БЕЗЫМЯННЫЕ ГЕРОИ КОСМОСА

12-го апреля 1961-го года наш соотечественник Юрий Алексеевич Гагарин стал первым человеком, облетевшим планету Земля по околоземной космической орбите. Этому историческому событию предшествовала колоссальная научно-техническая подготовка, связанная с исследованиями условий обитания и обеспечения жизнедеятельности живых организмов от микроорганизмов до высоко организованных живых существ - собак и обезьян в условиях ближнего и дальнего космоса и на орбитах искусственного спутника Земли. Все знают о первом космическом Герое, совершившем полёт на орбите: второго искусственного спутника Земли в 1957г.- собачке Белке, о последующих полётах животных в космос - собачках Стрелке и Чернушке. Но есть среди этих воистину первооткрывателей Космоса как, впрочем, и среди людей, незаслуженно забытые и безымянные герои. Забытыми оказались и целые страницы совсем недавней истории. Об одной из таких страниц мне и хочется рассказать читателям нашей газеты.

В начале 50-х годов в Советском Союзе под общим научным руководством Академика Анатолия Аркадьевича Благонравова проводились обширные академические исследования, направленные на сбор информации о физике ближнего Космоса - проникающей радиации, об изменении состава воздуха по мере удаления от земной поверхности, о влиянии малой гравитации на жизнь различных систем живого организма. Одновременно изучались оптические и сопутствующие им явления в атмосфере Земли. С помощью специально созданных для этого приборов космических гелиографов, фотографировался солнечный спектр и интерференционные явления, разнообразные факторы, способные влиять на условия жизни человека. Многочисленные физические параметры атмосферы и ближнего космоса фиксировались специальными датчиками, потоки информации, снимаемые в процессе полёта по специальным телеметрическим системам, передавались на землю и обрабатывались на быстродействующих электронных вычислительных машинах. Именно в таких исследованиях особое место было отведено исследованиям на подопытных животных. Ракета носитель несла в космос также два контейнера, в которых размещались подопытные животные, системы их жизнеобеспечения и спасения, а также и регистрации параметров жизнедеятельности. Все работы по запуску животных осуществлялись Институтом Космической Медицины, а руководил медицинской программой этих работ доктор медицинских наук профессор Владимир Николаевич Яздовский.

Запуски производились на Центральном Научно-исследовательском Полигоне Капустин Яр с помощью носителей, базой которых являлась снимаемая тогда с вооружения Советской армии ракета с двигателем на жидком топливе, прототипом которой была известная немецкая ракета ФАУ-2. Именно такими ракетами немцы обстреливали Англию во время Второй мировой войны. В Советском Союзе ее разработкой сразу после войны руководил Сергей Павлович Королев, впоследствии Генеральный Конструктор космических ракет и искусственных спутников Земли. Он принимал непосредственное участие в проведении Академических исследовательских пусков, придавая им большое значение, как обеспечивающих выполнение уже тогда реализуемой программы запуска в Космос человека.

Исследовательские пуски продолжались непрерывно в течении ряда лет, начиная с 1949г. и продолжались, с переходом на более мощные носители, обеспечивая последующие шаги в освоении Космоса, связанные с запуском на орбиту человека, групповых экипажей, выходом человека в открытый космос, посылкой искусственных аппаратов в Дальний космос и на орбиты вокруг других планет.

Для размещения специфического исследовательского оборудования, животных и систем их жизнеобеспечения и спасения, а также системы спасения собственно корпуса ракеты, ее отсека управления и научного оборудования, ракета-носитель была снабжена специальными дополнительными относительно штатной ракеты отсеками и парашютной системой их спасения. Эта система разрабатывалась в НИИ парашютно-десантного снаряжения как прототип парашютной системы, предназначавшейся для спуска на землю космических аппаратов и их экипажей. Ракета, таким образом, представляла собой довольно громоздкую конструкцию последовательно соединенных элементов и подвешенных к её борту контейнеров с аппаратурой, длиной примерно в тридцать - сорок или более метров, в зависимости от программы полёта. Она устанавливалась в вертикальное положение на стартовом столе с помощью штатного оборудования, а затем все бортовые системы испытывались и готовились к полёту. После заправки топливом и окислителем ее предстартовый вес измерялся многими десятками тонн.

