Космические нагрузки: как тренируются космонавты. Уникальная центрифуга вновь тренирует космонавтов Тренировки в космосе
Профессия космонавта - это постоянные перегрузки, проверки на прочность и выносливость. Потому им приходится совершенствовать свой организм и тело намного больше, чем обычным людям. Мы разузнали, как тренируются космонавты на Земле и в космосе
Профессия космонавта — это постоянные перегрузки, проверки на прочность и выносливость. Потому им приходится совершенствовать свой организм и тело намного больше, чем обычным людям. Мы разузнали, как тренируются космонавты на Земле и в космосе.
Общефизическая подготовка
Космонавт не должен быть мускулистым, зато должен быть сильным, быстрым, ловким и главное выносливым. Поэтому общая спортивная подготовка включает в себя множество видов спорта, среди которых легкая атлетика, спортивная гимнастика, плавание, зимой - лыжные гонки. Для улучшения координации и скорости реакции космонавты занимаются прыжками в воду, акробатикой и прыжками на батуте.
В тренажерном зале будущие космонавты тренируются три раза в неделю по два часа. Чтобы получить высший балл за спортивную подготовку, кандидат в космонавты в возрасте до 35 лет должен выполнить следующие нормативы:
1 . Бег на 3 км — не более 12 минут 20 секунд.
2. Заплыв на 800 м вольным стилем — не более 19 минут.
3. Забег на лыжах на 5 км — не более 24 минут.
4. Подтягивания — 14 раз.
5. Бег на 100 метров — не более 13,2 секунды
6. Прыжок в длину — не менее 2,5 метров.
7. Ныряние под воду — не менее 25 метров.
Готовность к кардионагрузкам и аэробную выносливость проверяют следующим образом - кандидат в космонавты 5 минут тренируется на велотренажере с небольшой нагрузкой, затем отдыхает три минуты и крутит педали еще 5 минут с максимальной нагрузкой. В течение всего упражнения происходят замеры пульса и давления.
Специальная физподготовка
Невесомость, перегрузки, вестибулярные раздражения - с этими явлениями на Земле не столкнешься, поэтому для адаптации организма к этим явлениям проводятся специальные тренировки.
Центрифуга: тренировки на перегрузку
Центрифуга - это специальная установка, напоминающая огромную карусель и вращающаяся со скоростью до 70 оборотов в минуту. Во время тренировок на центрифуге плохо подготовленный человек может потерять не только содержимое желудка, но и сознание. Американские космонавты перед запуском кораблей «Аполлон» в течение 40 недель проводили в центрифуге до 10 часов.
Кресло Барани и качели Хилова
Для быстрой адаптации к условиям невесомости космонавты тренируют вестибулярный аппарат. Самый известный тренажер для этого - кресло Барани, представляющее из себя вращающийся стул, на котором тебя крутят то в одну, то в другую сторону. Еще одно приспособление для развития вестибулярного аппарата - качели Хилова с площадкой, сохраняющей во время раскачивания горизонтальное положение.
Барокамера
Готовность к перепадам давления и кислородному голоданию проверяют с помощью барокамеры - специального отсека, в котором создаются условия, соответствующие высоте в 5 тысяч метров. В таких условиях обычно выявляются .
Тренировки в космосе
Длительное нахождение в невесомости очень вредно для тела - за полгода космонавты теряют до 20% мышечной массы и до 18% костной. Чтобы избежать этого, им нужна ежедневная . Но как этого добиться, если даже самая тяжелая гантеля в космосе ничего не весит?
Для силовых тренировок на МКС есть специальный тренажер ARED с хитрой системой цилиндров и резиновых соединений, обеспечивающий нагрузку до 600 кг. На нем можно выполнять упражнения на все группы мышц.
Есть в космосе и особая беговая дорожка, на которой космонавты обязаны проводить не менее часа в день. Чтобы обеспечить притяжение к тренажеру, космонавтам приходится надевать специальный пояс-жилет. Максимальная скорость космической беговой дорожки составляет 16 км/ч. По тому же принципу устроен и космический велотренажер - корпус астронавта пристегивается к сидению, а ноги - к педалям.
требования. ПОДГОТОВКА. ПЕРСПЕКТИВЫ
Если вы гражданин РФ, вам не больше 35 лет и вы умеете хранить государственные тайны - у вас есть шанс стать космонавтом.
Как это сделать?
Дождаться, когда Роскосмос и Центр подготовки космонавтов официально сообщат об очередном наборе в российский отряд (17-й набор прошел в 2017 году).
Отправить все необходимые документы начальнику ФГБУ "НИИ ЦПК имени Ю.А. Гагарина" по адресу: 141160, Московская область, Звездный городок, с пометкой "В комиссию по отбору кандидатов в космонавты".
Успешно пройти "космическое" собеседование и вступительные тесты.
Посвятить подготовке и тренировкам не менее шести лет.
Дождаться назначения в экипаж и, собственно, полететь в космос.
Не хватает конкретики? Подробно рассказываем о том, как сделать космос своей профессией.
КАКИХ БЕРУТ В КОСМОНАВТЫ
Сегодня совсем не обязательно быть Юрием Гагариным, чтобы попасть в отряд: требования к новым наборам гораздо мягче, чем к первому.
57 лет назад космонавт должен был состоять в партии, быть опытным военным летчиком не выше 170 см и не старше 30 лет, обладать безупречным здоровьем и физической подготовкой на уровне мастера спорта.
Сегодня политические убеждения никак не влияют на результат отбора, хотя ряд "стратегических" ограничений все же присутствует. Так, путь в космос закрыт для обладателей двойного гражданства и вида на жительство на территории иностранного государства.
Что касается "компактности" первого отряда, то она связана с небольшими размерами космического корабля "Восход-1". Ограничения по росту сохранились, но в целом современные космонавты стали значительно выше. Как считают специалисты, в будущем - при разработке новых моделей космической техники - появится возможность уйти от жестких антропометрических рамок. Требования могут смягчиться уже после введения в эксплуатацию пятиместного космического корабля "Федерация".
Но пока - регламентирована даже длина ступни.
Нижней возрастной планки не установлено, но кандидат должен успеть получить высшее образование и отработать по специальности не менее трех лет. За это время человек успевает "проявить себя" с профессиональной точки зрения. "Засчитываются" только дипломы специалистов и магистров (о бакалаврах в современных требованиях ничего не сказано).
