Глава 16. Отбор, подготовка и тренировка космонавтов

Исследования влияния космического полета, а также воздействия некоторых экстремальных факторов на организм человека, проведенные за последние годы, выявили ряд закономерных изменений со стороны различных органов и систем организма человека в этих условиях. В связи с этим большое значение приобретают мероприятия, необходимые для предотвращения или сглаживания отрицательных воздействий не благоприятных факторов космического полета на организм человека. К таким мероприятиям относится медицинская, физическая, психическая и специальная подготовка космонавтов до, во время полета, а также при возвращении их на Землю.

Общая и специальная подготовка космонавтов

В Советском Союзе освоение космического пространства рассматривается как новое самостоятельное направление в общей трудовой деятельности человека. На этом принципе зиждется не только полная добровольность кандидатов в космонавты, но и их активное стремление к полету, проявляемый интерес к широкому кругу проблем, связанных с космонавтикой.

В связи со спецификой космического полета проводится общая и специальная подготовка космонавта к планируемым полетам. Подготовка космонавта предусматривает не только обучение человека профессиональной деятельности, но и развитие и воспитание у него устойчивой эмоционально-волевой деятельности, хороших познавательных процессов, функций внимания, необходимых психологических качеств. Так, программа общей подготовки первых космонавтов включала теоретическую, техническую, летную, парашютную, медико-биологическую и физическую подготовку.

В общетеоретической подготовке придается весьма большое значение изучению ракетной техники, астрономии, физики и ряда других дисциплин. Каждый кандидат детально изучает конструкцию и оборудование корабля, полностью овладевает техникой связи и управления контрольно-измерительной аппаратурой.

Летная и парашютная подготовка необходима для развития таких важных качеств космонавта, как смелость, пространственная ориентировка, умение управлять своим телом в безопорном пространстве и пр. При медико-биологической подготовке космонавта знакомят с воздействием на организм человека факторов полета, с условиями жизни и деятельности в кабине космического корабля, с режимом труда и отдыха, сна, питания, личной гигиены и пр.

Что касается специальной тренировки, то она заключается прежде всего в выполнении серии специальных упражнений, направленных на укрепление физического состояния, на совершенствование спортивных навыков, развитие способности к свободному перемещению тела в пространстве и осмысливанию этого процесса, на повышение выносливости к перегрузкам, укачиванию, перегреванию и т. д. Производится вестибулярная тренировка. Эти тренировки сопровождаются постоянными физиологическими, экспериментально-психологическими, биохимическими, иммунологическими и другими исследованиями. На протяжении периода подготовки изучаются индивидуальные особенности кандидата в космонавты, выявляемые в процессе тренировки. При этом учитывается, что, хотя требования, предъявляемые к космонавту, едины и неизменны, путем совершенствования практических навыков они могут варьироваться в зависимости от индивидуальных особенностей каждого человека.

Вестибулярная тренировка космонавтов

Система специальной подготовки предусматривает глубокое изучение материальной части того типа космического корабля, на котором космонавту предстоит совершить полет. В этот период космонавты участвуют в испытании различных систем, приобретают навыки управления ими.

В процессе работы с космонавтами и анализа полученных при этом объективных показателей, отражающих динамику состояния организма под воздействием того или иного фактора, выявлялись существенные корреляции между двумя, тремя и более факторами. Это обстоятельство положено в основу пробных прогнозов переносимости совокупного действия данной комбинации факторов и профессионального отбора космонавтов.

Медицинский отбор космонавтов

Медицинский отбор, подготовка и тренировка космонавтов предполагают предвидение (прогнозирование) переносимости космонавтами космического полета. Прогнозирование слагается из анализа условий данного полета, оценки состояния здоровья и функциональных возможностей космонавта. Сопоставление материалов отбора с данными, полученными в космическом полете, и результаты послеполетного обследования позволяют оценить правильность отбора по тому, как перенес космонавт космический полет, и служат основой для дальнейшего уточнения программы отбора космонавтов и подготовки последующих космических полетов.

