Museets vetenskapliga rådgivare "Experimentanium" och fysiolog Anton Zakharov berättar vad som händer med människokroppen när han flyger ut i rymden och när han är där Onlineutgåvan M24.ru tillhandahåller den fullständiga textversionen av föreläsningen.

Vi kommer att prata om vad som händer med en person på en rymdstation lite senare, men för nu måste vi ta itu med de svårigheter som väntar en person när han lyfter ut i rymden. Den första svårigheten han stöter på är vad? Jag tror du kan gissa?

– Viktlöshet.

Nej, tyngdlöshet lite senare.

- Överbelastning.

Överbelastning, helt korrekt. Här är en liten tablett, en tablett av förnimmelser som en person har när han upplever överbelastning. I allmänhet, vad är överbelastning, var kommer det ifrån? Tror du att det finns idéer? Varsågod.

– Planet eller rymdstationen börjar stiga, medan personen börjar avvika åt andra hållet uppstår en överbelastning.

Varför kallas det överbelastning?

– Förmodligen för att personen känner sig obekväm.

Faktum är att du och jag är väldigt vana vid att leva med en last. När du och jag är, som nu - du sitter, jag står - på vår planet Jorden, attraheras vi till jorden, och vårt blod attraheras till jorden mer än alla andra delar av vår kropp, eftersom det är flytande . Det är som att hon ska till jorden. Och resten av vår kropp är mer solid, så de är något mindre attraherade av jorden, men deras form är mer konstant. Och vi är väldigt väl anpassade till den här belastningen, och när vi tappar den här belastningen kommer det att bli en inte särskilt trevlig känsla, som jag ska prata om senare.

Men innan han faller i viktlöshet, där det inte finns någon sådan belastning, upplever en person överbelastning, det vill säga en överdriven effekt av gravitationen. Med en dubbel överbelastning - en överbelastning på 2 g - är människokroppen fylld av tyngd, ansiktet hänger lite, det är svårt att resa sig, naturligtvis måste du lyfta inte 50-60-70 kg, vilket du vanligtvis väger, men dubbelt så mycket. Med en trippel överbelastning är det inte längre möjligt för en person att stå, och personens digitala syn stängs först av, eftersom cellerna som är ansvariga för digital syn förbrukar mycket energi. Vid 4,5 g är synen helt avstängd, det finns redan inte tillräckligt med blod i vår näthinna, det är omöjligt att höja en arm eller ett ben ytterligare. Och vid 12 g svimmar de flesta. Allt som jag säger nu gäller inte momentana överbelastningar, men som varar en tid, åtminstone 10-20-30 sekunder, är momentana överbelastningar starkare. Tror du att sådana överbelastningar kan påträffas i det vanliga livet utan att gå upp i rymden?

Är det möjligt att uppleva en 4,5 g överbelastning utan att lyfta ut i rymden? Faktiskt vanligtvis någonstans runt 1,5, men om du rider åk är bara 3-4 g fullt möjligt att uppleva. Och så är det klart att en person som står orörlig upplever 1 g; på planet - någonstans runt 1,5; fallskärmshopparen som landar är cirka 2 g; i ögonblicket för att öppna fallskärmen under en mycket kort tid upplever han 10 g, det vill säga nästan på gränsen till att förlora medvetandet. Samtidigt upplever astronauterna som nu flyger mindre - 3-4 g, de har dessa 8-12 - mycket starka överbelastningar - nej, bara astronauter upplevde dem, när de bara byggde rymdskepp, då var det 7-8 g, det var problem. Nu är allt gjort så att det var lättare att ta av.

Faktum är att militärpiloter ofta upplever de mest intensiva G-krafterna. I ögonblicket för att utföra lite konstflyg är det fullt möjligt för 12 g, men för en kort tid, så att de inte förlorar medvetandet - det här är en, men två - de är väldigt förberedda, så det är lättare för dem att klara sig. Den maximala tillåtna överbelastningen för hälsan, även kortvarig, är cirka 25 g. Om överbelastningen är större, även under en kort tid, börjar sannolikheten att en person kommer att bryta sin ryggrad närma sig 90%, och detta är naturligtvis inte särskilt bra.

Vi pratade om vanliga överbelastningar, de så kallade positiva överbelastningarna. Vi fick reda på att antigravitation inte existerar. Vad tror du, negativa överbelastningar kan vara? (Men g-kraft och gravitation är lite olika begrepp) Och, faktiskt, det finns negativa g-krafter, om du bara står på huvudet kommer du att uppleva en negativ g-kraft på -1 g, eftersom blodet som vanligtvis forsar till benen och de kroppsdelar som vanligtvis pressar varandra åt ena hållet, kommer de att trycka mot varandra åt andra hållet, och blodet kommer att börja rusa mot huvudet. Detta är en ganska negativ g-kraft och naturligtvis är stora negativa g-krafter också ohälsosamma, och de kan också upplevas utan att flyga in i något utrymme. De upplevs till exempel av bungee jumpers – det som på engelska kallas bungee jumping.

Faktum är att den här bungyjumpan... För det första är jag till och med rädd för att titta på bilderna, och för det andra är detta en väldigt intressant ritual. Är det någon som vet var han kom ifrån? Faktum är att indianerna från Vanuatu-stammen i Sydamerika på detta sätt vigdes pojkar till män. De klättrade i ett högt träd, tog någon form av stark vinstock, band den till sina fötter, och tonåringen var tvungen att hoppa från denna vinranka av visum, utan att nå marken en meter eller två. Och om han lugnt höll ut, blev han en man. När Oxford-studenter fick reda på detta på 1970-talet blev de väldigt förtjusta och bestämde sig för att denna tradition skulle upprepas. Men de bestämde att det första hoppet skulle vara fullt av högtidlighet och klädda i frack. Nu är bungee jumpers informella människor, och de första hopparna hoppade i kostym, det var ganska vackert.

Vi pratade om g-krafter, detta är inte det enda problemet som astronauter upplever. Astronauterna lyfte, klarade av överbelastningar, stiger upp i rymden, och precis där väntar de första glädjeämnena och de första problemen.