Большая часть космических программ является международной, поэтому от кандидатов также требуется знание английского языка на уровне программы неязыковых вузов. Справедливости ради стоит отметить, что в подготовку зарубежных астронавтов также входит изучение русского (в основном технических терминов).
"Профильных" вузов пока нет, но Роскосмос активно сотрудничает с МАИ, МГТУ им. Баумана и Факультетом космических исследований МГУ.
С 2012 года в РФ проводятся открытые наборы, а значит, шанс стать космонавтом есть не только у военных летчиков и сотрудников ракетно-космической отрасли. Хотя инженерные и летные специальности по-прежнему в приоритете.
Есть ли шансы у гуманитариев? Да, но не в ближайшем будущем. Пока, как подчеркивают специалисты, быстрее научить инженера или летчика вести репортаж или проводить съемку, чем профессионального журналиста или фотографа - разбираться в сложной космической технике.
Что касается уровня физической подготовки, то "космические" нормативы частично сопоставимы с нормативами ГТО для возрастной группы от 18 до 29 лет. Кандидатам нужно продемонстрировать выносливость, силу, скорость, ловкость и координацию. Пробежать 1 км за 3 минуты 35 секунд, подтянуться на перекладине не менее 14 раз или развернуться на 360 градусов во время прыжков на батуте. И это лишь малая часть программы.
Самые жесткие требования выдвигаются к здоровью потенциальных космонавтов. Проблемы, которые на Земле кажутся несущественными, под воздействием жестких космических условий могут стать фатальными.
Если вас укачивает в поездках - это проблема. В космосе, где привычные понятия верха и низа отсутствуют как таковые, нужны люди с крепким вестибулярным аппаратом.
Относительно психологии: зафиксированных требований к темпераменту нет, но, как подчеркивают медики, для долгосрочных миссий не подойдут как "чистые" меланхолики, так и ярко выраженные холерики. Космос не любит крайностей.
Юрий Маленченко, летчик-космонавт РФ, первый заместитель начальника НИИ ЦПК имени Ю.А. Гагарина
Запас психологической прочности у тех, кого мы отбираем, достаточно высокий для того, чтобы человек мог сработаться с любым коллективом. Люди должны быть достаточно уравновешены и в первую очередь ориентированы на выполнение программы полета
Юрий Маленченко, летчик-космонавт РФ, первый заместитель начальника НИИ ЦПК имени Ю.А. Гагарина
Также важно обладать хорошей памятью, умением удерживать внимание, способностью работать в экстремальных ситуациях и в условиях жесткого дефицита времени. И быть пунктуальным (работа в космосе расписана по часам). Поэтому не рекомендуем вам опаздывать на собеседование.
Ну и расхожая фраза про то, что, "если очень захотеть, можно в космос полететь", здесь не лишена практического смысла. Ведь одно из основных требований к будущим космонавтам - это сильная мотивация.
КАК НА ЗЕМЛЕ ГОТОВЯТ К КОСМОСУ
Начнем с того, что, пройдя отбор, вы не сразу станете космонавтом. Из "претендента в кандидаты" вас переведут просто в "кандидаты". Впереди вас ждут два года общей космической подготовки, после которой вам предстоит сдать Государственный экзамен и получить звание "космонавт-испытатель".
За ними последуют два года тренировок в группах (а это еще около 150 экзаменов, тестов и зачетов). И, если вас назначат в экипаж, еще от 18 до 24 месяцев уйдет на подготовку к первому полету по конкретной программе.
Несмотря на все романтизированные представления о профессии, большую часть времени вы будете тратить на изучение теории (от устройства звездного неба до динамики полета) и принципов работы с бортовыми системами и сложным космическим оборудованием.
Олег Кононенко,
Я до сих пор помню мнемоническое правило для запоминания и определения созвездий. Так, базовое созвездие - Лев. И мы запоминали, что Лев в зубах держит Рака, хвостом указывает на Деву, а лапой давит Чашу.
Олег Кононенко,
летчик-космонавт РФ, командир отряда космонавтов
Во время длительных тренировок у вас начнет вырабатываться набор определенных качеств. Так, профессиональная хладнокровность, помехоустойчивость и многозадачность формируются в процессе парашютной подготовки. Во время прыжка вы концентрируетесь не только на полете, но и на других заданиях, к примеру на репортаже, решении примеров или расшифровке наземных знаков. Ну и, конечно же, важно не забыть раскрыть парашют на высоте около 1200 метров. Если вы все же об этом забудете, система откроет его автоматически, но задание вам, скорее всего, не засчитают.
С полетами связана и другая сугубо космическая задача - создание невесомости. Наиболее "чистая" из возможных на Земле возникает при полете по определенной траектории, называемой "параболой Кеплера". Для этих целей в Центре подготовки космонавтов используется самолет-лаборатория Ил-76 МДК. В рамках одного "сеанса" у вас есть от 22 до 25 секунд на отработку конкретного задания. Как правило, самые простые из них нацелены на преодоление дезориентации и проверку координации. К примеру, вас могут попросить написать имя, дату или поставить подпись.
Еще один способ "воспроизвести" невесомость - перенести тренировки под воду, в Гидролабораторию.
Также будущий космонавт должен досконально изучить устройство Международной космической станции. Для этого в вашем распоряжении будет макет российского сегмента МКС в натуральную величину, который позволит ознакомиться со строением каждого модуля, провести "репетицию" орбитальных научных экспериментов и отработать различные ситуации - от штатных до аварийных. При необходимости тренировки могут проводиться в различных "скоростных" режимах: как в замедленном, так и в ускоренном темпах.
В программу также входят регулярные командировки, во время которых у вас будет возможность изучить иностранные сегменты станции, в том числе американские (NASA), европейские (EKA) и японские модули (JAXA).
Ну а дальше - на "выход". Именно так называется тренажер на основе скафандра "Орлан-М", имитирующий выход в открытый космос - в профессиональной среде считающийся наиболее сложной и опасной процедурой. И, пожалуй, именно с ней связана большая часть космических стереотипов.
Так, скафандр не надевают - в него "заходят" через специальный люк, расположенный на спине. Крышка люка одновременно является ранцем, в котором расположены основные системы жизнеобеспечения, рассчитанные на десять часов автономной работы. При этом "Орлан" не монолитен - у него есть съемные рукава и штанины (позволяющие "подогнать" скафандр под конкретный рост). Синие и красные нашивки на рукавах помогают различать находящихся в открытом космосе (как правило, все подобные работы осуществляются попарно).
