Животные-испытатели аэрокосмической техники

Содержание:

1. Введение.

2. Полеты собак.

2.1. Первые испытатели – собаки Цыган и Дезик.

2.2. Знаменитая собака Лайка.

2.3. «Русская сенсация»: Белка и Стрелка в космосе.

2.4. «Генеральная репетиция» перед первым полетом человека в космос.

2.5. Ветерок и Уголек.

3. Испытатели космоса – обезьяны.

3.1. Испытания Соединенных Штатов Америки.

3.2. Франция.3.3. Аргентина.

3.4. СССР и Россия с программой «Бион».

4. Другие животные в космосе.

5. Заключение.

Источники информации.

Введение.

   Выдержит ли человек огромные перегрузки при взлете? Сможет ли космонавт жить в условиях невесомости? Как подействует на человеческий организм космическая радиация?

    Уравнения с этими и многими другими неизвестными начали решать в конце 1940-х годов ученые в СССР и США - естественно, по отдельности, так как практически одновременно с космической Одиссеей началась Холодная война. В качестве подопытных кроликов первые, следуя традициям корифея советской науки академика Павлова, выбрали собаку, а вторые остановились на ближайшем родственнике человека - обезьяне.

   В 1949 году в нашей стране приступили к исследованиям по изучению возможности выживания живых организмов при полетах на высоту 110-470 км.

    Путь в неизвестность Юрию Гагарину и Герману Титову, а затем американцам Алану Шепарду и Джону Гленну проложат сгинувшая на орбите Лайка, вернувшиеся живыми Белка и Стрелка, "шимпонавты"  Хэм и Энос и сотни других оставшихся безымянными живых существ, благодаря которым человек методом проб и ошибок за десять с лишним лет добрался до орбиты.

Полеты собак.

   Собак выбирали не чистопородных, а дворняжек, поскольку они более выносливы и не столь прихотливы. Будущих «космонавтов» вылавливали по всей Москве и Подмосковью. Собаки должны были весить не более 6 кг и высотой до 35 см, возраст — от двух до шести лет.  

   Собак долгие месяцы тренировали в лаборатории. Их на целый день запирали в тесных клетках, чтобы приучить их к ограниченному пространству, пристегивали ремнями, вращали на центрифуге, испытывали шумом, подвергали постоянным медицинским манипуляциям. Даже отправлять естественные потребности собак заставляли в прикрепленный к телу шланг. Чтобы не путать собачек, их клички были написаны на табличках, вывешенных на клетках. А у тех, кто проходил подготовку, клички были вышиты и на костюмчиках, в которые их одевали. Эти жилетки служили не для красоты – под ними скрывались датчики, провода от которых выводили наружу после хирургических операций.

 Первые испытатели - собаки Цыган и Дезик.

 Первый запуск  был произведён  22 июля 1951 года с полигона Капустин Яр в Астраханской области.  Ракета Р-1 конструкции С.П. Королёва унесла на 110-километровую высоту специальную герметическую кабину с двумя "членами" экипажа: собаками Цыган и Дезик. Полет животных в стратосферу завершился благополучным приземлением на парашюте. Дезик и Цыган стали настоящими "пионерами космоса".

В 1951 году было проведено еще пять запусков высотных ракет. И хотя два из них оказались неудачными и привели к гибели четырех собак, достигнутый успех был несомненным. Эксперименты подтвердили возможность существования животных в условиях кратковременной невесомости.

Судьба первых собак, побывавших в стратосфере, сложилась по-разному. Цыгана после полета взял себе академик АН СССР, председатель Комиссии по исследованию и использованию космического пространства А.А. Благонравов: собака жила у него на даче на особом довольствии. А вот его напарник - Дезик - в следующем своем полете погиб.

 Знаменитая собака Лайка.

Первым живым существом, побывавшем в "большом" космосе, стала собака Лайка (рис.1).

 3 ноября 1957 в половине шестого утра по московскому времени с космодрома Байконур стартовала ракета со вторым искусственным спутником Земли (рис.2). На борту спутника в космической конуре величиной со стиральную машину находилась дворняга двух лет от роду, весом около шести килограмм по имени Лайка. На старте собачье сердце забилось со скоростью 260 ударов в минуту, в три раза превысив норму, но когда спутник вышел на орбиту, радиосигналы, переданные на Землю телеметрической аппаратурой, дали знать ученым, что первая спутниковая собака вышла в космос живой.

