До полета человека: животные первыми покорили космос
12 апреля мы будем праздновать 64-ю годовщину полёта Юрия Гагарина — первого землянина в космосе. Но мало кто вспомнит, что дорогу в космос людям проторили братья наши меньшие. Первой из них, достигшей орбиты в ноябре 1957 года, стала собака Лайка…
Проблема выживания
Практическая возможность отправить человека в космос появилась после Второй мировой войны, когда ведущие державы получили в своё распоряжение немецкое технологическое наследие, в том числе баллистическую ракету А-4, также известную как «Фау-2». В США, Великобритании и СССР появились проекты суборбитальных полётов человека на базе этой ракеты.
Для их реализации необходимо было решить ряд принципиальных вопросов о том, как человек перенесёт высокие перегрузки при взлёте и спуске, длительное нахождение в состоянии невесомости и сможет ли полноценно работать в тесном пространстве кабины.
Поскольку жизнь на нашей планете всегда протекала в условиях устойчивой гравитации, ни один биолог не мог точно предсказать, как отреагирует организм на длительное пребывание в невесомости во время космического полёта.
Были опасения, что сердечно-сосудистая система не сможет функционировать должным образом и сердце остановится. Также опасались, что человек может ослепнуть, возникнут проблемы с дыханием и глотанием, а мышечная система перестанет работать. Кроме того, никто не знал, как космическая и солнечная радиация повлияют на человеческий организм.
Запуск на ракете и посадка в аппарате неизвестной конструкции были сопряжены с множеством рисков: вибрация и шум, огромные перегрузки, сильный нагрев при входе в атмосферу, который мог сжечь всё живое без должной теплоизоляции. Даже в сознании человека возникали страхи: чувство одиночества, паника, клаустрофобия и, в конечном итоге, безумие.
Логично, что для проведения эксперимента по изучению условий жизни и работы в космосе выбрали животных.
Собаки в баллистическом полете
Первые предположения о том, что факторы космического полёта могут оказывать существенное влияние на живые организмы, высказывались ещё до Второй мировой войны. В СССР в 1935 году Генрих Фризен, сотрудник Отдела общей генетики Института экспериментальной биологии в Москве, предпринял первую попытку отослать живые организмы на большую высоту: по его инициативе на стратостате «СССР-1-бис» в стратосферу были подняты плодовые мушки-дрозофилы. Необходимость отправить высших животных за пределы воздушной оболочки планеты возникла позже, после окончания Великой Отечественной.
С 1947 года в НИИ-4 Министерства обороны группа специалистов под руководством Михаила Тихонравова и Николая Чернышёва разрабатывала проект суборбитального полёта человека за пределы атмосферы под кодовым названием ВР-190. Работу одобрило высшее партийное руководство страны, но по ряду причин проект не был реализован, однако позволил выявить ряд проблем, которые могли быть решены только экспериментальным путём.
В Советском Союзе первые запуски животных на баллистических ракетах начались в июле 1951 года под руководством Сергея Королёва. Целью этих экспериментов было изучение биологических и медицинских аспектов космических полётов, в частности, влияние ускорений, акустических нагрузок и невесомости на живые организмы.
Для этого использовались одноступенчатые геофизические «изделия», стартовавшие на высоту от 100 до 500 км. Всего с июля 1951 года по июнь 1960 года было проведено 29 запусков геофизических ракет с животными. Девять полётов закончились авариями. В стратосферу поднимались 36 собак, некоторые летали по нескольку раз. Увы, 15 погибли…
Зная об аналогичных исследованиях, выполняемых за рубежом, советские учёные долго выбирали объект для экспериментов, и в итоге остановились на собаках. Это решение уходит корнями в 1948 год, когда по рекомендации авиаконструктора Андрея Туполева Сергей Королёв предложил начальнику лаборатории московского Научно-исследовательского испытательного института авиационной медицины (НИИИАМ) Министерства обороны Владимиру Яздовскому возглавить медико-биологические исследования на ракетах. Методология и программа исследований, направленных на обеспечение ракетных полётов животных, были одобрены Президиумом Академии наук СССР.
