Профессия космонавт

Как готовят покорителей космоса

Путь в космос тернист и труден: он отнюдь не заканчивается серьезнейшим отбором с многочисленными испытаниями. Следом за ним идет этап обучения, где будущие космонавты постигают все тонкости жизни и работы за пределами Земли. В этом им помогают многочисленные тренажеры, имитирующие далеко не дружелюбную космическую среду.

Сегодня весь процесс подготовки отечественных космонавтов делится на два основных этапа: общекосмический (групповой) и непосредственный. Первый длится два года; за это время будущие покорители космоса постигают науки, являющиеся фундаментом их уникальной профессии. Во времена становления космонавтики в СССР таких азов было не так много: в их число входили курсы ракетной и космической техники, астрономия, геофизика и астронавигация; при этом почти две трети времени от всего обучения тратилось на медико-биологическую подготовку. Обучали будущих космонавтов и основам фото- и киносъемки. Кроме того, учащиеся постигали тонкости устройства и эксплуатации главного советского космического корабля начала 70-х годов XX века – «Восток».

Шло время – и сложность как космической техники, так и работ за пределами Земли постоянно росла. Поэтому изменениям подверглась и подготовка космонавтов: в нее включили новые разделы – информационно-вычислительные системы и основы испытаний. Заканчивается «звездное» обучение вполне традиционно – государственными экзаменами, успешная сдача которых оборачивается присвоением званий «космонавт-испытатель» или «космонавт-исследователь». Но обо всем по порядку.

Обучение летчиков и космонавтов во многом похоже – но далеко не полностью. Будущий пилот вначале проходит теорию, затем занимается на тренажерах, проходит через этап тренировочных и контрольных полетов с инструктором и лишь после этого самостоятельно садится за штурвал. Первый самостоятельный полет для летчика – важнейшее событие в карьере. У космонавтов все иначе: их первые полеты всегда самостоятельные, инструкторов с ними нет. Поэтому все практические навыки они могут приобрести только на Земле, при помощи тренажеров.

На этих устройствах формируется так называемый «образ полета» – максимально подробная имитация реальной работы в космосе. Имитируется все – интерьер кабины, вид в иллюминаторе, шум работающих устройств и некоторые процессы, происходящие во время полета космического корабля. Собственно, имитировать их – от невесомости до стрессовых ситуаций – в рамках формирования «образа полета» сложнее всего. Вообще же все тренажеры для подготовки космонавтов условно делятся на две группы: первая – это так называемые экзогенные тренажеры, имитирующие факторы полета в космос (перегрузки, невесомость, перепады уровня кислорода и т. д.). Вторая большая группа тренажеров – это устройства для отработки навыков управления оборудованием корабля. Сюда входит обучение выведению космического корабля на орбиту, ориентация в космосе по Солнцу, Земле, звездам, планетам и данным наземных служб, стыковка, расстыковка, сближение… Список можно продолжать бесконечно. И если первую группу тренажеров условно можно сравнить с фитнес-клубом, то вторую – с автошколой.

Экзогенные тренажеры

Рассматривать теоретический курс подготовки космонавтов подробно мы не будем: в конце концов, как проходит обучение теории, знает каждый, кто получил хотя бы минимальное образование. Поэтому перейдем сразу к практике, благо это наиболее интересная часть «звездной» подготовки. Ее основу составляют тренажеры, в той или иной степени имитирующие космическое путешествие со всеми его перегрузками и прочими сложностями. Непосредственно за имитацию перегрузок отвечает такой тренажер, как центрифуга. Этот аппарат внешне напоминает огромную гантель, на одном конце которого находится кабина с испытуемым, а на другом – противовес. Тренировки в нем очень важны: во время посадки на Землю космонавты подвергаются серьезным перегрузкам, которые особенно ощутимы после невесомости. А если членов экипажа космического корабля угораздит попасть в нештатную или аварийную ситуацию, перегрузки там могут быть еще больше.