                                                 Рис.1                                                                    Рис. 2

Лайка погибла на орбите от удушья и жары из-за нагрева космического аппарата. Ее судьба была предопределена: тогда еще не умели возвращать ракеты на Землю.

    40 лет спустя в память о первой собаке-космонавте была открыта мемориальная доска на здании лаборатории института авиационной и космической медицины, где ее готовили к полету. Ее полет готовился почти десять лет под руководством одного из основоположников отечественной биологии академика Газенко.

     После гибели Лайки полеты ракет с животными на борту почти три года не проводились. Шла разработка возвращаемого корабля, оснащенного системами жизнеобеспечения. Но опыты продолжались: на геофизических ракетах на высоту до 400 км отправляли собак, мышей, крыс, кроликов.

 «Русская сенсация»: Белка и Стрелка в космосе.

    С появлением возвращаемых с орбиты кораблей возобновились полеты животных на орбиту. Запуск 28 июля 1960 года на космическом корабле собак Чайки и Лисички окончился трагически. На 19-й секунде полёта у ракеты-носителя разрушился боковой блок первой ступени, в результате чего она упала и взорвалась.

    После катастрофы, когда погиб основной экипаж эксперимента — собаки Чайка и Лисичка (любимица Королева), было принято решение о запуске собак-дублёров Белки и Стрелки (рис.3). Заключительный этап тренировок предполагал испытания животных в условиях приближённых к реальным условиям орбитального полёта. Собаки в специальной одежде с датчиками и ассенизационными устройствами находились в герметической кабине. Белка и Стрелка успешно прошли испытания на вибростенде и центрифуге и были поставлены в условия предполётного режима. За собаками круглосуточно наблюдали врачи и лаборанты, которые во время дежурства отмечали в специальном журнале изменения, возникавшие в течение суток.

 Рис. 3

 Характеристики «четвероногих космонавтов» были следующие: Белка – самка светлой масти, короткошерстная, вес - 4,5 кг, высота – 30 см, длина – 47см. Стрелка – самка светлой масти, с темными пятнами, вес – 5,5 кг, высота – 32 см, длина – 50 см. Белке было около 2 лет 5 месяцев, Стрелка на год младше.

    И только старт 19 августа того же года второго космического корабля «Спутник 5» с Белкой и Стрелкой на борту оказался успешным и доказал возможность переносить космические полеты живыми организмами.

   В катапультируемом контейнере находились также 2 белые крысы, 12 белых и черных мышей, а также насекомые, растения и грибы. Кроме того, в спускаемый аппарат (СА) поместили семена различных сортов кукурузы, пшеницы, гороха, чтобы проверить воздействие космического полета на их урожайность.

   На борту корабля был установлен радиопередатчик « Сигнал», работающий на частоте 19,995 МГц, радиотелеметрическая аппаратура для передачи на Землю данных о состоянии животных и работе всех систем спутника. Для наблюдения за животными на борту размещалась радиотелевизионная система «Селигер» (разработка НИИ-380) с двумя телекамерами, снимавшими собак анфас и профиль. Изображение фиксировалось и на кинопленку. Благодаря этой съемке, а также расшифровке медицинских параметров выяснилось, что на 4-м, 5-м и 6-м витках Белка вела себя крайне неспокойно, билась, старалась освободиться от привязных ремней, лаяла. У нее также была зафиксирована рвота. Именно этот факт повлиял на выбор длительности первого полета человека – один виток вокруг Земли.

   Полёт продолжался более 25 часов, за время которого корабль совершил 17 полных витков вокруг Земли. Позднее успех был закреплен удачными полетами других собак.

      Основной целью эксперимента по запуску второго космического корабля-спутника, названного «Спутник-5» было исследование влияния факторов космического полёта на организм животных и других биологических объектов (перегрузка, длительная  невесомость, переход от перегрузок к невесомости и обратно), изучение действия космической радиации на животных и растительные организмы, на состояние их жизнедеятельности и наследственность, отработка систем, обеспечивающих жизнедеятельность человека, безопасность полёта и благополучное возвращение на Землю. Также было проведено несколько медико-биологических экспериментов и научных исследований космического пространства.

