Как стать астронавтом? Все, что вам следует знать, прежде чем вы покинете Землю

Одно из моих любимых занятий на космической станции – приплыть в российский сегмент в пятницу вечером по окончании рабочей недели и потусоваться с ребятами. Мы ужинали, смотрели телевизор и смеялись. У нас появилась традиция, которую мы назвали нашей «культурной программой». Мои друзья-космонавты помогли мне научиться выражениям, которые я никогда бы не выучил на уроках русского языка, и это обеспечивало нам целые часы развлечений.

Я до сих пор помню, как Антон Шкаплеров, Геннадий Падалка, Миша Корниенко и Саша Самокутяев смеялись, когда я выучил слова, которых вы не найдете в учебниках (или не услышите в мужской/женской компании). Когда у нас уже была установлена хорошая спутниковая связь, я воспользовался телефонной системой станции, чтобы позвонить Вацлаву, который к тому времени обычно возвращался домой после работы в Космическом центре Джонсона в Хьюстоне. «Вацлав, что значит ххххх?» От неожиданности он даже был вынужден остановиться, чтобы не лопнуть от смеха, так сильно он смеялся над тем, чему меня научили товарищи. «Культурные программы» в пятницу вечером были очень важны для меня, когда я находился в космосе. Одно из выражений, которому научили меня товарищи по команде – Антон и Геннадий, – было навсегда запечатлено на переборке одного из модулей МКС. У нас была мини-церемония, во время которой мы придумали это выражение для мотивации будущих экипажей, при этом мы смеялись так сильно, что если бы не плыли в невесомости, то могли бы упасть. Я не могу повторить его, потому что эту книгу могут читать женщины, но его основной смысл сводился к следующему: «Они нехорошо обращаются с нами, но мы становимся сильнее». Если хотите, можете сами подставить нужный глагол.

Независимо от того, где вы находитесь – среди иностранных коллег или дома, изучение языка и культуры друг друга имеет большое значение, так как оно поможет вам установить прочный контакт, даже если существуют сильные негативные внешние факторы, мешающие взаимопониманию. Я с гордостью могу сказать, что экипаж 43 экспедиции стал для меня примером того, как люди разных культур смогли найти общий язык, жить и работать вместе, стать друзьями на долгие годы, несмотря на трудности.

3. Бумажные пакеты

Как научиться не вдыхать слишком много углекислого газа

Есть много причин, чтобы ценить и любить нашу Землю. Очень много. У нас есть воздух, чтобы дышать, и вода для питья. Еда в изобилии. Мы защищены от космического излучения магнитным полем нашей планеты. Тысячи законов природы обеспечивают возможность жизни на Земле. Когда вы задумываетесь об этом, понимаете, что многое просто удивительно.

Атмосфера с её циклом взаимодействия кислорода и углекислого газа – одно из таких необычных явлений. Проще говоря, животные вдыхают кислород и выдыхают углекислый газ, а потом деревья и растения поглощают его и после переработки выделяют кислород. Какая удивительная и прекрасно работающая система жизнеобеспечения! Но когда дело доходит до космических кораблей, их конструкторам приходится прилагать титанические усилия, чтобы обеспечить удовлетворение потребности экипажа в кислороде. Снижение уровня углекислого газа – одна из основных задач системы обеспечения жизнедеятельности. Поскольку астронавты выдыхают углекислый газ на борту космического корабля, где нет растений, которые могли бы его переработать, наличие системы его удаления является обязательным для предотвращения гибели экипажа.

Поскольку созданная человеком аппаратура иногда выходит из строя, каждый астронавт должен уметь определять у себя симптомы излишнего воздействия углекислого газа. Если вы вдохнули его слишком много, вы должны знать об этом и уметь принять необходимые меры прежде, чем станет слишком поздно. Поскольку для этого требуется специальная подготовка, НАСА разработало высокотехнологичную систему, дающую точные результаты, с помощью которой каждый астронавт может научиться определять у себя симптомы передозировки углекислого газа.