Испытания на центрифуге приятными никак не назовешь. Впрочем, то же самое можно сказать и о вестибулярных тренировках, призванных подготовить людей к пребыванию в невесомости и сократить непростой период адаптации к ней. Их проходят главным образом на двух устройствах: кресле Барани (разработано австрийским ученым Робертом Барани) и качелях Хилова (созданы советским отоларингологом Константином Хиловым). Первое вращается в горизонтальной плоскости, вторые двигаются параллельно полу. Тренировки на них – это настоящие «пытки» для вестибулярного аппарата. Испытуемый вначале вращается минуту, а затем отдыхает такой же промежуток времени. При этом во время вращения человек должен медленно опускать и поднимать голову. Подобная комбинация плохо воздействует на вестибулярный аппарат, информирующий мозг о положении тела в пространстве. Из-за этого уже на пятом подходе к тренажерам вполне может возникнуть тошнота и обильное потоотделение, начаться рвота – а будущий космонавт должен выдержать 15 «раундов» в противостоянии с устройствами. Поэтому волей-неволей приходится докладывать врачам о том, что самочувствие хорошее и все идет по плану…

Кстати, для того, чтобы человек легче переносил приливы крови к голове в условиях невесомости, применяется и еще одно «чудо техники» – поворотный стол, угол наклона которого меняется. Во время тренировки испытуемый размещается на устройстве и его то опускают головой вниз, то возвращают в исходное положение. На фоне таких тренировок разговоры о том, что кого-то укачало в машине, поневоле кажутся детским лепетом.

Если будущий космонавт справляется с тренировками на перегрузки и невесомость, это еще не означает, что он выдержит другие, не менее изощренные испытания. Одно из них – барокамера. Нужна она вот для чего: в каждом космическом корабле создается искусственная атмосфера. Но при возникновении нештатной или аварийной ситуации ее параметры могут стремительно измениться: к примеру, резко снизится уровень кислорода или произойдет скачок давления. И в барокамере будущих космонавтов как раз и готовят к таким «превратностям судьбы»: внутри аппарата создаются условия, схожие с теми, что имеются на высоте в пять тысяч метров над Землей. При этом испытуемым не выдают кислородные маски – ведь цель тренировки как раз состоит в том, чтобы проверить, насколько хорошо будущие космонавты переносят кислородное голодание. В этих жестких условиях проявляются не только резервные возможности организма, но и скрытые патологии, которые «упустили» врачи на медкомиссии.

Нехватка кислорода – не единственное, к чему должен быть готов космонавт. Другая потенциальная угроза – это перепады температуры: никто не застрахован от перебоев в работе системы терморегуляции космического корабля или станции. Еще один нюанс связан с работой в открытом космосе: конечно, скафандры снабжены системами терморегулирования. Но когда человек работает в этом снаряжении, его организм из-за большого физического напряжения выделяет много тепла. Порой чтобы выполнить задачу, космонавт «выжимает» из своего скафандра максимум – и его система терморегулирования при всей своей надежности все же может отказать. Чтобы выяснить степень тепловой устойчивости будущего космонавта и подготовить его к возможным испытаниям во время полета, проводятся тренировки в теплокамере. Каждое испытание в ней длится один час при температуре в 60 градусов Цельсия и влажности в 50 %.

Отдельную опасность космос представляет для психики людей, которые в нем находятся. Там отсутствуют привычные земные картины и образы, которые постоянно фиксируются органами чувств. Этот негативный эффект к тому же усиливается невесомостью. Только представьте – постоянное нахождение в замкнутом пространстве, оторванность от родной планеты и постоянная готовность ко всевозможным опасностям… Такая обстановка способна измотать даже самую крепкую психику. Проверить, готов ли будущий космонавт справляться с постоянным пребыванием в стрессовой ситуации, помогает сурдокамера – специальный тренажер, представляющий из себя помещение со слабым искусственным освещением и звуконепроницаемыми стенками. В нем испытуемый находится некоторое время, а специалисты наблюдают за его поведением.