    Сначала у Белки и Стрелки были другие имена — Альбина и Маркиза. Так, Белка была заявлена на полет как Маркиза. Это было ее подлинное имя. Но маршал Неделин, руководивший пусками ракет, вовремя сориентировался и рассудил, что это может вызвать осложнения с Францией: "Мол, умышленно француженок выбрасываем в космос”.  В итоге — Альбина и Маркиза стали Белкой и Стрелкой.

Рис. 4

 20 августа корабль сошел с орбиты, и его спускаемый аппарат приземлился в заданном районе – в треугольнике Орск – Кустанай – Амангельды в 10 км от расчетной точки (рис.4). Впервые в истории человечества живые существа совершили космический полет протяженностью свыше 700 000 км и благополучно возвратились на Землю.

 «Генеральная репетиция» перед первым полетом человека в космос.

   9 и 25 марта 1961 г. орбитальный полет совершили Четвертый и Пятый космические корабли-спутники. На борту первого находились собачка Чернушка (рис.5), а второй «пилотировала» Звездочка (рис.6); кроме этого, на обоих кораблях были установлены клетки с морскими свинками, мышами, имелись семена растений и др. Обе собаки успешно приземлились. До старта Юрия Гагарина оставалось совсем немного…

                         Рис. 5                                                                           Рис. 6

   Последней собаке, побывавшей в космосе, воздвигнут памятник, где СА приземлился в районе г. Чайковский Пермского края (рис.7). А в музее Чайковского представлен люк со спускаемого аппарата (рис.8).

                                Рис. 7                                                                                            Рис. 8

 Ветерок и Уголек.

  Перед первым длительным полетом на 18 суток Николаева и Севастьянова в космос отправили собак Ветерка и Уголька (рис.9) на биоспутнике «Космос-110». Организовал этот многосуточный полет в феврале 1966 г. д.м.н. А.А. Киселёв.

 Рис. 9

В космосе Ветерок и Уголек находились около 22 суток (абсолютный рекорд на тот момент!), после чего успешно возвратились на Землю. Но три недели в космосе, к сожалению, не прошли для собак незаметно. Вот что рассказывает об этом Елена Юмашева, в то время младший научный сотрудник ИМБП: «Приземления ждали чуть ли не каждый день, боялись, как бы что-нибудь не отказало. Из Центра сообщали, что собаки живы, пища поступает ежедневно. Спутник приземлился 17 марта, а в семь часов вечера собаки уже были в ИМБП. Все ликовали. Контейнер доставили в операционную и стали извлекать собак. Наша радость сменилась чувством боли, когда с собак сняли капроновые костюмы и мы увидели, что у них нет шерсти – только голая кожа, опрелости и даже пролежни. Собаки не стояли на ногах и были очень слабыми, у обеих было сильное сердцебиение и постоянная жажда. Их тщательно промыли дезрастворами. Через некоторое время собакам удалили желудочные фистулы, они стали есть самостоятельно, а через месяц удалил катетеры, и они бегали по территории института, как обычные дворовые собаки.

   Помимо выяснения общей реакции живых организмов в это длительном космическом полете исследовалось воздействие на них радиационных поясов – для этого КА был выведен на орбиту с апогеем 904 км. Кроме того, собаки впервые подвергались ряду специальных воздействий (раздражение синусного нерва электрическим током, пережатие сонных артерий и т.д.), имеющих целью выяснить особенности нервной регуляции кровообращения в условиях невесомости.

    Пес Ветерок - впрочем, настоящее его имя Пэр - прижился под рабочим столом того, кто отправлял его в космос, Андрея Назина. Ходил везде, где хотел, но возвращался спать неизменно домой - под стол.

    С годами у собаки стали выпадать зубы. Причину уже знали - результат интенсивного вымывания кальция из костей. Чем только не пичкали пса! Не помогло. Не то что кости, докторскую колбасу несчастная собака скоро жевать не могла. Тогда вместо него это стала делать вся лаборатория. Жевали колбасу - и под стол собаке изо дня в день в течение всех последних трех лет жизни Пэра. А умер он от старости, прожив после полета 12 лет.

    За весь период проведения экспериментов, вплоть до весны 1961 года, было осуществлено 29 пусков ракет с животными на борту. В полетах участвовали 48 собак, некоторые собаки благополучно летали на ракетах по два, три и даже четыре раза. В космосе побывали 9 собак. Однако не всегда эксперименты заканчивались благополучно: за это время погибли почти двадцать собак.

