Що таке невагомість з погляду фізика і космонавта?

Що таке невагомість? Ширяючі чашки, можливість літати і ходити по стелі, з легкістю переміщати навіть самі масивні предмети - таке романтичне уявлення про цю фізичну понятті.

Якщо запитати космонавта, що таке невагомість, він розкаже, як складно буває в перший тиждень на борту станції і як довго після повернення доводиться відновлюватися, звикаючи до умов земного тяжіння. Фізик ж, швидше за все, опустить подібні нюанси і з математичною точністю розкриє поняття за допомогою формул і цифр.

Визначення

Почнемо наше знайомство з явищем з розкриття наукової суті питання. Невагомість фізика визначає як такий стан тіла, коли його рух або ж зовнішні сили, що впливають на нього, не призводять до взаємного тиску часток один на одного. Останнє виникає завжди на нашій планеті, коли який-небудь предмет переміщається або покоїться: на нього тисне сила тяжіння і протилежно спрямована реакція поверхні, на якій об`єкт розташований.

Виняток з цього правила - випадки вільного падіння, тобто падіння із швидкістю, яка надає тілу сила тяжіння. У такому процесі відсутній тиск часток один на одного, з`являється невагомість. Фізика каже, що на такому ж принципі засновано стан, що виникає в космічних кораблях і іноді в літаках. Невагомість з`являється в цих апаратах, коли вони рухаються з постійною швидкістю в будь-якому напрямку і при цьому перебувають у стані вільного падіння. Штучний супутник або космічний корабель доставляється на орбіту за допомогою ракети-носія. Вона надає їм певну швидкість, яка зберігається після вимкнення апаратом власних двигунів. Корабель при цьому починає переміщатися тільки під дією сили тяжіння і виникає невагомість.

Незручності

На початку космічної ери постало питання про реакцію тіла на відсутність тяжіння. Невагомість в космосі була явищем не до кінця зрозумілим, хоча і передбачуваним. Сьогодні її вплив на людський організм в цілому вивчено.

Тонко настроєний механізм тіла відчуває в умовах відсутності сили тяжіння колосальний стрес. Космічна невагомість призводить до порушення гідростатичного тиску рідини в організмі (в першу чергу крові), до зникнення звичного навантаження на опорно-руховий апарат. Деякий час після прибуття на корабель або станцію астронавти піддаються так званого синдрому адаптації до космосу.

Вплив на організм

Що таке невагомість для новачка? Це запаморочення, втрата орієнтації. Можливе виникнення різних ілюзорних відчуттів. Тіло починає пристосовуватися до нових умов, але на перебудову потрібен час. Як правило, робота організму налагоджується протягом десяти днів.

Потім, однак, зміни продовжують відбуватися. Через відсутність сили тяжіння зменшується загальне навантаження на організм. У результаті космонавти в невагомості втрачають масу, у них знижується працездатність і, навпаки, підвищується стомлюваність. Змінюється і співвідношення хімічних елементів в тканинах: кістки втрачають частину необхідних їм мінералів. Нерідко після повернення на Землю після тривалого перебування на станції космонавт стає вище на кілька сантиметрів. Причина криється в тій же невагомості. Результати такого стрибка зростання бувають не найприємніші: можлива поява болів, обмеження нервів.

Будинки

Наслідки польотів для астронавтів цим не обмежуються. Після повернення на Землю їм доводиться протягом деякого часу адаптуватися назад до сили тяжіння. Що таке невагомість для космонавта, що завершив політ? Насамперед це звичка. Свідомість ще якийсь період відмовляється прийняти факт наявності сили тяжіння. У результаті нерідкі випадки, коли космонавт замість того, щоб поставити чашку на стіл, просто відпускав її і усвідомлював помилку, тільки почувши дзвін розбитого об підлогу посуду.

Харчування

Одна з непростих і одночасно цікавих завдань для організаторів пілотованих польотів - забезпечення космонавтів легко засвоюваній організмом під впливом невагомості їжею в зручній формі. Перші досліди не викликали особливого ентузіазму серед членів екіпажів. Показовим у цьому плані випадок, коли американський астронавт Джон Янг всупереч суворим заборонам проніс на борт сендвіч, є який, щоправда, не стали, щоб не порушувати статут ще більше.

На сьогоднішній день з різноманітністю на орбітальних станціях проблем немає. Перелік страв, доступних для російських космонавтів, налічує 250 пунктів. Іноді вантажний корабель, що стартує до станції, доставляє свіже блюдо, замовлене кимось із команди.

Основу раціону складають сублімовані продукти. Всі рідкі страви, напої, а також пюре упаковуються в алюмінієві туби. Тара і оболонка продуктів продумується таким чином, щоб уникнути появи крихт, що ширяють у невагомості і здатних потрапити комусь в око. Наприклад, печиво робиться досить маленьким і покритим оболонкою, що тане в роті.

Знайома обстановка

На станціях, подібних МКС, всі умови намагаються довести до звичних земних. Це і національні страви в меню, і необхідне як для функціонування організму, так і для нормальної роботи апаратури рух повітря, і навіть позначення підлоги і стелі. Останнє має, швидше, психологічну значимість. Космонавту в невагомості все одно, в якому становищі працювати, однак виділення умовного підлоги і стелі знижує ризик втрати орієнтації й сприяє швидшій адаптації.

Невагомість - одна з тих причин, чому в космонавти беруть далеко не всіх. Адаптація після прибуття на станцію і після повернення на Землю порівнянна з акліматизацією, посиленою в кілька разів. Людина зі слабким здоров`ям такого навантаження може не витримати.