Перед полетом на МКС космонавт Юрий Маленченко успел обручиться со своей невестой – американкой российского происхождения Екатериной Дмитриевой. Пара назначила дату свадьбы, которая должна была состояться вскоре после возвращения Юрия на Землю. Однако волею судьбы миссия космонавта была продлена на несколько месяцев. Молодые люди не растерялись и решили устроить церемонию на расстоянии. В итоге жених и невеста произнесли клятвы верности, глядя друг на друга через мониторы. К слову, такая свадьба вызвала неодобрение среди руководства Роскосмоса: оказалось, что для бракосочетания с иностранкой Юрию, как обладателю доступа к государственным тайнам, требовалось получить разрешение на родине. Впрочем, на этот раз обошлось без радикальных мер: Маленченко продолжил участвовать в космических полетах.

Изучаем технику для полета

Как видно из предыдущей главы, подготовка космонавта не ограничивается тренировками его организма. Еще одна важная часть обучения – это отработка навыков управления космическим кораблем, которая проходит на тренажерах, максимально схожих с реальной техникой. О ней и будет наш рассказ.

На заре космонавтики на тренажерах отрабатывали навыки управления кораблями серии «Восток». Потом их модернизировали так, чтобы будущие космонавты учились управлять кораблями серии «Восход». Наконец, был разработан комплексный тренажер для подготовки экипажей кораблей «Союз» и отдельный тренажер для обучения сближению аппаратов в космосе. Создавать такие устройства было сложно – ведь «Союз» являлся принципиально новым кораблем с продвинутым оборудованием. Нередко тренажеры этого корабля по сложности почти не уступали реальным прототипам…

Если до эпохи «Союзов» тренажеры и стенды были разрозненны – каждый имитировал свою часть аппарата и занимались на них поочередно – то после начала эксплуатации советских (да и российских) «космических кораблей номер 1» ситуация изменилась. Обучающую технику объединили в единый тренажерно-моделирующий комплекс, составные части которого работали одновременно, что существенно сокращало время обучения.

Сегодня космонавты приступают к изучению своего главного «средства передвижения» постепенно: вначале знакомятся с внутренним интерьером космического корабля, затем – с расположением его органов управления и средств вывода информации. Затем начинается отработка последовательности действий при решении конкретных задач: обучающиеся должны понять, что нужно делать в той или иной ситуации во время полета. После идет практическая отработка этих схем на стендах и тренажерах. Если ученик обычной автошколы тратит много часов на то, чтобы научится водить автомобиль с незамысловатым управлением, то несложно догадаться, что на освоение огромного космического корабля требуется куда больше времени.

После того как будущие космонавты приноравливаются к выполнению отдельных операций, их переводят на новый уровень: они учатся взаимодействовать со всеми тренажерами и стендами одновременно, как бы имитируя штатный режим полета. Потом их готовят к более сложным ситуациям – нештатным и аварийным. При этом тренировки проводят не только в реальном, но и в ускоренном времени, для отработки действий в экстренных ситуациях. А процессы, требующие быстродействия, напротив, разбирают в замедленном режиме для лучшего понимания.

Комплексный тренажер – одно из главных средств подготовки космонавтов к полету. Именно на нем обучающиеся постигают все тонкости работы с бортовыми системами космического корабля, способами обнаружения неисправностей, а также приемами работы с наземными службами и, главное, – навыки ручным управлением аппаратом. Компьютер чудо-тренажера способен моделировать множество нештатных ситуаций, отработка действий при которых по понятным причинам очень важна и требует много времени. Кстати, сегодня существуют тренажеры для космонавтов, имитирующие не только корабль, но и целую орбитальную станцию.

Финал серьезной работы на тренажерах – госэкзамен, от итогов которого зависит, допустят ли экипаж к полету. Принимает экзамен комиссия, состоящая из ведущих специалистов Центра подготовки космонавтов имени Юрия Гагарина, где, собственно, будущих российских покорителей космоса и готовят. Кроме экспертов Центра на госэкзаменах присутствуют сотрудники предприятий, производящих космическую технику. В целом, по уровню сложности и условиям проведения эти испытания ничем не отличаются об обычных тренировок. Впрочем, это скорее говорит не о легкости выпускных испытаний, а о серьезности общей подготовки.

