Co się dzieje z organizmem człowieka przez 9 minut lotu na orbitę? “Uderzenie kijem bejsbolowym” [RELACJE]

W ciągu najbliższych pięciu lat aż trzy firmy, SpaceX, Blue Origin i Virgin Galactic, planują wysłać na orbitę kosmicznych turystów. Ktokolwiek zdecyduje się – jak Yusaku Maezawa, japoński multimilioner – przekonać się na własne oczy, że Ziemia jest kulą, będzie się musiał do tej wycieczki solidnie przygotować. Startupy takie jak brytyjski Blue Abyss oferują kompleksowe szkolenie dla przyszłych astronautów, zarówno prywatnych, jak i wysyłanych przez państwowe agencje kosmiczne.

Obejmuje ono naukę poruszania się w stanie nieważkości, przeprowadzania prostych eksperymentów, a także przygotowujące do startu testy w wirówkach przeciążeniowych. Jak wygląda takie urządzenie? To długie ramię, na którego końcu znajduje się kabina. Gdy się obraca, wytwarza przeciążenia rzędu nawet kilkudziesięciu g. Daje przedsmak lotu na orbitę: kilku bardzo nieprzyjemnych minut, w czasie których ma się wrażenie, że – używając słów słynnego kanadyjskiego astronauty Chrisa Hadfielda – zgniata nas goryl.

BIOLOGIA WYTRZYMAŁOŚĆ NA PRZECIĄŻENIA – ILE G MOŻE ZNIEŚĆ CZŁOWIEK?

Na Ziemi działa na nas siła ciężkości wynosząca 1 g, w stanie nieważkości 0 g. Czasami jednak można ważyć o wiele więcej

4 g – tyle odczuwa się podczas lotu w kosmos, ale także (przez sekundę) podczas jazdy rollercosterem

6 g – działa na korpus kierowcy pod- czas wypadku, gdy jechał z prędkością 55 km/godz

46 g – przeżył John Stapp w 1954 r. podczas jazdy saniami rakietowymi. Na pewien czas utracił wzrok, jednak ostatecznie żył aż 89 lat.

180 g – takiego rekordowego przeciążenia doświadczył kierowca Formuły 1 David Purley, gdy jego samochód zderzył się ze ścianą (na 66 cm wyhamował ze 173 km/godz. do zera). Purley przeżył, doświadczył jednak licznych złamań.
 

SPALAM SIĘ

Do 1687 r., kiedy Isaac Newton odkrył prawo powszechnego ciążenia, nikt nie miał pojęcia, że chodząc po powierzchni Ziemi podlega działaniu jakiejś siły. Tymczasem od początków ludzkości każdy mieszkaniec naszej planety, któremu dane było ważyć 70 kg, znosił nacisk grawitacji wynoszący w przybliżeniu 680 niutonów (czyli 1 g). Czy to dużo? Tyle wynosi jedna dziesiąta prawego sierpowego profesjonalnego boksera (zakładamy, że powierzchnia, na której ląduje jego cios, ma 40 cm kw.) albo moc, z jaką gryziemy jabłko. To, że nie zdajemy sobie sprawy, że Ziemia cały czas lekko nas boksuje, to efekt przyzwyczajenia do oddziaływania grawitacyjnego, którego na co dzień w ogóle nie odczuwamy.

Wystarczy jednak, że znajdziemy się na szczycie platformy startowej promu kosmicznego, czyli dwa boiska piłkarskie nad Ziemią, a znane ze szkoły wzory fizyczne staną się sprawą życia i śmierci. Żeby dostać się na okołoziemską orbitę, trzeba bardzo szybko nabrać prędkości wynoszącej prawie 8 kilometrów na sekundę (ponad 28 tys. kilometrów na godzinę), czyli 23 razy tyle, ile wynosi prędkość dźwięku. W przypadku dawnych amerykańskich wahadłowców zapewniały to trzy silniki główne na paliwo ciekłe (ciekły tlen i ciekły wodór) oraz dwie rakiety wspomagające.