Яздовский был знаком с работами американских учёных по ракетным полётам приматов, но считал этих животных слишком нервными и агрессивными. У нас в стране ещё со времён Ивана Павлова существовала традиция использовать собак в медицинских исследованиях.
Поскольку животные должны были помещаться в тесных кабинках-контейнерах, Яздовский решил использовать маленьких беспородных собак-метисов (дворняжек) весом от 6 до 8 кг, отдавая при этом предпочтение самкам, так как они спокойнее самцов. Для удобства фото и киносъёмки выбирались экземпляры светлого окраса.
В результате экспериментов было решено отправлять в суборбитальные полёты пары собак. Было замечено, что два животных вместе ведут себя лучше, чем одно.
В 1950 году стартовал процесс отбора «кандидатов в собачий отряд». Большинство из них были подобраны на улице или взяты из городских питомников Москвы. Оказалось, что животные, приученные к опасностям и неожиданностям жизни в оживлённом городе, лучше переносят медицинские тесты и более послушны, чем домашние питомцы. Изначально было отобрано 24 собаки, из которых планировалось отправить в полёт 17. Во время суборбитальных полётов некоторым собакам давали наркоз, чтобы сравнить, в каком состоянии они лучше переносят невесомость.
В 1951 году было осуществлено шесть пусков ракеты Р-1 (советский аналог А-4) в вариантах Б и В с собаками на борту.
Первыми в истории млекопитающими, преодолевшими границу космоса и вернувшимися живыми, стали Цыган и Дезик, которые стартовали 22 июля 1951 года.
В 1954-1956 годах выполнили ещё девять запусков собак на ракетах. К сентябрю 1957 году было осуществлено в общей сложности 20 аналогичных высотных пусков. К сожалению, успешно закончились не все, и четыре собаки — Дезик, Лиза, Бульба и Лиза 2 — погибли…
Лайка — первая на орбите
Вторым шагом стали орбитальные полёты животных. Они планировались ещё в рамках программы создания тяжёлого научного «Объекта Д» (будущий «Спутник 3»), один из вариантов которого предусматривал размещение контейнера с подопытным животным и системой жизнеобеспечения. Однако первым биологическим спутником стал не «Объект Д».
4 октября 1957 года произошло событие, которое открыло новую космическую эру, а также породило феномен космической гонки между США и СССР. Запуск первого советского спутника вызвал на Западе смесь ужаса и восторга. Ведь СССР продемонстрировал не только технологическое превосходство, но и способность создавать межконтинентальное ядерное оружие. Это произвело огромное впечатление на Никиту Хрущёва и всю партийно-правительственную элиту. Советские лидеры не ожидали такого резонанса общемирового уровня.
Для достижения успеха необходимо было двигаться вперёд. Как гласит известная легенда, превратившаяся чуть ли не в историческое событие, 12 октября Никита Хрущёв поинтересовался у Сергея Королёва, можно ли к 40-летию Октябрьской революции отправить в космос нечто особенное, что превзойдёт успех первого спутника? По преданию, Сергей Павлович без колебаний ответил: «Мы можем отправить в космос собаку». Не нужно объяснять, насколько сильно обрадовался Хрущёв.
В этой истории есть некоторые неясности. Ещё 9 октября 1957 года в газете «Правда» было опубликовано следующее сообщение: «Для перехода к осуществлению космических полётов с человеком необходимо изучить влияние условий космического полёта на живые организмы. В первую очередь это изучение должно быть проведено на животных. Так же, как это было на высотных ракетах, в Советском Союзе будет запущен спутник, имеющий на борту животных в качестве пассажиров, и будут проведены детальные наблюдения за их поведением и протеканием физиологических процессов».
Согласно версии, которую приводит сын советского лидера Сергей Хрущёв, именно Королёв выступил с инициативой отметить октябрьский праздник необычным способом. «Отец сначала не соглашался, но затем уступил под давлением Сергея Павловича», — вспоминает Сергей Хрущёв.
Так или иначе, но второй в мире искусственный спутник Земли с собакой на борту был запущен именно к юбилею Великой Октябрьской социалистической революции.