Как видим, практическое обучение космонавтов условно состоит из двух основных этапов – физической подготовки к недружелюбным условиям космоса и обучения управлением космическим кораблем. Однако кроме этого существуют три довольно специфичных раздела звездной «практики»: подготовка к работам в открытом космосе, летная и парашютная подготовка, а также пробы на выживаемость. Остановимся на них подробнее.

Подготовить будущих космонавтов к выходу в открытый космос в земных условиях крайне сложно – ведь на нашей планете попросту нет невесомости. Поэтому приходится ее имитировать; и пускай способы, которыми она создается, не отличаются совершенством, они все же позволяют обучающимся почувствовать себя за пределами Земли.

Невесомость, больше всего смахивающая на космическую, возникает, когда самолет летит по параболической траектории, напоминающей горку. Вначале тренировки так и проводились: будущий космонавт вместе с пилотом садился в небольшой реактивный учебно-тренировочный «МиГ-15 УТИ», после чего самолет за время полета делал три-четыре «горки», во время каждой из которых состояние невесомости длилось около 40 секунд. Во время каждой «горки» надо было выполнить то или иное задание: к примеру, «пробу пера» – проще говоря, написать имя, фамилию, дату и поставить подпись. Потом, после приземления, этот образец сравнивали с предполетным чтобы увидеть, есть ли у автора «послания» нарушения координации движения в невесомости. Были и другие задания – к примеру, попробовать космическую пищу из тюбика или передать по радио заранее оговоренную фразу.

Позже вместо «МиГ-15 УТИ» для подготовки космонавтов стали использовать более серьезную машину – «Ту-104 АК», модифицированную версию советского реактивного пассажирского авиалайнера, внутри которого размещалась летающая лаборатория. Обучающиеся могли ощущать в ней невесомость на протяжении 25 секунд.

Однако наиболее эффективным видом невесомости оказалась гидроневесомость. Несмотря на то, что водная среда существенно отличается от космической, у нее есть ряд больших плюсов. В отличие от невесомости в самолете, обучаемый может находиться в условиях гидроневесомости неограниченное количество времени и перемещаться в любых направлениях, что очень важно для тренировочного процесса. В 1965 году в Центре подготовки космонавтов имени Юрия Гагарина создали гидролабораторию с бассейном – сложный комплекс, полный высокотехнологичной «начинки». Скафандры, которые используются для тренировок в воде, почти не отличаются от космических: даже находящийся за спиной ранец системы жизнеобеспечения имитируется реалистичным макетом. Кислород для дыхания и вода для терморегуляции поступают в тренировочный скафандр по шлангам; при этом во время занятий обучающихся страхуют аквалангисты. Вообще же по накалу страстей и затратам энергии тренировки в воде близки к условиям реального выхода в открытый космос.

Еще один важный раздел подготовки космонавтов – это летная и парашютная подготовка. При этом любопытный нюанс заключается в том, что полеты на современных истребителях и тяжелых транспортниках учащиеся проходят… для общего развития. Цели овладеть пилотажным мастерством как таковым у них нет. Просто полеты на самолетах дают будущим космонавтам множество плюсов: от развития пространственного ориентирования и внимания до выработки навыка быстрого принятия решений и умения решать несколько задач одновременно в экстремальных условиях. Так что для космонавтов полеты на самолетах – это не более чем профилактика. Такая, о которой простым смертным остается только мечтать.

Что касается парашютной подготовки, то космонавты ее не сильно любят. Она нужна для того, чтобы человек попадал в реальную стрессовую ситуацию, в которой волей-неволей приходится проявлять и волю, и характер. В прыжке испытуемый ведет своеобразный «репортаж» – записывает свои ощущения на диктофон. После приземления запись анализируется и специалисты оценивают уровень эмоционального напряжения парашютиста.