Пульт управления, расположенный на груди, позволяет регулировать системы вентиляции и охлаждения скафандра, а также отслеживать жизненно важные показатели. Если вас удивляет, почему все надписи на корпусе выполнены зеркально - то это ради вашего же удобства. Прочесть их "напрямую" у вас не будет возможности (скафандр не настолько гибок), а вот сделать это при помощи небольшого зеркала, прикрепленного к рукаву, - вполне.
Нужно приложить немалые усилия, чтобы проработать в "Орлане" хотя бы несколько часов. Так, перемещение в 120-килограммовом скафандре происходит исключительно при помощи рук (ноги в космической среде вообще перестают выполнять свои привычные функции). Каждое усилие, прилагаемое для того, чтобы сжать пальцы в перчатках, сопоставимо с тренировкой с эспандером. И за время выхода в открытый космос таких "хватательных" движений нужно сделать не менее 1200.
Как правило, в реальных космических условиях после работы за пределами МКС вам может понадобиться несколько часов провести в шлюзовой камере для того, чтобы выравнять давление. На Земле к длительному пребыванию в замкнутых пространствах готовят в сурдокамере - небольшом помещении с искусственным освещением и звукоизолированными стенами. В рамках общей космической подготовки кандидат должен провести в ней около трех суток. Из них 48 часов - в режиме непрерывной деятельности, то есть абсолютно без сна.
Как подчеркивают психологи, даже если поначалу вам кажется, что вы уживчивый, терпеливый и социально адаптированный, двое суток вынужденного бодрствования "сорвут все маски".
Заключительный этап предполетной подготовки космонавтов - тренировки на центрифуге. В распоряжении Центра подготовки космонавтов находятся две: ЦФ-7 и ЦФ-18. Вопреки распространенному мнению, их размер вовсе не влияет на "интенсивность" моделируемых перегрузок.
Максимальная "мощность" перегрузки, создаваемой 18-метровой ЦФ-18, - 30 единиц. Показатель, несовместимый с жизнью. В советское время, когда требования к космонавтам были гораздо жестче, перегрузки не превышали 12 единиц. Современные тренировки проходят в более щадящем режиме - и перегрузки составляют до 8 единиц.
Что же дает разница в размерах? Как поясняют специалисты, чем длиннее плечо центрифуги, тем меньший дискомфорт испытывает ваш вестибулярный аппарат, и тренировка проходит более "плавно". Поэтому с точки зрения ощущений тренировки на относительно небольшой ЦФ-7 могут быть сложнее, чем на внушительной ЦФ-18.
Также перед тем, как отправиться в космос, вам предстоит детально изучить все составляющие полета: его теорию, динамику, процессы выведения корабля на орбиту, спуска на Землю и, конечно же, устройство самого "Союза МС". Обычно на это уходит около года.
Олег Кононенко,
летчик-космонавт РФ, командир отряда космонавтов
Что касается подготовки - когда я первый раз садился в корабль (а он уже был готов к старту и состыкован с ракетой), то поначалу, конечно, появилось чувство волнения, но когда за мной закрыли люк - возникло полное ощущение, что я нахожусь в тренажере
Олег Кононенко,
летчик-космонавт РФ, командир отряда космонавтов
Поскольку предсказать место посадки корабля не всегда возможно, вам предстоит пройти группу тренировок на "выживание" в довольно недружелюбных локациях: пустыне, горах, тайге или на открытой воде. В профессиональной среде этот этап подготовки считают экстремальным аналогом тимбилдинга.
Пожалуй, самая безобидная составляющая предполетной подготовки - это дегустация и составление космического меню. Чтобы за время полета все не "приелось", рацион рассчитан на 16 суток. Затем набор блюд повторяется. Вопреки распространенному мнению, сублимированные продукты расфасованы не в тюбики, а в небольшие пластиковые пакеты (исключение составляют только соусы и мед).
Главный вопрос: гарантирует ли все пройденное, что вы перейдете к четвертому этапу подготовки, то есть непосредственному полету в космос и оттачиванию приобретенных навыков уже за пределами Земли?
К сожалению, нет.
Так, ежегодная врачебно-экспертная комиссия может отстранить вас на любом этапе (ради вашего же блага). Ведь в ходе тренировок вы будете постоянно проверять на прочность резервные возможности собственного организма.
Юрий Маленченко, летчик-космонавт РФ, первый заместитель начальника НИИ ЦПК имени Ю.А. Гагарина
Бывает, что человек уже готов к включению в состав экипажа, но в рамках конкретной программы для него просто нет места. Поэтому мы и выполняем наборы не на регулярной основе, а по мере необходимости. Для того, чтобы не было "лишних" космонавтов и чтобы все распределялись наиболее оптимально
Юрий Маленченко, летчик-космонавт РФ, первый заместитель начальника НИИ ЦПК имени Ю.А. Гагарина
ЧТО ЖДЕТ ТЕХ, КТО ПРОШЕЛ ВСЕ ЭТАПЫ
Чем займутся те шесть-восемь человек, которые в итоге будут зачислены в отряд?
Если все пройдет успешно - у них появится возможность пополнить ряды летавших в космос.
По данным Международной авиационной федерации (FAI), это . В их числе первооткрыватели, исследователи и обладатели космических рекордов.
На протяжении ближайших 10 лет основное место реализации космических программ - это МКС. Считается, что "новичкам" необходимо провести на станции минимум месяц, чтобы почувствовать себя уверенно и приобрести все необходимые навыки для дальнейшей работы.
Приоритетная задача космонавтов на орбите - проведение научных исследований, которые помогут человечеству продвинуться в дальнейшем освоении космического пространства. К ним относятся биологические и медицинские эксперименты, связанные с подготовкой к дальним полетам, выращивание растений в космических условиях, тестирование новых систем жизнеобеспечения и работа с новой техникой.
Во время своего третьего полета Олег Кононенко принял участие в российско-германском эксперименте "Контур-2", в рамках которого дистанционно управлял роботом, предназначенным для исследования планет.
