Книга Extremes. На пределе. Границы возможностей человеческого организма - Кевин Фонг

***

Центр космических исследований имени Джонсона в Хьюстоне оказался чем-то вроде Диснейленда для взрослых, только аттракционы были круче. По утрам мы получали краткие наставления от астронавтов, бортврачей и инженеров, а после обеда знакомились с полигоном. Шел 1997 год, и НАСА готовилась начать сборку Международной космической станции. Сам центр исследований выглядел совсем не пафосно, скорее напоминая университетский городок 1970-х, оформленный в скучной серо-бурой гамме. Большая часть разбросанных по территории приземистых однообразных построек не имела окон. Отличить здания друг от друга можно было только по номерам.

В группе медицинских операций отлично умели воспитывать смирение. Первым делом нам объяснили, что в НАСА врачу отведено жалкое второе место: на первом — инженер! Но даже и эту скромную позицию удалось завоевать лишь недавно. Воспоминания очевидцев о заре полетов в космос с человеком на борту подтверждают, что в те дни с существованием космической медицины мирились с трудом. На врачей смотрели как на досадное препятствие летному делу, никому не нужное и бесполезное. Джо Кервин, бывший астронавт, летавший на «Скайлэбе», и первый врач НАСА в космосе, четко высказался на этот счет: «Поймите, ребята, экипажи только тогда вздохнут спокойно, когда последний психолог удавится на кишках последнего бортврача».

К счастью, за последующие годы отношения между отрядом астронавтов и клиникой космической медицины постепенно наладились. И все же медицина никогда не будет в НАСА первой скрипкой: приоритет навеки отдан инженерному искусству и технике. И так будет всегда, невзирая на безумно сложную проблему пребывания человека в космическом пространстве — в условиях, экстремальнее которых не придумаешь.

***

Подъем от уровня моря начнет доставлять нам дискомфорт задолго до того, как мы выйдем за пределы атмосферы, в космос. С точки зрения физиологов большие высоты отсчитывают с 1500 метров: уже здесь начинают развиваться специфические проблемы со здоровьем.

Поднявшись на 8848 метров над уровнем моря, мы достигнем максимальной высоты суши на нашей планете — это высота горы Эверест. Мы вплотную приблизились к тому рубежу, за которым человек не может находиться без специального снаряжения. Будь гора хоть на сотню метров выше, и ее вершина оказалась бы недоступной для скалолаза без кислородной маски.

Альпинисты, восходящие на Эверест, добираются до вершины едва живыми, хотя во время подъема в их организме и идет адаптация к разреженной атмосфере. На такой высоте, с кислородом или без него, каждое движение превращается в подвиг Геракла. Участники восхождения, описывая медленный, мучительный путь вдоль последнего хребта, отделяющего их от цели, вспоминают, как им на каждом шагу приходилось жадно, с хрипом втягивать воздух, чтобы за счет гипервентиляции легких восполнить дефицит кислорода. Организм едва справляется, даже несмотря на несколько недель адаптации. Человек неадаптированный, не прошедший длительной акклиматизации, на такой высоте погибнет от удушья менее чем за полминуты.

Среднестатистический самолет летит на высоте около 11 километров — на пару тысяч метров выше Эвереста, — но пассажиры и экипаж дышат нормальным воздухом малых высот. Только благодаря герметичной опрессовке салона пассажиры смотрят кино и ворчат, что им некуда вытянуть ноги, а не лежат без сознания, умирая от гипоксии.

Проблему на больших высотах создает пониженное давление. Если при каждом вдохе мы получаем все меньше молекул кислорода, то давление в легких падает, уменьшается также скорость поступления кислорода в кровь сквозь мембраны альвеол. В результате эритроциты, а следом и все ткани в организме страдают от нехватки кислорода. Компенсировать эту недостачу можно только двумя путями: герметизацией — так поступают с пассажирскими авиалайнерами — или повышением количества кислорода в воздухе, которым мы дышим.

Герметичность пассажирского самолета всегда тщательно проверяется. В начале полета бортпроводники бесстрастно демонстрируют нам желтые кислородные маски, которые выскочат из потолка и повиснут рядом с креслом в случае разгерметизации салона. Одна из инструкций призывает нас быть эгоистами и вначале надеть маску на себя, а потом уже оказывать помощь своим спутникам. На то есть веские основания. На высоте 10 тысяч метров при внезапном падении давления в салоне и отсутствии дополнительного кислорода вы потеряете сознание уже через тридцать секунд — примерно столько времени займет у вас борьба с упирающимся напуганным ребенком. В результате вы не успеете помочь ему и сами останетесь без помощи.

С набором высоты проблема только усугубляется. Летчикам на негерметичных самолетах приходится компенсировать снижение атмосферного давления, увеличивая концентрацию кислорода в воздухе, которым они дышат. Во время Второй мировой войны жизнь экипажей, поднимавших бомбардировщики на высоту 12 километров, зависела от запаса кислорода в масках не в меньшей степени, чем от умения провести воздушный бой с противником или избежать обстрела зенитных батарей.

В негерметичном самолете чем выше поднимаешься, тем больше должно быть содержание кислорода в воздухе, которым дышишь. Но на высоте более 12 тысяч метров не спасет даже чистый кислород. Давление на таких высотах составляет всего пятую часть от нормального, что вообще не позволяет кислороду попадать сквозь мембраны альвеол в кровь и соединяться там с молекулами гемоглобина.

Чтобы поддержать в человеке жизнь в подобных условиях, кислород необходимо подавать под давлением. На новейших истребителях пилот снабжен особой маской, вплотную облегающей лицо: через нее кислород подается в легкие под избыточным давлением. Надеть такую маску — все равно что высунуться из окна автомобиля, несущегося по скоростной трассе, и вдыхать рвущийся навстречу воздух. В результате легкие надуваются, будто воздушные шарики, так что давление в них становится выше окружающего. Это облегчает попадание кислорода в кровь и соединение его с гемоглобином. Но даже и этот способ работает лишь до поры.

Поднявшись еще выше, на 19 километров над уровнем моря, мы достигаем так называемой линии Армстронга — границы, за которой жизни человека угрожает уже не только недостаток кислорода. (Хотя о линии Армстронга принято говорить как о границе космоса, названа она в честь физиолога Гарри Джорджа Армстронга, а не астронавта, сказавшего про «один маленький шаг».)

Граница Армстронга — предел, за которым наши жидкости начинают закипать. Дело вот в чем. Эффект скороварки возможен благодаря тому, что температура кипения воды, как и других жидкостей, повышается при росте давления. Морковка быстрее сварится в герметичной емкости, потому что вода под давлением может нагреться до 100 °C, еще не начав кипеть. Но верно и обратное: при понижении давления температура кипения тоже падает.

На Эвересте вода закипает при температуре 70 °C. На высоте 19 тысяч метров точка закипания воды еще ниже — около 37 °C, что соответствует нормальной температуре человеческого тела. Таким образом, жидкости человеческого тела за линией Армстронга начинают закипать. Пузырьки пара появляются и лопаются, раздувая мягкие ткани и превращая тело в воздушный шар. Интересно — вопреки предположениям фантастов, — что кровь в артериях при этом не кипит. Благодаря упругим мышечным волокнам стенки сосудов образуют нечто вроде скороварки, не допускающей вскипания жидкости.