Лунное равновесие

Гаррисон Шмитт на Луне. Фото: NASA

Медики выяснили, почему человеку трудно ориентироваться на поверхности спутника Земли

Александр Телишев

4 сентября, 2014 17:19

5 мин

Периодические падения и проблемы с ориентацией в пространстве, которые испытывали члены экипажей «Аполлонов», были связаны с тем, что силы притяжения Луны не хватает для нормальной работы вестибулярного аппарата во внутреннем ухе человека. К такому выводу пришли медики, проследившие за движениями и поведением добровольцев при разных уровнях гравитации в тренировочных центрифугах Европейского космического агентства. Результаты исследования были опубликованы в журнале PLoS One.

В ходе экспедиции «Аполлон-17» в декабре 1972 года, ставшей последней, на поверхность Луны высадился геолог Гаррисон Шмитт. Это был единственный в рамках американской лунной программы шанс получить прямые данные о свойствах недр Луны и образцы пород. Ученый-астронавт принялся энергично исполнять эти и прочие исследовательские задачи, которые поставили перед ним в НАСА.

В тот момент, когда Шмитт поднял пакет с породами и начал двигаться к одной из интересующих его точек на поверхности Луны, он резко потерял равновесие, упал и долго не мог подняться. Это происшествие записали на видео другие члены экипажа, впоследствии этот ролик был выложен на сайте НАСА, откуда попал и на YouTube.

«Неправильное понимание того, где находится "верх", может привести к появлению серьезных ошибок в восприятии и к проблемам с балансом в том случае, если человек использует несуществующий или неправильный ориентир для стабилизации положения», — рассказывает один из авторов статьи Лоуренс Харрис из университета Йорка в Торонто.

Как отмечает канадский ученый, инцидент с Шмиттом не был единичным в лунной программе США; несколько других астронавтов, участвовавших в экспедициях «Аполлон-15» и «Аполлон-16», тоже стали жертвами коварной лунной гравитации. Харрис, его коллеги по университету и инженеры Райнер Херперс и Томас Хофхаммер из Университета прикладных наук в Санкт-Августине (Германия), решили проверить экспериментальным путем, был ли виновен в этих падениях вестибулярный аппарат человека.

Конечно, повторная высадка на Луну сегодня невозможна и вряд ли будет осуществлена до начала следующего десятилетия, когда НАСА и Европейское космическое агентство завершат разработку космического корабля Orion.

Но Харрис и его коллеги нашли замену для астронавтов — они провели свои опыты в тренировочной центрифуге SAHC, построенной ЕКА в Центре авиационной и космической медицины Германии в Кельне. Этот аппарат позволяет не только имитировать перегрузки, возникающие при взлете и посадке космических кораблей, но и создавать зоны с пониженной силой притяжения.

Для «космических полетов» в этой центрифуге авторы статьи отобрали десять добровольцев из числа летчиков Бундесвера, которые гарантированно не страдали от нарушений системы ориентации в пространстве. Во время опытов медики пристегивали участников эксперимента к кушетке, над которой был прикреплен монитор. После включения центрифуги на экране под необычным углом появлялась картинка. Главная задача добровольцев заключалась в поиске ответа на простой вопрос — был ли отображенный на экране символ буквой p или d. На решение этой загадки бундесверовцам давалось всего 500 миллисекунд.

Каждый из добровольцев совершил серию «посадок» на несколько планет с разным уровнем гравитации, который разнился от почти невесомости (0g) до околоземного уровня (1g). Сравнив результаты всех этих виртуальных экспедиций между собой, Харрис и его коллеги обнаружили любопытную вещь — при низком уровне гравитации, соответствующем 15% и меньше от силы притяжения Земли (0.15g), участники эксперимента резко начали сталкиваться с проблемами при распознавании символа.

При достижении этой отметки, как считают авторы статьи, вестибулярный аппарат во внутреннем ухе полностью отключается и человеку приходится ориентироваться только при помощи глаз и положения тела по отношению к окружающим объектам. Эти органы чувств поставляют лишь половину необходимой для ориентации информации в мозг, из-за чего в его работе возникают ошибки и несостыковки.

Данный феномен полностью объясняет то, почему Шмитт и другие астронавты испытывали проблемы с балансом тела и ориентацией на Луне — сила притяжения единственного спутника нашей планеты примерно в шесть раз меньше земной и составляет 0,17g, что близко к лимиту работы вестибулярного аппарата. Поэтому авторы статьи ожидают, что новые лунные экспедиции и жители лунных баз, о постройке которых часто заявляют Россия, США и другие космические державы, могут постоянно испытывать такие проблемы.

«Если мозг не чувствует достаточной силы притяжения для определения того, с какой стороны находится "верх", астронавты могут быть дезориентированы. Это может привести к тому, что они начнут переключать рубильники в неправильную сторону или двигаться не в том направлении во время аварий и внештатных ситуаций. Нам крайне важно понять, как человек определяет для себя направление "верха" и насколько сильно на это влияет гравитация, прежде чем мы отправимся на другие планеты и небесные тела, чье притяжение отличается от земного», — добавляет коллега Харриса по университету Майкл Дженкин.

Эта проблема, как подчеркивают авторы статьи, касается только освоения Луны и других малых небесных тел с низкой гравитацией. Сила притяжения Марса, второй планетарной цели НАСА и других космических агентств мира, всего в три раза меньше земной и составляет 0,38g. Благодаря этому астронавты, высаживающиеся на поверхности красной планеты, и будущие колонисты не будут терять равновесие или ориентацию в любых обстоятельствах.

ТЕГИ

поддержать проект

Для поднятия хорошего настроения, вы можете угостить наших редакторов чашечкой кофе

Маленькая чашка кофе