Нас заставляли надевать на головы бумажные пакеты и дышать в них до тех пор, пока внутри не накапливался углекислый газ, а у нас не начинала кружиться голова. Да, именно так, и я не шучу. Именно таким образом я понял, на что похожа передозировка углекислым газом. Для нас такая тренировка оказалась полезной, но, пожалуйста, не пытайтесь повторить это дома. Под наблюдением летного врача коллеги по «STS-130» и я усаживались за стол, каждый выдыхал воздух в бумажный пакет от ланча. Мы пристально смотрели друг на друга, у каждого было стремление превзойти того, кто сидел рядом. Летные врачи убеждали: «Это не соревнование; просто дыши, пока не почувствуешь своих собственных симптомов, и тогда прекращай. Тебе не дадут награды за то, что ты будешь дышать в пакет дольше остальных».

Однако несмотря на то, что мы были астронавтами, в нас жил дух соперничества. Между пилотом и специалистом миссии, военно-воздушными силами и морской пехотой, командиром и пилотом все- гда есть конкуренция, всегда, когда есть возможность помериться результатами!

Итак, мы сидели, уставившись друг на друга, посверкивая глазами, по лбам катились капли пота, щеки приобретали багровый оттенок, губы синели, глаза лихорадочно бегали от одного к другому. Сцена была точно такая же, как в фильме «Парни что надо», когда Алан Шепард, Джон Гленн и Гордо Купер спокойно смотрели друг на друга во время тестирования объема их легких. Один за другим члены моего экипажа стаскивали с лица бумажные пакеты, делая глубокий вдох долгожданного кислорода. Летные врачи умоляли нас не геройствовать. Наконец остался только один из нас с пакетом у лица. Не буду говорить, кто был последним, но его инициалы – Т. В. Не то чтобы кто-то занимался подсчетом…

Проблемы с углекислым газом несколько раз возникали у меня в космосе. Во время полета на шаттле мы были пристыкованы к Международной космической станции (МКС) в течение десяти дней, a когда настало время покидать ее, весь наш экипаж «STS-130» собрался в тесной кабине «Индевора», и сразу же был закрыт шлюзовой люк между шаттлом и МКС. Мы внезапно оказались в ситуации, когда шесть человек одновременно выдыхали углекислый газ в относительно небольшом отсеке шаттла, и его уровень быстро повышался. Через несколько минут каждый из нас почувствовал свои индивидуальные симптомы передозировки CO2: учащенное сердцебиение, частое и поверхностное дыхание, покраснение лица, покалывание в губах и на кончиках пальцев, заложенность ушей, головная боль. Мы шутили, что это было похоже на встречу сотрудников НАСА в Космическом Центре Джонсона. Хьюстон приказал нам включить дополнительный скруббер для CO2 (баллон с гидроксидом лития, который удаляет CO2 из воздуха), и вскоре мы почувствовали себя лучше.

Во время моего длительного полета на МКС проблема воздействия CO2 встала более остро. В нашем экипаже было от трех до шести человек, в зависимости от графика ротации «Союза», и разница, в зависимости от того, сколько человек находилось на борту – три или шесть, – была хорошо заметна. Скрубберы для CO2 (газоочистительные аппараты, основанные на промывке газа жидкостью) работали гораздо эффективнее, когда на борту было меньше людей, выдыхающих углекислый газ. Эти скрубберы были совместной российско-американской разработкой, обычно они поддерживали уровень CO2 на уровне примерно 3 мм/ рт. ст. парциального давления, что более чем в десять раз выше земного показателя. Во время длительного полета мы напоминали себе лягушек, находящихся в кастрюле с медленно закипающей водой, потому что уровень CO2 никогда не менялся резко, как это было на «Индеворе», – мы просто постоянно подвергались воздействию медленно меняющегося уровня CO2 повышенной концентрации.

Можно с уверенностью сказать, что во время длительного полета большинство членов экипажа испытывают какие-то негативные симптомы, вызванные воздействием CO2. Это могут быть головные боли, заложенность ушей, раздражительность или то, что мы ласково называем «космическим мозгом» – состояние, в котором ваши мыслительные способности ограничены и невозможно соображать так же хорошо, как на Земле. Иногда, когда один из скрубберов выходил из строя или появлялась новая команда из трех астронавтов, концентрация CO2 неизбежно увеличивалась. Это приводило к тому, что у некоторых астронавтов возникали симптомы передозировки CO2. Однажды ночью я не мог уснуть в своем отсеке из-за технической проблемы, и пришлось найти другое место на МКС, где я мог бы расположиться. Выбрал PMM, наш модуль хранения. После того, как я пристроил спальный мешок и наконец-то закрыл глаза, я почувствовал, что мое сердцебиение учащается, а губы начинают болеть. Это были явные симптомы повышенного уровня CO2. Я понял, что вентиляция в этом модуле была недостаточно хорошей, и после нескольких перемещений своего спального мешка сдался и вышел в главный коридор Узла-1. Этот урок показал мне всю важность вентиляции. Потому что циркуляция воздуха в космосе невозможна без электрических вентиляторов. В отсутствие вентиляции во время дыхания космонавта создается облако CO2, и, если оно не перемещается, космонавт будет медленно умирать.

