Что заставляет астронавтов "глупеть" в космосе

  • 24 октября 2014
Астронавты в "Аполлоне-14" Правообладатель иллюстрации Getty

Космос порой проделывает удивительные фокусы с человеческим сознанием. Как выяснил корреспондент BBC Future, во время космических полетов у людей то искажается процесс мышления, то возникает жутковатое чувство потери ориентации в пространстве.

Космонавт Герман Титов вспоминал, что когда его корабль выводился на орбиту 6 августа 1961 года, у него возникло смутное чувство, будто он кувыркается в воздухе. Это ощущение возникло, когда корабль "Восток-2" отделился от ракеты-носителя, а сам Титов оказался в состоянии невесомости. "Первое впечатление было несколько странным - будто я перевернулся и лечу вверх ногами. Но через несколько секунд это прошло, и я понял, что корабль вышел на орбиту", - рассказывал космонавт. На самом деле, никакого кувыркания не было. Возникшее ощущение оказалось ничем иным как простой иллюзией, чем-то сродни тому, что называют "выходом за пределы собственного тела".

У многих астронавтов и космонавтов эти ощущения обычно проходят через пару дней в космосе. Другие чувствуют себя не в своей тарелке на протяжении всего полета. "Я знал, что стою прямо, и, тем не менее, мне казалось, что я перевернут вниз головой, хотя все остальное вокруг меня сохраняло нормальную ориентацию", - так описывал один астронавт свои ощущения на борту космической станции "Спейслэб" (Spacelab).

Потеря ориентации в пространстве – не единственное странное ощущение, с которым сталкиваются астронавты и космонавты. Во время космического путешествия может возникать искажение зрительного восприятия, заторможенное мышление, изменение в настроении. Все эти последствия пребывания в безвоздушном пространстве для человеческого сознания иногда называют "космическими глупостями", которые могут поставить под угрозу осуществление программы полета. Каковы же решения проблемы, если они есть?

Вину хотя бы за некоторые искажения в восприятии действительности астронавтами и космонавтами можно возложить на стресс и одиночество во время полета. В июне 1976 года экипаж космической станции "Салют-3" - Борис Волынов и Виталий Жолобов - доложил в ЦУП, что ощущает на борту какой-то едкий ядовитый запах, предположительно ракетного топлива гептила. Космонавты почувствовали себя плохо. Было принято решение о досрочном завершении миссии и возвращении космонавтов на Землю. Хотя причина запаха так и осталась невыясненной – позже на станции заменили атмосферу, - некоторые психологи предположили, что галлюцинации у космонавтов были вызваны напряженным характером миссии.

(Помимо предполагаемого появления постороннего запаха, на борту станции в какой-то момент выключилось электричество, что привело к отключению приборов и системы вентиляции. Космонавты сумели вернуть станцию в рабочий режим, но испытали сильнейший стресс. – Ред.)

Однако многие странные иллюзии вызваны тем, чего еще сложнее избежать, - простым отсутствием гравитации. Тело, лишенное веса, не может посылать точные сигналы мозгу, который теряет ориентацию в пространстве. Это и вызывает жутковатое чувство, будто вы постоянно стоите на голове.

Космическая неразбериха

Если мы хотим докопаться до первопричины этих ощущений, надо в первую очередь найти ответ на вопрос, какой уровень гравитации необходим, чтобы вернуть человеку способность ориентироваться в пространстве. Ощутим ли мы те же самые эффекты на другой планете, например, на Марсе? Это жизненно необходимо знать, если нам предстоит поселиться когда-либо где-то еще в Солнечной системе.

Как показывают предварительные эксперименты, порог гравитации очень низок – намного ниже, чем тот, что существует на Луне. И все же, по наблюдениям пионеров лунных экспедиций, которым довелось делать первые, маленькие для человека, но гигантские для человечества, шаги по поверхности спутника Земли, общим для всех было одно – каждый неизменно падал ничком.

Конечно же, это совсем непросто - маневрировать на неуклюжем космическом аппарате по каменистой поверхности чужой планеты. Однако Лоренс Харрис из Йоркского университета в Канаде считает, что странное чувство потери ориентации хотя бы отчасти может служить причиной происшествий с посетившими Луну.