Олег Кононенко,
летчик-космонавт РФ, командир отряда космонавтов
Вот, допустим, полетим мы на Марс. Мы же не знаем заранее, где можно будет высадиться. Соответственно, мы опустим на поверхность планеты робота и, дистанционно управляя им, сможем выбрать место для посадки и приземлиться
Олег Кононенко,
летчик-космонавт РФ, командир отряда космонавтов
Слетать за свою карьеру на Марс, вы, скорее всего, не успеете. А вот на Луну - вполне.
Ориентировочные сроки запуска российской лунной программы - 2031 год. По мере приближения к этой дате в процесс подготовки космонавтов будут вноситься коррективы, но пока набор дисциплин стандартный.
Также вам предстоит проникнуться космическими традициями: от обязательного предполетного просмотра "Белого солнца пустыни" (на удачу) до избегания названий камней в позывных (так, у трагически погибшего космонавта Владимира Комарова был позывной "Рубин"). Впрочем, в наше время позывные - это анахронизм, и сотрудники ЦУП достаточно часто общаются с космонавтами "поименно".
Видя взмывающую в небеса ракету с космонавтами на борту, начинаешь думать о том, как люди становятся космонавтами? Где они готовятся? Как проходят лётные испытания? По каким дисциплинам сдают экзамены? Ну и самый главный вопрос: кого же всё-таки берут в космонавты?
С этими и другими вопросами, связанными с подготовкой первого, а также и последующих космонавтов к полёту, мы с вами попробуем разобраться в этой небольшой статье. Кому уже интересно - прошу под кат.
Отбор первых космонавтов
Широкая публика впервые узнала об идее космических полётов как о реальной возможности в 1920-х годах из газетных сообщений американца Роберта Годдарда и румына Германа Оберта. Когда люди только начали осознавать реальность идеи полёта в космос, К.Э.Циолоковский уже корпел в своём кабинете над проектом ракеты, которая должна доставить человека в космос.От первых сообщений 20 века в газетах Америки до совещания, которое состоялось в начале 1959 году в СССР, прошло около 30 лет. На совете присутствовали учёные, представители министерств и ведомств. Обсуждался единый стратегический вопрос – подготовка первого полёта человека в космос.
Когда было принято решение о полёте человека в космос, то сразу встал вопрос: представителей каких профессий следует предпочесть? Высказывались разные мнения. Например, врачей, поскольку основной задачей космонавта в первых полётах было исследовать состояние и реакции собственного организма. Или инженеров, принимавших участие в создании космического аппарата: кто лучше знает корабль, чем разработчики!
Сергей Павлович Королёв считал так:
Для такого дела лучше всего подготовлены лётчики, и в первую очередь лётчики реактивной истребительной авиации. Лётчик-истребитель - это и есть требуемый универсал. Он - и пилот, и штурман, и связист, и бортинженер. Немаловажно и то, что он - кадровый военный, а значит, обладает ещё и такими необходимыми для будущего космонавта качествами, как собранность, дисциплинированность, непреклонное стремление к поставленной цели.И добавлял в шутку: «Он и швец, и жнец, и на дуде игрец». Практика подтвердила правильность этого выбора. Королёв так сформулировал требования к кандидатам в космонавты: не старше 30 лет, безупречное состояние здоровья, высокая психическая устойчивость и общая выносливость организма, отличная лётная успеваемость, волевой характер, трудолюбие и любознательность. Космическая техника того времени определяла антропометрические характеристики: рост не выше 175 см, вес 70-72 кг.
В то время слишком мало знали о воздействии условий полёта на организм человека, поэтому медицинские требования при отборе были особенно жёсткими. Первый начальник Центра подготовки космонавтов Е. А. Карпов называл это сверхотбором.
Чтобы выяснить степень переносимости нагрузок, проводились так называемые функциональные нагрузочные пробы - испытания в предельных для человека условиях в барокамере, на центрифуге и др. Это позволяло выявить скрытые заболевания и отклонения, о которых человек мог даже и не подозревать. Кроме того, на основании полученных данных определялись резервные возможности человека, его запас прочности.
Вот что рассказывал Юрий Гагарин о комиссии, которая «выбирала» его в космонавты:
Комиссия была придирчивой. Первым врачом был врач окулист. Глаза проверяли очень тщательно. Искали и скрытое косоглазие, проверяли ночное зрение. К окулисту нужно было явиться 7 раз, и каждый раз все начиналось сначала. Проводилась проверка способности работать в усложненных условиях. Предлагалось производить арифметические действия с цифрами, которые нужно было найти в специальной таблице. Учитывалась и скорость работы и правильность ответов. На первый взгляд, решение задачи было простым, но неожиданно включался репродуктор, голос которого подсказывал решение, но вместо помощи «голос» мешал сосредоточиться. Было трудно. Врачей было много. Крутили нас на специальных приборах, проверяя вестибулярный аппарат, очень тщательно проверяли сердце. Кроме всего, проводились психологические обследования. Барокамеры, центрифуги проводились не один раз. Выявляли, какая у нас память, сообразительность. Интересовались нашим кругозором.
Такой «сверхотбор» был оправдан на начальном этапе, поскольку космос таил в себе много неизвестного, вероятно ужасного, и было не ясно, возможно ли пребывание там человека, не повредится ли он рассудком. После полёта Юрия Алексеевича Гагарина эти страхи исчезли, технические руководители программы стали выражать сомнение в необходимости столь жёстких требований, и их снижение произошло удивительно быстро. С. П. Королёв считал, что «медицина» тормозит развитие программы, и даже допускал выражения типа: «Пора поменьше мучить людей по программе для кроликов».
При разработке первого советского космического корабля „Восток“ принимались чрезвычайные меры по обеспечению безопасности полёта. Корабль был автоматическим, ручное управление не предусматривалось. Поэтому высокий уровень пилотирования от кандидатов в космонавты не требовался - больше внимания обращали на желание учиться, умение приспосабливаться в сложных условиях.
По мере того как накапливались знания о самочувствии человека в космосе, создавались новые, всё более совершенные пилотируемые аппараты, изменялась система и отбора, и подготовки. Требования к личностным качествам и здоровью не стали, конечно, менее строгими, но от некоторых экстравагантных тестов и чрезмерных нагрузок отказались.
Современная подготовка
Современная система подготовки отличается от существовавшей в начале так же, как первый корабль „Восток“ от МКС.Весь процесс подготовки делится на этапы: общекосмический , в составе групп и непосредственный .
