«Словно падаешь в никуда»: что чувствует человек на центрифуге ЦФ-18
Большая центрифуга в Центре подготовки космонавтов пугает еще до того, как начинает вращаться. Сотни тонн металла, фантастическая кабина на конце длинного стального цилиндра. Научный журналист Михаил Котов уже проходил программу имитации взлета «Союза» на ЦФ-18 и отдельно описывал вращение на меньшей центрифуге ЦФ-7. Мы собрали эти впечатления в разговор: что происходит до старта, зачем к человеку подключают датчики, почему перегрузка чувствуется грудью и лицом, как выглядит «невесомость» внутри центрифуги и почему после всего этого полет до МКС перестает казаться прогулкой.
Что такое ЦФ-18
ЦФ-18 («Центрифуга ЦФ-18») — уникальный тренажер Центра подготовки космонавтов (ЦПК) имени Ю. А. Гагарина, предназначенный для моделирования перегрузок. На нем космонавты учатся переносить критические физические нагрузки, которые возникают при старте ракеты и возвращении спускаемого аппарата на Землю, а также отрабатывают навыки ручного управления кораблем в этих условиях.
ЦФ-18 введена в эксплуатацию 24 сентября 1981 года (создана совместно со шведской компанией ASEA и французскими фирмами «АТМ» и «Синтра»). Установка позволяет создавать перегрузки от 1 до 30 g, менять направление их вектора и регулировать параметры среды в кабине (температуру, давление, влажность и газовый состав) [1].
«Нам, любителям космоса, хочется пройти через то, что проходят космонавты»
— Михаил, когда говорят «большая центрифуга», обычно сразу становится немного не по себе. Что именно пугает в ЦФ-18?
— Наверное, масштаб. Ты понимаешь, что это не аттракцион и не карусель. Плечо длиной 18 метров, общий вес больше 300 тонн. Вокруг все очень серьезно: зал, техники, врачи, кабина, провода, контроль. Но нам, любителям космоса, всегда хочется испытать на себе то, через что проходят космонавты. Поэтому я очень советую хотя бы раз почувствовать перегрузки в ЦФ-18, если есть такая возможность.
— То есть страх есть, но любопытство сильнее?
— Да. Причем страх не панический, а скорее уважительный. Ты понимаешь, что перед тобой машина, которая нужна для подготовки к реальному полету.
Примечание редактора. Почему именно 18 метров?
Такой радиус необходим из-за законов физики. При длине плеча более 16 метров влияние кориолисова ускорения на вестибулярный аппарат человека становится минимальным. Благодаря этому испытуемый не чувствует вращения по кругу, а сама перегрузка воспринимается как линейный разгон космического корабля. ЦФ-18 позволяет моделировать чистое ощущение ускорения при реальном полете.
«Это не карусель, поэтому утром можно спокойно завтракать»
— Ты отдельно описывал опыт на ЦФ-7. Как вообще начинается день перед вращением?
— Утро в ЦПК начинается обычно: с завтрака. Во время вращения ощущения тошноты нет, это не карусель, поэтому можно спокойно поесть с утра. Потом участники по очереди идут к врачу. Тебе проверяют давление, измеряют температуру и, пока говорят о каких-то пустяках, внимательно оценивают самочувствие. Все спокойно, без лишней спешки. На пять человек ушло примерно полчаса.
— После врача сразу в кабину?
— Нет, сначала инструктаж и датчики. Раздеваешься по пояс, к тебе крепят восемь присосок, в основном на разные места грудной клетки. Провода сплетаются вместе и заканчиваются специальным штекером для подключения к системе контроля самочувствия. Потом медсестры надевают на плечи что-то вроде подвесной системы, чтобы все это держалось на месте.
— Звучит как будто человек превращается в ходячий прибор.
— Примерно так. Датчики подключают к компьютеру, проверяют, проходит ли сигнал, врач это визирует. Потом штекер кладут в карман, и ты ходишь с аксельбантом проводов, который торчит из-под футболки и свисает почти до колен.
Примечание редактора. Зачем столько датчиков?
Во время вращения врач непрерывно контролирует состояние испытуемого по каналам телеметрии: отслеживает электрокардиограмму, частоту пульса и дыхания, а также артериальное давление в плече и мочке уха. Комплексный мониторинг, включающий аудиосвязь и видеонаблюдение, позволяет мгновенно заметить опасную реакцию на перегрузку. Это необходимо для безопасности: внезапная паническая атака или сбой в работе сердца — одинаково веские причины для немедленной остановки центрифуги.
«Ложишься в кресло и ждешь, пока твой хвост подключат к системе»
— Что происходит, когда наступает твоя очередь?
— Ты идешь в зал с центрифугой и надеваешь на обувь тканевые бахилы. Когда кабина стоит, она находится вертикально, «на ребре». Под контролем забираешься внутрь по приставным ступенькам: техники четко, с двух сторон, контролируют процесс и подсказывают, как залезать, чтобы не удариться головой.
