Экипажи ВМС США возвращают космический корабль «Орион» для миссии НАСА «Артемида I» с того места, где он приземлился в Тихом океане в декабре 2022 года. На борту не было людей-астронавтов. Фото: НАСА/Джош Валькарсель.
В угловой комнате здания аэрокосмической техники Университета Калифорнийского университета в Боулдере Торин Кларк собирается покататься.
Доцент пристегивается ремнями к чему-то, похожему на устрашающее стоматологическое кресло, расположенное на металлических лесах, которые, в свою очередь, опираются на круглое основание. Вся обстановка напоминает карнавальный аттракцион.
Что, в некотором смысле, так и есть.
— Торин, ты готов начать? — кричит аспирант Тейлор Лоннер перед монитором, на котором отображается несколько изображений Кларка. «Я собираюсь перейти на 5 об/мин в течение двух минут».
Кларк поднимает большой палец вверх и начинает вращаться — сначала медленно, затем все быстрее и быстрее. Стул кружит по комнате, создавая центробежную силу, которая заставляет его тело вернуться в подголовник.
Как только машина замедляется и Кларк снова оказывается на твердой земле, он кажется немного шатким, но в остальном у него хорошее настроение.
«По сути, это похоже на гравитрон», — говорит он, имея в виду вращающиеся, вызывающие тошноту аттракционы, которые стали основным продуктом окружных ярмарок в 1980-х годах.
Команда из факультета аэрокосмических наук Энн и Х. Дж. Смид использует эту машину как один из этапов эксперимента, целью которого является воссоздать опыт, который когда-либо испытывали немногие люди: шок при переходе из одной гравитационной среды, например космоса, в другую. как поверхность Земли. В частности, группа занимается тем, что происходит, когда астронавты возвращаются домой и приземляются на своих космических кораблях посреди неспокойного океана.
По словам Лоннера, дезориентация и укачивание долгое время были недооцененной реальностью освоения космоса. Опросы показывают, что большинство астронавтов и космонавтов заболели во время приземления на воду — относительно незначительное заболевание, которое может стать опасным, если испытывающим тошноту членам экипажа внезапно придется реагировать на катастрофу.
По словам Лоннера, борьба с такой морской болезнью будет становиться все более важной, поскольку все больше людей отправляются в космос и остаются там надолго. В ходе недавних лабораторных экспериментов команда обнаружила, что очки виртуальной реальности могут помочь астронавтам оставаться на земле, когда они приземляются в океане. Эта технология может предоставить людям успокаивающие изображения пейзажа, на которые можно смотреть, подобно наблюдению за горизонтом с палубы лодки.
Команда представила свои результаты в этом месяце на ежегодном семинаре исследователей программы исследований человека НАСА в Галвестоне, штат Техас.
«Мы увеличиваем весь этот пузырь освоения космоса», — сказал Лоннер. «Но люди не захотят этого делать, если они просто будут несчастны, когда попадут в микрогравитацию и вернутся на Землю».
Дрейф в море
Для аэрокосмического инженера это личный вопрос: она не может даже открыть книгу во время поездки на машине, не испытывая при этом тошноты. Согласно одной из гипотез, укачивание, подобное ее, возникает из-за своего рода несоответствия между телом и мозгом.
«Когда вы находитесь в движущейся среде, ваше тело ощущает ваше окружение, но ваш мозг также ожидает того, что вы должны чувствовать, основываясь на вашем прошлом опыте», — сказал Лоннер. «Когда эти две вещи не совпадают в течение длительного периода времени, вас начинает тошнить».
К несчастью для астронавтов, космос полон подобных противоречий.
Например, когда люди впервые вырываются из атмосферы Земли, их мозг ожидает, что их тела испытают нисходящее притяжение под действием силы тяжести — условия, которых не существует в космосе. В результате примерно от 60% до 80% космических путешественников испытали то, что ученые называют «космической морской болезнью», которая может длиться несколько дней или даже дольше. (Российскому космонавту Герману Титову принадлежит сомнительная честь быть первым человеком, которого вырвало в космосе, когда он потерял обед внутри космического корабля «Восток-2»).