Общекосмическая подготовка продолжается два года. За это время закладываются основы профессии космонавта. Кандидаты в космонавты изучают науки, составляющие фундамент профессии. Вначале их набиралось немного: ракетная и космическая техника, основы космической медицины, астрономия, геофизика, астронавигация. Кроме того, изучались устройство и принципы эксплуатации корабля „Восток“. Проводились занятия по приобретению навыков фотографирования и киносъёмки.
По мере усложнения космической техники и осуществляемых на орбите работ, исследований и экспериментов расширялся и объём подготовки. В неё включили такие разделы, как информационно-вычислительные системы, основы испытаний, ведь каждый космический полёт является испытательным. Космонавты, сдавая 101-й экзамен, ворчали: „Безобразие, отбирали по здоровью, а спрашивают по уму!“.
Закончив обучение, кандидаты в космонавты сдают государственный экзамен, и выдержавшим его присваивается квалификация „космонавт-испытатель“ или „космонавт-исследователь“.
В первые годы пилотируемой космонавтики основной упор делался на медико-биологическую подготовку. На неё отводилось почти две трети времени.
Центрифуга: тренировки на перегрузку
Для моделирования перегрузок используется специальная быстро вращающаяся центрифуга, внешне напоминающая огромную гантель, на одном конце которой закреплена кабина с испытуемым, а на другом - противовес.
К началу нового столетия космические корабли стали совершеннее и требования чуть-чуть ослабли. Этот вид тренировок очень важен: на спуске космонавт подвергается воздействию перегрузок, особо ощутимых после длительного пребывания в невесомости. В нештатных и аварийных ситуациях перегрузки могут быть гораздо больше.
Вестибулярные тренировки
Подготовка к пребыванию в невесомости называется вестибулярной тренировкой. Это очень неприятный вид тренировок. Они призваны облегчить период адаптации к невесомости в первые несколько суток полёта и сделать его как можно короче.
Самые известные приспособления, предназначенные для этой цели, - «кресло Барани» и „качели Хилова“.
Испытание проходит по следующей схеме: минута вращения - минута отдыха. Во время вращения космонавт должен медленно опускать и поднимать голову, в результате сложения этих движений возникает кориолисово ускорение, которое неблагоприятно воздействует на вестибулярный аппарат - орган, информирующий мозг о положении тела в пространстве. Может появиться тошнота, начаться рвота, обильное потоотделение. Нужно выдержать 15 вращений, а неприятности нередко возникают уже на пятом. Невзирая на это, врачу отвечают, что чувствуют себя хорошо - иначе признают непригодным.
Качели, предложенные видным советским оториноларингологом К. Л. Хиловым, в отличие от обычных, которые „летают“ по дуге, перемещаются параллельно полу. Это создаёт линейные ускорения и раздражает вестибулярный аппарат.
Чтобы легче переносить приливы крови к голове, вызываемые невесомостью, проводят тренировки в антиортоположении. Космонавт располагается на специальном поворотном столе, угол наклона которого меняется, и испытуемого то опускают вниз головой, то возвращают в исходное положение.
Барокамера
Во время полёта на космическом корабле создаётся искусственная атмосфера, параметры которой могут заметно меняться в случае каких-либо нештатных или аварийных ситуаций (например, снизится содержание кислорода или произойдёт резкий перепад давления). Учитывая это, космонавтов подвергают испытанию в барокамере. Их „поднимают на высоту“ 5000 м без кислородной маски, чтобы определить, как они переносят кислородное голодание. В таких ситуациях очень хорошо выявляются и скрытые патологии, и резервные возможности организма.
Термокамера
При подготовке первых пилотируемых полётов опасались значительного повышения температуры в спускаемом аппарате, ведь он летит в потоке плазмы с температурой в несколько тысяч градусов. Кроме того, может неожиданно отказать система терморегулирования космического корабля или орбитальной станции.
Проверка устойчивости кандидата в космонавты к воздействию высоких температур проводится в термокамере. Сначала испытание проходило при температуре 70 °С и влажности 10 %. Врач имел возможность наблюдать за состоянием испытуемого по приборам и визуально.
Вслед за испытанием в термокамере проводились тренировки - пять „отсидок“ при тех же температурных условиях, но с возрастающей продолжительностью (от 30 до 70 мин). В заключение определялось максимальное время пребывания.
После первых полётов отпали страхи, что при спуске с орбиты температура в корабле может быть очень высокой. Но роль тренировок в термокамере не уменьшилась, а, наоборот, возросла: во время пребывания на орбите космонавтам регулярно приходится работать в открытом космосе.
Данная работа требует большого физического напряжения, организм человека выделяет много тепла. Конечно, скафандр снабжён системой терморегулирования, но иногда, чтобы завершить запланированное, космонавтам приходится работать на пределе возможностей системы жизнеобеспечения, и они в конце концов могут отказать. Поэтому при подготовке к полёту очень важно, во-первых, знать индивидуальную тепловую устойчивость каждого космонавта, а во-вторых, подготовить его организм к неблагоприятным воздействиям. Испытания проводятся при температуре 60° С и влажности 50 % в течение одного часа.
Сурдокамера
Перед первым полётом особенно опасались за психическую устойчивость человека в условиях космоса. Было неясно, как скажется отсутствие привычной „пищи“ на органах чувств, главным образом слухе и зрении. Предполагалось, что в корабле будет царить полное безмолвие, а чёрный космос за иллюминаторами - казаться лишённым пространственной глубины. Не исключалось существование ещё каких-либо неблагоприятных, даже опасных, непредсказуемых факторов. Это достаточно сильное воздействие, которое само по себе может привести к психическим расстройствам даже в земных условиях. В космическом полете её негативный эффект усиливается из-за невесомости. Пребывание в замкнутом помещении при осознании полной оторванности от Земли тоже серьёзная психическая нагрузка, усугубляющаяся постоянным ожиданием опасности.
Устойчивость психики человека к подобным воздействиям проверяется в сурдокамере (от лат. surdus - »глухой") - специальном звукоизолированном помещении, со слабым искусственным освещением и звуконепроницаемыми стенками для проведения наблюдений за космонавтом.