Потом ложишься в кресло и ждешь, пока твой «хвост» датчиков подключат к системе. Дополнительно на мочку левого уха и палец ставят клипсы, на левую руку надевают манжету для измерения давления.
— А что за устройство дают в руку?
— В правую руку дают тангенту, размером с небольшую рацию. Одну кнопку по команде врача нужно удерживать ладонью все время вращения. Это сделано на случай, если ты потеряешь сознание: рука расслабится, кнопка разожмется, и это сразу заметят.
— То есть безопасность там чувствуется постоянно?
— Очень. Чувствуется, что главная задача работников ЦПК: безопасность и сохранение здоровья испытуемых. После датчиков тебя пристегивают пятиточечным ремнем безопасности и еще раз внимательно проверяют все крепления.
Примечание редактора. Почему врач может остановить испытание?
Вращение на центрифуге — это не тест на выносливость любой ценой, а строго контролируемый медицинский процесс. ЦФ-7 используется для отбора кандидатов, проверки действующих космонавтов и моделирования перегрузок при старте и посадке «Союза». Если телеметрия показывает, что давление, пульс или дыхание испытуемого выходят за пределы допустимых значений, врач немедленно снижает нагрузку или полностью останавливает программу.
«Внутри похоже на просторный чемодан»
— Как выглядит кабина изнутри?
— С шумом закрываются люки по бокам капсулы, и ты остаешься один. В кабине светло, стены затянуты тканью. Общее ощущение: будто оказался внутри просторного чемодана.
Прямо перед тобой небольшой мониторчик с белым крестом посередине. Он нужен для разных упражнений у космонавтов. Справа и слева от него по дуге идут два ряда светодиодов, крайние видны только боковым зрением. На тангенте есть еще одна кнопка: если видишь, что один из светодиодов загорелся, нужно как можно быстрее нажать.
— Это проверка реакции?
— Да, реакций и периферического зрения. При перегрузках оно ухудшается: глаза начинают видеть прежде всего то, что находится прямо перед тобой. Под нагрузкой человек может хуже видеть боковые сигналы и медленнее выполнять действия, а в корабле это уже вопрос не впечатлений, а управления и безопасности.
«Головой понимаешь, что капсула должна повернуться, но телом это не ловишь»
— Как ощущается начало вращения?
— Почти не слышно внешних звуков, только голос врача из динамиков. Врач сообщает о начале вращения и выходе на 1g. Головой ты понимаешь, что капсула должна повернуться на бок во время движения, но вестибулярным аппаратом это поймать не получается.
Потом идет подъем до 2g. Площадка, то есть вращение без ускорения, на одном уровне. Тело тяжелеет, начинаешь немного напрягать грудную клетку и дышать животом. Странно, но я в первую очередь ощутил перегрузку лицом: щеки тянет назад, словно высунул голову в окно автомобиля на полном ходу. В целом ощущение даже приятное, чем-то похожее на затянувшийся вираж на американских горках.
— Врач в этот момент продолжает давать команды?
— Да. Например, просит поднять руку с тангентой к уху, чтобы ощутить дополнительную тяжесть при перегрузке. Смешное ощущение: как в тренажерном зале, когда берешь незнакомую гантель, не понимая, сколько она весит, и поэтому заранее считаешь ее тяжелее, чем она есть.
Примечание редактора. Что такое перегрузка и единицы g?
Перегрузка показывает, во сколько раз сила воздействия на тело превышает его вес в условиях нормальной земной гравитации. Величина в 2g означает, что вес тела временно увеличился вдвое, а 3g — втрое. В ЦПК при отборе и тренировках обычно используют нагрузки от 2 до 8 единиц (ускорений свободного падения), хотя технический максимум центрифуги ЦФ-18 составляет 30g. Переносимость таких режимов зависит от направления вектора перегрузки, её длительности, положения тела в ложементе, а также от натренированности и текущего физического состояния человека.
«На 3g рука становится как после долгой болезни»
— Когда ощущения становятся тяжелыми?
— На 2,5g тело уже начинает привыкать к дополнительной тяжести. Снова поднимаешь руку к уху, снова загораются сигналы, стараешься быстрее нажать кнопку. Врач спрашивает о самочувствии. Каждый раз отвечаешь, что отличное.
А потом идем дальше: 3g. Чувствуется давление на грудь, словно кто-то положил две ладони и несильно давит. Снова поднимаю руку к уху по просьбе врача. На 3g это уже ощутимо тяжело. Как после долгой болезни: мышцы словно ватные, движение получается нерезкое, ты его будто дополнительно контролируешь.
— На ЦФ-7 ты доходил до 3,5g?
— Да, это был мой максимум в тот день. Увы, давление и близорукость являются ограничивающими факторами, а для врача важнее всего безопасность. Когда крутятся другие, видно, с каким вниманием сотрудники следят за телеметрией, давлением и сердцебиением. При малейших подозрениях дальше тебя просто не пустят.
«На ЦФ-18 я проходил имитацию взлета “Союза”»
— Чем ЦФ-18 отличалась от ЦФ-7 в твоем опыте?