Команда Королёва уже имела значительный опыт суборбитальных запусков собак и активно готовилась к более сложным полётам на ракетах Р-5А и Р-5Б. Для ускорения разработки в конструкцию аппарата был включён гермоконтейнер из «Объекта Д» (он был к тому моменту готов, в отличие от других приборов), а также использованы наработки, оставшиеся от Первого спутника. Весь комплект научной аппаратуры и кабину решили не отделять от второй ступени ракеты-носителя.
Для полёта были отобраны десять собак-кандидатов. Каждая из них прошла около 27 различных испытаний, которые длились от шести до двадцати дней. Среди них было вращение центрифугах с перегрузками до 10 единиц и длительная «отсидка» в гермокабине сроком до 20 дней.
Набор собак для полёта на ракете Р-5 проводился до наступления осени 1957 года. Поэтому, когда речь зашла о полёте на орбиту, кандидаты — Лайка, Альбина и Муха — были готовы. Зная, что собака, выбранная для полёта, неизбежно погибнет, так как технология возвращения с орбиты ещё не была разработана, учёные «спасли» Альбину, дважды летавшую на ракете Р-1Е в 1956 году и имевшую щенков. Её оставили в качестве дублёра.
Муху отсеяли из-за физического дефекта одной лапы — с кривой ногой собака была нефотогенична. Её назначили вторым дублёром и «технологической собакой» для участия в наземных испытаниях.
Лайку выбрал специалист по биомедицине Василий Парин. Эта двухлетняя дворняжка весом всего в 6 кг отличалась исключительно спокойным поведением. Кличку ей дали из-за заливисто-звонкого лая. Судя по некоторым воспоминаниям, изначально её звали Кудрявкой. В любом случае, в то время для космических собак было нормальным менять имена в зависимости от назначенных им опекунов.
Герметичную кабину животного разработали в рамках проекта «Объект Д» совместно ОКБ-1 и Завод №918 Минавиапрома, которым руководил главный конструктор Семён Алексеев. Заказчиком стали люди Владимира Яздовского из НИИАМ.
Кабина представляла собой цилиндрический контейнер диаметром 64 и длиной 80 см. На одной из крышек имелся смотровой иллюминатор. Над кабиной поставили сферический контейнер с передатчиками (дубликат первого спутника ПС-1), ещё выше находился прибор для регистрации ультрафиолетового и рентгеновского излучения Солнца, разработанный под руководством профессора Сергея Мандельштама. На ступени разместили прибор для измерения интенсивности космических лучей, изготовленный под руководством академика Сергея Вернова. Вместе с телеметрической аппаратурой «Трал», которая не выключалась при выходе на орбиту, общая масса полезной нагрузки ракеты слегка превысила 508 кг.
В кабине было достаточно кислорода и воды для поддержания жизнедеятельности в течение семи дней. Воду смешивали с агар-агаром, чтобы она приобрела желеобразную консистенцию и не образовывала плавающие сферы в условиях невесомости. Еда — смесь говяжьего фарша, панировочных сухарей и говяжьего жира — хранилась в небольших упаковках. Запаса должно было хватить на двадцать дней.
Собаку фиксировали внутри кабины с помощью креплений, идущих к корсету. Это обеспечивало некоторую подвижность животного. По бокам размещались две прямоугольные подушки, которые гасили вибрации при запуске. Система жизнеобеспечения регулировала температуру и влажность внутри кабины. Если воздух нагревался до 15℃ и выше, включался вентилятор.
Лайке и её дублёрам провели несколько операций: на сонной артерии установили датчик для измерения давления и пульса, на рёбрах — для дыхания, несколько электродов для электрокардиограммы. Незадолго до запуска Яздовский забрал Лайку домой, чтобы она могла поиграть с его детьми как самый настоящий домашний питомец. Как он позже объяснил: «Я хотел сделать что-то приятное для собаки. Ей осталось жить недолго».
19 октября Лайка, Муха и Альбина прибыли на космодром. 31 октября Лайку поместили в гермокабину, а около полуночи перевели на стартовый комплекс. Из-за неисправности ракеты собака ждала запуска три дня, но не проявляла беспокойства.