Jo, glädjeämnen, naturligtvis, när en person stiger upp i rymden, hela byxor, - Det är klart. Och astronauter, som det händer med små barn - och detta bekräftas av biokemiska studier - har ett högre "lyckohormon" i blodet än vanliga människor. Och de kan i princip förstås, där händer mycket häftiga saker. Låt oss titta på en video från ISS. Folk har i princip kul, som de kan förstås. Det är inte nödvändigt att bära saker med händerna, du kan också förtala dem med fötterna. Rörelser måste vara mycket noggrant beräknade, måste vara mycket exakta. Det är så astronauter faktiskt inte tvättar händerna, det filmades speciellt för videon, för dessa 10 vackra sekunders skull kommer astronauterna att spendera mycket energi senare på att samla dessa droppar en efter en. Det verkar bara - wow, vad coolt de spred sig, men de spred sig verkligen, nu måste de alla samlas, problemet är ganska allvarligt.

Så, vi har ungefär sett hur astronauter lever i rymden, låt oss nu fundera på vilka problem som väntar dem där. Det första problemet är relaterat till det faktum att en person inte upplever gravitationen där. Jordens gravitation upplevs inte, inklusive dess balansorgan. Var har vi balansorganen, är det någon som vet?

- I huvudet, lillhjärnan?

I örat Nej, lillhjärnan är det hjärncentrum som ger balanskoordination, men det är ingen känslig del, utan den känsliga delen sitter i vårt öra. De vackra småstenarna som visas här är otolitkristaller, det är småstenar som vi har i vestibulärapparaten, dess säck, och när vi vänder på huvudet från sida till sida rullar de inuti vår vestibulära apparat, så vi förstår att vårt huvud är vänd i förhållande till resten av kroppen. Här i dessa påsar finns dessa kristaller. Vad som händer i rymden, en enkel sak händer i rymden, dessa småsten, som allt stål, börjar flyta inuti den vestibulära apparaten - en person misslyckas. Å ena sidan säger hans ögon att han fortfarande står upprätt, allt är bra och å andra sidan säger balansorganen: Jag förstår inte vad som hände, jag guppar åt alla håll, jag gör' vet inte vad jag ska göra. Det finns en manifestation som liknar rymdsjuka - det här är sjösjuka. Sedan händer samma sak, den vestibulära apparaten svajar i olika riktningar, och ögonen svajar inte så mycket, och kroppen misslyckas, och kroppen börjar vad ska man göra?

- Må illa.

Han börjar må illa, och i rymden börjar han må illa på samma sätt, men eftersom denna omstrukturering sker mycket mer abrupt i rymden, har nästan alla astronauter rymdsjuka. Det är sant att alla inte är sjuka, men de som är sjuka är en farlig sak. Eftersom människor vanligtvis upplever attacker av rymdsjuka i det ögonblick då de redan har dockat till rymdstationen och fortfarande i rymddräkter. De börjar göra de första rörelserna, lämnar rymdstationen, det vill säga de är i slutna rymddräkter och skrattar, skrattar, men detta är en av de allvarliga orsakerna till astronauternas död, helt enkelt för att rymddräkten är stängd, och du kan inte flyga utan rymddräkt. Varför, jag ska prata om detta lite senare.

Om man går längre, ett annat problem som väntar människor i rymden är en minskning av antalet blodkroppar. Det finns olika anledningar till detta, en av anledningarna är detta: i rymden sker en minskning av benvävnaden, och inuti benvävnaden bildas blodkroppar. Därför, om benen blir mindre, blir cellerna mindre. I allmänhet en ganska obehaglig sak, speciellt obehaglig när en astronaut återvänder till jorden och behöver gå igenom en period av anpassning tillbaka till förhållandena på jorden. Han upplever bland annat en kraftig syrebrist just för att han saknar dessa blodkroppar som bär syre. Egentligen mer om benen. Varför bryts ben i rymden, vet du? Några idéer?

– Det är ingen belastning.

Det finns ingen belastning, helt rätt, för att våra ben ska fungera normalt måste de hela tiden få någon form av belastning, du och jag måste hela tiden jobba. Men vi kommer ihåg att det inte är lätt att arbeta i rymden: det finns inget behov, det finns ingen möjlighet. Eftersom ingenting väger där, oavsett vad du gör, spenderar du mycket mindre ansträngning. Och trots att astronauter tränar hela tiden kan de fortfarande inte uppleva samma nivå av fysisk aktivitet som på jorden. Efter 3-4 flygningar börjar därför problem med benen, vilket i synnerhet leder till osteoporos, när benvävnaden förstörs.

Ett annat problem är igen med blod. Jag sa att vi är väldigt väl anpassade till belastningen på jorden. Hur är vi anpassade? Vi har en överskottsmängd blod, var och en av de vuxna har cirka 5 liter blod. Det här är mer än vi behöver. Varför behöver vi detta överskott? Eftersom vi är upprätt, och det mesta av vårt blod finns kvar i benen, längst ner på vår kropp, och inte allt når huvudet, så vi behöver lagra lite överskott så att det finns tillräckligt med blod för huvudet. Men i rymden försvinner tyngdkraften omedelbart, och därför börjar detta överskott av blod som fanns i benen att snabbt röra sig någonstans i hela kroppen. I synnerhet kommer det in i en persons huvud och hjärna, vilket resulterar i stroke, mikroslag, eftersom för mycket blod kommer in, och kärlen spricker helt enkelt. Som ett resultat springer kosmonauter särskilt ofta på toaletten under den första veckan, bara förlorar överflödig vätska, de förlorar cirka 20% av överflödig vätska under den första veckan i omloppsbana.

