Что заставляет астронавтов "глупеть" в космосе

Публикуется в разделе "К звездам"

26.10.2014. Космос порой проделывает удивительные фокусы с человеческим сознанием. 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 "Скайлэб" (Skylab).

"Слушай, Саша, это мы вверх тормашками, или весь остальной мир вверх тормашками?"

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.

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 "Скайлэб" или МКС, требуется совсем немного, чтобы ориентация совершенно нарушилась даже после нескольких месяцев, проведенных в космосе.

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 "Скайлэб": "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.

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".

Дэвид Робсон, BBC Future

Хотите что-то добавить или возразить? Вы можете оставлять свои комментарии прямо здесь или вступить в наши группы ВКонтакте или в Facebook и участвовать в обсуждениях