В отдельном исследовании Кларк и его коллеги изучают, могут ли исследователи космоса уменьшить укачивание в космосе с помощью простых упражнений, таких как осторожные наклоны головы.
Но неприятные чувства могут возникнуть и тогда, когда астронавты вернутся на Землю. В этом десятилетии НАСА планирует отправить людей на Луну на борту космических кораблей «Орион» или «Дракон». Когда Орион, в частности, вернется на Землю, он, скорее всего, упадет в океан где-нибудь у побережья Калифорнии. Там астронавты могут качаться вверх и вниз в волнах целый час, ожидая спасения.
Это некрасивая картина, сказал Лоннер: «Если вы посмотрите на Орион и Дракон, то увидите лишь несколько иллюминаторов, которых на самом деле недостаточно, чтобы дать астронавтам фиксированный обзор Земли».
Гулять по лесу
Вернувшись в Калифорнийский университет в Боулдере, в лаборатории, расположенной дальше по коридору от человеческой центрифуги, Кларк входит в другую машину.
Металлический куб, окрашенный в синий цвет, размером примерно с небольшую спальню. Ранее он находился в Космическом центре имени Джонсона НАСА в Хьюстоне и настолько велик, что команде пришлось приносить его в здание по частям, а затем снова собирать на месте.
Как только Кларк пристегивается к стулу внутри и закрывает дверь, массивное устройство с грохотом оживает и начинает двигаться, скользя по направляющим на полу. Он летит по прямой линии из одного конца комнаты в другой в течение нескольких минут.
«Вы чувствуете, что вас раскачивает взад и вперед», — говорит Кларк.
На самом деле такое ощущение, будто вас раскачивает взад и вперед на волнах — исследователи запрограммировали движение саней, опираясь на данные с реальных буев в Тихом океане.
В одном из недавних экспериментов команда применила двухэтапный подход к моделированию укачивания, возникающего при приземлении на воду: сначала группа вращала 30 человек в течение часа в центрифуге. Это вращение имитирует дезориентацию, которую испытывают астронавты, когда они внезапно переходят из микрогравитации в суровую земную гравитацию.
Далее исследователи раскачивали испытуемых в санях на протяжении целого часа. Если это звучит как рецепт от тошноты, сказал Лоннер, то так оно и есть.
Но, добавила она, команда также дала каждому из испытуемых пару очков виртуальной реальности. Половина испытуемых видели изображение фиксированной белой точки на черном фоне. Но остальные испытуемые получили гораздо более богатую картину — цифровой лес с несколькими мультяшными человечками для масштаба. Эти леса тоже двигались вместе с санями. Когда он скользил или наклонялся, то же самое делали и деревья и люди.
«Это похоже на виртуальное окно», — сказал Лоннер.
Это тоже сработало. Лоннер объяснил, что если испытуемые испытывали умеренные симптомы укачивания в течение более двух минут, они выходили из эксперимента. Лишь треть людей в очках, на которых была видна только белая точка, продержалась в санях целый час. Напротив, почти 80% испытуемых, наблюдавших за лесом, пережили это испытание.
Откроется окно
Исследователи работают над развитием своих результатов, исследуя, например, может ли добавление дополнительной информации о лесной сцене помочь еще больше уменьшить тошноту. Но они оптимистичны в отношении того, что виртуальная реальность может дать астронавтам, возвращающимся на Землю, небольшое облегчение.
Лоннер рассматривает этот проект как способ открыть освоение космоса для большего числа людей, включая таких, как она, которых тошнит в самолетах. Некоторые уроки из своих исследований она даже применила в своей жизни.
«Я понял, что хуже, когда окно закрыто и я не вижу проходящих мимо облаков», — сказал Лоннер. «Теперь я всегда буду открывать окно, чтобы наблюдать за облаками».
Информация от: Университетом Колорадо в Боулдере.