Подготовка на тренажёрах и стендах
Программы подготовки лётчиков и космонавтов во многом близки, однако есть и существенные различия. Лётчик после окончания теоретического курса и занятий на наземных тренажёрах выполняет тренировочные полёты с инструктором, затем контрольные, и лишь после этого ему полностью доверяют самолёт. Первый самостоятельный полёт - большое событие в профессиональной биографии лётчика.
Построить обучение космонавта аналогичным образом невозможно, и уже первый его полёт является самостоятельным. Только технические средства подготовки космонавтов, т. е. различные стенды и тренажёры, предоставляют возможность приобрести необходимые навыки.
Сейчас науки, изучающие проблемы деятельности человека в составе человеко-машинных систем, широко оперируют понятием «образ полёта». На его основе строится процесс обучения.
Это понятие включает в себя знание реальной обстановки, спектра возможных действий, свойств объекта и задач управления им, последствий правильных и ошибочных действий и многого другого, причём в условиях, меняющихся в широком диапазоне.
На тренажёрах формируется «образ полёта», максимально приближенный к реальной обстановке, которая требует ответных действий космонавта. Интерьер кабины практически идентичен настоящему, имитируются даже вид в иллюминаторе, шумы работающих устройств и агрегатов, ряд динамических процессов. Наиболее сложно воспроизвести в наземных условиях некоторые физические особенности космического полёта, в частности невесомость, а также спровоцировать стрессовые ситуации.
Применяющиеся в процессе подготовки технические средства можно разделить на две группы. Первую группу составляют стенды и устройства, на которых моделируются всевозможные факторы космического полёта (перегрузки, невесомость, пониженное давление и т. д.). Они носят общее название - "экзогенные тренажёры ". Это и самолёты-лаборатории, и гидролаборатории, сурдокамеры, барокамеры, а также различные гимнастические снаряды: батут, лопинг и т. п. Другую группу составляют тренажёры и стенды для отработки навыков управления оборудованием корабля на всех этапах космического полёта: выведение на орбиту и управление кораблём с помощью ориентации по Солнцу, Земле, звёздам, планетам и данным наземных служб, поиск, сближение, стыковка и расстыковка, спуск с орбиты, выполнение специальных задач.
Учиться управлять кораблём «по частям»
Первый космический тренажёр предназначался для отработки действий по управлению кораблями серии «Восток», потом его переделали, чтобы готовить космонавтов к полётам на «Восходах». Следующим шагом стало создание комплексного тренажёра для экипажей «Союзов» и специализированного тренажёра для выполнения операции сближения. Это оказалось трудной задачей, так как корабль представлял собой качественно новый пилотируемый аппарат со значительно усовершенствованными бортовыми системами. Очень часто их модели превосходили по сложности свои реальные прототипы.Расширение научной программы потребовало создания новых моделирующих стендов. Тогда объединили тренажёры и стенды в общий тренажно-моделирующий комплекс на базе коллективно используемых систем (вычислительных, информационных и т. д.). Такое построение технических средств обеспечило одновременную работу многих применявшихся устройств и значительно сократило время подготовки.
Тренировки начинаются с изучения интерьера кабины, размещения органов управления, средств информации. Отрабатывается логическая последовательность действий при решении разных задач. Затем на всевозможных стендах и тренажёрах космонавты приобретают навыки по выполнению отдельных операций.
Следующий этап - отработка на стендах и тренажёрах всех операций в целом в штатном режиме полёта. Только после того как навыки закрепятся, приступают к усложнению условий, в частности возникающих в нештатных и аварийных ситуациях.
Тренировки могут проводиться как в реальном масштабе времени, так и в замедленном, если требуется отработать навыки управления быстротекущими процессами, либо в ускоренном темпе - для сокращения времени.
Управлять всем комплексом
Одним из основных средств обучения и тренировки экипажей является комплексный тренажёр. На нём космонавтов обучают работе с бортовыми системами, методам обнаружения и устранения неисправностей, взаимодействию с наземными пунктами управления, отрабатывают приёмы ручного управления кораблём.Управляющий компьютер позволяет моделировать много вариантов нештатных ситуаций. Отработка действий в нештатных и аварийных ситуациях очень важна и занимает значительную часть времени. Существует тренажёр, имитирующий орбитальную станцию.
В итоге весь экипаж сдаёт государственный экзамен, по результатам которого решается вопрос о допуске к полёту.
Принимает экзамен Государственная комиссия, состоящая из ведущих специалистов Центра подготовки и предприятий, производящих космическую технику. Процесс сдачи экзамена Госкомиссии ничем не отличается от тренировок по сложности и условиям проведения.
Подготовка к работам в открытом космосе
Подготовка космонавтов к работе в открытом космосе, вероятно, самая сложная. Ведь на Земле практически невозможно создать длительную - более нескольких десятков секунд - невесомость. Способов её имитации довольно много. Все они несовершенны, но их применяют для отработки отдельных операций, связанных с выходом в открытый космос.
Самая «чистая» невесомость возникает в самолёте при полёте по параболической траектории. Вначале тренировки проводились на истребителе «МиГ-15» - за один полёт самолёт делал три-четыре горки, во время каждой из которых состояние невесомости длилось около 40 с. Задания были нетрудные: на одной горке так называемая проба пера - написать имя, фамилию, дату и поставить подпись. Потом этот образец сравнивался с предполётным, чтобы выявить возможные нарушения тонкой координации движений. На другой горке предлагалось попробовать космическую пищу из тубы, на третьей - передать по рации заданную фразу. Позже создали летающую лабораторию на базе Ту-104, и теперь в его салоне можно свободно «плавать» и отрабатывать элементы полётного задания.
Наиболее эффективный способ моделирования невесомости - создание гидроневесомости. Хотя невесомость в гидросреде сильно отличается от её прототипа на орбите, испытатель может находиться в ней практически неограниченное время и свободно перемещаться в любом направлении. Все операции отрабатываются в реальном масштабе времени.
В 1965 г. в Центре подготовки космонавтов построили гидробассейн и создали гидролабораторию - сложное сооружение с целым комплексом технологического оборудования, специальных систем, аппаратуры и механизмов. Скафандры, используемые для тренировок, почти не отличаются от штатных. Ранец системы жизнеобеспечения имитируется макетом, размеры которого соответствуют реальным.