Старт состоялся 3 ноября 1957 года в 05:32:42 по московскому времени. Выведение проходило в штатном режиме, и через несколько минут вторая ступень с неотделяемым «Спутником-2» вышла на орбиту. Во время старта пульс Лайки достиг 260 ударов в минуту, что втрое превышало норму. Частота дыхания увеличилась в пять раз по сравнению с контрольными значениями. Однако вскоре после выхода на орбиту, как показала телеметрия, частота сердечных сокращений и дыхания нормализовались.
Оказалось, что в условиях невесомости можно жить часами! Однако после каждого движения собаке требовалось в три раза больше времени, чтобы пульс и дыхание вернулись к нормальным показателям, чем во время наземных тестов.
На первых трёх витках все шло хорошо, но уже на четвёртом датчики перестали передавать показатели жизнедеятельности Лайки. Ещё на третьем витке регистрировалось большое количество движений собаки, вероятно из-за роста температуры, которая достигла 43℃. Очевидно, Лайка так и не привыкла к микрогравитации, поскольку умерла менее чем через шесть часов после запуска из-за перегрева внутри гермокабины. Причины перегрева — отдельная история, он произошёл из-за наложения нескольких факторов…
Телеметрическая система «Трал-Д» продолжала работать до 10 ноября, пока не разрядился аккумулятор. Сам Второй спутник вращался вокруг Земли с телом Лайки внутри вплоть до 18 апреля 1958 года, после чего сошёл с орбиты и сгорел в земной атмосфере.
ТАСС объявил имя Лайки только 5 ноября. Западная пресса ошибочно назвала её Кудрявкой (или Лимончиком) из-за утечки информации из советского посольства в Лондоне. Запуск живого существа в космос через месяц после Первого спутника стал неожиданностью для мировой общественности.
«Спутник-2» запомнился благодаря своей «пассажирке», а о научных экспериментах помнят меньше. Но именно на нем стояли приборы, обнаружившие радиационные пояса вокруг Земли. Из-за несовершенства системы «Трал» советские учёные не рискнули опубликовать результат, и первооткрывателями радиационных «Поясов Ван Аллена» стали американцы.
Запуск Второго спутника произвёл фурор в мире благодаря Лайке. СССР доказал, что успех Первого спутника не был случайностью, и наша страна находится на пике научно-технического прогресса. Голоса защитников животных тогда воспринимались иначе, чем сегодня.
Белка, Стрелка и другие четвероногие космонавты
Жертва не была напрасной: полёт Лайки позволил получить обширные сведения о физиологии живых организмов в условиях космоса. Стало очевидно, что в космическом пространстве можно, как минимум, выжить. Это подтвердили последующие запуски космических аппаратов с животными на борту.
28 июля 1960 года был запущен беспилотный корабль-спутник типа «Восток-1К» - прототип пилотируемого корабля «Восток» и автоматического фоторазведчика «Зенит». Находящиеся на его борту собаки Лисичка и Чайка погибли из-за аварии ракеты-носителя.
Первыми собаками, которые совершили орбитальный полёт и вернулись живыми, были Стрелка и Белка. Они отправились в космическое путешествие на аналогичном корабле-спутнике 19 августа 1960 года. Сегодня каждый желающий может увидеть их чучела в Московском мемориальном музее космонавтики.
Последующие полёты собак в космос также проходили с переменным успехом. Третий корабль-спутник стартовал 1 декабря 1960 года. На его борту находились собаки Пчёлка и Мушка, морские свинки, крысы, мыши и семена растений. К сожалению, корабль не удалось вернуть на Землю, и животные погибли.
9 марта 1961 года четвёртый корабль-спутник доставил на орбиту собачку Чернушку, компанию которой составили мыши, морская свинка, мухи, семена, бактерии. Полёт завершился успешно. Через 16 дней стартовал пятый корабль с «экипажем» в составе собаки Звёздочки, нескольких крыс, морских свинок. Также на борту находились мухи, семена, бактерии, культуры клеток. И на этот раз всё прошло штатно, и животные вернулись на Землю. Следующим 12 апреля в космос на корабле «Восток-3КА» отправился Юрий Гагарин.