Правообладатель иллюстрации Getty
Image caption Астронавт шаттла Стори Макгрейв в открытом космосе... Вверх ногами? Или все остальное вверх ногами?

Месяц назад Харрис и его коллеги опубликовали результаты одного хитрого эксперимента, в ходе которого предполагалось установить, каким должен быть уровень гравитации, чтобы к человеку вернулось способность сохранять чувство ориентации в пространстве. Исследователи предлагали участникам эксперимента лечь на вращающуюся центрифугу, которая, по ощущению, тянула тело испытуемого к центру вращения. Таким образом создавалась иллюзия гравитационного притяжения. Когда добровольцев раскручивали до такого состояния, что казалось, будто их вот-вот вывернет наизнанку, Харрис показывал им буквы латинского алфавита – "p" и "d". Он предлагал испытуемым определить, какая буква перед ними, в зависимости о того, где, по их ощущениям, находился верх. Харрис установил, что требуется около 15% уровня притяжения Земли (0.15g) для того, чтобы человек отчетливо ощущал, где верх, а где низ.

Решающим оказалось, что уровень гравитации на Луне имеет почти точное пороговое значение. Это может объяснить, почему космонавтам трудно удерживать там собственное тело в вертикальном положении и не падать. Но хорошая новость для участников будущей миссии к Марсу состоит в том, что уровень гравитации на его поверхности составляет почти 0.4g (3,86 м/с2). Это весьма комфортно превышает пороговое значение и не должно вызвать ощущение потери ориентации в пространстве.

Однако путешествия между планетами, притяжение на которых значительно слабее, может оказаться куда более рискованным предприятием. Похоже, что мозг способен адаптироваться к условиям среды с низким уровнем гравитации и для ориентации в пространстве научиться использовать вместо силы тяжести визуальные подсказки. Например, научиться распознавать, что одна поверхность это пол, а другая – потолок.

Однако, по отчетам астронавтов, участвовавших в программе "Аполлон", а также тех, кто подолгу жил на борту космических станций, таких как "Спейслэб" или МКС, требуется совсем немного, чтобы ориентация совершенно нарушилась даже после нескольких месяцев, проведенных в космосе.

Правообладатель иллюстрации Getty
Image caption Члены экипажа шаттла "Дискавери" демонстрируют невесомость. Весело, да?

Например, мы так привыкли к тому, что люди стоят ногами на полу, что один вид того, как кто-то из членов экипажа парит вверх ногами, создает иллюзию, будто бы весь отсек космического корабля внезапно повернулся вокруг своей оси. Такое же жутковатое ощущение возникает, когда видишь, как астронавт выплывает из модуля, а затем появляется в нем вновь. "Они попадают в модуль, и он выгладит абсолютно по-новому", - говорит Лоренс Харрис. Или, как рассказывал исследователям из Массачусетского технологического института (МТИ) один из участников экспедиции на станции "Спейслэб": "Я просвистел через шлюз в командный модуль, и - о чудо! Внезапно все оказалось вверх тормашками".

Очевидно, что ощущение, возникающее при этом, куда сильнее, чем просто стоять на голове или рассматривать фотографию под неправильным углом. Это все равно что попасть в зазеркалье, где все кажется знакомым и все же неуловимо другим. Иногда потеря ориентации приводила у астронавтов к рвоте.

Когда подводит зрение

Даже без того удручающего чувства, что все вокруг перевернуто вверх ногами, слабая гравитация может привести к более общим когнитивным проблемам и искажению восприятия действительности. Например, Жиль Клеман из Международного космического университета в городе Иллькирш-Граффенштаден в Эльзасе, Франция, говорит, что астронавты на борту Международной космической станции воспринимают объекты более мелкими, а расстояния им кажутся короче.

Различные эксперименты показали также, что у астронавтов возникают проблемы даже с решением простых умственных задач. Так, им сложно представить себе вращение различных предметов, видимо, потому что наше воображение работает тогда, когда сопоставляет движения объектов с положением нашего собственного тела.