Требования к запуску были достаточно жесткими, особенно - по времени. Это было связано как с техническими условиями, определяемыми испарением компонента топлива - окислителя (жидкий кислород), так и с условиями самого эксперимента, обуславливаемыми собственно программой (лимитировал требуемый угол рефракции солнечных лучей, связанный с появлением небесного светила). С одной стороны - в результате длительного нахождения в стесненном положении животные уставали, параметры их жизнедеятельности искажались, и эксперимент не мог быть "чистым". Кроме того бортовые и автономные (в контейнерах) системы жизнеобеспечения, обеспечивающие выживаемость животных в зкстремалъных условиях эксперимента, имели ограниченные ресурсы (воздух, система его регенерации и вентиляции), ибо они должны были обеспечить выживаемость животных не только в полёте и во время спуска на парашютах, но также и после приземления - на время ожидания группы спасения. С другой стороны существовавшие очень суровые ограничения на время запуска (до нескольких минут по длительности подъема ракеты па восходящем участке траектории и даже до нескольких десятков секунд по моменту старта). Эти ограничения имели календарный, астрономический характер и накладывались временем восхода солнца: солнечный спектр необходимо было фотографировать в строго ограниченном интервале времени, обеспечивающем наилучшие условия фиксации интерференционных и других оптических явлений, связанных с преломлением солнечных лучей в атмосфере Земли. Кроме того, ограничения на время предстартовой подготовки ракеты вносили также условия, связанные с необходимостью "подпитки" ракеты испаряющимся окислителем.

Эти пуски были интересны не только сами по себе. Они давали громадную, тогда еще неведомую человеку непосредственную информацию о самой среде, в которой существует Земля, об условиях влияния на Землю и жизнь на ней ряда неизвестных в то время, да в значительной мере и сейчас, внешних относительно Земли факторов и об отношениях взаимодействия с окружающим Землю Космосом.

Биологическим исследованиям, направленным на изучение и обеспечение условий жизнедеятельности в космосе вообще уделялось достаточно много внимания. Еще задолго до запуска в космос животных, изучалось поведение в условиях невесомости низко организованных живых существ, растений и бактерий. Создавались и исследовались системы "замкнутого жизненного цикла", обеспечивающие долговременное обитание в изолированной среде, без доступа извне воздуха, воды и снабжения пищей. Многие из этих исследований были и крупномасштабными и дорогостоящими. Но наиболее достоверные и ценные результаты мог дать только непосредственный летный эксперимент.

Программы биологических исследований включали как предполётные исследования в процессе отбора и подготовки животных к полёту с целью накопления индивидуальных данных при нормальных условиях по всем основным системам организма, так и летные исследования - с целью накопления результатов летных экспериментов и изучения по ним отклонений от нормы, возникающих на различных этапах полёта. Данные наземных исследований после соответствующей математической обработки рассматривались как эталонные и относительно них делались все сопоставительные послеполётные заключения. Большое внимание уделялось исследованиям жизненно важных систем регуляции, предназначенных для поддержания постоянства напряжения углекислого газа, концентрации ионов и напряжения кислорода в артериальной крови при наличии экстремальных возмущений в стесненных условиях обитания и при внезапных шумовых воздействиях - запуске ракетного двигателя, резком возрастании ускорений, вибрационных и линейных перегрузок, ударных нагрузок при отстрелах контейнеров с помощью пиротехнических средств, при раскрытии парашютов на различных высотах, при вхождении в плотные слои атмосферы и при посадке на землю.

Так как увеличение процента вдыхаемого животным с воздухом углекислого газа влечет за собой увеличение напряжения углекислого газа и концентрации водородных ионов в артериальной крови, то стимулируется вентиляция легочного резервуара, что в нормальных условиях влечет за собой понижение этих показателей до нормы. Если, с другой стороны, испытуемое животное вдыхает воздух с пониженным содержанием кислорода, то напряжение кислорода в артериальной крови снижается, что также стимулирует вентиляцию крови и это также приводит к повышению напряжения кислорода до нормы. Таким образом поддерживаются парциальные давления основных составляющих в альвеолярном воздухе. Изучение такого рода регуляционных процессов в организме в условиях полёта играет важнейшую роль при разработке технических систем жизнеобеспечения, и это касается не только системы регулирования напряжения углекислого газа и кислорода (система "дыхательного хемостата"), но и ряда других жизненно важных систем. В первую очередь это относится к системе "сердечно-сосудистого хемостата". Сердечнососудистый хемостат, как биологическая система саморегулирования, имеет задачей омывать тканевый резервуар свежей кровью с такой скоростью, чтобы поддерживать напряжение углекислого газа и кислорода в тканях (в смешанной венозной крови) на нормальном или близком к нему уровнях. Это - сложная гидродинамическая система биологической саморегуляции, многочисленные параметры которой находятся под непрерывным воздействием различного рода (нервных и гуморальных) управляющих сигналов, в свою очередь зависящих от внешних относительно организма условий и возмущений. Режим регуляции этой системы в условиях старта и полёта на активном участке траектории ракеты непрерывно подвергается резко и внезапно изменяющимся внешним воздействиям, имеющим экстремальный характер.

