Страница:
Радость от восхождения на горы люди узнали много позднее, и объяснить ее психологически едва ли возможно.
Один из медицинских журналов недавно сообщил следующий анекдот: знаменитого альпиниста Джорджа Ли Маллори однажды спросили, почему, собственно, ему так хочется подняться на Эверест. Он задумался, а потом сказал: "Потому что он существует". Без сомнения, это и является причиной, почему большинство людей поднимается на горы, и даже врачи не могут не поддаться этому очарованию. Кроме того, их привлекает и научный интерес, заставляющий идти на бесконечные испытания, чтобы изучать и регистрировать физиологические явления при восхождении на самые высокие горы. С тех пор как вершины Гималайских гор начали привлекать внимание людей, физиология высокогорных восхождений стала актуальной.
Как только люди стали подниматься на высокие горы, они начали страдать и горной болезнью. Известно, почему она возникает. На состоянии человека сказывается понижение атмосферного давления, наблюдаемое по мере восхождения, а также дыхание разреженным воздухом, содержащим небольшое количество кислорода. Переносчиками кислорода, который должен доставляться всем органам, чтобы клетки могли дышать, а орган - функционировать, служат красные кровяные шарики. Когда они начинают получать мало кислорода, это сказывается на всех органах, а особенно на головном мозге, вызывая расстройства и симптомы, из которых и слагается картина горной болезни.
Наука не удовлетворилась этими начальными сведениями, которые вообще не требуют особого эксперимента, кроме того, какой может сам на себе провести любой альпинист, поднявшись выше 3 тысяч метров. Наука требовала более обширных, более точных знаний. Выполнению этого требования способствовали бесчисленные эксперименты.
При восхождении на самые высокие горы главной проблемой является недостаток кислорода. Это ученые узнали, научившись проводить химические анализы. Так, уже Александр Гумбольдт высказал мнение, что при восхождении на горы, которые тогда считались самыми высокими из доступных, следует брать с собой кислородный прибор.
Проблема покорения высоты предстала перед людьми в совершенно ином свете, когда возникла аэронавтика и люди стали пытаться не только подниматься на особенно высокие горы, но и достигать в воздушном шаре и на самолете таких высот, где атмосферное давление и содержание кислорода в воздухе намного ниже той границы, через которую уже не может перейти человек.
Борьба за покорение Гималаев поставила перед многими экспедициями новые вопросы. Уже первые альпинисты, подступавшие к Эвересту, могли воспользоваться советами физиологов, производивших опыты на животных, на людях и на самих себе. Вскоре почти не было экспедиции, в которой не участвовал бы врач, согласившийся разделить все ощущения и опасности восхождения ради того, чтобы обогатить науку сведениями по физиологии человека, находящегося высоко в горах.
Само собой разумеется, не всегда было легко найти врача для экспедиции, хотя очень многие выражали готовность участвовать в подобном приключении, охватывающем и туризм и физиологию. Такой врач, естественно, должен быть знаком с высокогорным туризмом. Но в молодые годы врачи должны изучать свою специальность и потому лишены возможности тренироваться. Кроме того, их не всегда можно отвлечь от работы в клиниках. Поэтому им приходится, так сказать, отправляться в экспедицию прямо из больницы.
Мы располагаем сообщениями врачей, участвовавших в экспедициях на Гималаи в течение последних лет: доктора Лохматтера, участника восхождения, совершенного в 1954 году, и доктора Шпирига, участника экспедиции 1955 года. И они, разумеется, страдали некоторыми расстройствами, но делали все возможное, чтобы предохраниться и выполнять свои задачи: оказывать врачебную помощь другим и проводить и записывать наблюдения, представляющие интерес для науки.
При восхождении врачи через некоторое время начинали чувствовать разницу в высоте, наступали связанные с более скудным содержанием кислорода в воздухе расстройства дыхания, которые особенно усиливались по ночам. Всем участникам экспедиции не хватало воздуха, и приступы удушья нарушали их сон. Они могли приспособиться к пониженному атмосферному давлению только по прошествии некоторого времени, но на высотах более 5 тысяч метров эта способность приспособляться исчезала, и наступал заметный упадок сил.
Среди препятствий, стоявших на пути, следует назвать и холод. Было трудно ночью в спальном мешке сохранить теплыми ноги и руки. При этом оказались полезными втирания трафуриловой мази. По рассказам доктора Шпирига, на этих высотах трафурил оказался самым лучшим снотворным. Ведь всякий знает, как холод мешает человеку заснуть.
Другая проблема - вопросы питания на этих высотах - представляла меньшие затруднения. Вопрос о питании в условиях восхождения еще не вполне разрешен научно, но уже давно известно, что углеводы, то есть сладости, при этом чрезвычайно важны. Значит, нужно есть возможно больше сладкого, оно и составляет основу высокогорного питания.
Как врач экспедиции Шпириг сделал некоторые наблюдения. Много забот доставили ему катары. Ведь воспаление легких, которое легко может присоединиться к катару дыхательных путей, в воздухе, бедном кислородом, опасно для жизни. Очень опасным для участников восхождения на Гималаи оказалось и острое воспаление гортани, так как может быстро наступить отек гортани и удушье. Кроме того, не следует забывать о защите глаз, для которых усиленное ультрафиолетовое излучение, наблюдаемое высоко в горах (и в более высоких слоях атмосферы), чрезвычайно опасно. Сам врач однажды в течение короткого времени пренебрег защитой, и последствием такой неосторожности была слепота, продолжавшаяся три дня.
На больших высотах следует пользоваться кислородным аппаратом, который помогает также преодолевать инфекции [29]. Врач установил, что на высотах более 7 тысяч метров могут наблюдаться галлюцинации. Человек испытывает порой совершенно необычные ощущения.
