Наиболее подробное, не утратившее своего значения и до сих пор, описание высотной болезни сделано Тиссандье, единственным оставшимся в живых пилотом воздушного шара «Зенит», который поднялся 15 апреля 1875 года с экипажем из трех человек. Вот некоторые характерные выдержки из записок Тиссандье.
«На высоте 7000 метров Сивель начал по временам закрывать глаза, даже подремывать, он выглядел несколько побледневшим. Мороз давал себя чувствовать, и мы стояли, накинув на плечи ватные дорожные одеяла. Меня охватило оцепенение… Я хотел надеть перчатки, но не нашел сил достать их из кармана. Начиная с высоты 7000 метров я вел записи почти машинально. Вот дословные строчки, занесенные без сохранения в памяти того, что я писал. Эти строчки набросаны очень неразборчиво, рукой, дрожащей от холода: „Мои руки закоченели. Чувствую себя хорошо. Летим хорошо… Мы поднимаемся. Кроче сопит… Сивель закрывает глаза. Кроче тоже закрывает глаза. Я опоражниваю респиратор. Температура минус 10… 1 час 20 минут. Давление 320. Сивель уснул. 1 час 25 минут. Сивель бросает балласт“.
Последние слова можно разобрать с трудом:
„Сивель, пробыв несколько минут неподвижным, вскакивает; его энергичное лицо одушевлено. Он обращается ко мне: „Какое давление?“ — „Триста миллиметров“ (около 7450 метров). „У нас еще много балласта… Бросать?“ Я отвечаю ему: „Делайте, как хотите“.
Он задает тот же вопрос Кроче. Последний весьма энергично кивает головой в знак согласия… Слабость была так велика, что я не мог повернуть голову в сторону моих спутников. Хотелось вдохнуть кислород, но я не мог поднять руку к трубке. Я хочу крикнуть: „Мы дошли до восьми тысяч“, но язык мой словно парализован.
Затем закрыв глаза, я падаю обессиленный и совершенно теряю сознание“. Это было около 1 часа 30 минут».
Люди, знавшие физические свойства воздуха на земле, полагали, что и с подъемом на высоту они не будут изменяться. Оказалось, что это не так.
Человек, находящийся на значительной высоте, подвергается воздействию минусовой температуры, низкого барометрического давления и кислородного голодания.
Если с низкой температурой, доходящей порой до минус 50–60 градусов Цельсия, бороться сравнительно просто, применяя теплую одежду, электрообогреваемые костюмы и т. п., то низкое барометрическое давление доставляет больше хлопот. Оно вызывает у человека явления, которые весьма затрудняют пребывание на высоте, а иногда делают его даже невозможным.
Воздействие низкого барометрического давления ощущается сильнее на больших высотах. Впрочем, выражается оно у каждого человека по-разному. У некоторых людей на высоте 9— 13 километров, например, возникают боли в суставах. А у других они не возникают вовсе. Суставные боли иногда достигают такой силы, что заставляют прекратить полет или снизиться до высоты 7–8 километров, где они исчезают. Быстрый подъем вызывает особенно острую боль.
Изучение этого явления показало, что основной причиной суставных болей является переход избыточного азота, растворенного в клетках тканей, в газообразное состояние. Пузырьки азота, перешедшего в газообразное состояние, давят на нервные окончания и вызывают боль. Чтобы предотвратить это явление, рекомендуется перед полетом в течение тридцати — сорока минут дышать кислородом и выполнить специальные гимнастические упражнения.
Однако самым существенным фактором, влияющим на самочувствие и работоспособность человека на большой высоте, является кислородное голодание. По мере увеличения высоты процентное содержание кислорода в атмосфере существенно не меняется, но по количеству сокращается очень резко. Человеку не хватает кислорода для дыхания. Кровь не насыщается живительным газом и хуже питает ткани.
