НЕВЕСОМОСТЬ

НЕВЕСОМОСТЬ состояние материального
тела, при к-ром действующие на него внешние силы или совершаемое им движение
не вызывают взаимных давлений частиц друг на друга. Если тело покоится
в поле тяжести Земли на горизонтальной плоскости, то на него действуют
сила тяжести и направленная в противоположную сторону реакция плоскости,
в результате чего возникают взаимные давления частиц тела друг на друга.

Г. И. Невельской.

Не Вин.

Человеческий организм воспринимает
такие давления как ощущение весомости. Аналогичный результат имеет место
для тела, к-рое находится в лифте, движущемся по вертикали вниз с ускорением
a
<> g, где g - ускорение свободного падения. Но при а =
g тело (все его частицы) и лифт совершают свободное падение и никаких
взаимных давлений друг на друга не оказывают; в результате здесь имеет
место явление H. При этом на все частицы тела, находящегося в состоянии
H., силы тяжести действуют, но нет внешних сил, приложенных к поверхности
тела (напр., реакций опоры), к-рые могли бы вызвать взаимные давления частиц
друг на друга. Подобное же явление наблюдается для тел, помещённых в искусств,
спутнике Земли (или космич. корабле); эти тела и все их частицы, получив
вместе со спутником соответствующую начальную скорость, движутся под действием
сил тяготения вдоль своих орбит с равными ускорениями, как свободные, не
оказывая взаимных давлений друг на друга, т. е. находятся в состоянии H.
Как и на тело в лифте, на них действует сила тяготения, но нет внешних
сил, приложенных к поверхностям тел, к-рые могли бы вызвать взаимные давления
тел или их частиц друг на друга.

Вообще тело под действием внеш. сил
будет в состоянии H., если: а) действующие внешние силы являются только
массовыми (силы тяготения); б) поле этих массовых сил локально однородно,
т. е. силы поля сообщают всем частицам тела в каждом его положении одинаковые
по модулю и направлению ускорения; в) начальные скорости всех частиц тела
по модулю и направлению одинаковы (тело движется поступательно). T. о.,
любое тело, размеры к-рого малы по сравнению с земным радиусом, совершающее
свободное поступательное движение в поле тяготения Земли, будет, при отсутствии
других внешних сил, находиться в состоянии H. Аналогичным будет результат
для движения в поле тяготения любых других небесных тел.

Вследствие значит, отличия условий
H. от земных условий, в к-рых создаются и отлаживаются приборы и агрегаты
искусств, спутников Земли, космич. кораблей и их ракет-носителей, проблема
H. занимает важное место среди др. проблем космонавтики. Это наиболее существенно
для систем, имеющих ёмкости, частично заполненные жидкостью. К ним относятся
двигат. установки с ЖРД, рассчитанные на многократное включение в условиях
космич. полёта. В условиях H. жидкость может занимать произвольное положение
в ёмкости, нарушая тем самым нормальное функционирование системы (напр.,
подачу компонентов из топливных баков). Поэтому для обеспечения запуска
жидкостных двигат. установок в условиях H. применяются: разделение жидкой
и газообразной фаз в топливных баках с помощью эластичных разделителей
(напр., на AMC "Маринер"); фиксация части жидкости у заборного устройства
системой сеток (ракетная ступень "Аджена"); создание кратковременных перегрузок
(искусств, "тяжести") перед включением основной двигат. установки с помощью
вспомогат. ракетных двигателей и др. Использование спец. приёмов необходимо
и для разделения жидкой и газообразной фаз в условиях H. в ряде агрегатов
системы жизнеобеспечения, в топливных элементах системы энергопитания
(напр., сбор конденсата системой пористых фитилей, отделение жидкой фазы
с помощью центрифуги). Механизмы космич. аппаратов (для открытия солнечных
батарей, антенн, для стыковки и т. п.) рассчитываются на работу в условиях
H. H. может быть использована для осуществления нек-рых технологич. процессов,
к-рые трудно или невозможно реализовать в земных условиях (напр., получение
композиционных материалов с однородной структурой во всём объёме, получение
тел точной сферич. формы из расплавленного материала за счёт сил поверхностного
натяжения и др.). Впервые эксперимент по сварке различных материалов в
условиях H. и вакуума был осуществлён при полёте сов. космич. корабля "Союз-6"
(1969). Ряд технологич. экспериментов (по сварке, исследованию течения
и кристаллизации расплавленных материалов и т. п.) был проведён на амер.
орбитальной станции "Скайлэб" (1973).