Американские обезьяны
В США на протяжении многих лет полагали, что граница космоса проходит на высоте 50 миль, что примерно соответствует 80 км. Согласно этому представлению, первыми космическими путешественниками стали плодовые мушки, которые полетели 20 февраля 1947 года на ракете А-4 с полигона Уайт-Сэндс. К насекомым люди обычно относятся с некоторой долей брезгливости, поэтому путешествие дрозофил за атмосферу и обратно мало кто запомнил.
В отличие от них, приматы привлекли внимание американцев благодаря их очевидному сходству с человеком. Первыми были выбраны макаки-резусы, хотя они оказались легко возбудимыми и крайне трудно обучаемыми.
Четырёхкилограммовых обезьянок, крепко привязанных внутри специальных алюминиевых капсул, отправляли в головной части ракет А-4 американского производства. Ракеты поднимались со скоростью более 1300 м/с, преодолевая отметку в 65 км — почти в пять раз выше, чем летают современные авиалайнеры. В верхней точке баллистической траектории головная часть с животным должна была отделиться от ракеты и спуститься на землю на парашюте. Из-за сложности и многоступенчатости этого процесса и суровости условий полёта вероятность выживания обезьян считалась низкой.
В первом испытательном полёте, состоявшемся 11 июня 1948 года, один из фотографов заметил надпись, сделанную мелом на хвостовом стабилизаторе ракеты, которая несла обезьяну по имени Альберт. Надпись гласила: «Бедный Йорик! Я знал его».
Через 10-15 минут после запуска парашют Альберта разорвался в клочья в плотных слоях атмосферы, а головная часть ракеты с ужасающей скоростью врезалась в поверхность Земли.
«Мы не получили никакой полезной информации из этого испытания», — сказал руководитель проекта Джим Генри. Однако это не остановило проведение ещё трёх испытательных полёто, в каждом из которых животное — ещё две обезьяны и мышь — погибало. В общей сложности погибло девять из одиннадцати обезьян, участвовавших в испытаниях.
Более удачными оказались опыты с применением ракет Aerobee меньшего размера. Первый пуск был осуществлён 20 сентября 1951 года и завершился благополучно. В ходе трёх запусков в герметичных спускаемых контейнерах находились различные биологические объекты, в том числе мыши и обезьяны-игрунки. Они были погружены в состояние наркоза и обследовались после возвращения на Землю.
Во время лётных испытаний и в процессе подготовки к первому пилотируемому полёту на корабле Mercury американские учёные решали схожие задачи. В качестве подопытных вновь использовались приматы. На них проводились медико-биологические эксперименты, направленные на изучение переносимости высоких перегрузок, в том числе при работе системы аварийного спасения, а также воздействия на организм факторов космического полёта.
Первым в американском корабле, предназначенном для пилотируемых миссий в космос, отправился шимпанзе Хэм. До него человекообразные обезьяны на ракетах не летали, но участвовали в многочисленных наземных экспериментах по воздействию факторов высокоскоростных полётов (не обязательно космических) в исследовательской лаборатории на авиабазе Холломан. Например, в оценках последствий катапультирования и аварийных ситуаций на летательных аппаратах.
31 января 1961 года Хэма поместили в капсулу Mercury – Redstone II и отправили в полёт по баллистической траектории. Путешествие в космос и обратно продолжалось 16 минут 39 секунд. Корабль достиг высоты 253 км и дальности 679 км. Хотя в кабине упало давление, Хэм не пострадал от этого, так как был помещён в герметичную капсулу, установленную вместо кресла астронавта.
Во время полёта физиологи проверяли когнитивные способности шимпанзе: в ответ на каждую вспышку синей лампочки на тестовой установке ему следовало не позднее пяти секунд передвинуть рычаг; если он этого не делал, то получал удар электротоком в подошвы ног. Хэм выполнил задание, показав, что его реакция в космосе была в среднем только на 0,02 секунды хуже, чем на Земле.
После полёта Хэм провёл 17 лет в Смитсоновском зоопарке в Вашингтоне, а затем в зоопарке Северной Каролины, снимался в фильмах и появлялся на телевидении. Он умер 19 января 1983-го в возрасте 26 лет. Его дублером была шимпанзе Минни, которая умерла 14 марта 1998-го в возрасте 41 года. Ее похоронили рядом с Хэмом на территории Международного зала космической славы в Аламогордо.