Muskler upplever inte heller stress. Oavsett storleken på lasten, oavsett hur mycket den väger på jorden, kommer det inte att vara några svårigheter att flytta den i rymden. Därför tränar astronauter, som jag redan har sagt, definitivt i rymden. Det här är nästa video. Naturligtvis är det ingen idé att lyfta vikter i rymden, du kan prova att springa. Faktum är att en person springer, bara, var uppmärksam, han är bunden till ett löpband, för om han inte var bunden till ett löpband, skulle han helt enkelt flyga iväg. Återigen, du kan inte lyfta vikter, men du kan lösa upp fjädrarna, och astronauter spenderar minst 4 timmar om dagen i fysiska övningar. Astronauter är som ni vet de mest förberedda människorna, de mest fysiskt starka och motståndskraftiga. Och ändå, när de återvänder från rymden, når de för det första aldrig mer den form de hade före den första flygningen, och för det andra tar till och med en ungefärlig återhämtning efter dessa laster ungefär samma tid som en astronaut var i omloppsbana. Det vill säga, om han var där i sex månader kommer han att återhämta sig i sex månader, de första veckorna kan de inte ens gå. Det vill säga att deras benmuskler praktiskt taget atrofierades, de använde dem inte på sex månader.

Går vi vidare, ett annat problem relaterat till vad en astronaut ska andas i rymden. Problemet är tvåsidigt: först och främst måste du lyfta luft eller syre i omloppsbana. Vad tycker du är bättre att lyfta - luft eller syre än vad vi andas med dig?

- Syre.

Syre, så amerikanerna tyckte också att det var bättre att lyfta rent syre i omloppsbana, om än lite sällsynt. Även om rent syre faktiskt är en ganska skrämmande sak. För det första är det farligt för kroppen, det är ett gift - i stora mängder, och för det andra exploderar det väldigt bra. De första åren lyfte raketer fyllda med rent syre normalt, och sedan sprang en gnista vid något tillfälle och rymdskeppet försvann från sten till sten. Efter det bestämde de sig för att göra som de gjorde Sovjetunionen, - bara cylindrar med flytande luft. Det är ett tungt alternativ, det är dyrt, men det är säkert.

Det finns ett andra problem: när vi andas släpper vi ut koldioxid. Om det finns för mycket koldioxid börjar huvudet först göra ont, dåsighet uppstår, och någon gång kan en person förlora medvetandet och dö av överskott av koldioxid. Vi på jorden släpper ut koldioxid och växter tar upp det; i rymden, även om du tar med dig en eller två plantor, kommer de inte att göra jobbet, och du kan inte ta med dig många plantor, eftersom de är tunga och tar mycket plats. Hur blir man av med koldioxid? Det finns en speciell Kemisk substans, som kan absorbera överskott av koldioxid, kallas litiumhydroxid, den förs ut i rymden, den absorberar bara överskott av koldioxid. En mycket intressant, sådan heroisk historia är kopplad till detta ämne, historien om rymdfarkosten Apollo 13, jag tror att vuxna minns den här historien.

Har barnen någonsin hört talas om rymdfarkosten Apollo 13? Har du hört att de ens gjort en sådan film, vad hände med det här skeppet? Han hade en väldigt misslyckad flygning, det var många olika saker, vi är intresserade av vad som hände med litiumhydroxid. Historien är denna: "Apollo 13" är inte första, inte andra gången flög till månen, för att utforska månen. Tre personer flög dit, de hade en egen rymdfarkost och en speciell kapsel som skulle landa på månen, och två personer som skulle gå ut på månen, göra något där och sedan återvända på kapseln tillbaka och flyga till Jorden. Men någonstans på flygningens tredje dag inträffade plötsligt en explosion och en del av huvudfartyget vände, inklusive skadade livsuppehållande systemet. I princip inte ett så hemskt problem, eftersom båten, på vilken det var nödvändigt att flyga upp till månen, var intakt, och det var fullt möjligt att återvända till jorden på den. Men det fanns ett helt idiotiskt problem: litiumhydroxidkapslarna som förvarades på båten och litiumhydroxidkapslarna som förvarades på fartyget var olika, de hade bara olika inlopp. Och alla ingenjörer i Amerika som var associerade med projektet, och många ingenjörer i världen, under ungefär en dag, gjorde det som folk brukar göra i Crazy Hands-programmet. De kom på hur man använder lim, tidningsbitar, gem och vad som helst på fartyget för att göra om en utgång till en annan så att människor kunde flyga tillbaka till jorden. De lyckades, tack och lov, och det här skeppet (medan det landade fanns det också många olika problem), tack och lov, landade normalt.

Vi fick reda på att människor i rymden har problem när de är vakna: dåligt blod, dåliga muskler, dåliga ben, och så vidare och så vidare. Att sova i rymden är också dåligt. Det finns två anledningar: den första anledningen är att ingen släcker ljuset på rymdstationen, den måste fungera hela tiden, det pågår en del experiment där hela tiden. Arbetet är väldigt stressigt, så kosmonauterna sover på skift: först den ena, sedan den andra. Det är svårt, om du sover så en dag, sover två, tre, då är det okej, men om du sover så i två eller tre veckor eller en månad, då börjar förändringar i kroppen, och det är skadligt. Detta är skadligt för oss också, för nu är det mycket folk inne storstäder lever i fel ljusregim, på grund av detta lider vi och märker det inte ens. Ett annat problem är relaterat till det faktum att eftersom det inte finns någon attraktion, och en person inte kan luta sig mot någonting, och detta är en mycket viktig känsla, som psykologer har upptäckt. För att somna måste en person luta sig mot något och känna sig säker. Därför sätter astronauter på speciella bandage under knäna och sätter på speciella ögonbindel för att skapa åtminstone någon form av imitation av det som drar dem någonstans. Det går inte särskilt bra, men det fungerar. Det finns ett tredje problem relaterat till koldioxid: medan vi sover andas vi och släpper ut koldioxid, vi rör oss inte och koldioxid ackumuleras på ytan av vårt ansikte. På jorden är det inte läskigt, varför?

– Han rör sig hela tiden.

