максимум за задачу 2 балла)
4. Задача на закон всемирного тяготения:
На каком расстоянии от поверхности Земли ускорение свободного падения равно 1 м/с 2 ? (Максимум за задачу 2 балла)
5. Задача на параметры искусственных спутников Земли:
Ракета вращается вокруг Земли со скоростью 5 км/с. После изменения орбиты ракета стала двигаться со скоростью 4 км/с найдите отношение радиусов орбит и периода обращения ракеты вокруг Земли после такого изменения скорости. (Максимум за задачу 2 балла)