Один из участников восхождения сообщил врачу, что ему кажется, будто он попал на поле, окруженное высокой стеной. Другой утратил чувство пропорций. Словом, помимо затруднений, которых ожидали, пришлось столкнуться и с многими непредвиденными. Врач экспедиции страдал от всех этих осложнений, происшествий и опасностей, естественно, в такой же мере, как и другие участники, хотя он, впрочем, тщательнее других соблюдал необходимые меры предосторожности. То обстоятельство, что, несмотря на все, находятся люди, в том числе и врачи, добровольно идущие на эти лишения и опасности, заслуживает восхищения. Но они бывают вознаграждены величием своих переживаний и созерцанием неповторимой красоты природы, что дано немногим. Для врача, разумеется, ценна и научная сторона дела и сознание, что он предпринял этот туристский опыт на самом себе, служа своему делу.
Наряду с участием в восхождении на высочайшие горы, когда надо было разрешать вопросы физиологии, врачи участвовали также и в лабораторных экспериментах и опытах на себе. Их ставили с целью изучения этих проблем и, по возможности, создавали условия, в которых находились люди, поднимавшиеся на Гималаи. Эти эксперименты часто совпадают с теми, которые служат для изучения условий высотного полета.
Между высокогорным туризмом и высотным полетом, без сомнения, существуют значительные физиологические различия. Организм участника похода на Гималаи имеет возможность во время медленного восхождения приспособиться к пониженному атмосферному давлению. Напротив, у летчика-высотника приспособление происходит в очень короткое время. В этом существенное различие. Но тем не менее есть известное сходство, и потому данные по этим вопросам, получаемые в лабораториях, используются обеими группами людей: альпинистами и летчиками-высотниками. Им известны различия и следующие из них выводы, но черты сходства имеют значение для обеих сторон; поэтому и те и другие обычно с интересом изучают результаты лабораторных опытов. О том, что врачи часто делают опыты на себе, уже было сказано.
Х. ПОЛЕТ В КОСМОС
Менее 200 лет отделяют нас от исторического события, когда два человека - это были французы - проявили необычайное мужество и, покинув землю, доверили свою жизнь воздушному шару, который унес их ввысь. Сначала был пущен пробный воздушный шар с тремя животными (бараном, петухом и уткой); это доказало возможность такого эксперимента. Через несколько лет воздушный шар, наполненный газом, достиг высоты в 3460 метров - это было началом аэронавтики. Но только через 70 лет, в 1850 году, аэронавт пересек границу человеческой приспособляемости.
Тогда изучением вопросов высотного полета стали заниматься врачи, которые должны были исследовать выносливость человека.
Вскоре стало вполне ясно, что все эти вопросы нельзя разрешить на месте, то есть в воздухе. Задача была бы трудной, если бы наблюдающий врач находился в таких же условиях, что и испытуемое лицо, то есть был бы одновременно и субъектом и объектом. Поэтому понадобилось, так сказать, перенести на землю условия аэронавтики. Эту возможность создал еще один француз, физиолог Поль Бер, построив камеру пониженного давления, которая позволяла ставить в лаборатории опыты, воспроизводя подлинные условия высотного полета. В этой камере можно было понижать давление воздуха точно так же, как это происходит в верхних слоях атмосферы, а испытуемому лицу произвольно давать кислород в таком количестве, в каком его предоставляет природа на больших высотах.
Поль Бер, игравший важную роль и в политической истории Франции, сначала был юристом. Во время путешествия в Африку он обнаружил большой интерес к естествознанию и медицине.
Впоследствии он получил в Париже медицинское образование. Его привлекала главным образом физиология, и он стал ассистентом Клода Бернара, известнейшего физиолога того времени.
Бер вскоре стал профессором Сорбонны и виднейшим ученым Франции. Французы чтят его память, как отца авиационной медицины, потому что он опубликовал труды о влиянии атмосферного давления на организм, которые в 1878 году объединил в выпущенной им большой книге.
Опыты, которые Бер проводил в камере пониженного давления, показали, где лежит граница жизнеспособности человека, как бороться с недостатком кислорода в разреженных слоях атмосферы и как, следя за измерителями высоты, путем самонаблюдения и внимания, а также своевременной подачи кислорода, устранять опасности высотного полета. С другой стороны, Бер своими опытами в камере хотел доказать, что кислород - элемент, необходимый человеку и животным, - становится ядом, если его вдыхают в чрезмерном количестве. Ученые повторили опыты только через много десятилетий и убедились в правильности данных Бера.
Когда Бер, занимаясь проблемами аэронавтики, пришел к выводу, что высотная болезнь уже не опасна, он предложил проделать следующий опыт. Снарядили воздушный шар и снабдили всеми необходимыми измерительными приборами и баллонами с кислородом. Бер обучил пилота воздушного шара, профессора Гастона Тиссандье, как пользоваться приборами, и подробно разъяснил опасности, какие представляет разреженная атмосфера. Тиссандье поднялся для нового опыта. Два других врача, Кроче-Спинелли и Сивель, должны были вести наблюдения и обслуживать кислородный аппарат. Тиссандье, крупный ученый, был испытанным аэронавтом. Он уже не раз поднимался в воздух, а в 1870 году отважился на ставший знаменитым побег из осажденного Парижа на воздушном шаре. Его полет с названными выше лицами произошел в 1875 году, а перед этим он совершил полет, продолжавшийся двадцать три часа. Второй полет стоил жизни его обоим спутникам. Тиссандье достиг высоты 8800 метров. Затем, вследствие недостатка кислорода, он потерял сознание, ибо оба его спутника, наблюдая окружающую картину, перестали следить за состоянием своим и пилота. Поэтому они пропустили нужный момент для включения кислородного аппарата, потеряли сознание и уже не пришли в себя; между тем Тиссандье все же удачно приземлился. Они оказались жертвами опыта на себе. Тогда еще не знали, как быстро наступает опасная высотная болезнь, хотя эксперименты Бера были достаточно ясными.
И вот начинается авиация
С 1783 до 1905 года в развитии полетов в воздухе не произошло ничего выдающегося, но затем все сразу изменилось. После первоначальных попыток, первых, без сомнения, потребовавших исключительной смелости полетов лишь на несколько километров, ныне совершаются не только пассажирские, но и транспортные перелеты, которые представляются нам чем-то само собой разумеющимся. Разработки их вначале требовали условия ведения войны. Понятно, что одновременно люди старались достичь более высоких слоев атмосферы, стратосферы. Люди стремились в слои с пониженным сопротивлением, чтобы увеличить скорость полета и сократить его продолжительность. Впоследствии это оказалось весьма важным для сообщений между континентами и через моря.