   У нас в Перми живет выдающийся человек – Глотин Дмитрий Панкратьевич (рис.10). Он был испытателем космических аппаратов, 12 лет бок о бок проработал с С.П. Королевым.

Рис. 10

   В Перми Дмитрий Панкратьевич живет с 1970 года. К нам его направили для проектирования и испытания твердотопливных ракетных двигателей. Оба сына ветерана пошли по стопам отца, и работают на «Байконуре». Дмитрий Панкратьевич возглавляет Пермскую региональную организацию ракетных и космических войск. Сейчас он пишет книгу воспоминаний, где расскажет многое, что в те годы было засекречено.

 Испытатели космоса - обезьяны.

    До полёта людей в космос в целях изучения биологического воздействия космических путешествий в орбитальные и суборбитальные полёты в космическое пространство запускали некоторых животных, в том числе наиболее близких к человеку по физиологии многочисленных обезьян. Запускали обезьян в космос первоначально такие страны, как: США, Франция, Аргентина,  Россия. Большинство обезьян находились под анестезией до самого приземления. Животным вживляли различные датчики в мышцы и сухожилия, с помощью которых регистрировались ЭМГ-активность мышц и движения. Им также вживляли электроды в мозг. В рамках космических программ в космос летали тридцать две обезьяны; у каждой было только по одной миссии. Многочисленные обезьяны из резерва также прошли программы подготовки, но так никогда и не летали. Были использованы обезьяны из нескольких видов, в том числе макаки-резусы, макаки-крабоеды и обыкновенные беличьи обезьяны, а также свинохвостые макаки.

     Первая макака-резус отправилась в верхние слои атмосферы 11 июня 1948 на немецкой баллистической ракете Фау-2.

    Стоит отметить, что много обезьян погибло во имя освоения космоса, так и не оторвавшись от Земли. Например, чтобы понять, какие перегрузки космонавт способен пережить при торможении, шимпанзе усаживали на "салазки" с реактивным двигателем, которые разгоняли по рельсам до огромной скорости, а потом останавливали за одну секунду - так что от подопытных животных оставалась сплошное месиво.

    Что касается полетов в космос, то первая "обезьяна-астронавт" пережила полет, состоявшийся 13 декабря 1958 года, но встретила свою смерть на дне Атлантики: корабль ВМС не смог обнаружить катапультированный отсек с животным.

    Как показала телеметрия, беличья обезьяна по имени Гордо выдержала и 9 минут невесомости, и огромные перегрузки при взлете и посадке, доказав, что организм человека тоже способен справиться с подобными испытаниями.

 Испытания Соединённых Штатов Америки.

   28 мая 1959 года на борту ракеты Юпитер АМ-18, запущенной с мыса  Канаверал,  макаки-резусы Эйбл  и Мисс Бейкер стали первыми обезьянами, благополучно вернувшимися на Землю после путешествия в космос (полёт был суборбитальным с высотой свыше 50 миль). Они летели со скоростью, превышающей 16000 км/ч и выдержали перегрузку в 38g (373 м/с²).

                            Рис. 11                                                 Рис. 12

    Крошечную Бейкер (рис.11), весом всего полкило, упаковали во что-то вроде большого термоса из алюминия и стеклопластика. Трехкилограммовую Эйбл (рис.12) пристегнули ремнями к отлитой по форме ее тела кушетке, но не стали полностью обездвиживать: в полете ей предстояло нажимать на телеграфный ключ, когда в кабине загорается красная лампочка. Таким образом ученые хотели проверить, способно ли живое существо применять усвоенные на Земле навыки в условиях космоса. Однако никаких сигналов получено не было - то ли оборудование отказало, то ли Эйбл было не до лампочки.  

Эйбл вскоре после приземления погибла: когда врачи снимали с неё вживлённые датчики, она не вынесла анестезии. Бейкер дожила до 1984 года и скончалась в возрасте 27 лет. Она захоронена на территории Космического и ракетного Центра США в Ханствилле, Алабама. Эйбл  же сохранена и теперь демонстрируется в Национальном музее воздухоплавания и космоса Смитсоновского института. Их имена были взяты из фонетического алфавита.