Han rör sig verkligen hela tiden, varför? För det blåser en liten bris, men det är inte ens meningen. När vi andas ut koldioxid andas vi ut den varm, och varm gas kommer att stiga till toppen eftersom den är lättare än kall. I rymden har varken varm eller kall gas vikt, så den utandningsgas kommer att ackumuleras ovanför personen, och han kommer helt enkelt att sova i detta moln om inget görs åt det. Men de gör verkligen något åt det – och i rymden finns det väldigt kraftfulla ventilationssystem som sprider koldioxid så att vi kan sova lugnt. Och samma ventilationssystem filtrerar luften från olika infektioner och patogener. Nu har de lärt sig att klara av detta mer eller mindre, och till en början var astronauterna väldigt sjuka, eftersom karantänen inte var tillräckligt strikt, och det är mycket lättare att bli smittad i rymden med något. För när vi nyser på jorden faller det vi nyser till marken och blir kvar i någon form av damm, vi andas inte in det direkt. Och om en astronaut nyser, förblir allt som han nyser i luften, så sannolikheten för att fånga denna infektion är mycket högre, så allt filtreras där. Kosmonauterna har verkligen mycket damm där, de nyser fortfarande mycket, men de blir redan mindre sjuka eftersom karantänen är strängare.

Ett annat problem som väntar astronauter är kosmisk strålning. Vi på jorden är skyddade från kosmisk strålning av atmosfären, som inte överför strålning, i synnerhet är ozonskiktet väl skyddat från det. Och i rymden finns det inget ozonskikt, och astronauter upplever ökad strålning. Det är farligt, och detta fruktade man väldigt länge, tills man kollade hur mycket strålning en person upplever där. Han upplever ungefär detsamma som invånarna på de platser som till exempel ligger i granitklippor. Granitstenar avger också lite strålning, ungefär lika mycket som en astronaut tar emot. Det vill säga invånare i, säg, Cornwall (detta är i England), överväga astronauter i detta avseende, till och med få lite mer strålning. Och ganska mycket strålning tas emot av piloter och flygvärdinnor av överljudsflygplan (till exempel Concorde), som flyger på höga höjder.

Men vi hoppas att en person någon gång inte bara flyger vidare rymdstationer, och kommer att flyga till Mars, till andra planeter. Och i dessa fall väntar ett hot på oss, för vanligtvis flyger rymdstationer runt jorden – där strålningsfältet inte är särskilt starkt. Men det finns två "munkar" med kraftfulla strålningsfält runt jorden, genom vilka du måste flyga för att komma till månen, Mars och andra planeter. Och strålningen är väldigt stark där, och ett av problemen med att åka till Mars nu är exponering för strålning i flera månader. Folk kan flyga dit, men de kommer att flyga väldigt sjuka - naturligtvis vill ingen detta. Därför funderar de nu på hur man gör både en lätt rymddräkt och lätt rymdfarkostskinn, som dessutom skulle skydda mot strålning. Eftersom det i princip inte är svårt att skydda sig mot strålning kan man täcka skeppet med bly, och okej – vi är skyddade från strålning, men bly är väldigt tungt.

Vi pratade om nackdelar, nackdelar, nackdelar. Men det finns inte bara nackdelar när man flyger ut i rymden. När vi flyger ut i rymden (det här är egentligen inget stort plus, det är bara väldigt trevligt) kommer vi lite högre upp. Under påverkan av gravitationen, medan vi går någonstans hela dagen, trycker våra kotor på varandra, och viktigast av allt, de sätter press på mellankotskivorna. De "plattar ut" lite under dagen, så en person är flera centimeter längre på morgonen än på kvällen. Du kan kolla det hemma om du inte har provat det. Varför rekommenderas det att alltid mäta höjden samtidigt, eftersom den förändras under dagen. Så i rymden verkar inte gravitationen, så astronauter växer lite, ibland till och med för mycket. En kosmonaut växte med så mycket som 7 centimeter, han var väldigt glad, han var redan många år i det ögonblicket, det fanns bara ett problem - rymddräkten växte inte samtidigt, det var ganska trångt. Nu är alla rymddräkter gjorda – 10 centimeter är kvar ifall astronauten växer upp.

En intressant sak: i rymden visar det sig att regenereringsprocesser går snabbare, sår läker snabbare och till och med hela delar av kroppen kan återhämta sig. Nu kommer det en video med en snigel. Här är det förstås accelererat skytte, det har faktiskt växt i ungefär två veckor. På marken förnyar sig också sniglar, men värre. Varför detta händer är oklart. Varför säger jag allt detta? Jag sa redan i början: inför våra ögon, inom en snar framtid, kommer antalet människor som kommer att flyga ut i rymden att växa, och växa och växa. Kanske kommer detta snart inte att vara ett ämne för en populärvetenskaplig föreläsning, utan en standardlektion i skolan: du måste veta vad som händer med en person när han helt enkelt bestämmer sig för att flyga på en utflykt till rymden. Jag tror verkligen att detta kommer att hända snart, och jag hoppas att du också gör det. Om du har frågor, vänligen fråga.

- Säg mig, om det fanns överbelastningar, att stänga av medvetandet, hur snabbt återhämtar sig en person senare, återfår medvetandet?

När medvetandet är avstängt är systemet detsamma som när en person svimmar. Någon reser sig direkt, någon gör det inte direkt, det har en stark effekt på någon, mindre på någon. Generellt sett är det förstås skadligt. En person tappar medvetandet eftersom han inte har tillräckligt med syre som kommer in i blodet, vilket innebär att det inte kommer in tillräckligt med syre i hjärnan. Som ett resultat kan vissa hjärnceller börja dö, vissa är mer aktiva, andra är mindre aktiva.

