Мобилизация организма. На что способно наше тело в экстремальных условиях - Ханнс-Кристиан Гунга

пребывания на высоте, как и в других экстремальных условиях окружающей среды (например, в засухе или на жаре), весьма информативным может стать краткий экскурс в сравнительную физиологию. Первое, что приходит в голову, – обратиться за разъяснениями к птицам. В этом отношении два вида птиц особенно интересно физиологически адаптируются к большой высоте: африканский сип и горный гусь. Африканский сип – это хищная птица из подсемейства стервятников Старого Света. Размах ее крыльев достигает 240 см при весе тела от 6 до 9 кг. Обитает африканский сип в области открытых африканских саванн. При доказанной максимальной высоте полета 11 274 м эта птица абсолютный мировой рекордсмен. 11 274 м? Откуда известна достигнутая этим сипом высота с такой точностью? 29 ноября 1973 года именно на такой высоте птица столкнулась с гражданским лайнером, совершавшим полет в небе над Западной Африкой. В результате столкновения двигатель был поврежден так сильно, что пилотам пришлось его выключить. Им, правда, удалось благополучно посадить машину в Абиджане, столице Кот д’Ивуара. При осмотре на земле в двигателе были обнаружены многочисленные перья, по которым был с полной достоверностью опознан африканский сип. Этот рекорд высоты держится до сих пор.

Горный гусь, или, как его еще называют, индийский гусь, никому с такой экстремальной высоты не угрожает, он – перелетная птица, которая дважды в год летит от мест гнездования к местам зимовки и обратно. Места гнездования находятся на высоких плато Центральной Азии, в Юго-Восточной России, в Тибете, в Северной Индии и в Китайской Народной Республике. На зимовку птицы летят через Гималаи на юг Индии. При этом стаи горных гусей наблюдали на высотах около 9000 м, что соответствует высоте пика горы Эверест. Атмосферное давление на такой высоте составляет приблизительно одну треть от давления на уровне моря; соответственно, снижается там и парциальное давление кислорода. Когда в альвеолах легких человека парциальное давление кислорода падает ниже 35 мм рт. ст., кислород не может переходить из альвеол в циркулирующие с кровью эритроциты.

Как умудряются горные гуси и африканские сипы выживать на таких больших высотах? Очевидно, что здесь решающую роль играют два особых адаптивных признака. Так, у горных гусей выявлена мутация гемоглобина. Аминокислота пролин у гусей замещается в гемоглобине аланином. Это позволяет гемоглобину горного гуся быстро и эффективно связывать кислород даже при низких значениях парциального давления кислорода. Другой адаптивный признак – очень сильный гипоксический дыхательный ответ, то есть такое приспособление к высоте, какое мы находим и у тибетцев, – расширение объема легких, что обусловливает большую поверхность газообмена, а также увеличение числа митохондрий в мышечных клетках, что уменьшает диффузионное расстояние, которое должны преодолеть кислород и углекислый газ. При этом легкие у птиц работают гораздо эффективнее, чем у млекопитающих, так как у птиц газообмен в легких основан на принципе противотока. Этот принцип позволяет полнее извлекать кислород из воздуха, так как вдыхаемый воздух, поступая в различные дыхательные мешки, многократно проходит мимо соответствующих мембран. Мы уже давно это знаем и можем принять, что именно так работали легкие брахиозавра, выставленного в Берлинском музее естествознания. Кстати, именно благодаря такому строению легких птиц считают прямыми потомками динозавров. Но все эти чудесные приспособления оказываются абсолютно бесполезными, если мы проникнем на еще большую по сравнению с сипами и гусями высоту и выйдем в космос.

Шлюз, или Образцовое путешествие

Потеря силы тяжести – тяжелая потеря?

Вот теперь мы действительно воспаряем. Наши предки заселили мир, а теперь мы переживаем начало прорыва в космическое пространство – в последнюю эпоху антропоцена, в космоцен, если угодно. Ни одна среда не является более экстремальной, более экзотической. Насколько удачным будет этот прорыв? Какие условия нам придется для этого выполнить? Можем ли мы на самом деле выжить на Луне или на Марсе, и если да, то как будет выглядеть наше существование там? Будет ли от этого польза тем, кто останется жить на Земле?

Вернемся на минутку в исходную точку этой книги – в Вестфалию. В начале 1957 года мои родители купили под застройку небольшой участок земли на окраине Беннингхаузена. Туда в то время вела только одна дорога. В последующие годы там образовался целый поселок, где нашли себе пристанище беженцы из восточных областей, Силезии и Померании. Так уж вышло, что пастор со своим семейством вполне продуманно переехал на Хексвег. Строительные работы, несмотря на страшную жару в 35°, начались в июле и шли довольно ходко, так что уже в начале октября можно было праздновать завершение строительства. Каменщики уже положили камин и штукатурили его, когда мир потрясли легендарные 98 минут – и один из каменщиков сделал то, что должен был сделать в тот исторический момент. Пальцем он вывел на непросохшей штукатурке слово Sputnick. Так что и сегодня можно прочесть эту надпись с очаровательной грамматической ошибкой.

Старт «Спутника-1» 4 октября 1957 года стал первой вехой в космической гонке, которую Запад сначала воспринял как угрозу, а потом как вызов. Угрозой посчитали при этом не бибикающий спутник, а транспортирующую его межконтинентальную ракету, способную поднять в космос объект весом 80 кг. Этот запуск продемонстрировал технологическую мощь Советского Союза. Когда же с первым пилотируемым полетом Юрия Гагарина 12 апреля 1961 года она была подтверждена, США уже не могли медлить. В мае 1961 года последовало заявление Джона Кеннеди о том, что до конца десятилетия человек будет доставлен на Луну, а в 1962 году, в Хьюстоне, в Университете Райса, он же произнес свою легендарную фразу: «Мы выбрали целью Луну не потому, что ее легко достичь, а потому, что это трудно».

Результат гонки с Советским Союзом к Луне известен. В семидесятые годы интерес к пилотируемым полетам ослаб, но потом снова возродился, когда начались полеты космических челноков. При этом выяснилось, что использование многоразовых носителей для вывода в космос различных объектов требует применения очень сложных технологий, и поэтому надежды на экономию средств оказались напрасными. Такие трагические происшествия, как катастрофа «Челленджера» на старте в 1986 году или падение шаттла «Колумбия» при входе в плотные слои атмосферы на обратном пути после двухнедельного пребывания в космосе (каждая из этих катастроф стоила жизни семерым астронавтам), положили конец эре шаттлов. При старте «Челленджера» взорвался большой внешний бак. Причиной трагедии на «Колумбии» в 2003 году стало повреждение теплоизолирующего покрытия «Спейс-шаттла», ставшее причиной гибели астронавтов на входе в атмосферу.

Нет сомнения, что наибольшие риски космических полетов связаны со взлетами и посадками, но и пребывание в космосе в состоянии невесомости таит в себе множество опасности и ведет к адаптивным изменениям в организме, которыми занимается космическая медицина. Она внесла решающий вклад в разработку различных контрмер, чтобы, несмотря на невесомость, сохранить физическую и психическую работоспособность астронавтов во