Отбор космонавтов слагается из следующих этапов: предварительный отбор, отбор в стационаре (клинический, клинико-физиологический, психологический), отбор для проведения специальной подготовки и заключительный этап - допуск к полету. Во время предварительного отбора проводится беседа с кандидатами, изучаются их медицинские и другие характеристики. Основная задача стационарного отбора - выявление скрытой патологии, т. е. начальных, доклинических форм заболеваний, а также определение функциональных возможностей организма в целом и отдельных его систем (сердечно-сосудистой, дыхательной, центральной нервной и др.). Для этого проводится тщательный целенаправленный сбор анамнестических данных, позволяющих выявить неблагоприятную наследственную предрасположенность к тем или иным соматическим и особенно нервно-психическим заболеваниям, исключить предрасположенность к пароксизмальным расстройствам сознания (обморокам), коликам и т. п. Помимо детального комплексного клинического обследования с участием терапевта, невропатолога, хирурга, оториноларинголога, офтальмолога, психиатра, проводятся специальные рентгенологические, гематологические, биохимические, физиологические и психологические исследования. При этом современными методами исследуются функции внешнего дыхания, газообмена и основного обмена; с помощью радиоактивных изотопов определяется содержание электролитов и общее количество воды в организме, а также функции различных органов, в том числе и щитовидной железы. Центральная нервная система исследуется инструментальным методом (электроэнцефалография): определяется электрическая активность головного мозга путем снятия электрических потенциалов с поверхности головы.

Исследуется вестибулярная функция (отолитовая реакция, испытания на качелях Хилова, устойчивость к кумуляции ускорений Кориолиса и др.). Проводятся исследования функции слуха, определение барофункций ушей и придаточных пазух носа и другие функциональные исследования. Офтальмологическое обследование включает как клинические, так и функциональные методы исследования (адаптометрия и тонометрия с применением специальных проб). При "подъемах" в барокамере и вдыхании газовых смесей с пониженным содержанием кислорода исследуется устойчивость к гипоксии. Индивидуальная переносимость радиальных ускорений определяется в исследованиях на центрифугах.

Герман Титов во время бега на 'подвижной дорожке'

Лица, прошедшие стационарный отбор, т. е. здоровые в клиническом отношении и с наилучшей переносимостью функциональных проб и нагрузок, допускаются к специальной подготовке. Основные задачи подготовки и тренировки: повышение устойчивости организма космонавтов к действию факторов космического полета, выработка необходимых рабочих навыков и теоретическая подготовка. На третьем этапе отбора исследуются: переносимость действия поперечных ускорений (на центрифуге) и кратковременной невесомости (в полетах на самолетах по параболе Кеплера), влияние высоких температур (в термокамере) и других экстремальных факторов космического полета. Учитываются также результаты медицинского контроля при физических упражнениях, укрепляющих общефизическую выносливость и повышающих устойчивость вестибулярного аппарата.

Космонавт Алексей Елисеев во время испытаний перед космическим полетом

Особое значение имеет изучение реакций организма космонавтов при парашютной подготовке, а также исследования в сурдокамере для определения нервно-психической устойчивости к изоляции.

Испытания на тренажерах и заключительное обследование в макете-тренажере космического корабля позволяют провести моделирование космического полета в наземных условиях, оценить переносимость воспроизводимых факторов полета, определить возможность выполнения космонавтом полетного задания и его поведение при возникновении аварийных ситуаций. При подготовке экипажей космических кораблей, состоящих из двух и более человек, проводятся также исследования, позволяющие определить психологическую совместимость кандидатов в космонавты.

Анализ данных, полученных на всех этапах отбора космонавтов, а также материалов медицинских, физиологических и психологических исследований перед полетом позволяет рекомендовать кандидатов, наиболее подготовленных и устойчивых к действию всего комплекса факторов космического полета, дать заключение о годности к полету и прогнозировать достаточную надежность переносимости космонавтом (или группой космонавтов) полета определенной продолжительности на данном космическом корабле.

Космонавты Юрий Гагарин и Валерий Быковский во время занятий гимнастикой (1967 г.)

Физическая подготовка

В связи с воздействием на космонавта ряда неблагоприятных факторов большое значение имеет повышение устойчивости его организма к этим факторам.

В настоящее время можно говорить о двух способах повышения устойчивости организма к воздействию неблагоприятных факторов - специфическом и неспецифическом. При специфическом способе повышается устойчивость организма к действию одного и того же раздражителя, например к перегреванию, гипоксии и т. д. Развитие же устойчивости при действии какого-либо одного фактора (например, охлаждение) к действию ряда иных факторов - инфекции, гипоксии, отравлению ядовитыми веществами и т. д. - представляет собой пример повышения стойкости к неспецифическим раздражителям. Это явление неспецифического повышения стойкости организма было замечено очень давно и широко использовалось в практике в виде водолечения, физических упражнений, холодных обтираний, воздушных ванн и т. д. Устойчивость будет более выражена, если человек сохраняет работоспособность при резких изменениях условий среды и рабочих нагрузок.

Андриян Николаев занимается поднятием штанги

Факторы, способные вызвать состояние неспецифически повышенной устойчивости организма, весьма многочисленны.