Эксперименты, связанные с исследованиями дыхательного хемостата даже в полётных условиях теоретически и технически относительно несложны. Можно с небольшими допущениями считать легкие единым органом и рассматривать их как единое целое, регулируемым выходом которого является смешанный альвеолярный воздух, а входной величиной альвеолярная вентиляция. Исследования же сердечно-сосудистого хемостата сопряжены не только с трудностями получения исходных данных (в частности минутного объема сердца и состава смешанной венозной крови), но и с тем, что элементы тканевого резервуара являются активными и в отличие от легочного резервуара - несущими различные функции. Это относит сердечно-сосудистый хемостат к классу систем с распределенными и случайными параметрами и существенно усложняет как теоретический подход к ее анализу, так и техническую реализацию эксперимента.

Исследования такого рода систем потребовали применения электронной вычислительной техники и сложного математического аппарата теории случайных систем с распределенными параметрами. Такой аппарат усиленно разрабатывался учеными специалистами в области биоматематики и управления не только в Советском Союзе (в том числе и автором этой статьи), но и вСоединённых Штатах Америки и в других странах. Обычно для применения такого аппарата требуются и большие объемы исходной информации. И такая информация добывалась по результатам космических экспериментов. Результаты летных экспериментов на животных, полученные в те годы, определили не только развитие космической техники и отдельных отраслей промышленности, связанных с ее созданием, но и прогресса мировой науки в целом.

Таким образом приоткрывались завесы тайны о жизни живых организмов в условиях экстремальных перегрузок различного характера, малой гравитации и проникающего космического излучения. Это обеспечило последующие достижения космонавтики, - разработку методов и средств индивидуальной и групповой защиты от космического излучения, обеспечение долгосрочных полётов Человека в космос, долговременное пребывание в изолированном ограниченном пространстве в условиях невесомости, стандарты и условия соблюдения правил космического питания и космической гигиены, выхода и пребывания в открытом космосе. Именно эти эксперименты и позволили отработать впоследствии все основные технические системы жизнеобеспечения человека и групповых экипажей в космосе, их возвращения на Землю и спасения при аварийных нештатных ситуациях.

Проведение космических исследований большого масштаба требовало напряжения усилий не только Академии Наук, под флагом которой эти исследования проводились, но и самых различных производящих отраслей промышленности, более того, - экономики всего государства. Они велись под непосредственным контролем государственных структур и, естественно, в условиях холодной войны, грозящей в любую минуту перейти в горячую. Ясно» что они имели и определенное военное значение. Это и определило тот факт, что информация о результатах таких значимых для всего человечества исследованиях публиковалась в то время лишь в специальной и в основном в закрытой служебной литературе. Многие "чистые" результаты так и остались достоянием истории науки, скрытым от широкой научной общественности и по сей день. Но есть все основания полагать, что результаты этих космических экспериментов были опосредованы непосредственно в последующих достижениях космонавтики.

Автору этих строк в те годы довелось принимать самое непосредственное участие во множестве запусков исследовательских академических ракет с животными на борту в роли главного инженера стартовой команды, обеспечивающей подготовку и запуск ракеты, а также и руководителя группы спасения животных после их приземления. Этот, последний этап запуска, имел очень важное завершающее значение: группа имела задачей не просто продублировать разгерметизацию контейнеров после приземления (что делалось автоматически), но и провести ряд технологических операций, направленных на сохранение жизни животных, целостности аппаратуры и результатов эксперимента.