Воздух для дыхания и вода для системы терморегулирования подаются по шлангам. Работы под водой обычно связаны с определённой опасностью, поэтому космонавтов и испытателей страхуют аквалангисты. По эмоциональному напряжению и энергозатратам тренировки в гидросреде близки к реальным условиям космического полёта.
Лётная и парашютная подготовка
Важную роль в становлении космонавта как профессионала играет лётная и парашютная подготовка. В программу первой входят полёты на современных истребителях и тяжёлых транспортных самолётах. При этом овладение техникой пилотирования является не целью, а средством формирования соответствующих качеств. Полёты на самолётах развивают пространственную ориентировку и умение принимать решения в условиях дефицита времени; укрепляют навыки в работе с органами управления и приборами; тренируют внимание, переключаемость и устойчивость при выполнении монотонной работы, вырабатывают способность одновременно решать несколько задач, связанных с управлением, и т. д.
И хотя летчики не очень любят прыгать с парашютом, только парашютная подготовка позволяет моделировать реальную стрессовую обстановку, развивать морально-волевые качества. Космонавту даются разнообразные задания, которые он должен выполнить в условиях дефицита времени при свободном падении и после раскрытия парашюта. Кроме того, нужно вести репортаж, он записывается на магнитофон и затем анализируется, чтобы определить эмоциональное напряжение парашютиста.
Наиболее психологически сложным является задание, в котором необходимо по выложенным на земле знакам определить или рассчитать (выполнив некие арифметические действия) время раскрытия парашюта, поскольку это связано с реальным риском. Разумеется, если парашютист не откроет парашют вовремя, это сделает за него автомат. Выполняющий упражнения оказывается в состоянии, максимально приближенном к тому стрессовому, которое возникает в аварийной обстановке на космическом корабле при дефиците времени для выхода из неё.
Пробы на выживаемость
Такие тренировки проводятся в тайге, в пустыне, в горах, на море. Например, высаживают их с вертолета на раскаленный безжалостным солнцем песчаный бархан. Задача – с минимальным снаряжением, с очень небольшим припасом выжить, добраться до лагеря врачей и экзаменаторов. Тут особенно важно уметь правильно распределить силы, запас воды. Суметь уберечься от зноя и песчаной бури.
Заключение
Отбор в космонавты - это непрерывный процесс, происходящий на всех этапах подготовки, в течение всего времени пребывания в отряде. Даже пройдя жёсткий первоначальный отсев, очень трудно овладеть нужными навыками и развить соответствующие личностные качества.Все виды подготовки, все используемые для этого технические средства, все усилия большого коллектива Центра подготовки космонавтов имени Юрия Гагарина , взаимно дополняя друг друга, направлены на то, чтобы совместно с организацией, создающей космические корабли и станции, всесторонне подготовить человека к выполнению очень сложного и очень ответственного задания – полёту в космос, работе на околоземной орбите.
Список использованной литературы
- А.Дихтярь, Жизнь – прекрасное мгновение, Документальная композиция, М., «Молодая гвардия», 1975
- Космонавтика СССР, М., Машиностроение, «Планета», под ред. Мозжорина Ю.А, 1986
Многие в детстве мечтали стать космонавтами, даже не задумываясь о том, насколько сложен процесс подготовки к полету. Космонавту нужно много тренироваться, пройти различные тесты, запомнить большой объем информации, научиться справляться с эмоциями в экстренных ситуациях. В День космонавтики корреспондент «РИАМО в Королеве» заглянула в Центр подготовки космонавтов и своими глазами увидела тренировку на центрифуге.
Шанс стать космонавтом
Космонавт-испытатель отряда космонавтов «РОСКОСМОСа» Сергей Корсаков говорит, что космос для многих остается мечтой, ведь чтобы стать космонавтом, надо пройти непростой путь. Обычно нужно стать военным летчиком или инженером, посвятить жизнь профессии - возможно, тогда выпадет шанс стать космонавтом.
В 2012 году такой шанс дали многим - был объявлен первый открытый набор в отряд космонавтов. Попробовать свои силы и пройти испытания могли все желающие, кто соответствовал определенным требованиям. Инженер ракетных двигателей Сергей Корсаков воспользовался этим шансом и попал в отряд космонавтов, в котором сейчас 26 человек.
«Подготовка очень насыщенная. Много времени мы посвящаем обучению, получению теоретических знаний. Также должны уметь выживать в различных географических условиях, проходим летную подготовку, прыгаем с парашютом, проходим тесты и тренировки на центрифуге. Работы очень много. Мы постоянно учимся, расслабляться некогда. Это здорово! Человек вообще должен всю жизнь чему-то учиться, а мы уже настолько к этому привыкли, что по-другому не можем», - говорит Сергей.
Ему только предстоит полететь в космос, но он уже знает, что сделает там в первую очередь.
«Мне очень хочется увидеть всю нашу планету. Уверен, это станет одним из самых ярких впечатлений. И планирую опробовать невесомость. Интересно почувствовать ее на себе, провести эксперименты», – отмечает Корсаков.
Испытание на центрифуге
Одно из самых известных испытаний для космонавтов - это центрифуга. Вращение на ЦФ-7 проходит под наблюдением медиков. Сначала врач-терапевт проводит общий осмотр, измеряет артериальное давление, частоту сердечных сокращений и температуру тела. Потом нужно пройти ЛОР-врача и только после положительного заключения можно отправляться на центрифугу.
Перед началом теста врачи накладывают на испытателя электроды, надевают манжеты, пояс и ушной датчик для измерения физиологических показателей организма. Режимы перегрузок для космонавтов по определению устойчивости к воздействию перегрузок бывают в двух направлениях: «грудь - спина» и «голова - таз».
Во время вращения центрифуги нужно выполнить задания, которые дает врач. Ведь космонавт должен уметь принять правильное решение в любых нештатных и экстренных ситуациях.
В зависимости от испытаний космонавту объясняют, что именно он должен делать во время работы центрифуги.
Сергею предстоит отвечать на световые сигналы по периметру, установленному в кабине центрифуги, чтобы проверить периферическое зрение в условиях стресса. Также проверяют остроту зрения по специальному табло с кольцами Ландольта - космонавт должен увидеть разрывы в этих кольцах. Изображение появляется на небольшом экране.
Очередной тест на центрифуге Сергей прошел успешно.