Особенно существенно учитывать своеобразие
условий H. при полёте обитаемых космич. кораблей: условия жизни человека
в состоянии H. резко отличаются от привычных земных, что вызывает изменения
ряда его жизненных функций. Так, H. ставит центр, нервную систему и рецепторы
многих анализаторных систем (вестибулярного аппарата, мышечно-су-ставного
аппарата, кровеносных сосудов) в необычные условия функционирования. Поэтому
H. рассматривают как специфический интегральный раздражитель, действующий
на организм человека и животного в течение всего орбитального полёта. Ответом
на этот раздражитель являются приспособительные процессы в физиологических
системах; степень их проявления зависит от продолжительности H. и в значительно
меньшей степени от индивидуальных особенностей организма.

С наступлением состояния H. у нек-рых
космонавтов возникают вестибулярные расстройства. Длит, время сохраняется
чувство тяжести в области головы (за счёт усиленного притока крови к ней).
Вместе с тем адаптация к H. происходит, как правило, без серьёзных осложнений:
в H. человек сохраняет работоспособность и успешно выполняет различные
рабочие операции, в т. ч. те из них, к-рые требуют тонкой координации или
больших затрат энергии. Двигательная активность в состоянии H. требует
гораздо меньших энергетич. затрат, чем аналогичные движения в условиях
весомости. Если в полёте не применялись средства профилактики, то в первые
часы и сутки после приземления (период реадаптации к земным условиям) у
человека, совершившего длительный космич. полёт, наблюдается следующий
комплекс изменений. 1) Нарушение способности поддерживать вертикальную
позу в статике и динамике; ощущение тяжести частей тела (окружающие предметы
воспринимаются как необычно тяжёлые; наблюдается растренированность в дозировании
мышечных усилий). 2) Нарушение гемодинамики при работе средней и
высокой интенсивности; возможны предобморочные и обморочные состояния после
перехода из горизонтального положения в вертикальное (ортостатич, пробы).
3) Нарушение процессов обмена веществ, особенно водно-солевого обмена,
что
сопровождается относит, обезвоживанием тканей, снижением объёма циркулирующей
крови, уменьшением содержания в тканях ряда элементов, в частности калия
и кальция. 4) Нарушение кислородного режима организма при физич. нагрузках.
5) Снижение иммунобиологич. резистентности. 6) Вестибуло-вегетативные расстройства.
Все эти сдвиги, вызванные H.,- обратимы. Ускоренное восстановление нормальных
функций может быть достигнуто с помощью физиотерапии и лечебной физкультуры,
а также применением лекарств, препаратов. Неблагоприятное влияние H. на
организм человека в полёте можно предупредить или ограничить с помощью
различных средств и методов (мышечная тренировка, электростимуляция мышц,
отрицат. давление, приложенное к нижней половине тела, фарма-кологич. и
др. средства). В полёте продолжительностью ок. 2 месяцев (второй экипаж
на амер. станции "Скямлэб", 1973) высокий профилактич. эффект был достигнут
гл. обр. благодаря физич. тренировке космонавтов. Работа высокой интенсивности,
вызывавшая учащение пульса до 150-170 ударов в мин., выполнялась на велоэргометре
в течение 1 часа в сутки. Восстановление функции кровообращения и дыхания
наступало у космонавтов через 5 суток после приземления. Изменение обмена
веществ, стато-кинетические и вестибулярные расстройства были выражены
слабо.

Эффективным средством,вероятно,явится
создание на борту космич. аппарата искусств, "тяжести", к-рую можно получить,
напр., выполняя станцию в виде большого вращающегося (т. е. движущегося
не поступательно) колеса и располагая рабочие помещения на его "ободе".
Вследствие вращения "обода" тела в нём будут прижиматься к его боковой
поверхности, к-рая будет играть роль "пола", а реакция "пола", приложенная
к поверхностям тел, и будет создавать искусственную "тяжесть". Создание
на космических кораблях даже небольшой искусственной "тяжести" может обеспечить
предупреждение неблагоприятного влияния H. на организм животных и человека.

Для решения ряда теоретич. и прак-тич.
задач космич. медицины широко применяют лабораторные методы моделирования
H., BT. ч. ограничение мышечной активности, лишение человека привычной
опоры по вертикальной оси тела, снижение гидростатич. давления крови, что
достигается пребыванием человека в горизонтальном положении или под углом
(голова ниже ног), длительным непрерывным постельным режимом или погружением
человека на неск. часов или суток в жидкую (т.н. иммерсионную) среду.

Лит.: К а к у р и н Л. И., Катковский
Б. С., Некоторые физиологические аспекты длительной невесомости, в кн.:
Итоги науки. Серия Биология, в. 8, M., 1966; Медико-биологические исследования
в невесомости, M., 1968; Физиология в космосе, пер. с англ., M-, 1972.

С. M. Торг, E. Ф. Рязанов, Л. И.
Какурин.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я