Вище й далі від Землі: як тренуються астронавти

У травні 2009 року під час місії NASA астронавт Майк Массіміно виконував один із найскладніших ремонтів в історії. Перед ним стояло завдання замінити блок живлення спектрографа STIS на телескопі «Габбл» за умови, що цей прилад взагалі не проєктувався для ремонту на орбіті.

Щоб дістатися до потрібної панелі, необхідно було зняти поручень, що тримався на чотирьох гвинтах. Процедура поки не видається найскладнішим ремонтом в історії — але ж усе це відбувалося у відкритому космосі! Отже, перші три гвинти викрутилися легко, а останній застряг намертво. Після годин обговорень із Центром управління польотами вирішили застосувати грубу силу: Массіміно буквально відірвав поручень руками, ризикуючи пошкодити телескоп уламками. Але все вдалося і далі пішло за планом — за якихось вісім годин ремонт завершили.

Массіміно навряд чи впорався б, якби не його серйозна фізична підготовка як астронавта. Тривала робота в рукавицях скафандра виснажує руки так, наче вони годинами безперервно стискали тенісний м'яч. Та й для самого ривка поручня знадобилася відчутна фізична сила.

На щастя, астронавти роками готуються до таких викликів. Але як саме?

Вижити ще до польоту

Комплексна програма підготовки космічних мандрівників включає медичні тести, як загальну, так і досить специфічну фізичну підготовку, а також буквально школу виживання в найрізноманітніших умовах. Спроможність годинами працювати у важкому скафандрі Массіміно посилював, будучи одягненим у той самий скафандр, у басейні. А ось вміння не панікувати, коли через один поламаний гвинтик уся космічна місія опиняється під загрозою — на тренуваннях із виживання.

Напередодні місії його та інших астронавтів відправили в десятиденну «експедицію» на північ Канади — буквально скинули з гелікоптера посеред тундри з мінімальним набором спорядження. «Ми проходили це тренування на озері Колд-Лейк. Воно так називається не без причини — там було неймовірно холодно!» — пригадував Массіміно виснажливу практику.

Інший астронавт, Джеррі Лінденджер, розповідав, як його разом з іншими членами команди висадили в джунглях Філіппін без жодних припасів та інструкцій. Їх супроводжував тільки місцевий провідник, який не володів англійською. Вони провели там понад дві доби, не знаючи свого місцезнаходження.

Такі тренування у джунглях, пустелях і тундрі, окрім здобуття стресостійкості та навичок діяти в критичних ситуаціях, мають і дуже прикладну мету. Космічний корабель, який повертається на Землю — це не літак, що керовано сідає на аеродром. Коли щось піде не за планом, капсула з екіпажем може приземлитися буквально де завгодно. І поки туди дістануться рятувальники, астронавти мають подбати про себе самі.

Прецеденти вже були. 1976 року екіпаж «Союз-23» після невдалого спуску впав у крижане озеро Тенгіз у північному Казахстані — ще й вночі та під час хуртовини. Через темряву й лід рятувальники не могли підібратися до астронавтів протягом кількох годин.

Щодо саме фізичної підготовки астронавтів, тут є помічними навіть заняття у звичайному спортзалі, біг, плавання, важка атлетика. По суті, астронавти нарощують те ж саме, що й професійні спортсмени та військові — витривалість і силу. Але є й дуже специфічні вправи та тренажери.

Астронавти нарощують те ж саме, що й професійні спортсмени та військові — витривалість і силу

Важлива частина підготовки — вже згадане виконання вправ у басейні нейтральної плавучості в скафандрі, що максимально наближує до умов роботи в космосі. Так, під час підготовки до місії з висадки людини на Місяць «Аполло-11» Ніл Армстронг у скафандрі повної комплектації й системі життєзабезпечення відпрацьовував підйом і спуск по драбині макета місячного модуля під водою. У тому числі він навмисно падав на спину і вчився самотужки підніматися.

У басейні також добре виходить прокачати витривалість рук і плечей, які дуже страждають під час роботи в громіздких рукавицях. Дослідження NASA показують, що рукав скафандра знижує силу хвата на 40–50%, тому комплекс вправ на руки та зокрема кисті досить великий. Астронавти використовують як звичайні еспандери, так і спеціальний «glove box» — камеру з перепадом тиску, де рука відчуває навантаження, ніби у справжньому рукаві скафандра.

Ще одна база астронавта — центрифуга. Обертова кабіна готує тіло до перевантажень під час старту й посадки. Тут тренуються не власне м'язи, а вміння дихати й залишатися при тямі під сильним тиском на грудну клітину.

Рукав скафандра знижує силу хвата на 40–50%, тому комплекс вправ на руки та зокрема кисті досить великий

У жовтні 2018 року ракета «Союз МС-10» з астронавтом NASA Ніком Хейгом та космонавтом Олексієм Овчиніним зазнала аварії відразу після старту, й екіпажу довелося відчути на собі перевантаження набагато сильніше за штатне. Овчинін описував це так, ніби йому на груди поставили бетонний блок вагою разів у сім більшою за його власну. І саме тренована реакція допомогла обом зберігати спокій та правильно дихати животом при аварійному приземленні.

Ще один невидимий «супротивник» під час польоту — власний вестибулярний апарат. Приблизно дві третини астронавтів у перші дні місії страждають від так званої космічної хвороби — організм просто не розуміє, що відбувається, коли зникає звичне відчуття «верху» й «низу». Це схоже на морську хворобу, тільки гірше.