Все началось, когда в 1905 году братья Райт совершили свои первые полеты на самолете, приведенном в движение моторами. Они способствовали победе принципа "тяжелее воздуха" и положили начало новой главе в истории человечества. Они тогда летали со скоростью 55 километров в час, которая сейчас кажется смешной и непригодной для воздушного сообщения.
В течение нескольких десятилетий, прошедших после первого полета братьев Райт, развитие авиации было бурным, почти внушающим страх. В 1957 году уже достигли высоты более 58 километров и скорости 3600 километров в час. Можно было предполагать, что в ближайшее время достигнут высоты в 160 километров и скорости, во много раз превышающей скорость звука (1200 километров в час), более того, что наступит состояние невесомости, вначале хотя бы на несколько минут. Тяжесть, приковывающая человека к земле, преодолена, межпланетное сообщение становится возможным, мир фантазии Жюля Верна превратился в науку, в реальность, и тот, кто ныне задумывается над возникающими проблемами, делает это "с научно направленной фантазией".
И все началось лишь в 1905 году. "Это доказывает, - пишет Дирингсхофен, - изумительно быструю приспособляемость человека к совершенно новым для него условиям, которая, однако, оказалась возможной только благодаря участию медицины в техническом развитии".
Чем больше увеличивались скорость и высота полета, тем многочисленнее становились возникавшие проблемы. Всем было ясно, что достигнутое еще далеко от пределов возможного. Для человеческого ума не существует пределов. Тем временем летательный аппарат уже покинул атмосферу, и мы встали на пороге космических полетов с их новыми вопросами и вновь обострившимся конфликтом между машиной и возможностями человека, возникшим в результате "взрыва духа изобретательства". В разрешении всех этих вопросов участвовали и участвуют врачи.
Мы столкнулись с огромным, казалось, непреодолимым различием между человеком и машиной, но не хотели отступить перед пределами, которые сам человек установил для полета в воздухе. Вначале казалось, что физических сил и умственных способностей команды летательного снаряда окажется уже недостаточно, чтобы пользоваться и управлять последним и применять все достижения техники. Она грозила обогнать человека, и летательный аппарат мог улететь от него.
Разрешить эти проблемы силами одних только техников и физиков уже не было возможности. Они стали общечеловеческими и тем самым перешли в область физиологии, патологии и медицины вообще, от которой и потребовали ответа на возникавшие вопросы. Это снова привело к многочисленным опытам, которые известные и неизвестные врачи, посвятившие себя авиационной медицине, стали проводить на себе.
Само собой разумеется, что вопрос о подготовке пилотов и испытание их пригодности относится к области медицины. Ведь пригодность пилота предпосылка для использования самолета и его возвращения на землю. Авиационная медицина в Америке, а также в Советском Союзе и Германии развилась в мощную научную дисциплину, занимающую среднее место между медициной и техникой, находящуюся в контакте с обеими и вербующую из них исследователей и экспериментаторов. Во время совещания, устроенного в 1953 году в Лос Анжелесе Калифорнийским университетом и Воздушно-медицинской инженерной ассоциацией, впервые были исчерпывающим образом рассмотрены все вопросы авиационной медицины.
Главным был следующий: способен ли человек совершить полет в космос, не погибнув или не нанеся тяжелого ущерба своему здоровью, и что могут сделать медицина и техника, чтобы обеспечить космонавту возвращение на Землю целым и невредимым? Это уже были не вопросы, которые предстояло разрешить в будущем, а проблемы дня, так как авиационная техника уже готовилась к полетам в космос. Развитие ракетных и реактивных летательных аппаратов зашло так далеко, что ближайшим шагом должен был стать полет в космическое пространство. Таким образом, авиационная медицина уже превратилась в космическую.
Когда надо было создать предпосылки для полетов в космос, перед врачами и техниками ставили вопрос, способен ли вообще человек выдержать скорость, с которой его из земной атмосферы перенесет в космическое пространство. Эта скорость составляет не менее 8 километров в секунду, и были сомнения, что человек сможет ее перенести. Все же, на основании проведенных опытов, на этот вопрос ответили утвердительно. Человек в состоянии перенести эту и еще большую скорость - при условии, что кабина, в которой он находится, будет защищена от действия высокой температуры, развивающейся от трения воздуха в то время, когда космический корабль пролетает через земную атмосферу.
Более того, расчеты медиков и физиков показали: даже скорость света, составляющая, как известно, 300 тысяч километров в секунду, не нанесла бы вреда команде космического корабля, но при этом могут наступить физические явления, о которых дают представление наши знания, но не наше воображение.
Дело в том, что по теории относительности Эйнштейна "близкое приближение к скорости света приводит к сокращению пространства, к растяжению времени и к увеличению массы". Что означает это для космонавта? Конкретно - ничего, но относительно - все. Внутри кабины космического корабля сердце человека, находящегося в нем во время полета, бьется не чаще и промежуток между двумя ударами пульса, как и всегда, составляет около секунды. Но так только здесь, в этой кабине и для этих людей. На земле промежуток между двумя ударами сердца нашего космонавта равнялся бы нескольким минутам, а может быть, даже нескольким часам: это и есть растяжение времени. Таким образом, годы жизни человека, мчащегося со скоростью света к звездам, соответствуют сотням и тысячам земных лет. Человек не бессмертен, но его смертный час отдален настолько, что он кажется подобным божеству. Прометей торжествует, Зевс побежден. (При условии, что теория относительности Эйнштейна действительна и для полета в космическое пространство, как это утверждают авторитетные физики.)
Но сами физики тотчас же развеивали этот чудесный сон, который уже завтра, вероятно, станет явью, указывая на большие опасности космического полета, на существование метеоритов и космической пыли. Она вследствие огромной скорости космического корабля обладает пробивной силой, против которой не могут устоять даже броневые плиты.