Установлена возможность неспецифического повышения устойчивости организма путем введения в организм таких фармакологических веществ, как дибазол, женьшень, пантокрин, китайский лимонник и витамины. Однако не все эти средства удобны и безопасны для человека, особенно при длительных космических полетах, так как некоторые могут вызывать, например, привыкание к ним.

Удобным способом неспецифического повышения устойчивости организма к неблагоприятным факторам являются физические упражнения, которые одновременно способствуют совершенствованию двигательных и вегетативных функций, что также улучшает сопротивляемость организма. Укажем также, что физическая тренировка оказывается наиболее эффективной в том случае, если наряду с оптимальной для данного человека длительностью и интенсивностью она будет достаточно эмоционально насыщенной и разносторонней.

Юрий Гагарин в часы отдыха

У Юрия Гагарина каждый день начинался так

Многими экспериментальными исследованиями и наблюдениями выявлено, что целенаправленная физическая тренировка, закаливание повышают устойчивость организма к неблагоприятным факторам среды - к гипоксии, действию токсических веществ, к различного рода заболеваниям, проникающей радиации. При физических упражнениях повышается устойчивость организма к изменениям температуры окружающей среды.

При целенаправленной физической тренировке мышечной системы весьма существенно изменяется химизм тканей и совершенствуется нервная и гуморальная регуляция двигательных и вегетативных функций, со временем возрастают запасы ряда необходимых для мышечной работы химических потенциалов и увеличивается активность многих ферментативных систем. Глубокие изменения затрагивают явления, непосредственно происходящие в органах и тканях. Они захватывают структуру, химизм тканей, систему кровообращения, состояние рецепторного аппарата мышц. Биохимические изменения, возникающие в процессе спортивной тренировки и физической подготовки, связаны с увеличением энергетического потенциала (увеличение содержания фосфокреатина, фосфолипидов, гликогена) и повышением активности ферментативных систем. В связи с этим мышца тренированного человека располагает не только большими запасами энергетических потенциалов, но и более глубокими возможностями их использования. Тренировка приводит к значительным положительным сдвигам в системе кроветворения. Возрастает количество гемоглобина, делается более устойчивой формула белой крови (лейкоцитарная формула), которая сохраняется и быстрее восстанавливается при значительных физических и других напряжениях. Физически тренированные люди лучше переносят недостаток кислорода, и при этом отмечается способность как к перенесению низкого парциального давления О₂ в крови, так и к более быстрым восстановительным процессам.

Тренировка космонавтов на специальном кресле

Сохранение постоянства внутренней среды возможно только в условиях оптимального взаимодействия и компенсации двигательных и вегетативных функций. Возможности организма в этом отношении значительно возрастают в ходе физической подготовки и спортивной тренировки. Это выражается в том, что у тренированных людей физиологические сдвиги в ответ на стандартную работу относительно меньше, чем у лиц нетренированных. При максимальных же нагрузках организм спортсмена дает максимальные сдвиги физиологических функций и при этом восстановление их также идет относительно быстрее. Так, при выполнении физической работы различной длительности и интенсивности при гипокинезии, действии перегрузок, укачивания, вибраций и др. состояние двигательных и вегетативных функций у тренированных лиц характеризуется оптимальной активностью и длительной устойчивостью.

Мышечное сокращение мобилизует механизмы компенсации, защитные силы организма, сохраняя постоянство внутренней среды. Оно является ответной реакцией на многочисленные раздражители внешней и внутренней среды и в результате возникающего при работе мышц потока чувствительных импульсов оказывает рефлекторно значительное влияние на самые разнообразные реакции организма.

Космонавт Валентина Терешкова на тренировке в барокамере

В процессе длительной истории развития и постоянного взаимодействия организма со средой обитания мышечное сокращение рефлекторным и гуморальным путем все более глубоко связывалось со всеми его функциями. Поэтому при достаточной силе и длительности оно вызывает весьма глубокие и широкие адаптационные реакции, которые мы наблюдаем при изучении устойчивости организма к действию ряда неблагоприятных, да и благоприятных (в определенных условиях) факторов. В частности, в результате интенсивных и длительных физических нагрузок в организме может возникнуть гипоксическое состояние, в крови появляются недоокисленные продукты обмена. Это вызывает ответные компенсаторные физиологические реакции, обеспечивающие жизнедеятельность организма в подобных условиях.

Многими авторами было показано, что предварительная физическая тренировка повышает устойчивость организма к воздействию радиации.

В результате исследований было определено, что устойчивость показателей умственной деятельности находится в прямой зависимости от уровня разносторонней физической подготовленности. Выявлено также большое значение физической тренировки для развития ряда волевых качеств (смелости, решительности и др.). В процессе занятий физическими упражнениями улучшается внимание, память, связанная с двигательной функцией, и ряд других психических качеств. Умственная работоспособность в меньшей степени ухудшается при воздействии на человека экстремальных факторов (изоляции, гипокинезии, неблагоприятного микроклимата), если при этом соответствующим образом применять физические упражнения.