Kraften som appliceras på kroppen, i SI-systemet av enheter, mäts i newton (1 H = 1 kg m/s 2). I tekniska discipliner är kilogramkraften (1 kgf, 1 kg) och liknande enheter: gram-kraft (1 gs, 1 G), tonkraft (1 ts, 1 T). 1 kilogram-kraft definieras som kraften som tillför en kropp med massa 1 kg normal acceleration, per definition lika med 9,80665 m/s 2(denna acceleration är ungefär lika med accelerationen för fritt fall). Således, enligt Newtons andra lag, 1 kgf = 1 kg 9,80665 m/s 2 = 9,80665 H. Vi kan också säga att en kropp med massa 1 kg vilande på ett stöd har vikten 1 kgf Ofta, för korthetens skull, kallas kilogram-kraften helt enkelt "kilogram" (och ton-kraften, respektive "ton"), vilket ibland orsakar förvirring bland människor som inte är vana vid att använda olika enheter.

Rysk terminologi, som har utvecklats inom raketvetenskap, använder traditionellt "kilogram" och "ton" (mer exakt, kilogram-kraft och ton-kraft) som enheter för raketmotorns dragkraft. Så när man pratar om raketmotor med en dragkraft på 100 ton betyder de att denna motor utvecklar en dragkraft på 10 5 kg 9,80665 m/s 2$\ca $10 6 H.

Vanligt misstag

Genom att blanda ihop newton och kilogram-kraft, tror vissa att en kraft på 1 kilogram-kraft ger en acceleration på 1 m/s 2, dvs de skriver den felaktiga "jämlikheten" 1 kgf / 1 kg = 1 m/s 2. Samtidigt är det uppenbart att faktiskt 1 kgf / 1 kg = 9,80665 H / 1 kg = 9,80665 m/s 2- alltså är ett fel på nästan 10 gånger tillåtet.

Exempel

<…>Följaktligen kommer kraften som trycker på partiklarna inom den vägda medelradien att vara lika med: 0,74 Gs / mm 2 · 0,00024 = 0,00018 Gs / mm 2 eller 0,18 mGs / mm 2. Följaktligen kommer en kraft på 0,0018 mg att trycka på en genomsnittlig partikel med ett tvärsnitt på 0,01 mm 2.
Denna kraft kommer att ge partikeln en acceleration som är lika med dess förhållande till massan av medelpartikeln: 0,0018 mG / 0,0014 mG \u003d 1,3 m / s 2. <…>

(Markera apollofakter.) Naturligtvis skulle en kraft på 0,0018 milligram-kraft ge en partikel med en massa på 0,0014 milligram en acceleration nästan 10 gånger större än vad Mukhin räknade: 0,0018 milligram-force / 0,0014 milligram = 0,0018 mg· 9,81 m/s 2 / 0,0014 mg $\approx $ 13 m/s 2 . (Det kan noteras att med enbart korrigeringen av detta fel kommer kraterdjupet beräknat av Mukhin, som ska ha bildats under månmodulen under landning, omedelbart att falla från 1,9 m, vilket kräver Mukhin, upp till 20 centimeter; men resten av beräkningen är så absurd att denna korrigering inte kan korrigera den).

Kroppsvikt

A-priory, kroppsvikt det finns en kraft med vilken kroppen trycker på ett stöd eller upphängning. Vikten av en kropp som vilar på ett stöd eller upphängning (d.v.s. stationär i förhållande till jorden eller en annan himlakropp) är lika med

(1)

\begin(align) \mathbf(W) = m \cdot \mathbf(g), \end(align)

där $\mathbf(W)$ är kroppens vikt, $m$ är kroppens massa, $\mathbf(g)$ är det fria fallaccelerationen vid den givna punkten. På jordens yta är gravitationsaccelerationen nära den normala accelerationen (ofta avrundad till 9,81) m/s 2). Kropp med massa 1 kg väger $\ca$1 kg 9,81 m/s 2$\ca $1 kgf. På månens yta är accelerationen av det fria fallet cirka 6 gånger mindre än på jordens yta (mer exakt, nära 1,62 m/s 2). Således är kroppar på månen cirka 6 gånger lättare än på jorden.

Vanligt misstag

De förväxlar kroppens vikt och dess massa. Kroppens massa beror inte på himlakroppen, den är konstant (om vi bortser från relativistiska effekter) och är alltid lika med samma värde - både på jorden och på månen och i viktlöshet

Exempel

I tidningen "Duel", nr 20, 2002, beskriver författaren det lidande som månmodulens astronauter måste uppleva när de landar på månen, och insisterar på omöjligheten av en sådan landning:

astronauter<…>uppleva en långvarig överbelastning, vars maximala värde är 5. Överbelastningen riktas längs ryggraden (den farligaste överbelastningen). Fråga militärpiloter om det är möjligt att stanna i planet i 8 minuter. med en femfaldig överbelastning, och till och med klara det. Föreställ dig att du efter tre dagar i vattnet (tre dagars flygning till månen med noll gravitation) kom ut på land, du placerades i månkabinen och din vikt blev 400 kg (G 5), din overall är 140 kg, och din ryggsäck bakom ryggen - 250 kg. För att förhindra att du ramlar hålls du av en kabel som är fäst vid bältet i 8 minuter och sedan ytterligare 1,5 minuter. (inga stolar, inga logi). Böj inte benen, luta dig mot armstöden (händer ska vara på reglagen). Har blodet runnit ur ditt huvud? Är dina ögon nästan blinda? Dö inte och svimma inte<…>
det är riktigt dåligt att tvinga astronauterna att kontrollera landningen i "stående" position med en lång 5-faldig överbelastning - detta är helt enkelt OMÖJLIGT.

Men, som redan har visats, upplevde astronauterna i början av nedstigningen en överbelastning på $\ca$0,66 g - det vill säga märkbart mindre än deras normala jordiska vikt (och de hade ingen ryggsäck på ryggen - de var direkt kopplade till fartygets livstödssystem). Före landning balanserade motorns dragkraft nästan vikten av skeppet på månen, så accelerationen förknippad med den är $\ca$ 1/6 g - sålunda upplevde de mindre stress under hela landningen än när de bara stod. på marken. I själva verket var en av uppgifterna för det beskrivna tjutsystemet just att hjälpa astronauterna att hålla sig på fötter. under viktminskning.