W przypadku używanych obecnie statków kosmicznych Sojuz MS wystrzał z Ziemi gwarantuje trzyczłonowa rakieta Sojuz FG. Wypełnia ją 300 ton ciekłego tlenu i paliwa lotniczego (wahadłowce spalały ponad 1700 ton paliwa), które zniknie w ciągu niecałych dziewięciu minut. Tyle czasu potrzeba, by zamknięci w statku kosmicznym astronauci znaleźli się 200 km nad powierzchnią naszego globu.

CAŁY DRŻĘ

W przypadku podróży Sojuzem załoga wsiada do rakiety 2,5 godz. przed lotem. Jak wygląda start? – Chociaż ćwiczysz to latami, tak naprawdę nie wiesz, co poczujesz, ponieważ nie ma sposobu, by to dobrze symulować – opowiada astronauta Robert Satcher – więc w rzeczywistości trenujesz dopiero, gdy rakieta rusza z miejsca. – Start to niezwykłe doświadczenie – wspomina astronautka Katherine Megan McArthur – słyszałam wielu ludzi, którzy mówili na przykład, że odczuwa się coś jak uderzenie kijem bejsbolowym w oparcie fotela. Nic podobnego. Trudno to oddać słowami, ponieważ w niezwykle krótkim czasie doświadczasz przyspieszenia, na które nic cię nie przygotuje – chyba że już masz to za sobą.

„W ostatnich sekundach przed startem hałas i wibracje w kapsule stały się tak duże, że człowiek nie miał pojęcia, czy opuścił już platformę startową czy nie – opisywał z kolei swój lot Sojuzem Tim Peake w książce „Zapytaj astronautę”. – Wewnątrz statku kosmicznego wrażenie robi czysta energia, wibracja i przyspieszenie, których się doświadcza. Doznania przenikają do wnętrza ciała. Nie ma jednak gwałtownego wybuchu ani dudnienia w uszach. Nie można też zobaczyć niczego przez okna, bo osłona nadal ochrania pojazd kosmiczny”. – 6 sekund przed startem uruchamiają się silniki – opisuje doświadczenie lotu wahadłowcem Chris Hadfield – kiedy to się dzieje, cała konstrukcja chwieje się lekko. Czujesz to, a potem widzisz, jak pole startowe znika z okna i zanim się zorientujesz, lecisz prosto w górę z prędkością 160 km/godz. Cały czas przyspieszasz w niezwykle brutalny sposób, a wstrząsy są gigantyczne – prom kosmiczny nie prześlizguje się po niebie jak samolot pasażerski, ale porusza się jak wibrujący widelec.

WIDZĘ CIEMNOŚĆ

– Po 45 sekundach poruszasz się już szybciej niż dźwięk – wspomina Hadfield – i cały czas przyspieszasz. Po 70 sekundach lecisz szybciej i jesteś wyżej niż Concorde. Czujesz się, jakbyś pędził na gigantycznej fali, jakbyś był pchany i podnoszony przez wielką rękę albo potrząsany w szczękach potężnego psa. Pojazd trzęsie się i wibruje, a przyspieszenie wgniata cię w fotel. Kiedy jeden zestaw silników wyłącza się, a następny włącza, jesteś rzucany w przód i w tył. W przypadku amerykańskich wahadłowców silne szarpnięcie następowało po około 2 minutach, kiedy odłączały się dwie rakiety wspomagające (były wielokrotnego użytku, więc na spadochronach powoli opadały na Ziemię).

W podobnym czasie od startu potrząśnięcia doświadczył Tim Peake – Sojuz odrzucał pierwszy człon rakiety również po około dwóch minutach (na wysokości ok. 40 km). „Nagle pochyliliśmy się do przodu, mając wrażenie, że spadamy” – opisuje
astronauta. Uczucie powtórzyło się po niecałych pięciu minutach od opuszczenia Bajkonuru, kiedy odłączał się drugi człon Sojuza (wysokość 170 km), a potem po raz ostatni po ponad ośmiu minutach, kiedy odpadł trzeci człon (ok. 220 km nad Ziemią).