Полет животных происходил по вертикальной траектории до высоты 100 километров (позднее, на ракетах более мощного типа до высоты 500 километров). По достижении верхней точки траектории контейнеры с животными "отстреливались" с помощью специальных пиропатронов и совершали свободный полёт. При этом один из контейнеров падал па землю без парашюта до высоты 6 километров, после чего парашют раскрывался, а другой падал без парашюта всего шесть километров (независимо от высоты полёта), а весь остальной путь совершался при раскрытом парашюте. Естественно, такой спуск требовал значительного времени, за которое контейнеры уносило ветром на значительные, до сотен километров» расстояния от точки старта. Наблюдение за спускающимися контейнерами осуществлялось со специальных кинотеодолитных наземных пунктов, а также и радиолокационными системами обнаружения, разбросанными на громадной территории казахстанской степи. Однако облачность и атмосферные помехи обычно затрудняли наблюдение и поиск высоко летящих и достаточно мелких объектов, и это делало весьма сложным выполнение требований по обработке приземлившихся контейнеров с животными за ограниченное время. А на поиск и обнаружение контейнеров уделялось всего несколько десятков минут. И хотя контейнеры снабжались также самыми современными, для того времени автономными радиосигнальными системами обнаружения - маяками, их бывало не легко обнаружить, особенно и заснеженной и заросшей высоким бурьяном степи.

Группа поиска обычно включала несколько вертолетов МИ-4 (новинка для того времени) и до 10 - 12 самолетов (в зависимости от высоты запуска ракеты), облетающих местность по наводке наземных систем наблюдения и оповещения, а также наземные транспортные средства - мощные гусеничные артиллерийские тягачи - вездеходы. Их совместная и координируемая штабом поиска работа обычно приводила к успешным результатам.

Нужно сказать, что все запуски животных были успешными, за исключением одного из завершающих запусков (помнится - в 1956г.) на большую высоту (500 км.), когда из-за неполадок в системе отстрела контейнеров не раскрылась парашютная система спасения. Другой, в общем не совсем удачный академический пуск, был связан с летными испытаниями сверхскоростного профиля треугольного крыла самолета - истребителя МИГ-21 в 1954 году. На скорости перехода через звуковой барьер крепление конструкции крыла из-за перегрузок, связанных с неправильно рассчитанным углом его атаки по отношению к корпусу ракеты - носителя не выдержало и разрушилось. Крыло, объединенное с гелиографом в одну конструкцию, отвалившись, упало на землю, а ракета, удерживаемая системой стабилизации, продолжала полёт по запрограммированной траектории. Помнится, эксперимент с животными завершился удачно. В космосе всякое случается!

Проведение таких серьезных экспериментов, однако, не происходило и без курьёзов. В один из пусков подопытная собачка, настрадавшись от всякого рода неудобств и огорчений, решила, пользуясь современной терминологией, получить независимость и, вырвавшись из рук экспериментаторов и освободившись от пут десятков проводов системы регистрации параметров, бросилась прочь от старта и убежала в открытую степь. Брошенные на ее отлов машины, солдаты и даже вертолёт не сумели обнаружить беглянку, ей удалось улизнуть и таким образом получить желанную свободу. Но как быть с экспериментом? Другой собачки дублера нет (вариант побега подопытного животного и нежелание обессмертить себя как первопроходца космоса исключался), а отложить запуск или, тем более, отменить его, да еще по такой прозаической причине, Государственная Комиссия, проводившая запуск, естественно не могла. И выход был найден.

Среди множества собачек - любимиц солдат стартовой команды, обитавших в военном городке, была подобрана безызвестная дворняга с добрым и покладистым характером, по размерам и весу аналогичная беглянке, удачно размещающаяся в ложе контейнера и без видимых нарушений собачьей психики и общего состояния собачьего организма. За небольшую "плату" - кусочек колбасы (цена свободы!) собачка согласилась произвести предполётную проверку по укороченной программе и слетать в космос. И это сделало её в последствие постоянным космонавтом, с удовольствием выполняющим все сложные требования эксперимента и функции подопытного животного. За кусочек колбасы войти в историю! Какой поворот собачьей судьбы! Этому может позавидовать не только собачка. Запуск ракеты был спасен.