    Летом 1959 года семь астронавтов НАСА начали готовить к суборбитальному полету на корабле "Меркурий". Среди них был летчик-испытатель Алан Шепард, впоследствии ставший первым американцем в космосе. Примерно в это же время на базе ВВС Холломан в штате Нью-Мексико к полету в космос начали готовить группу привезенных из Африки шимпанзе. Среди них был трехлетний самец, пойманный в лесах Камеруна, под номером 65, вошедший в историю под именем Хэм (рис.13). Хэму предстояло проверить на собственной шкуре, сможет ли Шепард полететь в космос и вернуться оттуда живым.

                       Рис.13                                                          Рис.14

31 января 1961 года Хэма отправили в полет на высоту 250 километров, продолжавшийся около 16 минут. Этот шимпанзе пережил и сам полет, и посадку, когда его капсула чуть не затонула в океане (рис.14 (после полета)). Хэм умер в возрасте 26 лет в зоопарке Северной Каролины. Его останки покоятся на территории Международного зала космической славы в Аламогордо, Нью-Мексико.

    Когда было решено в качестве генеральной репетиции полета Джона Гленна отправить шимпанзе на орбиту, выбор пал на обезьяну по имени Энос (рис.15), что в переводе с древнееврейского означает "человек".

Рис.15

    Энос провел на орбите больше трех часов, сделав два витка вокруг Земли. В полете Энос, как и Хэм, должен был нажимать на кнопки, и, хотя все делал правильно, получил множество ударов электрошоком по пяткам - из-за сбоя в автоматике.

Энос не прожил и года после полета. Как заключили паталогоанатомы, смерть наступила от бактериальной дизентерии и не имела отношения к космическому путешествию.

Франция.

   Франция запустила свинохвостую макаку по имени Мартин на ракете «Vesta» 7 марта 1967 года и другую по имени Пьерет 13 марта. Эти суборбитальные полёты достигли высот 243 км и 234 км. Мартин стал первой обезьяной, прожившей больше, чем пару дней после полёта, который, по международному определению, считается выходящим за границу космического пространства.

Аргентина.

   23 декабря 1969 года как часть программы «Operación Navidad» (Рождественская операция) Аргентина запустила обезьяну Хуана, используя двухступенчатую ракету «Rigel 04». Она поднялась лишь до 60 километров, а затем была успешно посажена. Позднее, 1 февраля  1970 года, опыт был повторен с обезьяной женского пола того же вида, используя ракету X-1 Panther. Хотя она достигла высоты большей, чем её предшественник, она погибла в результате аварии спускаемой на парашюте капсулы.

СССР и Россия с программой «Бион».

   Советская/российская космическая программа в спутниковой программе БИОН использовала только некоторые виды резусов. Все обезьяны были питомцами сначала НИИ ЭПиТ, позже НИИ МП.

Первые советские обезьяны, Абрек и Бион, полетели на «Космосе-1514». Они были в космосе с 14 декабря до 20 декабря 1983.

   Следующим пошёл «Космос-1667» с обезьянами Верный и Гордый, летавшими 10 июля 1985 — 17 июля 1985. Затем Дрёма и Ероша на «Космосе-1887» с 29 сентября 1987 до 12 октября 1987. После возвращения из космоса Дрёма был показан кубинскому лидеру  Фиделю Кастро.

   «Космос-2044» с обезьянами Жаконя и Забияка летал с 15 сентября 1989 до 28 сентября 1989 года. Они поставили рекорд выносливости среди обезьян, пробыв в космосе 13 дней и 17 часов.

   Обезьяны Крош и Иваша летали на «Космосе-2229» с 29 декабря 1992 до 7 января 1993 года. Шестнадцатилетний космический ветеран Крош (рис.16) после реабилитации по возвращении на Землю произвёл потомство.

Рис. 16

   Лапик и Мультик — последние обезьяны, летавшие в космос. Их полётная миссия прошла на борту ракеты «Bion 11» с 24 декабря 1996 по 7 января 1997 года. Мультик умер вскоре после приземления.

   Имена обезьян начинаются последовательно с каждой буквы русского алфавита.

