Коварната лунна гравитация

Медици изясниха защо на човека му е трудно да се ориентира на повърхността на земния спътник.

Периодичните падания и проблеми с ориентацията в пространството, които изпитвали членовете на екипажите на „Аполо“, били свързани с това, че силите на лунното привличане не стигат за нормалната работа на вестибуларния апарат във вътрешното ухо на човека.

До този извод са стигнали медици, проследили движението и поведението на доброволци при различни нива на гравитация в тренировъчните центрофуги на Европейската космическа агенция.

В хода на експедицията „Аполо 17“ през декември 1972 година, станала последна, на лунната повърхност кацнал геологът Харисън Шмит. Това бил единственият шанс в рамките на американската лунна програма да се получат преки данни за свойствата на недрата на Луната и образци от породи.

Ученият и астронавт се заел с ентусиазъм да изпълни тези и други изследователски задачи, които поставили пред него от НАСА.

В момента, когато Шмит повдигнал пакета с породи и започнал да се движи към една от интересуващите го точки на повърхността на Луната, той рязко загубил равновесие, паднал и дълго не могъл да стане. Това произшествие било записано на видео от другите членове на екипажа, впоследствие това видео било качено на сайта на НАСА, откъдето попаднало и в YouTube.

„Неправилното разбиране къде се намира „горе“ може да доведе до появата на сериозни грешки във възприятието и до проблеми с баланса, в случай че човек използва неправилен ориентир за стабилизиране на положението“, разказва Лоурънс Харис от университета Йорк в Торонто.

Както отбелязва канадският учен, инцидентът с Шмит не е бил единичен случай в лунната програма на САЩ, няколко други астронавти, участващи в експедициите „Аполо 15“ и „Аполо 16“, също са станали жертви на коварната лунна гравитация.

Харис, неговите колеги по университет и инженерите Райнър Херпърс и Томас Хофхамър от Университета за приложни науки в Санкт Августин (Германия) решили да проверят експериментално бил ли е виновен за тези падания вестибуларният апарат на човека.

Разбира се, повторно кацане на Луната днес е невъзможно и едва ли ще бъде осъществено до началото на следващото десетилетие, когато НАСА и Европейската космическа агенция ще завършат разработката на космическия кораб Orion.

Но Харис и колегите открили замяна за астронавтите – те провели своите опити в тренировъчната центрофуга SAHC на ESA в Центъра за авиационна и космическа медицина в Кьолн. Този апарат позволява не само да се имитира натоварването, възникващо при излитане и кацане на космическите кораби, но и да се създадат зони с понижена сила на привличане.

За „космическите полети“ в тази центрофуга авторите избрали десет доброволци сред пилоти на Бундесвера, които гарантирано не страдали от нарушена система за ориентация в пространството.

По време на опитите медиците привързвали участниците към кушетка, над която бил прикрепен монитор. След включването на центрофугата на екрана под необичаен ъгъл се появявала картинка.

Главната задача на доброволците била търсене на отговор на прост въпрос – дали на екрана е бил изобразен символ на буквата p или d. За решаването на загадката доброволците имали само 500 милисекунди.

Всеки от доброволците извършил серия „кацания“ на няколко планети с различно ниво на гравитация, което се различавало от почти микрогравитация (0 g) до околоземно ниво (1 g).

Като сравнили резултатите от всички тези виртуални експедиции, Харис и колегите му открили любопитен факт – при ниско ниво на гравитация, съответстващо на 15% и по-малко от силата на привличане на Земята (0,15 g), участниците в експеримента рязко започвали да се сблъскват с проблеми при разпознаването на символа.

При достигане на тази отметка, както смятат авторите, вестибуларният апарат във вътрешното ухо напълно изключва и на човек му се налага да се ориентира само с помощта на очите и положението на тялото спрямо околните обекти. Тези сетивни органи дават само половината от необходимата за ориентиране информация в мозъка, поради което в неговата работа възникват грешки.

Въпросният феномен напълно обяснява защо Шмит и други астронавти са изпитвали проблеми с баланса на тялото и ориентацията върху Луната – силата на привличане на единствения земен спътник е 17% от земната, което е близо до лимита на работа на вестибуларния апарат.

Затова авторите очакват, че новите лунни експедиции и жители на лунни бази, чието построяване често се споменава от Русия, САЩ и други космически държави, може постоянно да изпитват такива проблеми.

„Ако мозъкът не чувства достатъчна сила на привличане за определяне къде се намира „горе“, астронавтите могат да бъдат дезориентирани. Това може да доведе дотам, че да започнат да превключват в неправилна страна или да се движат в грешна посока по време на аварии и извънредни ситуации.

За нас е изключително важно да разберем как човек определя за себе си посоката „горе“ и колко силно гравитацията влияе върху това, преди да се отправим към други планети и небесни тела, чието привличане се отличава от земното“, добавя Майкъл Дженкин, колега на Харис.

Този проблем, както подчертават авторите на статията, засяга само усвояването на Луната и други малки небесни тела с ниска гравитация. Силата на привличане на Марс, втората планетна цел на НАСА и други космически агенции, е три пъти по-малка от земната и е 0,38 g.

Благодарение на това астронавтите, кацащи на повърхността на Червената планета, и бъдещите колонизатори няма да губят равновесие или ориентация.

Резултатите от изследването са публикувани в сп. PLoS One.