Den 22 mars 1995 återvände kosmonauten Valery Polyakov från rymden efter 438 dagars flygning. Detta varaktighetsrekord har inte slagits hittills. Det blev möjligt som ett resultat av pågående studier i omloppsbana av påverkan utrymmesfaktorer på människokropp.

1. G-krafter under start och landning

Kanske var det Polyakov som, som ingen annan, var beredd att stanna i omloppsbana i ett och ett halvt år. Och inte för att han ska ha en fenomenal hälsa. Och han var inte mer engagerad i förberedelser före flygningen än andra. Det är bara det att Polyakov, som är en professionell läkare - kandidat för medicinska vetenskaper, som arbetade vid Institutet för biomedicinska problem vid den ryska vetenskapsakademin, som ingen annan i kosmonautkåren, kände till den "mänskliga strukturen", kroppens reaktioner på destabiliserande faktorer och metoder för att kompensera dem. Vad är dem?

Vid uppskjutningen av rymdfarkosten ligger överbelastningarna i intervallet från 1g till 7g. Detta är extremt farligt om överbelastningen verkar längs den vertikala axeln, det vill säga från huvudet till fötterna. I denna position, även med en överbelastning på 3g, som varar i tre sekunder, uppstår allvarlig försämring av perifer syn hos en person. Om dessa värden överskrids kan förändringarna bli irreversibla, och personen kommer garanterat att förlora medvetandet.

Därför är sätet i fartyget placerat på ett sådant sätt att accelerationen verkar i horisontalplanet. Astronauten använder också en speciell kompensationsdräkt. Detta gör det möjligt att upprätthålla normal cerebral cirkulation under långvariga överbelastningar på 10g, och kortvariga överbelastningar upp till 25g. Hastigheten för ökningen av accelerationen är också extremt viktig. Om den överskrider en viss gräns kan även mindre överbelastningar bli ödesdigra för astronauten.

Efter en lång vistelse i omloppsbana uthärdar en avtränad organism de överbelastningar som uppstår vid landning, mycket hårdare än vid uppskjutning. Därför, några dagar innan landning, förbereder astronauten sig enligt en speciell metod, vilket innebär motion och läkemedel. Under landning är en sådan orientering av fartyget i atmosfärens täta lager av stor betydelse så att överbelastningsaxeln är horisontell. Under de första rymdfärderna var det inte möjligt att uppnå ordentlig stabilisering av fartyget, och därför förlorade astronauterna ibland medvetandet under landning.

2. Viktlöshet

Viktlöshet är ett mycket svårare test för kroppen än överbelastning. Eftersom det verkar under lång tid och kontinuerligt, orsakar förändringar i ett antal vitala funktioner i människokroppen. Så, viktlöshet sätter det centrala nervsystem och receptorer för många analysatorsystem (vestibulära apparater, muskulär-artikulära apparater, blodkärl) under ovanliga funktionstillstånd. Som ett resultat saktar blodflödet ner, blod ackumuleras i överkroppen.

Tyngdlöshetens "edelaktighet" ligger i det faktum att adaptiva processer i fysiologiska system, graden av deras manifestation praktiskt taget inte beror på organismens individuella egenskaper, utan bara på varaktigheten av vistelsen i viktlöshet. Det vill säga, oavsett hur en person förbereder sig för det på jorden, oavsett hur kraftfull hans kropp är, har detta liten effekt på anpassningsprocessen.

Det är sant att en person snabbt vänjer sig vid viktlöshet: yrsel och andra negativa fenomen slutar. Astronauten "smakar" frukterna av viktlöshet när han återvänder till jorden.

Om inga metoder för att motverka den destruktiva effekten av viktlöshet används i omloppsbana, upplever en landad kosmonaut under de första dagarna följande förändringar:

1. Brott mot metaboliska processer, särskilt vatten-saltmetabolism, som åtföljs av relativ uttorkning av vävnader, en minskning av volymen av cirkulerande blod, en minskning av innehållet av ett antal element i vävnader, särskilt kalium och kalcium;

2. Brott mot syreregimen i kroppen under fysisk ansträngning;

3. Brott mot förmågan att upprätthålla en vertikal ställning i statisk och dynamisk; en känsla av tyngd av kroppsdelar (omgivande föremål upplevs som ovanligt tunga; det saknas träning i att dosera muskelansträngningar);

4. Brott mot hemodynamik under arbete av medelhög och hög intensitet; försvimning och svimningstillstånd är möjliga efter övergången från ett horisontellt till ett vertikalt läge;

5. Minskad immunitet.

I omloppsbana används en hel rad åtgärder för att bekämpa den destruktiva effekten av viktlöshet på kroppen. Ökad konsumtion kalium och kalcium. Undertryck appliceras på den nedre halvan av kroppen för att tömma blod. Barokompensationsunderkläder. Elektrisk stimulering av muskler. Doserad medicin. Träning på löpband och andra simulatorer.

3. Hypodynami

Löpbandet och olika muskelsimulatorer används också för att bekämpa fysisk inaktivitet. I omloppsbana är det oundvikligt, eftersom rörelser i viktlöshet kräver mycket mindre ansträngning än på marken. Och när de återvänder till jorden, även efter daglig ansträngande träning, upplever astronauter en minskning av muskelmassa. Dessutom har fysisk aktivitet en gynnsam effekt på hjärtat, som som bekant också är en muskel.

4. Strålning

Effekten av denna faktor på människokroppen är väl studerad. Världshälsoorganisationen har tagit fram standarder för stråldoser, vars överskott är skadligt för hälsan. Dessa regler gäller inte astronauter.

Man tror att en person kan genomgå fluorografi inte mer än en gång om året. Samtidigt får han en dos på 0,8 mSv (millisievert). En astronaut får en daglig dos på upp till 3,5 mSv. Enligt rymdmedicinens standarder anses dock sådan bakgrundsstrålning vara acceptabel. Eftersom det till viss del neutraliseras av medicinering. Den dagliga stråldosen är inte konstant. Varje kosmonaut har en individuell dosimeter som räknar de millisievert som ackumulerats i kroppen. För ett års vistelse i rymden kan du få från 100 till 300 mSv.