Но эти опасности не способны убить воодушевления у людей, готовых отважиться на такой полет, и физиологи и физики будут продолжать свои эксперименты и опыты на себе, чтобы узнать, как предотвратить и эту опасность. Борьба между человеком и вселенной, между микрокосмосом и макрокосмосом, между самым малым и самым большим началась и едва ли кто-нибудь или что-нибудь может ее остановить.
Опыты в камере пониженного давления
Биологи, знакомые с физикой, обратили внимание на то обстоятельство, что при сильном ускорении, какое необходимо при космическом полете, вес тела летящего человека увеличивается во много раз. Трехступенчатая ракета, применяемая ныне для достижения такого ускорения, приводит к увеличению веса тела почти в восемь раз. Именно вопрос, перенесет ли человек такое сильное ускорение и увеличение своего веса, которое при сгорании последней ступени ракеты сменяется состоянием невесомости, именно этот вопрос уже давно заставил исследователей воспользоваться камерой пониженного давления, некогда построенной Бером, и усовершенствовать ее, чтобы ставить такие опыты, которые позволили бы изучать вопросы огромных скоростей, физиологии человека на вершинах высочайших гор и в летательном аппарате. Здесь, в камере пониженного давления, как уже было сказано, соприкасаются одна с другой обе области: высокогорный альпинизм и высотная авиация.
Начало этим исследованиям было положено в Советском Союзе выдающимся физиологом Орбели, который предпринял в 1933 и 1938 годах два опыта на себе, имевших большое значение. Первый был проведен в его лаборатории. Из пневматической камеры был выкачан воздух. Оставшееся в камере количество воздуха соответствовало примерно его плотности на высоте 12 километров. Орбели, который сидел в камере, вскоре начал задыхаться, его губы посинели, и, наконец, он потерял сознание. Тотчас же ему начали делать искусственное дыхание, однако прошло четыре часа, прежде чем он пришел в себя. Второй опыт также преследовал цель изучения физиологии процесса дыхания. Он проводился на Черном море, неподалеку от побережья Крыма. Орбели заперся в кабине подводной лодки, лишенной подачи кислорода, и пробыл в ней продолжительное время. Он оставался в кабине, когда наступило удушье. Лишь после того, как он потерял сознание, его вытащили наверх - таково было предварительное указание Орбели. Через два часа к ученому вернулось сознание. Однако на протяжении шести последующих дней он чувствовал себя больным.
Леон Орбели умер в 1958 году. В последние годы своей жизни он был директором института имени Павлова и Ленинграде и как военный врач имел чин генерал-полковника. Он был одним из учеников Павлова.
С началом второй мировой войны (правильнее, с началом подготовки к ней), разумеется, и медицинская сторона высотного полета стала предметом тщательных исследований. Во всех государствах, в значительной степени заинтересованных в развитии авиации, были построены камеры пониженного давления по принципу Бера, предназначенные для лабораторного изучения физиологии высотного полета, и всюду врачи и студенты-медики изъявляли желание поставить на себе опыты, так как хотели внести свой вклад в разрешение этих вопросов. Тогда же, незадолго до второй мировой войны, была, например, построена камера пониженного давления в исследовательском институте авиационной медицины Германского министерства авиации, камера, которая, естественно, имела совсем другой вид, чем у Бера, и была предназначена для опытов уже не только на животных, но и на людях. Это было большое, герметически закрытое помещение, в котором можно уменьшить давление воздуха на любую величину, а также воссоздать и другие условия высотного полета - холод, изменение влажности, излучение и так далее. Теперь молодые врачи могли садиться в такую камеру и позволять проделывать над собой все, что сопряжено с высотным полетом.
Все эти исследования и опыты в камере пониженного давления проводились систематически. Изменения крови, возникающие на больших высотах, были в общих чертах уже известны на основании исследований при высокогорном туризме. При быстром подъеме в высоту, происходящем при полете, вследствие разрежения воздуха наблюдаются, как показали и опыты в камере, значительные воздействия различного рода. Оказалось что сердце и кровообращение выдерживают недостаток кислорода дольше, чем центральная нервная система, мозг, который на критических высотах затемнением сознания и намечающимися судорогами показывает, что состояние испытуемого лица может стать опасным.
Дальше, когда разрежение воздуха еще не особенно значительно, частота пульса внезапно уменьшается. Этот кризис пульса объяснили раздражением блуждающего нерва, действие которого, как известно, противоположно действию симпатического нерва, выражающемуся в учащении пульса. Падение частоты пульса и приводит к затемнению сознания и коллапсу, непосредственной причиной которого является недостаток кислорода. Вследствие этого и погибли когда-то спутники Тиссандье.
Все эти явления можно было наблюдать в камере пониженного давления. Причем, разумеется, границ допустимого не переходили; в момент опасности давление снова повышали и подводили кислород. Интересно, что в камере ранний коллапс (уже при 4500 или 5000 метров) наблюдался почти исключительно у молодых людей, а лица старшего возраста переносили и более высокие "полеты". Если воздух в камере влажный или слишком теплый, коллапс наступает скорее, что соответствует и обычным наблюдениям. Точно так же можно было заметить, что стояние повышает предрасположение к обмороку, в то время как сидячее и особенно лежачее положение способствуют ослаблению такого предрасположения.
Уменьшение содержания кислорода в воздухе влияет и на мышечную силу. Мышцам для работы нужен кислород. С помощью динамометра соответствующие опыты нетрудно было провести в камере пониженного давления. Динамометр простой инструмент с пружиной, которая при нажатии сжимается. До 4 тысяч метров мышечная сила почти не меняется. Но на 5 тысячах метров кривая измерения силы заметно падает. Некоторое время она остается стабильной, но на высоте 6 тысяч метров падает вновь, так что вскоре наступает полное бессилие и одновременно значительное затемнение сознания. Эти экспериментальные результаты совпадают с недомоганиями, на которые жалуются летчики и альпинисты, взбирающиеся на высокие горы, например участники гималайских восхождений.