Техника далеко не космическая, но и она требует освоения. Герман Титов в часы отдыха

Физические упражнения и спортивная тренировка обеспечивают совершенствование функций различных групп мышц и улучшение состояния всего нервно-мышечного аппарата, в частности увеличение силы, скорости и выносливости отстающих в развитии нервных центров и групп мышц. Выполнение спортивных упражнений оказывает также самое глубокое влияние как на совершенствование различных навыков и качеств, так и на положительный перенос их для усвоения новых спортивных навыков, а также трудовых координации и действий.

Эти положения подтверждаются и при изучении влияния физической тренировки на овладение техникой пилотирования. Оказалось, что в 85% случаев от числа всех изученных лица, обладавшие разносторонней отличной физической подготовленностью, имели отличные оценки по летной подготовке. Лица, физическая подготовленность которых была определена как удовлетворительная, имели отличные оценки по летной подготовке только в 39% случаев. Следовательно, высокий уровень развития двигательных функций человека способствует успешному осуществлению тех или иных двигательных задач в сложных психологических и физических обстоятельствах.

Физическая тренировка космонавтов направлена на повышение устойчивости организма к действию ускорений, на выработку и усовершенствование навыков свободного владения телом в пространстве, тонких координированных движений. В ее содержание входят специально подобранные гимнастические упражнения, прыжки в воду, плавание, упражнения на специальных снарядах, акробатика в воде, элементы слалома, водные лыжи и т. п.

Однако наиболее трудный и наиболее важный раздел подготовки космонавта - это специальная тренировка в условиях, имитирующих особенности космического полета. Комплекс специальных тренировок и испытаний включает наряду с прочими полеты на самолетах в условиях невесомости и парашютные прыжки. Эти тренировки развивают отдельные качества изолированно: состояние невесомости в полетах продолжается лишь в течение нескольких десятков секунд; затяжные парашютные прыжки не создают полной невесомости, но развивают такое важное качество, как умение владеть, управлять своим телом в безопорном пространстве.

Особые трудности организм испытывает при необходимости адаптации к относительно резко меняющимся внешним условиям. Изучая влияние на человека изменений, связанных с переходом от интенсивной двигательной деятельности к гипокинезии и от гипокинезии к различным формам активной работы, некоторые исследователи нашли, что при этом ухудшается приспособляемость к работе и ослабляются двигательные реакции вообще.

Спортивная тренировка, физическая подготовка и различные упражнения, осуществляемые в разных условиях среды и в момент изменения этих условий, будут иметь серьезное значение в подготовке человека к условиям космического полета. Роль физических упражнений и предварительной физической подготовки возрастает при увеличении длительности пребывания в условиях, требующих напряжения компенсаторных механизмов.

При этом необходимо соблюдать общие принципы тренировки, которые заключаются в многократном повторении упражнений, систематичности, постепенном повышении нагрузки и силы раздражений. Должен быть соблюден индивидуальный подход к выбору интенсивности и длительности воздействия специфического фактора соответственно функциональному состоянию организма и предстоящему заданию.

Принципы построения специальных комплексов физических упражнений должны разрабатываться с учетом закономерностей изменения двигательной активности и силовых реакций человека при длительном пребывании его в условиях космического полета. Снижение устойчивости и надежности силовых реакций во время космического полета происходит вследствие ослабления регуляции нервных и гуморальных механизмов, осуществляющих управление двигательными актами. Поэтому для сохранения высокой работоспособности и устойчивости силовых реакций в условиях снижения количества двигательной информации необходимо выбирать такие по силе и продолжительности упражнения, при выполнении которых сохраняется двигательный динамический стереотип и поддерживаются двигательные возможности, аналогичные выполняемым в обычных условиях. При построении комплексов физических упражнений следует предусматривать задачи укрепления мышечной системы, усиления деятельности внутренних органов, сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Темп, ритм, степень физических усилий и другие особенности физических движений должны устанавливаться в зависимости от продолжительности космического полета, степени воздействия экстремальных факторов и индивидуальной физической подготовленности космонавта.

Включаемые в режим труда и отдыха специальные комплексы физических упражнений не только облегчают труд космонавта, повышая его продуктивность, по и благоприятно воздействуют на организм, вызывая положительные эмоции, которые выступают в качестве важнейшего подкрепления высших социальных мотиваций. Именно радость выявления своих внутренних физических и интеллектуальных творческих потенций в неблагоприятных условиях космического полета превращает специально организованную двигательную активность в органическую потребность космонавта.