Во время моего полета у нас произошла чрезвычайная ситуация, и экипажу пришлось воспользоваться кислородными масками. А когда аварийная ситуация была разрешена, мы продолжали хранить наполовину использованные кислородные баллоны, ожидая от Хьюстона инструкций по их утилизации. Мы просто пришли в восторг, когда узнали, что нам разрешили выпустить в атмосферу станции кислород, который оставался в баллонах. Весь экипаж выстроился в очередь, чтобы принять на себя удар кислорода из баллона. Этот кислород сразу же избавил нас от ежедневной передозировки CO2. Я почувствовал прилив облегчения в голове и даже заметил, что зрение стало несколько лучше. Таким же образом скафандр на 100 % заполнен чистым кислородом. Поэтому, выходя из станции в открытый космос, вы можете несколько часов провести в более чистой атмосфере. Несмотря на множество других неудобств физического характера, связанных с выходом в открытый космос, мне нравилось дышать чистым кислородом хотя бы на протяжении нескольких часов.

В действительности ни один из врачей, работающих в НАСА, не представляет долгосрочных последствий воздействия такого уровня углекислого газа, потому что люди на Земле не подвергаются влиянию чего-либо подобного в течение столь продолжительного времени, как астронавты. И до сих пор нет всеобъемлющих исследований и долговременных оценок здоровья астронавтов. Существуют гипотезы о том, что это может повлиять на зрение, сердечно-сосудистую систему, функции мозга (раннее начало болезни Альцгеймера?), и кто знает на что еще. В любом случае число астронавтов, летавших в космос, невелико, и пока сложно провести медицинские исследования, на основании которых можно делать какие-то выводы.

Но одно я знаю точно: я держал голову в этом пакете дольше, чем кто-либо другой. Это моя история, и я решил поделиться ею с вами.

4. «Рвотная комета»

Первое знакомство с невесомостью

Я люблю самолеты. И я люблю названия самолетов: Сокол, Гадюка, Орел, Шершень, Мустанг, Молния, Грохот, Призрак. Список можно продолжить. Как сказано в Притчах 22:1: «Доброе имя лучше большого богатства». Вот почему, когда я попал в НАСА и мне сказали, что я буду летать на «рвотной комете», я отнесся к этому немного скептично.

Традиция полетов с нулевой гравитацией восходит к началу реализации космической программы, когда специалисты НАСА искали способ дать прочувствовать астронавтам состояние невесомости. Конечно, вы можете испытать невесомость в течение секунды, если прыгнете с крыши своего дома, но в конце вас будет ждать болезненное приземление. Если у вас есть доска для серфинга (а она появилась в нашей стране раньше, чем юристы), вы сможете в течение секунды испытать чувство свободного падения прежде, чем упадете вниз. Если вы летите на легком самолете, пилот может резко прибавить скорость, и вы получите несколько секунд в невесомости. Но чтобы действительно провести в невесомости значительное количество времени, вам нужно двигаться чрезвычайно быстро, и, оказывается, самолет способен обеспечить больше двадцати секунд невесомости. Механика того, как это работает, довольно проста. «Рвотная комета» вылетает в закрытую рабочую зону протяженностью в 160 километров, простирающуюся над Мексиканским заливом и имеющую достаточно воздушного пространства для маневра. Самолет поднимается на высоту до 6000 метров со скоростью до 648 км/ч, затем резко меняет направление движения, устремляясь вниз. На этой скорости пилот берет на себя штурвал, и все пассажиры падают на пол, под действием двойной гравитации вес их тел увеличивается вдвое. Когда нос самолета находится под углом 45 градусов над горизонтом, пилот тянет ручку управления на себя до тех пор, пока гравитация не становится равной нулю. Это немного похоже на американские горки, на вершине которых транспорт делает паузу и немного притормаживает. Но в случае «рвотной кометы» все более драматично и длится гораздо дольше. Самолет летит по этой параболической дуге[1] примерно в течение двадцати пяти секунд, затем его нос опускается на 30 градусов ниже линии горизонта. В этот момент пилот снова с силой тянет на себя ручку управления, еще раз вдавливая в пол бедных пассажиров, вес которых увеличился вдвое под действием гравитации. Если бы вы были физиком, вы бы описали траекторию движения самолета как параболу.