Один из медицинских журналов недавно сообщил следующий анекдот: знаменитого альпиниста Джорджа Ли Маллори однажды спросили, почему, собственно, ему так хочется подняться на Эверест. Он задумался, а потом сказал: "Потому что он существует". Без сомнения, это и является причиной, почему большинство людей поднимается на горы, и даже врачи не могут не поддаться этому очарованию. Кроме того, их привлекает и научный интерес, заставляющий идти на бесконечные испытания, чтобы изучать и регистрировать физиологические явления при восхождении на самые высокие горы. С тех пор как вершины Гималайских гор начали привлекать внимание людей, физиология высокогорных восхождений стала актуальной.
Как только люди стали подниматься на высокие горы, они начали страдать и горной болезнью. Известно, почему она возникает. На состоянии человека сказывается понижение атмосферного давления, наблюдаемое по мере восхождения, а также дыхание разреженным воздухом, содержащим небольшое количество кислорода. Переносчиками кислорода, который должен доставляться всем органам, чтобы клетки могли дышать, а орган - функционировать, служат красные кровяные шарики. Когда они начинают получать мало кислорода, это сказывается на всех органах, а особенно на головном мозге, вызывая расстройства и симптомы, из которых и слагается картина горной болезни.
Наука не удовлетворилась этими начальными сведениями, которые вообще не требуют особого эксперимента, кроме того, какой может сам на себе провести любой альпинист, поднявшись выше 3 тысяч метров. Наука требовала более обширных, более точных знаний. Выполнению этого требования способствовали бесчисленные эксперименты.
При восхождении на самые высокие горы главной проблемой является недостаток кислорода. Это ученые узнали, научившись проводить химические анализы. Так, уже Александр Гумбольдт высказал мнение, что при восхождении на горы, которые тогда считались самыми высокими из доступных, следует брать с собой кислородный прибор.
Проблема покорения высоты предстала перед людьми в совершенно ином свете, когда возникла аэронавтика и люди стали пытаться не только подниматься на особенно высокие горы, но и достигать в воздушном шаре и на самолете таких высот, где атмосферное давление и содержание кислорода в воздухе намного ниже той границы, через которую уже не может перейти человек.
Борьба за покорение Гималаев поставила перед многими экспедициями новые вопросы. Уже первые альпинисты, подступавшие к Эвересту, могли воспользоваться советами физиологов, производивших опыты на животных, на людях и на самих себе. Вскоре почти не было экспедиции, в которой не участвовал бы врач, согласившийся разделить все ощущения и опасности восхождения ради того, чтобы обогатить науку сведениями по физиологии человека, находящегося высоко в горах.
Само собой разумеется, не всегда было легко найти врача для экспедиции, хотя очень многие выражали готовность участвовать в подобном приключении, охватывающем и туризм и физиологию. Такой врач, естественно, должен быть знаком с высокогорным туризмом. Но в молодые годы врачи должны изучать свою специальность и потому лишены возможности тренироваться. Кроме того, их не всегда можно отвлечь от работы в клиниках. Поэтому им приходится, так сказать, отправляться в экспедицию прямо из больницы.
Мы располагаем сообщениями врачей, участвовавших в экспедициях на Гималаи в течение последних лет: доктора Лохматтера, участника восхождения, совершенного в 1954 году, и доктора Шпирига, участника экспедиции 1955 года. И они, разумеется, страдали некоторыми расстройствами, но делали все возможное, чтобы предохраниться и выполнять свои задачи: оказывать врачебную помощь другим и проводить и записывать наблюдения, представляющие интерес для науки.
При восхождении врачи через некоторое время начинали чувствовать разницу в высоте, наступали связанные с более скудным содержанием кислорода в воздухе расстройства дыхания, которые особенно усиливались по ночам. Всем участникам экспедиции не хватало воздуха, и приступы удушья нарушали их сон. Они могли приспособиться к пониженному атмосферному давлению только по прошествии некоторого времени, но на высотах более 5 тысяч метров эта способность приспособляться исчезала, и наступал заметный упадок сил.
Среди препятствий, стоявших на пути, следует назвать и холод. Было трудно ночью в спальном мешке сохранить теплыми ноги и руки. При этом оказались полезными втирания трафуриловой мази. По рассказам доктора Шпирига, на этих высотах трафурил оказался самым лучшим снотворным. Ведь всякий знает, как холод мешает человеку заснуть.
Другая проблема - вопросы питания на этих высотах - представляла меньшие затруднения. Вопрос о питании в условиях восхождения еще не вполне разрешен научно, но уже давно известно, что углеводы, то есть сладости, при этом чрезвычайно важны. Значит, нужно есть возможно больше сладкого, оно и составляет основу высокогорного питания.
Как врач экспедиции Шпириг сделал некоторые наблюдения. Много забот доставили ему катары. Ведь воспаление легких, которое легко может присоединиться к катару дыхательных путей, в воздухе, бедном кислородом, опасно для жизни. Очень опасным для участников восхождения на Гималаи оказалось и острое воспаление гортани, так как может быстро наступить отек гортани и удушье. Кроме того, не следует забывать о защите глаз, для которых усиленное ультрафиолетовое излучение, наблюдаемое высоко в горах (и в более высоких слоях атмосферы), чрезвычайно опасно. Сам врач однажды в течение короткого времени пренебрег защитой, и последствием такой неосторожности была слепота, продолжавшаяся три дня.
На больших высотах следует пользоваться кислородным аппаратом, который помогает также преодолевать инфекции [29]. Врач установил, что на высотах более 7 тысяч метров могут наблюдаться галлюцинации. Человек испытывает порой совершенно необычные ощущения.