Jakiego największego przeciążenia doświadczają astronauci? – Rzędu 4 g, a to takie uczucie, jakby położył się na tobie potężny grubas – opisuje Hadfield. Podobny wynik osiąga się na pokładzie Sojuza. „Było to niezwykłe doświadczenie – wspomina Tim Peake. – Czułem, jak coraz głębiej wciska mnie w fotel, jak napinam mięśnie brzucha koncentrując się na odpowiedniej technice oddychania, której nauczyłem się w wirówce… i starając się nie wybuchnąć śmiechem z powodu tłumionych emocji”.

Na szczęście w czasie startu nie można zemdleć (przynajmniej z powodu przeciążeń). W kosmos leci się na plecach, a więc nie ma niebezpieczeństwa, że grawitacja uniemożliwi krwi dostanie się do mózgu. Po trzech minutach, gdy Sojuz odrzuca osłony aerodynamiczne, zaczynają się pamiętne chwile. Statek kosmiczny pokonuje umowną granicę kosmosu zwaną linią Karmana (100 km nad powierzchnią), a niebo zaczyna zmieniać kolor. Dzieje się to błyskawicznie – wystarczy 15 sekund, by z niebieskiego zrobiło się smoliście czarne. Ten kolor jest bardzo szczególny. „To najciemniejsza czerń, jaką można sobie wyobrazić – opisuje Tim Peake. – Wygląda naprawdę niezwykle. Myślę, że dzieje się tak dlatego, że przywykliśmy do rozgwieżdżonego nocnego nieba z rozproszonym światłem słonecznym i pokrywą chmur odbijającą światła od Ziemi. W przestrzeni kosmicznej jest inaczej. Gdy w nią spojrzałem, zostałem wynagrodzony widokiem atramentowej czerni”.

POZOSTAJĘ NA POSTERUNKU

Co robi załoga w czasie tych strasznych ośmiu minut? – Stajesz się coraz cięższy i cięższy, jakby ktoś sypał na ciebie piasek, i jesteś coraz mocniej wciskany w fotel – opowiada Hadfield. Na szczęście w tym stanie nie ma zbyt wiele pracy. Lot jest w pełni zautomatyzowany, zadaniem załogi jest więc wyłącznie kontrolowanie, czy wszystko przebiega zgodnie z planem. Astronauci musieliby zareagować tylko wówczas, gdyby doszło do sytuacji awaryjnej (tak się stało
w październiku 2018 r., kiedy awaryjnie lądował statek Sojuz MS-10 z Aleksiejem Owczyninem i Nickiem Hauge na pokładzie.

W 119 sekundzie lotu zawiodły silniki rakiety i kapsuła załogi oddzieliła się, po czym bezpiecznie wylądowała na ziemi. Astronautom nic się nie stało, jednak doświadczyli ogromnych przeciążeń, znacznie większych niż podczas startu). Jeśli wszystko przebiega zgodnie z planem, astronauci obserwują kluczowe momenty wznoszenia się statku – wyłączanie silników i odrzucanie poszczególnych członów rakiery, a w przypadku Sojuza również odrzucenie powłoki aerodynamicznej. Monitorują ciśnienie wewnątrz statku, a także własny stan zdrowia.

Tim Peake wspomina, że choć z jego fotela trudno było dostrzec wskazania na panelu kontrolnym, to sprawdzał własne ciśnienie krwi. „Pod koniec lotu bacznie obserwowaliśmy zegar. Po chwili poczuliśmy silne szarpnięcie – opisuje. – Silnik zamilkł i statek kosmiczny Sojuz odczepił się od głównego członu rakiety. Weszliśmy prawidłowo na trajektorię orbitalną, a wtedy bez zwłoki przystąpiliśmy do sprawdzania listy kontrolnej, szykując się do uruchomienia pierwszego
silnika orbitalnego”.

NIC NIE WAŻĘ!