Это головокружительное движение – нос вниз, штурвал на себя, вдавить всех в пол, штурвал от себя, все парят в невесомости в течение двадцати пяти секунд, затем все повторяется сначала, и так десять раз – десять парабол. Потом самолет достигает границы зоны, разворачивается, и все повторяется сначала. В большинстве таких полетов выполняется по сорок парабол, и длится он два-три часа.

Когда я впервые прибыл в НАСА, для подготовки все еще использовался KC-135 «рвотная комета» – рабочая лошадка американских пилотов, которые на протяжении многих десятилетий отрабатывали на ней полеты на невесомость. Это был потрясающий самолет, с большим просторным салоном и мягкими стенами, где было много места для его несчастных пассажиров, чтобы они могли плавать в невесомости или испытывать оборудование, которое ученые тестировали перед отправкой в космос. Спустя годы в НАСА началось сокращение расходов, а потому в качестве «рвотной кометы» стали использовать не такой большой по размеру двухдвигательный самолет C-9, для заправки которого требовалось меньше топлива, чем на четыре двигателя KC-135. И, следовательно, меньше финансовых расходов. На самом деле самолет С-9 был довольно хорош, потому что в нем было около 90 % полезного объема и в обслуживании он был дешевле KC-135. Через несколько лет у штаб-квартиры НАСА появилась блестящая идея приватизировать эту программу. Она заключила с коммерческой компанией договор, который обошелся ей дороже собственного самолета, а наши ученые получили меньше ценных данных. Вскоре после этого программа была полностью закрыта, и теперь у НАСА нет возможности проводить учебные полеты на невесомость. У российских и европейских космических агентств до сих пор есть их собственные варианты «рвотной кометы», а у НАСА нет. Несмотря на то, что зачастую приватизация – хорошее дело, в данном случае это оказалось не так. Полеты НАСА были эффективными и основывались на синергии с другими аспектами его авиационной программы, и было крайне неприятно лишиться такой важной части космической подготовки из-за ошибки, которая была названа приватизацией.

Я с нетерпением ждал своего первого полета в невесомости. Я был летчиком-истребителем и летчиком-испытателем, облетав при этом более 40 типов самолётов. Но эти параболы, вверх и вниз внутри заплесневелого самолета эпохи 1960-х годов, заполненного теплым и влажным воздухом Хьюстона, в котором «висели» запахи тысяч предыдущих полетов «рвотной кометы», внушали мне сильное беспокойство. Поскольку в то время у меня был статус новичка, т. е. ASCAN (аббревиатура НАСА, кандидат в астронавты), я должен был лететь вместе с остальными. И мы решили, что совершим первый полет, не принимая средств от укачивания, чтобы из чувства солидарности впервые испытать и понять невесомость как она есть. И поэтому, вопреки строгим рекомендациям наших летных врачей и более опытных астронавтов, я отправился в свой первый полет на невесомость, не приняв каких бы то ни было медикаментов. Фу… Эти параболы, вверх и вниз, то плывешь в воздухе, то тебя вдавливает в пол, и нет возможности посмотреть в иллюминатор, запахи побывавших внутри самолета десятков новичков, страдавших от тошноты, и вонючего топлива для реактивных двигателей, вверх и вниз – и так сорок раз. Я продержался около десяти парабол, прежде чем меня затошнило. Сохранилась забавная фотография, на которой я в окружении моих одногруппников целовал землю после полета. Если вы когда-нибудь решите совершить один из таких полетов на невесомость в качестве астронавта или коммерческого пассажира, хочу вам кое-что посоветовать: принимайте лекарства. Позже я узнал, что многие из моих друзей обманули всех и перед полетом именно так и поступили. Уверен, они оказались умнее других.