Много сил и энергии было потрачено в то время на научно-техническую подготовку освоения Космоса. И многого можно было бы достигнуть с меньшими усилиями и намного меньшими затратами. Деньги тогда никто не считал, на все космические исследования и разработки наложила отпечаток холодная война. Остается лишь сожалеть, что эти гигантские усилия были предприняты Советским Союзом в одиночестве, изолированно от аналогичных исследований, проводившихся в других ракетных странах и, в первую очередь, вСоединённых Штатах Америки. Теперь мы можем лишь только гадать на какой ступени развития была бы Наука, Технология, да и все Человечество, если бы усилия двух великих космических держав, обладавших гигантским научным потенциалом с самого начала не были бы разъединены духом холодной войны и космические исследования проводились не в интересах удержания мирового господства и подготовки звездных войн», а мирного космоса.

Впрочем, еще не поздно...

Интересна история этой фотографии (автор на ней слева). Военный кинооператор, снимая на кинопленку все этапы подготовки и пуски ракеты, запечатлел экипаж авиационного поиска за несколько минут до старта ракеты. По случайному стечению обстоятельств это был как раз тот старт, который в запуске с макетом крыла истребителя закончился неудачей. До старта оставалось несколько минут. Команда"на взлет"- и через несколько минут после взлёлета чувствую, что непреодолимая сила бросает меня куда то и я лечу через всю кабину вертолета то ли вверх, то ли вниз. Сильный удар... Прихожу в себя в полной тишине, темнота. Различаю чьи-то глухие голоса, чувствую, что меня тянут за ноги, расстёгивая лямки парашюта. Ничего не могу понять… Наконец, блеснул свет, осмотрелся по сторонам. Голова - в туннеле хвостового винта, парашют застрял в трубе, ноги - наружу, куда то падаю... Поднимают, посадили на скамейку.

Выслушиваю доклад: в результате разрушения ракеты через несколько секунд после старта, сверху на вертолёт стали сыпаться детали от разрушенной конструкции. Весили они немало, удар любой из них мог принести к разрушению лопастей винта вертолёта и гибели экипажа. Опытный пилот принял единственно верное решение - "заложить" глубокий вираж и выйти из угрожающей зоны с повышенной скоростью. Вертолёт в результате внезапного и резкого управления потерял осевую устойчивость и стал вращаться вокруг вертикальной оси, а я на практике познал что такое центробежная сила... Да, и в авиации тоже всякое бывает!

Курьёзен был и финал этой сцены. Вертолёт стоит на земле, все стихло, все пришли в себя. Переводим дух. И здесь я стал обладателем одной авиационной тайны, связанной с конструктивными особенностями вертолета. Гляжу - командир экипажи с заговорщическим видом начинает демонтировать... стремянку, ведущую к месту пилота, снимает ее со своего места и снимает резиновые колпачки с ее ножек. Зачем, соображаю, разбирать вертолёт, да еще начиная с резиновых колпачков стремянки, ведь это, прямо скажем, не самый главный элемент его конструкции? Следующие манипуляции разъяснили ситуацию. Из под тайников внутренней обшивки вертолёта извлекается фляга, а наполнение колпачков ее ароматным содержимым сняло все недоумения относительно непонятных манипуляций и истинного предназначения этих воистину важнейших деталей стремянки Будем здоровы, дорогие друзья -однополчане. Где вы сейчас? Ведь этот день мы можем отмечать как ещё один день рождения! А у меня таких дней - семь...

Небезынтересно и то, как была сделана эта фотография.
Я уже отмечал, что все работы, в том числе и киносъемки делались в секретном порядке, на опечатанной пленке и сделать с неё отпечаток территории полигона, тем более в районе стартовой площадки означало для оператора рисковать очень многим. Но такова сила настоящей мужской дружбы: хлебнув горя из одной чаши, не можешь забыть того, как и с кем эта чаша была испита. Эту фотографию мне подарил кинооператор в память о событии спустя год, на очередном академическом пуске и под великим секретом. Но это была уже другая история. А плёнка, запечатлевшая этот пуск, хранится где нибудь в архиве… Каждая фотография имеет свою историю!

примечание автора: а начинала, кстати, эта пленка свой путь в архивы, в той самой кино-фотолаборатории на третьей площадке, где несколько позднее работал ныне всемирно известный ученый в области биохимии и биотехнологии Анатолий Клёсов.

Яков Гельфандбейн

впервые опубликовано 12 апреля 1997 г., газета "Новое русское слово", Канада