"Naturligtvis är det här inte en gåva", säger Vyacheslav Shurshakov, chef för laboratoriet för metoder och medel för rymddosimetri vid Institutet för biomedicinska problem vid den ryska vetenskapsakademin, "men sådan är särdragen för kosmonautyrket. ”

Den årliga tröskeldosen är 500 mSv. Vilket är 25 gånger tröskeln för anställda i kärnkraftverk, vilket är 20 mSv.

Jo, och den totala dosen, efter vilken astronauten inte får flyga, är 1000 mSv. Samtidigt, när Gagarin flög, var denna siffra 4000 mSv. Sergei Avdeev kom närmast tröskeln och flög 747 dagar totalt. Dosen han fick är 380 mSv.

Foto av ITAR-TASS/Albert Pushkarev

Överbelastningär förhållandet mellan resultanten av alla krafter (utom vikt) som verkar på flygplanet och flygplanets vikt.

Överbelastningar definieras i det kopplade koordinatsystemet:

nx- längsgående överbelastning; nu- normal överbelastning; nz- lateral överbelastning.

Full överbelastning bestäms av formeln

Längsgående överbelastning nx uppstår när motorns dragkraft och motstånd ändras.

Om motorns dragkraft är större än luftmotståndet är överbelastningen positiv. Om dragvärdet är större än motorns dragkraft är överbelastningen negativ.

Longitudinell överbelastning bestäms av formeln

Sidoöverbelastning nz inträffar under flygning av ett flygplan med glidning. Men storleken på den laterala aerodynamiska kraften Z är mycket liten. Därför, i beräkningarna, tas den laterala överbelastningen lika med noll. Lateral överbelastning bestäms av formeln

Utförandet av aerobatiska manövrar åtföljs huvudsakligen av förekomsten av stora normala g-krafter.

Normal överbelastning nu kallas förhållandet mellan lyftet och flygplanets vikt och bestäms av formeln

Normal överbelastning, som framgår av formel (11.5), skapas av en lyftkraft. I plan flygning med en lugn atmosfär är lyftkraften lika med flygplanets vikt, därför kommer överbelastningen att vara lika med en:

Ris. 6 Effekten av tröghetscentrifugalkraften på piloten a - med en kraftig ökning av attackvinkeln, b - med en kraftig minskning av attackvinkeln

Vid krökt flygning, när lyftkraften blir större än flygplanets vikt, kommer g-kraften att vara större än en.

När ett flygplan rör sig längs en krökt bana är centripetalkraften, som redan nämnts, lyftkraften, det vill säga lufttrycket på vingarna. Med detta värde på centripetalkraften finns det alltid en lika men motsatt riktning centrifugalkraften av tröghet, som uttrycks av vingarnas tryckkraft på luften. Dessutom fungerar centrifugalkraften som en vikt (massa), och eftersom den alltid är lika med centripetalkraften, ökar den med samma mängd när den senare ökar. Således liknar aerodynamisk överbelastning en ökning av vikten på ett flygplan (pilot).

När en överbelastning inträffar verkar det för piloten som om hans kropp har blivit tyngre.

Normal överbelastning delas in i positiv och negativ. När en överbelastning pressar piloten mot sätet, då denna överbelastning positiv om han däremot skiljer honom från sätet och håller honom på selen - negativ (Fig. 6).

I det första fallet kommer blodet att rinna från huvudet till fötterna, i det andra fallet kommer det att rinna till huvudet.

Som redan nämnts är en ökning av lyftkraften i kurvlinjär rörelse ekvivalent med en ökning av flygplanets vikt med samma mängd, då

(11.6)

(11.7)

var n ur - engångsöverbelastning.

Från formel (11.7) kan man se att mängden tillgänglig överbelastning bestäms av reserv av lyftkoefficienter (reserver av anfallsvinklar) från det som krävs för planflygning till dess säkra värde (Su TR eller Su KR).

Maximal möjlig normal överbelastning kan erhållas när flygplanets förmåga att skapa lyft är fullt utnyttjad under flygning vid en given hastighet och flyghöjd. Denna överbelastning kan erhållas i fallet när flygplanet plötsligt (utan en märkbar minskning av flyghastigheten) bringas till C y \u003d C y max:

(11.8)

Det är dock inte önskvärt att föra flygplanet till en sådan överbelastning, eftersom det kommer att bli en förlust av stabilitet och ett stall i ett snurr eller ett snurr. Av denna anledning rekommenderas det inte att kraftigt avleda kontrollspaken mot dig själv vid höga flyghastigheter, särskilt när du lämnar ett dyk. Därför anses den maximala möjliga eller tillgängliga överbelastningen vara mindre för att förhindra att flygplanet går in i skakläget. Formeln för att bestämma denna överbelastning är

(11.9)

För flygplanen Yak-52 och Yak-55 visas de grafiska beroenden av tillgängliga överbelastningar på flyghastigheten i fig. 7, Fig. 8. Vid flygningar på Yak-52 och Yak-55 flygplan begränsas den tillgängliga normala överbelastningen huvudsakligen av flygplanets styrka.

Den maximalt tillåtna operativa överbelastningen för Yak-52-flygplanet:

med hjulchassi:

positiv +7;

negativ -5;

med skidchassi:

positiv +5;

negativ -3.

Den maximalt tillåtna operativa överbelastningen för Yak-55-flygplanet:

i träningsversion:

positiv +9;

negativ -6;

i destillationsversionen:

positiv +5;

negativ -3.

Det är förbjudet att överskrida dessa överbelastningar under flygning, eftersom restdeformationer i flygplanets struktur kan uppstå.

När man utför stadiga kurvlinjära manövrar beror överbelastningen på kraftverkets dragkraftsreserv. Dragkraftsreserven bestäms utifrån tillståndet att hålla en given hastighet under hela manövern.