   Обезьян отбирали в Институте медицинской приматологии АН СССР в Сухуми, на базе которого был питомник. Специальная комиссия каждые три года приезжала туда и отбирала по 20 молодых самцов макак-резусов примерно одного возраста и веса. Там же, в питомнике, им всем делали хирургическую операцию по удалению хвоста. Для чего это делалось? Обезьяна весь полет находилась в специально изготовленном кресле-ложементе, на сидении которого было сделано большое отверстие для сбора продуктов жизнедеятельности. Для этого была обеспечена непрерывная продувка воздухом этих модулей с животными, и отходы собирались в специальный резервуар. Если бы у животного был хвост, то он бы мешал этому процессу. Разумеется, операции делались под наркозом.

   Из этих 20 отбирали около 8 кандидатов, которых начинали тренировать, оперировать и др. Оставшиеся были в резерве и просто жили в клетках.

Другие животные в космосе.

      За все время освоения космоса на околоземной орбите побывали сотни биологических объектов. Помимо собак и обезьян, это - мыши, крысы, черепахи, улитки, тритоны, рыбки, насекомые и микроорганизмы. Только на 11 спутниках "Бион" совершили космическое путешествие 12 обезьян и 212 крыс.

    Побывавшие в космосе улитки, мыши, тараканы, рептилии отдали жизнь на благо науки

Во время полета биоспутника "Фотон" за 12 суток проведено 26 уникальных научных программ по заказу Роскосмоса, NASA, Европейского космического агентства и ряда научных институтов из пяти стран мира. В частности, были проведены исследования влияния невесомости на физиологию мышей-песчанок, поведение и чувствительность рецепторов органов гравитации у улиток и регенерацию тканей у тритонов.
    Также была изучена степень влияния невесомости на метаболизм клеток тела ящериц-гекконов, на выносливость (при физических нагрузках) мышечной ткани у тараканов, на процессы развития бабочки в стадии куколки и на жизнеспособность сформировавшейся после полета взрослой особи, влияние условий космического полета на биологические свойства семян арахиса и дальнейший рост и развитие растений и на жизнеспособность гусениц тутового шелкопряда. Проведены научные эксперименты и с микроорганизмами. 
   В 2005 году на российском спутнике "Фотон М-2" в космос уже летали раки, гекконы и испанские иглистые тритоны. В рамках программы биологических исследований на нем находился контейнер, в котором было от шести до десяти пресноводных кубинских раков, несколько рептилий - гекконов, а также тритоны и микроорганизмы под названием аксиномицеты. Спускаемый аппарат успешно возвратился на Землю для проведения дальнейших исследований.

    С начала строительства тяжёлых космических станций «Мир» и МКС животные живут в космосе вместе с космонавтами. На станции «Мир» более 10 лет действовал биологический модуль «Природа» специально созданный для лабораторных экспериментов с животными и растениями. На борту космических станций и шаттлов поставлены удивительные эксперименты: сможет ли паук сплести паутину в невесомости, а пчелы - построить соты, куда поплывут рыбы в пространстве, где нет разницы между верхом и низом.

    Здесь животные не только жили, но и успешно размножались. В специальных инкубаторах было выведено несколько поколений птицы.

 Заключение.

   Животные внесли огромный вклад в изучении космоса. Без собак-космонавтов и «шимпонавтов» не полетели бы в космос первые люди. В память животным по все стране воздвигнуты памятники. Мы не должны забывать о подвигах, совершенных животными-испытателями. Ведь они нам открыли окно в освоении космоса и проложили путь в будущее.

     Результаты экспериментов с животными и растениями, проводимые в настоящее время на борту орбитальных станций, пригодятся будущим межпланетным экспедициям. Прежде чем с ними столкнутся космонавты, мы должны многое узнать о том, как земные животные ведут себя в космосе.

Поэтому животные и растения ещё не раз будут летать в космос, а космонавты – радовать нас новыми открытиями.

Источники информации: 

1. http://otvet.mail.ru/question/9594886/

2. http://www.ami-tass.ru/article/11637/12

3. http://www.374.ru/index.php?x=2007-10-05 

4. http://ru.wikipedia.org/wiki/обезьяны в космосе

5. Новости космонавтики №9 2009 г.

6. Новости космонавтики №10 2010 г.

7. Воспоминания участника первых запусков спутников, животных и человека Глотина Д.П.

8. Лекция в планетарии г. Перми «Зоопарк в космосе».