По мнению многих исследователей в области космической физиологии и психологии, основным средством защиты от неблагоприятного воздействия невесомости в межпланетном космическом полете должна стать искусственная сила тяжести (ИСТ), создаваемая за счет вращения корабля вокруг центра масс. Впервые идея создания ИСТ была высказана К. Э. Циолковским в 1911 г. в работе «Исследование мировых пространств».
При создании ИСТ, пусть самой незначительной, тело человека и окружающие предметы обретают весомость, появляется «верх» и «низ». Искусственная гравитация будет стимулировать работу сердечно-сосудистой системы, опорно-двигательного аппарата и других функций организма. Однако ИТС не только не исключает, но и предполагает широкий комплекс спортивных мероприятий с применением различных спортивных снарядов. В частности, высказываются мнения о создании на межпланетном корабле специального помещения, в котором будет работать центрифуга, на которой космонавты будут получать «дозы» земной гравитации, а также перегрузки, с которыми они встретятся при посадке спускаемого аппарата на исследуемую планету и по возвращении на Землю. Весь этот комплекс позволит защитить организм космонавтов от вредного воздействия невесомости и сохранить умственную работоспособность.
Из физики известно, что вес тела при вращении зависит от угловой скорости и радиуса окружности, по которой происходит движение. Расчеты показывают, что для создания ИСТ, равной земной, вращающийся корабль должен иметь радиус в несколько сот метров. С уменьшением радиуса должна увеличиваться скорость вращения, что может оказать неблагоприятное воздействие на психическое состояние человека вследствие раздражения вестибулярного аппарата.
Первые работы по обоснованию минимально эффективной ИСТ, необходимой для поддержания нормальной позы и координации движений, были проведены сразу после полета Ю. Гагарина. Исследования проводились на животных; в условиях невесомости животные хаотично вращались в различных плоскостях, иногда в двух-трех одновременно. За величину центростремительного ускорения, необходимого для создания минимально эффективной ИСТ, принималась такая, при которой положение и характер движения животных были аналогичны обычному поведению в лабораторных условиях.
При создании ИТС с ускорением от 0,05 до lg характер двигательной активности существенно менялся соответственно возрастанию величины воспроизводимых ускорений. При небольшом ускорении животных относило к стенке аппарата; при ускорении до 0,18g у крыс изредка наблюдались полуобороты вокруг продольной оси тела. Когда ускорение достигало 0,28g, животные уже опирались конечностями о поверхность аппарата и пытались передвигаться по стенкам, однако их лапы скользили, движения были очень частыми, а направление перемещения все время менялось. При ускорениях от 0,28 до 0,3g животные в полете вели себя так, как и в лабораторных условиях: либо занимали характерное для них «сидячее» положение, либо медленно и спокойно перемещались. После указанного рубежа их движения во всех случаях становились плавными и достаточно координированными.
Критерием величины ускорений, необходимых для ИСТ, служили не только двигательные акты, но и другие показатели, характеризующие состояние двигательной активности (в частности, регистрация биоэлектрической активности мышц).
Анализ результатов исследований по этой проблеме, проведенных как у нас, так и за рубежом, позволил сделать выводы о том, что ускорение 0,28-0,3lg можно считать достаточным не только ддя предупреждения двигательных расстройств у животных, но и для нормализации двигательной деятельности человека.
Для более глубокого изучения влияния длительного вращения на организм человека в Советском Союзе был создан специальный стенд «Орбита» с жилым отсеком, объем которого составлял
14 м3, где размещались удобные диваны, стол, телевизор, радио, туалет, душ и т. д. Жилой отсек закреплялся на плече центрифуги (радиус 10 м), которое одновременно служило коридором, по которому экспериментаторы могли ходить во время вращения стенда. Как бы ни отклонялась кабина во время вращения, испытатели всегда находились перпендикулярно полу, что позволяло проводить эксперименты длительностью 30 суток и более.
На этом стенде Л. А. Китаев-Смык и Р. Р. Галле провели несколько серий экспериментов, когда скорость вращения кабины составляла 24 и 36 градсек, радиус космического корабля должен достигать 90 м.
Чтобы воплотить эти расчеты в реальность, космический летательный аппарат, возможно, придется строить в форме большого кольца («бублика») или в виде «гантели». Во время полета указанные конструкции будут постоянно вращаться вокруг центра масс. Конечно, реализация этих идей связана со значительными техническими трудностями, но нет сомнения в том, что все они будут преодолены и на межпланетном корабле будет создана искусственная сила тяжести.