Опыт пребывания в невесомости был впечатляющим, совершенно отличным от всего того, что я когда-либо испытывал на Земле. Казалось, что я падаю, при этом без какого-либо давления на мое тело; меня ничто не удерживало, и малейшее столкновение со стеной или одногруппником буквально отбрасывало меня в противоположном направлении. И в то же время это была битва с пятнадцатью людьми, летающими по кругу в салоне самолета, каждый из которых с силой махал ногами и руками, раскачиваясь в пространстве в состоянии дезориентации. Чтобы защитить себя, мне потребовались бы футбольный шлем и капа. Примерно через тридцать минут я обрел уверенность в себе, научившись основам того, как держать свое тело под контролем.

Однако самое важное, что нужно знать о «рвотной комете», это то, что делать, когда завершается состояние невесомости. В конце параболы пилот обращается по громкой связи к пассажирам, плавающим в невесомости, и извещает их о том, что пришло время вытаскивать себя из этого состояния. И старший по погрузке орет: «Ноги вниз, останавливаемся!» Если вы слышите это, пришло время спуститься на пол, ваше тело должно лежать на его поверхности, потому что примерно через две секунды самолет начнет резко подниматься вверх, и сила гравитации возрастет в два раза или более. Если бы вы все еще были под потолком, вы неминуемо свалились бы на пол. Если бы вы все еще стояли на ногах или на руках, то внезапно испытали бы давление резко увеличившегося веса вашего тела, и это могло бы привести к нежелательной травме. При выходе из невесомости я всегда старался держать голову неподвижно и вертикально. Это должно было помочь справиться с тошнотой, потому что, если голова болтается из стороны в сторону при резком взлете, это может негативно повлиять на вестибулярный аппарат. Не уверен, так ли это на самом деле, но я всегда старался держать голову в одном положении, и мне это помогало.

Привыкание астронавтов к плаванию в невесомости – чрезвычайно важная задача программы нулевой гравитации, но еще важнее было испытать в таких условиях научное оборудование до отправки в космос. Одним из самых запоминающихся экспериментов, которые я провел на «рвотной комете», было тестирование нового устройства для интубирования. Они обычно используются для того, чтобы создать у пациента искусственный дыхательный путь в случае оказания ему неотложной медицинской помощи в условиях космоса. Провести трубку по трахее, а не по пищеводу – очень сложная задача и для хорошо обученного медицинского персонала на Земле, а для такого как я, летчика-истребителя, стала бы еще сложнее в невесомости. Поэтому было разработано новый механизм, похожий на рожок для обуви, который облегчал спуск трубки в нужное отверстие позади языка. И я несколько раз выполнил эту процедуру во время нескольких полетов на невесомость. Другим запомнившимся мне экспериментом стало проведение ультразвукового исследования сонной артерии на моей шее, чтобы изучить влияние невесомости на сердечно-сосудистую систему. Я был потрясен, когда увидел, как сонная артерия сужается под действием силы тяжести и затем резко расширяется под влиянием нулевой гравитации. Я думал, что должен потерять сознание, когда основные кровеносные сосуды на шее так резко сужались и расширялись, но мозг продолжал работать просто отлично!

Еще один эксперимент состоял из серии испытаний спутников, разработанных в Массачусетском технологическом университете (MIT). Их с некоторой иронией называли шарами, потому что они имели форму маленьких кубиков, размером чуть больше ланчбокса, и использовались для тестирования эксплуатационных характеристик спутниковых станций. Когда самолет достигал уровня нулевой гравитации, мы выпускали их, и они летали строем, поддерживая между собой контакт; также в конечном счете будут действовать их старшие братья, когда попадут в космос. Это было похоже на съемку сцены из «Звездных войн». Десять лет спустя было очень приятно летать в комании этих маленьких спутников, сопровождавших космическую станцию. Когда я видел этих роботов, в реальных условиях летающих вокруг МКС, возникало ощущение, что я уже не на съемочной площадке, а на самом настоящем космическом корабле из «Звездных войн». Когда на «рвотной комете» у нас не было официально заявленных экспериментов, спонсорами которых выступало НАСА, мы брали на борт студентов колледжей, которые тестировали свои собственные инженерные проекты, оплачиваемые их университетами.