Первым приматом, совершившим орбитальный полёт, стал шимпанзе Энос. 29 ноября 1961 года он стартовал на корабле Mercury Atlas 5 и должен был совершить три витка вокруг Земли, но из-за нештатной ситуации вернулся уже на втором витке.
После приводнения Эноса извлекли из капсулы и доставили на спасательный корабль. Очевидцы тех событий рассказывали, что шимпанзе был несказанно рад своему возвращению, прыгал по палубе и жал руки спасателям. К сожалению, Энос прожил недолго и умер в 1962 году от дизентерии…
Французские крысы и кошки
В то время как русские (чуть позже и китайцы) предпочитали проводить эксперименты с собаками, а американцы — с приматами, французы отдавали предпочтение крысам и кошкам.
Франция, возглавляемая Шарлем де Голлем, стремилась вернуть себе статус великой державы. Один из способов поддержать величие нации — это собственная космическая программа. В 1955 году в Париже был создан Центр исследований и разработок в области авиационной медицины CERMA. Его возглавил Робер Гранпьер.
CERMA сразу же определила приоритетной задачей запуск животных по суборбитальной траектории для изучения эффектов невесомости. Для полётов французы использовали высотные ракеты типа Véronique, стартовавшие с полигона Хаммагир в Алжире.
22 февраля 1961 года состоялся запуск «Вероники» с «астронавтом» — крысой по имени Гектор. Чтобы изучить реакцию животного во время полёта, в его череп вживили громоздкий электрод по методике, разработанной доктором Жераром Шателье. После запуска контейнер с крысой поднялся на высоту 111 км, отделился от ракеты и приземлился на парашюте.
Интересно, что крыса стартовала безымянной, и только после полёта французская пресса дала ей прозвище «Гектор». К сожалению, крыс не успел насладиться славой и умер через полгода после полёта, став жертвой исследователей.
15 и 18 октября 1962 года были запущены ещё две «Вероники» с крысами Кастором и Поллуксом соответственно. Первый достиг высоты 120 км и благополучно вернулся на Землю. Но судьба сыграла злую шутку: ракета отклонилась от курса, и Кастор приземлился в Сахаре гораздо дальше, чем планировалось. Пока спасатели добирались до места посадки, животное погибло от жары. Поллуксу повезло ещё меньше: его ракета также отклонилась от курса. Тело «астронавта» так и не нашли.
Затем французское правительство решило «потренироваться на кошках». Причины такого выбора не ясны до сих пор. Кошки плохо поддаются дрессировке, а их физиологическое сходство с человеком гораздо меньше, чем у собак и обезьян. Тем не менее, для участия в эксперименте учёные набрали 14 кошек.
Животных подвергали различным испытаниям: шуму, вибрациям, воздействию вакуумных камер и центрифуг. В результате были отобраны два кандидата: кот Феликс и кошка Фелисетт. Кроме них требованиям соответствовали только две кошки, остальных десять отсеяли из-за лишнего веса.
По легенде, Феликс был обычным уличным котом, которого сначала подобрал владелец зоомагазина, а затем он попал в руки французского правительства.
Перед тем как отправиться в полёт, Феликс и Фелисетт выдержали десятичасовую операцию по установке электродов в череп. Феликс должен был лететь первым, но интуиция подсказала ему, что нужно бежать. Он так и сделал, и в полёт отправилась Фелисетт.
Старт состоялся 18 октября 1963-го. Фелисетт поднялась на высоту 155 км и провела в невесомости около пяти минут.
Головная часть приземлилась через 13 минут после запуска, как и планировалось. Фелисетт была жива, но немного травмирована. Телеметрия показала, что кошка испытала перегрузки до 9,5 g при взлёте и до 7 g при возвращении на Землю. Фелисетт прославилась, но французские организации по защите животных пришли в ярость.
24 октября 1963-го стартовал ещё один французский кот, но погиб при взрыве двигателя «Вероники» на высоте 88 км. Его имя так и осталось неизвестным. После этого инцидента Франция приостановила суборбитальные полёты с кошками, и Фелисетт до сих пор остаётся единственным представителем своего вида, преодолевшим границу космоса.
Самое популярное