— На ЦФ-18 я проходил программу имитации взлета «Союза» длительностью 8 минут 48 секунд. За это время космонавты испытывают три растущих уровня перегрузки, достигающих примерно 4,5g, с последующими участками невесомости, когда двигатели ракеты перестают разгонять корабль. У меня было то же самое, только максимум перегрузок 3g: больше без врачебно-летной комиссии не дают, боятся за здоровье.
— Внутри ЦФ-18 есть визуальная симуляция?
— Да. Пока ты лежишь в центрифуге, ты видишь экран с симуляцией полета. Это помогает понять, какой этап сейчас происходит. На грудь давит перегрузкой. Спустя пару минут сосредотачиваешься на правильном дыхании. Напрягая мышцы груди, вот они и пригодились, ты спокойно держишь перегрузку и ждешь отделения первой ступени.
Примечание редактора. Как тренировки соотносятся с реальным полетом?
Выведение транспортного пилотируемого корабля «Союз МС» на околоземную орбиту занимает ровно 8 минут 48 секунд (528 секунд). К моменту выключения двигателей третьей ступени корабль набирает первую космическую скорость и экипаж оказывается в невесомости.
Стандартная циклограмма работы ступеней ракеты-носителя выглядит так:
118-я секунда — отделение боковых блоков первой ступени;
288-я секунда — отделение центрального блока второй ступени;
526-я секунда — выключение двигателя третьей ступени и отделение корабля.
Именно этот график набора скорости и изменения перегрузок на каждом этапе полета до секунды моделируется при подготовке экипажей на центрифуге.
«Врач предупреждает за пять секунд, и ты словно падаешь»
— Какой самый необычный момент в имитации взлета?
— Это переход от перегрузки к «невесомости». Врач предупреждает об отделении первой ступени секунд за пять. Ты группируешься, как учили, и словно падаешь в никуда. Ребята называли этот кусочек невесомостью, мне же он скорее напоминал внезапное падение. Как во сне: только что было тяжело, ты стоял, и вдруг падаешь откуда-то с неба. При имитации в центрифуге человек чувствует резкое уменьшение нагрузки после периода давления на тело, поэтому субъективно это может напоминать не спокойное парение, а провал: мозг сравнивает новое состояние с только что пережитой тяжестью.
— А потом все начинается снова?
— Затем вновь начинается движение, и снова нарастают перегрузки. Таких этапа три. Последний самый длительный, и кажется, что секундная стрелка серьезно замедлилась. Но ты дышишь и терпишь, изредка отвечая на вопросы врача в наушнике.
«ЦФ-18 почти бесшумна, слышно только ветер»
— В техническом описании ЦФ-18 есть красивый фрагмент про подшипник. Что там происходит?
— Самый интересный узел аппарата — огромный опорно-направляющий подшипник скольжения, на котором плечо ЦФ-18 вращается почти бесшумно. Фактически центрифуга поставлена на закрытую емкость, в которую роторными насосами поддавливается масло. При старте центрифуга поднимается на высоту масляной пленки, всего около 40 микрометров, но этого микроскопического слоя хватает, чтобы обеспечить плавное вращение на высоких скоростях и в экономичном режиме.
— Такая огромная машина не грохочет?
— Единственный звук, который слышишь во время работы этой махины: шум ветра, который носится по огромному залу еще долго после остановки.
«Остановка оказалась самым приятным ощущением»
— Что происходит, когда вращение заканчивается?
— На ЦФ-7 для меня остановка оказалась самым приятным ощущением. От усиливающейся легкости тело словно пытается взлететь, и только ремни удерживают тебя в кресле. Одновременно с этим немного «сходит с ума» вестибулярный аппарат: легкое головокружение, расфокусировка зрения, легкость, легкость, легкость.
Правда, к тому моменту, когда вылезаешь из центрифуги, это уже проходит. Остается ощущение сделанного дела и небольшая слабость в мышцах. Опять пропускаешь момент, когда тебя переворачивают в вертикальное положение.
— После выхода тебя сразу отпускают?
— Нет. Техники помогают выбраться из кабины и усаживают на специально принесенный стул. Врач спускается из операторской и внимательно опрашивает о самочувствии. Все отлично. Неловкими движениями снимаешь бахилы, а в голове пусто и удивительно весело, словно ты только что совершил какой-то хороший поступок.
— С чем можно сравнить вращение на центрифуге?
— Боюсь, что ни с чем. С чем можно сравнить первый поцелуй, прыжок с парашютом, старт ракеты? Это совсем новое, интересное и странное ощущение. Необычное и для тела, и для сознания. Я даже не знаю, что в нем мне больше понравилось. Но понравилось точно. Такое не забывается.
За 40 лет эксплуатации ЦФ-18 наработала 1761 час на перегрузках до 30 g включительно, на ней выполнено 14 188 вращений для отбора, медицинского освидетельствования и подготовки космонавтов. С 2002 года на базе центрифуги действует интегрированный тренажер ТС-18. На нем экипажи отрабатывают ручное управление спускаемым аппаратом корабля «Союз» в сложных и аварийных режимах.
Самое популярное