Begränsa överbelastning för tillgänglig dragkraft PREV kallas den största överbelastningen, vid vilken kraftverkets dragkraft fortfarande balanserar motståndet. Det bestäms av formeln

(11.10)

Den begränsande tillgängliga dragkraftsöverbelastningen beror på flyghastigheten och höjden, eftersom ovanstående faktorer påverkar den tillgängliga dragkraften Pp och den aerodynamiska kvaliteten K på hastigheten.

För varje hastighetsvärde tas de tillgängliga dragkraftsvärdena från Pp (V)-kurvan, värdet på koefficienten Su tas från polaren för motsvarande hastighet V och beräknas med formeln (11.10).

Vid manövrering i ett horisontellt plan med en överbelastning som är mindre än tillgänglig, men mer än den maximala dragkraften, kommer flygplanet att förlora hastighet eller flyghöjd.

Överbelastning- förhållandet mellan det absoluta värdet av den linjära acceleration som orsakas av icke-gravitationskrafter och fritt fallacceleration på jordens yta. Eftersom g-kraften är förhållandet mellan två krafter är g-kraften en dimensionslös storhet, men g-kraften uttrycks ofta i enheter för gravitationsacceleration. g. En överbelastning på 1 enhet (dvs. 1 g) är numeriskt lika med vikten av en kropp som vilar i jordens gravitationsfält. Överbelastning vid 0 g testas av en kropp i ett tillstånd av fritt fall under påverkan av endast gravitationskrafter, det vill säga i ett tillstånd av viktlöshet.

Överbelastning är en vektormängd. För en levande organism är överbelastningens verkningsriktning viktig. När de är överbelastade tenderar mänskliga organ att förbli i samma tillstånd (uniform rätlinjig rörelse eller vila). Med en positiv överbelastning (huvud - ben) går blodet från huvudet till benen, magen går ner. Negativ G-kraft ökar blodflödet till huvudet. Den mest gynnsamma positionen för människokroppen, där han kan uppfatta de största överbelastningarna, ligger på rygg, vänd mot rörelsens accelerationsriktning, det mest ogynnsamma för att överföra överbelastning är i längdriktningen med fötterna i riktning mot acceleration. När en bil krockar med ett fast hinder kommer en person som sitter i en bil att uppleva rygg-bröst överbelastning. En sådan överbelastning tolereras utan större svårighet. En vanlig person tål överbelastningar upp till 15 g ca 3 - 5 sekunder utan medvetslöshet. Överbelastningar från 20 - 30 g och mer kan en person motstå utan förlust av medvetande inte mer än 1 - 2 sekunder och beroende på storleken på överbelastningen.

Symtom och verkningsmekanism vid överbelastning
Allmänna symtom. En persons reaktion på överbelastning bestäms av deras storlek, tillväxtgradient, verkans varaktighet, riktning i förhållande till kroppens huvudkärl, samt kroppens initiala funktionella tillstånd. Beroende på art, storlek och kombinationer av dessa faktorer, förändringar i subtila funktionella förändringar kan inträffa i kroppen till extremt svåra tillstånd, åtföljd av en fullständig förlust av syn och medvetande i närvaro av djupa störningar i funktionerna i kardiovaskulära, andnings-, nerv- och andra kroppens system.

Allmänna förändringar i en persons tillstånd under verkan av överbelastning manifesteras av en känsla av tyngd i hela kroppen, initialt med svårighet, och med en ökning av överbelastningens storlek och en fullständig frånvaro av rörelser, särskilt i armar och ben. , i vissa fall, smärta i musklerna i rygg och nacke [Babushkin V.P., 1959; deGraef P., 1983]. Det finns en uttalad förskjutning av mjuka vävnader och deras deformation. Vid långvarig exponering för tillräckligt stora positiva g-krafter på områden av ben, skinkor och pung som inte skyddas av mottryck, kan hudpetekialblödningar uppträda i form av prickar eller stora fläckar, intensivt färgade men smärtfria, vilket försvinner spontant inom några dagar. Ibland finns det svullnad på dessa ställen, och med negativa g-krafter - svullnad i ansiktet. Synstörningar uppstår tidigt. Vid höga g-krafter utvecklas medvetslöshet som varar 9-21 s.

Verkningsmekanismen för positiva och negativa överbelastningar är komplex och beror på de primära effekterna som orsakas av tröghetskrafter. De viktigaste av dem är följande: omfördelning av blod i kroppen till den nedre (+G Z) eller övre (-G z) halvan av kroppen, förskjutning av organ och deformation av vävnader som är källor till ovanliga impulser i den centrala nervsystemet, nedsatt cirkulation, andning och stressreaktion. Att utveckla hypoxemi och hypoxi medför störningar i funktionen av det centrala nervsystemet, hjärtat, endokrina körtlarna. Bröt mot livsprocessernas biokemi. Skador på cellulära strukturer av reversibel eller irreversibel natur, upptäckt med cytokemiska och histologiska metoder, kan förekomma.

Ett av huvudkraven för militära piloter och astronauter är kroppens förmåga att uthärda överbelastningar. Utbildade piloter i anti-G-dräkter kan uthärda G-krafter från -3 till -2 g upp till +12 g. Motståndet mot negativa, uppåtgående g-krafter är mycket lägre. Vanligtvis vid 7-8 gögonen "rodnar", synen försvinner, och personen förlorar gradvis medvetandet på grund av ett blodflöde till huvudet. Astronauter under start uthärdar överbelastningen liggandes. I denna position verkar överbelastningen i riktning mot bröstet - ryggen, vilket gör att du kan motstå flera minuter av en överbelastning på flera enheter av g. Det finns speciella anti-g-dräkter, vars uppgift är att underlätta verkan av överbelastning. Dräkterna är en korsett med slangar som blåser upp från luftsystemet och håller den yttre ytan av människokroppen, något som förhindrar utflödet av blod.

Överbelastning ökar belastningen på maskiners struktur och kan leda till att de går sönder eller förstörs, såväl som till rörelse av lösa eller dåligt säkrade laster. Det tillåtna värdet på överlaster för civila flygplan är 2,5 g