Wcześniej jednak następuje wspominany przez absolutnie wszystkich astronautów moment euforii. – Silnik się wyłącza i nagle tracisz wagę – mówi Hadfield – jakbyś został zrzucony z klifu. – W jednej chwili przedmioty wokół ciebie zaczynają unosić się w powietrzu – opowiada astronautka NASA Dorothy Metcalf-
-Lindenburger. – Czujesz się, jakbyś był do góry nogami, choć wiesz, że tak nie jest. – To ułamek sekundy – mówi Kanadyja Julie Payette – najpierw jesteś niezwykle, niezwykle ciężki, a potem nagle – lekki jak piórko. Doświadczasz głębi nieważkości i to jest wspaniałe. Dla Chrisa Hadfielda nieważkość to najlepsza część podróży kosmicznej. – Czujesz się, jakbyś miał supermoc, zdolność latania – entuzjazmuje się. – Ja mógłbym tak latać bez końca!

NIEDOBRZE MI…

Co się dzieje, gdy astronauta pokona wreszcie siłę grawitacji wytwarzaną przez Ziemię ważącą 5,9×1024 kg? Zaczyna się właściwa część podróży kosmicznej. Statek okrąża planetę (raz na 90 minut), a jego silniki są uruchamiane w określonej sekwencji, tak by znalazł się na orbicie, po której porusza się Międzynarodowa Stacja Kosmiczna. Dolecenie i dokowanie do ISS trwa niekiedy bardzo długo. Sojuzowi może zająć to nawet dwa dni (choć jest też krótsza procedura zajmująca sześć godzin), które załoga spędza w ciasnocie i niewygodzie modułu orbitalnego. Euforia kończy się, pojawiają się za to zawroty głowy, mdłości i kłopoty z orientacją.

Tego rodzaju kłopoty ma większość astronautów w ciągu pierwszych 24 godzin lotu – wspomina Tim Peake. Winna jest choroba lokomocyjna powodowana przez konflikt sensoryczny: układ przedsionkowy w uchu wewnętrznym człowieka nagle zaczyna dostarczać mózgowi zupełnie innych informacji niż płyną z oczu i systemu propioceptywnego (informującego o położeniu naszych części ciała). W uproszczeniu – gdy w stanie nieważkości ruszasz głową, ucho powiadamia mózg, że wstajesz i się kładziesz, podczas gdy według oczu stoisz nieruchomo.

W rezultacie, jak pisała w książce „Ale kosmos” Mary Roach, na chorobę lokomocyjną cierpi od 50 do 75 proc. astronautów. „To dlatego rzadko pokazuje się filmiki z newsami ze statków kosmicznych z pierwszego czy drugiego dnia lotu. Wszyscy gdzieś tam haftują po kątach” – mówi cytowany przez Roach Mike Zolensky z NASA. Na szczęście po kilkunastu-kilkudziesięciu godzinach ludzki organizm opanowuje informacyjny chaos i znów można cieszyć się pobytem w kosmosie. Przynajmniej tak długo, aż astronauta ponownie znajdzie się w sferze oddziaływania potwornej ziemskiej grawitacji. W czasie i po lądowaniu szykuje mu ona znacznie większe przykrości niż w czasie startu i po nim.

Jak wspomina Tim Peake, ponowne przystosowanie się do siły ciężkości to koszmar. Wracają zawroty głowy i mdłości, chodzi się jak kaczka i ciągle upuszcza przedmioty. Według autora „Zapytaj astronautę” to jak „najgorszy kac na świecie”. „Spoglądanie w sufit często powodowało, że leciałem do tyłu – pisze Peake. – Gdy obracałem głowę na boki, idąc przed siebie, bywało, że schodziłem z chodnika”. Warto? – Gdy po raz pierwszy widzisz Ziemię z orbity, masz uczucie, jakby ktoś zdradził ci sekret – opisuje swoje doznania Chris Hadfield. – To wielki przywilej, ogromny honor. Jakbyś po raz pierwszy miał do czynienia z magią.

Magdalena Salik – wicenaczelna „Focusa”, redaktorka, pisarka.