Один из участников восхождения сообщил врачу, что ему кажется, будто он попал на поле, окруженное высокой стеной. Другой утратил чувство пропорций. Словом, помимо затруднений, которых ожидали, пришлось столкнуться и с многими непредвиденными. Врач экспедиции страдал от всех этих осложнений, происшествий и опасностей, естественно, в такой же мере, как и другие участники, хотя он, впрочем, тщательнее других соблюдал необходимые меры предосторожности. То обстоятельство, что, несмотря на все, находятся люди, в том числе и врачи, добровольно идущие на эти лишения и опасности, заслуживает восхищения. Но они бывают вознаграждены величием своих переживаний и созерцанием неповторимой красоты природы, что дано немногим. Для врача, разумеется, ценна и научная сторона дела и сознание, что он предпринял этот туристский опыт на самом себе, служа своему делу.
Наряду с участием в восхождении на высочайшие горы, когда надо было разрешать вопросы физиологии, врачи участвовали также и в лабораторных экспериментах и опытах на себе. Их ставили с целью изучения этих проблем и, по возможности, создавали условия, в которых находились люди, поднимавшиеся на Гималаи. Эти эксперименты часто совпадают с теми, которые служат для изучения условий высотного полета.
Между высокогорным туризмом и высотным полетом, без сомнения, существуют значительные физиологические различия. Организм участника похода на Гималаи имеет возможность во время медленного восхождения приспособиться к пониженному атмосферному давлению. Напротив, у летчика-высотника приспособление происходит в очень короткое время. В этом существенное различие. Но тем не менее есть известное сходство, и потому данные по этим вопросам, получаемые в лабораториях, используются обеими группами людей: альпинистами и летчиками-высотниками. Им известны различия и следующие из них выводы, но черты сходства имеют значение для обеих сторон; поэтому и те и другие обычно с интересом изучают результаты лабораторных опытов. О том, что врачи часто делают опыты на себе, уже было сказано.
Х. ПОЛЕТ В КОСМОС
Менее 200 лет отделяют нас от исторического события, когда два человека - это были французы - проявили необычайное мужество и, покинув землю, доверили свою жизнь воздушному шару, который унес их ввысь. Сначала был пущен пробный воздушный шар с тремя животными (бараном, петухом и уткой); это доказало возможность такого эксперимента. Через несколько лет воздушный шар, наполненный газом, достиг высоты в 3460 метров - это было началом аэронавтики. Но только через 70 лет, в 1850 году, аэронавт пересек границу человеческой приспособляемости.
Тогда изучением вопросов высотного полета стали заниматься врачи, которые должны были исследовать выносливость человека.
Вскоре стало вполне ясно, что все эти вопросы нельзя разрешить на месте, то есть в воздухе. Задача была бы трудной, если бы наблюдающий врач находился в таких же условиях, что и испытуемое лицо, то есть был бы одновременно и субъектом и объектом. Поэтому понадобилось, так сказать, перенести на землю условия аэронавтики. Эту возможность создал еще один француз, физиолог Поль Бер, построив камеру пониженного давления, которая позволяла ставить в лаборатории опыты, воспроизводя подлинные условия высотного полета. В этой камере можно было понижать давление воздуха точно так же, как это происходит в верхних слоях атмосферы, а испытуемому лицу произвольно давать кислород в таком количестве, в каком его предоставляет природа на больших высотах.
Поль Бер, игравший важную роль и в политической истории Франции, сначала был юристом. Во время путешествия в Африку он обнаружил большой интерес к естествознанию и медицине.
Впоследствии он получил в Париже медицинское образование. Его привлекала главным образом физиология, и он стал ассистентом Клода Бернара, известнейшего физиолога того времени.
Бер вскоре стал профессором Сорбонны и виднейшим ученым Франции. Французы чтят его память, как отца авиационной медицины, потому что он опубликовал труды о влиянии атмосферного давления на организм, которые в 1878 году объединил в выпущенной им большой книге.
Опыты, которые Бер проводил в камере пониженного давления, показали, где лежит граница жизнеспособности человека, как бороться с недостатком кислорода в разреженных слоях атмосферы и как, следя за измерителями высоты, путем самонаблюдения и внимания, а также своевременной подачи кислорода, устранять опасности высотного полета. С другой стороны, Бер своими опытами в камере хотел доказать, что кислород - элемент, необходимый человеку и животным, - становится ядом, если его вдыхают в чрезмерном количестве. Ученые повторили опыты только через много десятилетий и убедились в правильности данных Бера.
Когда Бер, занимаясь проблемами аэронавтики, пришел к выводу, что высотная болезнь уже не опасна, он предложил проделать следующий опыт. Снарядили воздушный шар и снабдили всеми необходимыми измерительными приборами и баллонами с кислородом. Бер обучил пилота воздушного шара, профессора Гастона Тиссандье, как пользоваться приборами, и подробно разъяснил опасности, какие представляет разреженная атмосфера. Тиссандье поднялся для нового опыта. Два других врача, Кроче-Спинелли и Сивель, должны были вести наблюдения и обслуживать кислородный аппарат. Тиссандье, крупный ученый, был испытанным аэронавтом. Он уже не раз поднимался в воздух, а в 1870 году отважился на ставший знаменитым побег из осажденного Парижа на воздушном шаре. Его полет с названными выше лицами произошел в 1875 году, а перед этим он совершил полет, продолжавшийся двадцать три часа. Второй полет стоил жизни его обоим спутникам. Тиссандье достиг высоты 8800 метров. Затем, вследствие недостатка кислорода, он потерял сознание, ибо оба его спутника, наблюдая окружающую картину, перестали следить за состоянием своим и пилота. Поэтому они пропустили нужный момент для включения кислородного аппарата, потеряли сознание и уже не пришли в себя; между тем Тиссандье все же удачно приземлился. Они оказались жертвами опыта на себе. Тогда еще не знали, как быстро наступает опасная высотная болезнь, хотя эксперименты Бера были достаточно ясными.
И вот начинается авиация
С 1783 до 1905 года в развитии полетов в воздухе не произошло ничего выдающегося, но затем все сразу изменилось. После первоначальных попыток, первых, без сомнения, потребовавших исключительной смелости полетов лишь на несколько километров, ныне совершаются не только пассажирские, но и транспортные перелеты, которые представляются нам чем-то само собой разумеющимся. Разработки их вначале требовали условия ведения войны. Понятно, что одновременно люди старались достичь более высоких слоев атмосферы, стратосферы. Люди стремились в слои с пониженным сопротивлением, чтобы увеличить скорость полета и сократить его продолжительность. Впоследствии это оказалось весьма важным для сообщений между континентами и через моря.