Тренажер с 45-летней историей
Центрифуга ЦФ-7, на которой Сергей проходил тестирование, работает в Центре подготовки космонавтов уже 45 лет. Несмотря на солидный возраст, она исправно служит и удивляет своими возможностями не только космонавтов, но и астронавтов НАСА и ЕКА. Все они тоже проходят испытания и подготовку на этой центрифуге.
Начальник отдела центрифуг и динамических тренажеров Центра подготовки космонавтов имени Ю. А. Гагарина Владимир Киршанов рассказал об особенностях центрифуги ЦФ-7.
«ЦФ-7 - полностью отечественная разработка. Она исправно работает в ЦПК с 1973 года. За этот период прошла глубокую модернизацию и сегодня соответствует всем стандартам, которые предъявляются к тренажерам такого типа. От той центрифуги, которую приняли на эксплуатацию в ЦПК в 1973 году, остались только ферма, кабина, вращающееся контактное устройство и главный двигатель», - говорит Владимир Николаевич.
Полностью модернизированы электропривод, система управления, система физиологического контроля за состоянием космонавта, установлены современные оборудование и комплектующие. Астронавт из Японии сравнил нашу центрифугу с «Мерседесом», потому что кабина отделана кожей, сиденье максимально комфортно, а датчики, установленные на космонавте, нисколько не мешают работе.
По словам Владимира Киршанова, эта центрифуга – как живой организм. Она участвует во всех этапах подготовки космонавтов, от отбора в отряд до экзамена перед полетом в космос.
Тренажер ручного управляемого спуска, созданный на базе центрифуги ЦФ-7, позволяет моделировать ручной управляемый спуск в режиме реального времени, именно такой экзамен должны сдать космонавты после подготовки.
«На ней всегда проходят медицинский контроль. В зависимости от того, на каком этапе подготовки находится космонавт, назначается частота и продолжительность тестов. А мы делаем все, чтобы центрифуга работала без сбоев. Относимся к ней как к женщине - с лаской и нежностью, и не забываем про инженерный подход», - рассказывает Киршанов.
ЦФ-18 - новее и больше
В Центре подготовки космонавтов есть и центрифуга побольше. Длина плеча ЦФ-18 уже не семь, как у центрифуги ЦФ-7, а 18 метров. Ее вес составляет 305 тонн, а диаметр зала, в котором она установлена, равен диаметру парашюта спускаемого аппарата. Возможности ЦФ-18 шире.
«Эта центрифуга имеет четыре степени свободы. Помимо того, что она просто вращается по залу, внутри головной части центрифуги есть кабина, кольцо и вилка, которые тоже могут вращаться относительно своих осей. Более того, во время вращения можно создавать перегрузку любого направления, а также менять давление, влажность и температуру в кабине. Этот тренажер позволяет проводить испытания и животных, и людей, и оборудования. Технически в центрифугу заложен большой потенциал, который использован еще не до конца», - говорит Владимир Николаевич.
Специалист ЦПК уверен, что центрифуга ЦФ-18 внесет свой вклад в подготовку космонавтов для полетов на Луну и Марс. Она может трансформироваться под любые задачи. В ней одновременно могут находиться два космонавта, можно тренировать ручной управляемый спуск, проводить тесты и эксперименты. Кабины внутри головной части можно заменить на те, которые нужны для тех или иных задач.
«Эта центрифуга находится на острие технических достижений, в ней использованы цифровые технологии. Я думаю, что именно она поможет человеку достичь далеких планет», – заключил Владимир Киршанов.
Как мучают кандидатов в космонавты перед полетом на орбиту
Полет в космос связан с фантастическими перегрузками, к которым космонавт должен быть готов. Поэтому перед полетом организм каждого претендента подвергают жестоким испытаниям — рассказываем о самых тяжелых из них.
Центрифуга
Готовность к перегрузкам воспитывается в будущих космонавтах с помощью центрифуги — огромной установки, напоминающей карусель со специальной капсулой на конце. Вращается она с безумной скоростью, достигающей 70 оборотов в минуту. Во время тренировок на центрифуге плохо подготовленный человек может потерять не только содержимое желудка, но и сознание. Американские космонавты перед запуском кораблей «Аполлон» в течение 40 недель проводили в центрифуге до 10 часов.
Барокамера
Космонавт должен быть готов столкнуться с нехваткой кислорода и резкими перепадами давления. Эта готовность проверяется с помощью барокамеры — специального отсека, в котором создаются условия, соответствующие высоте в 5 тысяч метров, причем испытуемых лишают кислородной маски. В таких условиях обычно выявляются все скрытые патологии организма.
Термокамера
Скафандры космонавтов оснащены системой терморегулирования, но если она вдруг откажет в открытом космосе, то организм должен быть готов к повышенным температурам. Поэтому всех кандидатов в космонавты проверяют в термокамере, температура в которой составляет 60 градусов по Цельсию, а влажность — 50%. Продержаться в таких условиях нужно в течение одного часа.
Сурдокамера
Космонавты — люди не только с отличным здоровьем, но и с выдающейся психикой. Чтобы проверить ее, претендентов помещают в сурдокамеру — комнату со слабым искусственным освещением и полной звукоизоляцией. Думаете, это легко? Абсолютная тишина — это гораздо страшнее, чем вы думаете. Мировой рекорд по нахождению в безэховой камере составляет всего 45 минут, а среднестатистический человек начинает рваться наружу уже через 10 минут. Кроме того, история знает немало случаев, когда после пребывания в абсолютной тишине человек сходил с ума.
Прыжки с парашютом
Для многих прыжки с парашютом — это развлечение, а не испытание, но только не для космонавтов. В процессе свободного падения с высоты в несколько тысяч метров они должны выполнять различные задания, например, по выложенным на земле знакам определить или рассчитать время раскрытия парашюта. Стоит сделать это чуть раньше, чем нужно — экзамен завален. Чуть позже, чем нужно — и ты труп. Разумеется, условный труп, поскольку если парашютист не откроет парашют вовремя, это сделает за него автомат.
Пробы на выживаемость
Пробы на выживаемость — заключительный этап подготовки, который связан уже не с космическими перегрузками, а с проблемами земными, которые могут возникнуть в случае приземления космонавта в дикой местности. Кандидатов в космонавты высаживают в тайге, в пустыне или в океане с минимальным запасом провизии и снаряжения. Их цель — выжить в этих условиях в течение нескольких дней и суметь добраться до лагеря, где их ждет подмога.