Последствия могут быть весьма серьезными. "Приходится слышать, что люди порой терялись на борту космической станции, - говорит Лоренс Харрис. – Это может повлечь за собой серьезные проблемы с обеспечением безопасности, например, тогда, когда членам экипажа нужно найти спасательную капсулу". Некоторые астронавты рассказывали также, что это создает серьезные риски при выполнении тонких технических операций. В частности, им случалось переводить переключатели в неверное положение из-за искажений в восприятии. Бывало и так, что они неправильно оценивали скорость сближения космического корабля и станции во время стыковки.

Правообладатель иллюстрации Getty
Image caption Астронавт Ейлин Коллинз пытается читать сообщение с Земли, из центра управления полетом... Что за ерунду они тут понаписали?

Итак, каково же решение проблемы? Возможно, некое устройство, например "умные" очки, поможет астронавтам и космонавтам определить, где они находятся и в каком направлении смотрят. Альтернативное решение может заключаться в умных дизайнерских решениях для интерьера кораблей и станций. "Самый действенный способ состоит в том, чтобы снабдить их постоянными визуальными подсказками. Например, выкрасить одну из поверхностей в коричневый цвет и договориться между собой, что это "низ". А еще можно повесить картины, особенно те, которые содержат четкие подсказки по ориентации. Или видео водопадов, - предлагает Харрис. – Эти предложения могут оказаться не совсем уж легкомысленными, когда дело дойдет до дальних космических экспедиций".

Марк Далецки, также из Йоркского университета в Канаде, недавно провел эксперименты, в ходе которых отправлял испытуемых в "параболический" полет, который на короткое время создавал ощущение невесомости. Он выяснил, что визуальных подсказок оказалось достаточно для того, чтобы уменьшить проблемы воображаемого вращения в условиях микрогравитации. Следовательно, весьма возможно, что правильный декор, помогающий астронавту ориентироваться в пространстве, способен устранить некоторые из "космических глупостей".

И все же, указывает Далецки, мы еще очень далеки от понимания всего комплекса последствий космических миссий для сознания человека - слишком ограничен объем проведенных до сих пор исследований. "Трудно сформулировать основательные заключения, - говорит он. – Пока что сделаны очень маленькие шаги". Несомненно, предстоит исследовать еще очень многие космические эффекты, искажающие сознание. Даже такие простые вещи, как распознавание лиц, могут зависеть от нашего ощущения верха и низа, а также подвергаться воздействию микрогравитации.

И это не говоря уже о потенциальных воздействиях на наше настроение. Есть некоторые данные о том, что вестибулярный аппарат, который реагирует на движение и гравитацию, связан с теми отделами мозга, которые управляют нашими эмоциями. Чего мы пока не знаем, так это того, как это может отражаться на самочувствии астронавтов. Существуют также данные о том, что в условиях космического полета изменяется объем крови, циркулирующей в мозге, а это, в свою очередь, притупляет остроту ума в более широком смысле.

Будущие поколения

Рано или поздно нам придется задуматься о том, какое воздействие слабая гравитация оказывает на детей, родившихся в космосе. "Будут ли их способности воспринимать пространство и их нейронные коды кардинально отличаться от наших? Останутся ли они, как и современные астронавты, носителями земного эволюционного наследия? - писал в 2007 году Чарлз Оман из Массачусетского технологического института. – Возможно, когда-нибудь будущие астронавты-исследователи найдут ответы".

Для Харриса более основательное понимание поведения нашего мозга в космосе – вопрос исключительной важности. "Очевидно, что нам предстоит исследовать еще очень многие аспекты способностей восприятия в условиях слабой гравитации, особенно когда мы начнем планировать дальние полеты к Марсу, во время которых люди в месяцами будут испытывать на себе воздействие слабой гравитации, - говорит Харрис. – Было бы опасно отправляться в такое путешествие, не имея солидной базы данных, основанных на исследованиях".

Прочитать оригинал этой статьи на английском языке можно на сайте BBC Future.

Новости по теме