Щоб натренувати мозок ігнорувати суперечливі сигнали, астронавтів обертають в кріслі, розгойдують на нахильному столі чи саджають перед спеціальним барабаном, що обертається перед очима. Також для цього придумали параболічні польоти: спеціальний тренажер-літак, який користувачі красномовно прозвали «Vomit Comet» («блювотна комета»). Апарат летить хвилями вгору-вниз, і на кожному «гребені» на 20–25 секунд виникає невагомість.

Тренування без гравітації

Сам політ у космос мав би стати завершенням тривалої тренувальної програми, але насправді є її кульмінацією. Фізичні вправи доводиться виконувати й під час космічної місії, але коли Земля з її гравітацією далеко позаду, працює все зовсім по-іншому.

Мета тренувань на Міжнародній космічний станції або безпосередньо у шатлі — не напрацювати щось, а не втратити. Дослідження Космічного центру імені Ліндона Джонсона показує, що перебування людини в обмеженому просторі з низькою гравітацією протягом тривалого часу знижує щільність кісток, спричиняє м'язову атрофію, викликає втрату кальцію та потенційні метаболічні й серцево-судинні проблеми. І саме регулярні вправи мають цьому запобігти. Але як тренуватися в космосі?

Мета тренувань на Міжнародній космічний станції — не напрацювати щось, а не втратити

«Аполло-7» 1968 року стала першою космічною місією, де астронавтам надали достатньо місця для тренувань. Достатньо, але небагато, тому NASA обрало пристрій Exer-Genie — простий циліндр із нейлоновим тросом. Дуже компактний, легкий і багатофункціональний, та головне — такий, що працює в умовах невагомості, де звичайні гантелі не мають сенсу.

Цей пристрій із тросом змінного опору спочатку розробляли для спуску людей із палаючих будівель, а згодом адаптували для фітнесу на космічному кораблі. Нейлоновий трос обмотаний навколо металевого стрижня, наче волосінь на котушці спінінга, тож при натягуванні цього троса виникає тертя. Вага в невагомості не відчувається, а ось тертя та опір від нього — ще й як. Тож пристрій можна зачепити за щось і виконувати з ним різноманітні базові вправи. Візуально це схоже на вправи із сучасним TRX, от тільки навантаження відбувається не за рахунок маси тіла, а знову ж таки через опір від тертя. Кожен астронавт «Аполло» міг налаштувати Exer-Genie відповідно до власного рівня фізичної підготовки. Як мінімум зменшити біль у спині від сну в незручному положенні він, за відгуками астронавтів, допомагав.

Exer-Genie реально використовували на місіях «Аполло-7», і, відповідно, на 8, 9, 11, 12 і 16, а також на орбітальній станції «Скайлеб». Але сучасні астронавти мають набагато ширший вибір.

Так, на Міжнародній космічній станції є бігова доріжка — схожа на звичайну, тільки до цієї доводиться пристібатися, щоби буквально не відлетіти від тренажера під час руху. Вона розганяється до 20,4 км/год і оснащена системою віброізоляції, щоб удари ніг не трясли всю станцію. Ще там є космічний велотренажер — без керма та сидіння, зате з велотуфлями, щоб зафіксувати ноги на педалях. Окрім того, для космічного спортзалу розробили пристрій ARED на основі вакуумних циліндрів і маховикових тросів, що імітують вільні ваги — з ним можна робити присідання, станову тягу, підйоми на носки.

Під час пандемії коронавірусу астронавтка Джессіка Меір провела відеоекскурсію спортзалом на МКС. Так вона хотіла надихнути всіх, хто переживав ізоляцію на Землі, займатися спортом. Вона розповіла, що вправи допомагають не лише з фізичним, а й з ментальним здоров’ям. І додала, що зовсім не обов’язково тренуватися по 2-2,5 години щодня, як це роблять мешканці космічної станції — інколи достатньо просто вийти на прогулянку. Але самі астронавти цієї розкоші позбавлені.

Космічні туристи

Після історій про виживання у джунглях та бовтання в центрифугах може здатися, що для польоту в космос треба бути міксом професійного спортсмена та Г'ю Гласса. Але для космічного туриста все набагато простіше. Так, компанія Blue Origin Джефа Безоса у різні роки відправляла на орбіту і 82-річну льотчицю Воллі Фанк, і 18-річного студента Олівера Даймана, і співачку Кеті Перрі, якій ще не скоро забудуть цілування землі по приземленню.

Замість багатоетапної підготовки їм знадобилося пройти кілька конкретних тестів — наприклад, піднятися сходами вежі запуску менш ніж за 90 секунд, швидко пройти нерівною поверхнею на кшталт трапа чи застебнути ремінь безпеки менш ніж за 15 секунд. Звучить посильно майже для будь-кого, але тут йдеться про буквально 10-хвилинне перебування на шатлі, а не про 8-годинні ремонтні роботи у відкритому космосі.

А щоб долучитися до орбітальних місій з виходом у відкритий космос, навіть непрофесіоналам доводиться займатися справжньою підготовкою. Так, фінтех-мільярдер Джаред Айзекман готувався понад два роки, щоб очолити екіпаж місії Polaris Dawn 2024 року: сотні годин на спеціальних симуляторах, стрибки з парашутом, центрифуга, дайвінг з аквалангом, польоти на реактивних літаках і навіть сходження на другий за висотою вулкан Еквадору. Під час цієї місії стався перший у світі вихід у відкритий космос, виконаний не професійним астронавтом. А 2025 року Айзекман зрештою очолив NASA — здається, як мінімум напрацьована стресостійкість ще стане йому в пригоді.