Все началось, когда в 1905 году братья Райт совершили свои первые полеты на самолете, приведенном в движение моторами. Они способствовали победе принципа "тяжелее воздуха" и положили начало новой главе в истории человечества. Они тогда летали со скоростью 55 километров в час, которая сейчас кажется смешной и непригодной для воздушного сообщения.
В течение нескольких десятилетий, прошедших после первого полета братьев Райт, развитие авиации было бурным, почти внушающим страх. В 1957 году уже достигли высоты более 58 километров и скорости 3600 километров в час. Можно было предполагать, что в ближайшее время достигнут высоты в 160 километров и скорости, во много раз превышающей скорость звука (1200 километров в час), более того, что наступит состояние невесомости, вначале хотя бы на несколько минут. Тяжесть, приковывающая человека к земле, преодолена, межпланетное сообщение становится возможным, мир фантазии Жюля Верна превратился в науку, в реальность, и тот, кто ныне задумывается над возникающими проблемами, делает это "с научно направленной фантазией".
И все началось лишь в 1905 году. "Это доказывает, - пишет Дирингсхофен, - изумительно быструю приспособляемость человека к совершенно новым для него условиям, которая, однако, оказалась возможной только благодаря участию медицины в техническом развитии".
Чем больше увеличивались скорость и высота полета, тем многочисленнее становились возникавшие проблемы. Всем было ясно, что достигнутое еще далеко от пределов возможного. Для человеческого ума не существует пределов. Тем временем летательный аппарат уже покинул атмосферу, и мы встали на пороге космических полетов с их новыми вопросами и вновь обострившимся конфликтом между машиной и возможностями человека, возникшим в результате "взрыва духа изобретательства". В разрешении всех этих вопросов участвовали и участвуют врачи.
Мы столкнулись с огромным, казалось, непреодолимым различием между человеком и машиной, но не хотели отступить перед пределами, которые сам человек установил для полета в воздухе. Вначале казалось, что физических сил и умственных способностей команды летательного снаряда окажется уже недостаточно, чтобы пользоваться и управлять последним и применять все достижения техники. Она грозила обогнать человека, и летательный аппарат мог улететь от него.
Разрешить эти проблемы силами одних только техников и физиков уже не было возможности. Они стали общечеловеческими и тем самым перешли в область физиологии, патологии и медицины вообще, от которой и потребовали ответа на возникавшие вопросы. Это снова привело к многочисленным опытам, которые известные и неизвестные врачи, посвятившие себя авиационной медицине, стали проводить на себе.
Само собой разумеется, что вопрос о подготовке пилотов и испытание их пригодности относится к области медицины. Ведь пригодность пилота предпосылка для использования самолета и его возвращения на землю. Авиационная медицина в Америке, а также в Советском Союзе и Германии развилась в мощную научную дисциплину, занимающую среднее место между медициной и техникой, находящуюся в контакте с обеими и вербующую из них исследователей и экспериментаторов. Во время совещания, устроенного в 1953 году в Лос Анжелесе Калифорнийским университетом и Воздушно-медицинской инженерной ассоциацией, впервые были исчерпывающим образом рассмотрены все вопросы авиационной медицины.
Главным был следующий: способен ли человек совершить полет в космос, не погибнув или не нанеся тяжелого ущерба своему здоровью, и что могут сделать медицина и техника, чтобы обеспечить космонавту возвращение на Землю целым и невредимым? Это уже были не вопросы, которые предстояло разрешить в будущем, а проблемы дня, так как авиационная техника уже готовилась к полетам в космос. Развитие ракетных и реактивных летательных аппаратов зашло так далеко, что ближайшим шагом должен был стать полет в космическое пространство. Таким образом, авиационная медицина уже превратилась в космическую.
Когда надо было создать предпосылки для полетов в космос, перед врачами и техниками ставили вопрос, способен ли вообще человек выдержать скорость, с которой его из земной атмосферы перенесет в космическое пространство. Эта скорость составляет не менее 8 километров в секунду, и были сомнения, что человек сможет ее перенести. Все же, на основании проведенных опытов, на этот вопрос ответили утвердительно. Человек в состоянии перенести эту и еще большую скорость - при условии, что кабина, в которой он находится, будет защищена от действия высокой температуры, развивающейся от трения воздуха в то время, когда космический корабль пролетает через земную атмосферу.
Более того, расчеты медиков и физиков показали: даже скорость света, составляющая, как известно, 300 тысяч километров в секунду, не нанесла бы вреда команде космического корабля, но при этом могут наступить физические явления, о которых дают представление наши знания, но не наше воображение.
Дело в том, что по теории относительности Эйнштейна "близкое приближение к скорости света приводит к сокращению пространства, к растяжению времени и к увеличению массы". Что означает это для космонавта? Конкретно - ничего, но относительно - все. Внутри кабины космического корабля сердце человека, находящегося в нем во время полета, бьется не чаще и промежуток между двумя ударами пульса, как и всегда, составляет около секунды. Но так только здесь, в этой кабине и для этих людей. На земле промежуток между двумя ударами сердца нашего космонавта равнялся бы нескольким минутам, а может быть, даже нескольким часам: это и есть растяжение времени. Таким образом, годы жизни человека, мчащегося со скоростью света к звездам, соответствуют сотням и тысячам земных лет. Человек не бессмертен, но его смертный час отдален настолько, что он кажется подобным божеству. Прометей торжествует, Зевс побежден. (При условии, что теория относительности Эйнштейна действительна и для полета в космическое пространство, как это утверждают авторитетные физики.)
Но сами физики тотчас же развеивали этот чудесный сон, который уже завтра, вероятно, станет явью, указывая на большие опасности космического полета, на существование метеоритов и космической пыли. Она вследствие огромной скорости космического корабля обладает пробивной силой, против которой не могут устоять даже броневые плиты.