Насколько это опасно, можно понять из таких данных, полученных на практике. Если, скажем, на высоте 7 километров от земли почему-либо прекратится подача кислорода в маску летчика, то пилот еще в течение четырех минут— это так называемое резервное время — может сохранять работоспособность и действовать сознательно. Потом наступает обморок. Однако чем больше высота, тем скорее наступает ухудшение самочувствия. В той же ситуации на высоте в 12 километров летчик сможет работать всего только 25 секунд. Таково резервное время на этой высоте. А дальше наступает потеря работоспособности, обморок, и если не уменьшить высоту — остановка дыхания и смерть. Недостаток кислорода в крови приводит к тому, что в организме человека происходит ряд изменений, называемых в медицине «высотной болезнью». Начиная с высоты 7 километров нужно очень внимательно следить за своим самочувствием, ибо эта высота уже опасна для жизни.
Но и при полетах на высоте 4–5 километров, особенно продолжительных и с повышенной нервной и физической нагрузкой, может наступить кислородное голодание. Оно проявляется в усталости, сонливости, угнетенности у одних и возбужденном состоянии и крайней активности — у других, в зависимости от индивидуальных свойств человека. Начинается головная боль, нарушается координация движений, или, напротив, создается впечатление прекрасного самочувствия, притупляется самоанализ, человек не отдает себе отчета в собственном самочувствии и действиях. Нужно ли говорить, насколько это опасно в полете?
Однако подача кислорода в легкие при помощи кислородного прибора позволяет сохранить работоспособность до высоты 12 километров, хотя для этого организму приходится затрачивать значительные усилия. Полет на высоте более двенадцати километров возможен только при условии, если в легкие человека подается чистый кислород под повышенным давлением.
А физиологический потолок человека с применением любых кислородных приборов, но без герметичных кабин или скафандров составляет всего 14–15 километров.
Как известно из физики, кипение воды при нормальном давлении (760 миллиметров ртутного столба) происходит при ста градусах Цельсия. По мере уменьшения давления вода будет закипать при меньшей температуре. Так, при давлении 47 миллиметров ртутного столба, что соответствует высоте 19 100 метров, вода закипает всего при тридцати семи градусах Цельсия.
Если учесть, что температура человеческого тела близка к тридцати семи градусам Цельсия, а в тканях содержится около семидесяти процентов воды, то при подъеме на высоту более девятнадцати тысяч метров из тканей будет происходить интенсивное испарение воды. Если, например, человек в скафандре на высоте 20000 метров снимет перчатки, то уже через 5 — 10 минут его руки начнут распухать и через 15 минут полностью потеряют работоспособность. Происходит это потому, что между мышцами и кожей образуются газовые пузырьки. Они расслаивают подкожную клетчатку. Пары воды, скапливаясь под кожей, оттягивают ее от мышц. Впрочем, при уменьшении высоты до семнадцати тысяч метров это явление быстро исчезает.
Атмосферу, простирающуюся над земным шаром, можно разбить — условно, конечно, — на три зоны. Первая простирается до высоты 4 километра. В ней полеты можно проводить в открытой кабине, без кислородных приборов, поскольку организм человека еще справляется с недостатком кислорода. Во второй зоне — от четырех до двенадцати километров — полеты возможны только с кислородным прибором.
В третьей зоне — выше двенадцати километров — для полетов необходимы герметически закрытые кабины или скафандры.
Наши воздухоплаватели начали пользоваться герметической гондолой для проникновения в стратосферу еще в начале тридцатых годов. 30 сентября 1933 года стратостат «СССР-1» под управлением Г. Прокофьева, членов экипажа К. Годунова и К. Бирнбаума достиг высоты 19 000 метров, а 30 января 1934 года стратостат «Осоавиахим-1», на борту которого находились П. Федосеенко, Н. Васенко, И. Усыскин, поднялся на высоту 22 000 метров. Это был мировой рекорд!
Герметичные кабины или скафандры позволяют практически безгранично увеличить высоту полета. Это было блестяще доказано полетами наших космонавтов.