Программа полетов на невесомость была одним из самых успешных и полезных проектов НАСА, которая осуществлялась в течение десятилетий, давая многим астронавтам, ученым и студентам возможность познакомиться с невесомостью и испытать свое оборудование. Она максимально помогла мне ментально подготовиться к космическим полетам и невесомости. Я говорил это раньше и повторю еще раз: если вы решитесь на это, примите лекарства! Иначе будете целовать трап после приземления…

5. Курс выживания

Подготовка к нештатным ситуациям в космосе

Я должен признать, что во время пребывания в ВВС мне меньше всего нравился курс по выживанию. После окончания первого года обучения в Академии ВВС, когда мне было 18 лет, я должен был пройти курс подготовки SERE (аббревиатура от слов Survival (выживание), Evasion (уклонение), Resistance (сопротивление), Escape (побег)). Это был достаточно жесткий обряд посвящения, появившийся после войны во Вьетнаме, когда стало известно о жестоком обращении, которому годами подвергались военнопленные американские летчики в печально известной тюрьме Хоа-Ло. Военные разработали программу SERE, чтобы обучить летчиков навыкам, которые могли потребоваться во время будущих конфликтов, чтобы выжить, избежать опасности и оказать сопротивление. В теории это могло быть полезным для меня, но на практике я не был большим сторонником голодания, замерзания или пыток, поэтому не испытывал особого энтузиазма, когда отправился на подготовку SERE в июле 1986 года. Я и не догадывался, что курс выживания станет неотъемлемой частью моей профессиональной деятельности на протяжении последующих тридцати лет.

В 1988 году в рамках программы по обмену с французской Академией ВВС я прошел курс выживания в лесу. Прежде чем завершилась летная подготовка в Академии ВВС, мне пришлось выживать в водах архипелага Флорида-Кис. Затем, пройдя отбор в астронавты, я отправился в горы Мэн с ВМС США. После всех этих приключений я понял, что научился всему, что только можно было узнать: теперь я умел бороться с холодной и влажной погодой, «сохранять пот, а не воду» в пустыне, понял, что телесный контакт имеет решающее значение для предотвращения переохлаждения; узнал, как остаться сухим любой ценой и что чистая вода нужна гораздо больше, чем еда, и т. д. Думаете, больше не было необходимости в подобных тренировках? Как бы не так.

НАСА сотрудничает с NOLS (Национальной школой лидерства в условиях природы) по программе, предназначенной для психологической подготовки экипажей к испытаниям в условиях длительного космического полета. Существует несколько видов курсов NOLS: пеший туризм, морской каякинг, парусный спорт, выживание в зимних условиях и т. д. Я был астронавтом уже пять лет, когда меня направили на занятия по морскому каякингу в Принс-Уильям Саунд, Аляска. Затем, семь лет спустя, после назначения на мой второй полет на МКС, я отправился в другую поездку по линии NOLS, снова на Аляску. Во время подобных экспедиций предоставлялся шанс познакомиться с возможными членами будущего экипажа в тяжелых условиях. Если бы мы только знали, при каких обстоятельствах будут проходить эти испытания!

Офис NOLS на Аляске находится рядом с аэропортом в Анкоридже, и вскоре после долгого перелета, за которым последовала короткая поездка на автобусе, мы уже собирали сумки с оборудованием, изучали основы морского каякинга и знакомились с нашими двумя инструкторами. Основной принцип любого похода – не брать с собой много вещей и держать их в водонепроницаемой упаковке, и каякинг не стал исключением. Сначала одежда была помещена в пластиковые герметичные пакеты фирмы Ziploc, затем плотно набита в толстые водонепроницаемые вещевые мешки. Уменьшение объема чрезвычайно важно – обе мои поездки продлились больше десяти дней, и вся моя поклажа должна была уместиться в каяке. Одежда (одна запасная футболка и брюки), нижнее белье (по чистой паре на каждые несколько дней), носки (три пары), одна флисовая рубашка и хорошая куртка «Гортекс». Провизия. Палатки. Плитка для приготовления еды. Топливо. Журнал. В восьми каяках было мало места для двенадцати человек, а мы еще должны были втиснуть в них все свое снаряжение.