Но эти опасности не способны убить воодушевления у людей, готовых отважиться на такой полет, и физиологи и физики будут продолжать свои эксперименты и опыты на себе, чтобы узнать, как предотвратить и эту опасность. Борьба между человеком и вселенной, между микрокосмосом и макрокосмосом, между самым малым и самым большим началась и едва ли кто-нибудь или что-нибудь может ее остановить.
Опыты в камере пониженного давления
Биологи, знакомые с физикой, обратили внимание на то обстоятельство, что при сильном ускорении, какое необходимо при космическом полете, вес тела летящего человека увеличивается во много раз. Трехступенчатая ракета, применяемая ныне для достижения такого ускорения, приводит к увеличению веса тела почти в восемь раз. Именно вопрос, перенесет ли человек такое сильное ускорение и увеличение своего веса, которое при сгорании последней ступени ракеты сменяется состоянием невесомости, именно этот вопрос уже давно заставил исследователей воспользоваться камерой пониженного давления, некогда построенной Бером, и усовершенствовать ее, чтобы ставить такие опыты, которые позволили бы изучать вопросы огромных скоростей, физиологии человека на вершинах высочайших гор и в летательном аппарате. Здесь, в камере пониженного давления, как уже было сказано, соприкасаются одна с другой обе области: высокогорный альпинизм и высотная авиация.
Начало этим исследованиям было положено в Советском Союзе выдающимся физиологом Орбели, который предпринял в 1933 и 1938 годах два опыта на себе, имевших большое значение. Первый был проведен в его лаборатории. Из пневматической камеры был выкачан воздух. Оставшееся в камере количество воздуха соответствовало примерно его плотности на высоте 12 километров. Орбели, который сидел в камере, вскоре начал задыхаться, его губы посинели, и, наконец, он потерял сознание. Тотчас же ему начали делать искусственное дыхание, однако прошло четыре часа, прежде чем он пришел в себя. Второй опыт также преследовал цель изучения физиологии процесса дыхания. Он проводился на Черном море, неподалеку от побережья Крыма. Орбели заперся в кабине подводной лодки, лишенной подачи кислорода, и пробыл в ней продолжительное время. Он оставался в кабине, когда наступило удушье. Лишь после того, как он потерял сознание, его вытащили наверх - таково было предварительное указание Орбели. Через два часа к ученому вернулось сознание. Однако на протяжении шести последующих дней он чувствовал себя больным.
Леон Орбели умер в 1958 году. В последние годы своей жизни он был директором института имени Павлова и Ленинграде и как военный врач имел чин генерал-полковника. Он был одним из учеников Павлова.
С началом второй мировой войны (правильнее, с началом подготовки к ней), разумеется, и медицинская сторона высотного полета стала предметом тщательных исследований. Во всех государствах, в значительной степени заинтересованных в развитии авиации, были построены камеры пониженного давления по принципу Бера, предназначенные для лабораторного изучения физиологии высотного полета, и всюду врачи и студенты-медики изъявляли желание поставить на себе опыты, так как хотели внести свой вклад в разрешение этих вопросов. Тогда же, незадолго до второй мировой войны, была, например, построена камера пониженного давления в исследовательском институте авиационной медицины Германского министерства авиации, камера, которая, естественно, имела совсем другой вид, чем у Бера, и была предназначена для опытов уже не только на животных, но и на людях. Это было большое, герметически закрытое помещение, в котором можно уменьшить давление воздуха на любую величину, а также воссоздать и другие условия высотного полета - холод, изменение влажности, излучение и так далее. Теперь молодые врачи могли садиться в такую камеру и позволять проделывать над собой все, что сопряжено с высотным полетом.
Все эти исследования и опыты в камере пониженного давления проводились систематически. Изменения крови, возникающие на больших высотах, были в общих чертах уже известны на основании исследований при высокогорном туризме. При быстром подъеме в высоту, происходящем при полете, вследствие разрежения воздуха наблюдаются, как показали и опыты в камере, значительные воздействия различного рода. Оказалось что сердце и кровообращение выдерживают недостаток кислорода дольше, чем центральная нервная система, мозг, который на критических высотах затемнением сознания и намечающимися судорогами показывает, что состояние испытуемого лица может стать опасным.
Дальше, когда разрежение воздуха еще не особенно значительно, частота пульса внезапно уменьшается. Этот кризис пульса объяснили раздражением блуждающего нерва, действие которого, как известно, противоположно действию симпатического нерва, выражающемуся в учащении пульса. Падение частоты пульса и приводит к затемнению сознания и коллапсу, непосредственной причиной которого является недостаток кислорода. Вследствие этого и погибли когда-то спутники Тиссандье.
Все эти явления можно было наблюдать в камере пониженного давления. Причем, разумеется, границ допустимого не переходили; в момент опасности давление снова повышали и подводили кислород. Интересно, что в камере ранний коллапс (уже при 4500 или 5000 метров) наблюдался почти исключительно у молодых людей, а лица старшего возраста переносили и более высокие "полеты". Если воздух в камере влажный или слишком теплый, коллапс наступает скорее, что соответствует и обычным наблюдениям. Точно так же можно было заметить, что стояние повышает предрасположение к обмороку, в то время как сидячее и особенно лежачее положение способствуют ослаблению такого предрасположения.
Уменьшение содержания кислорода в воздухе влияет и на мышечную силу. Мышцам для работы нужен кислород. С помощью динамометра соответствующие опыты нетрудно было провести в камере пониженного давления. Динамометр простой инструмент с пружиной, которая при нажатии сжимается. До 4 тысяч метров мышечная сила почти не меняется. Но на 5 тысячах метров кривая измерения силы заметно падает. Некоторое время она остается стабильной, но на высоте 6 тысяч метров падает вновь, так что вскоре наступает полное бессилие и одновременно значительное затемнение сознания. Эти экспериментальные результаты совпадают с недомоганиями, на которые жалуются летчики и альпинисты, взбирающиеся на высокие горы, например участники гималайских восхождений.