Конференция «Как собака «вывела» человека в космос».
Цели:
углубление знаний о физических процессах в организмах;
расширение знаний о физических приборах, регистрирующих процессы в организме.
Задачи:
Литература:
Учитель.
Мы хотим познакомить вас с историей подготовки полёта человека в космос, рассказать о роли собачьего труда в истории космонавтики, поглубже заглянуть в физические процессы, происходящие в живых организмах.
4 октября 1957 г. в нашей стране был запущен на околокосмическую орбиту первый спутник Земли, масса которого была всего около 84 кг.
Страшно было, невозможно было запустить в космос человека, не исследовав, что его там ждёт. Быть разведчиками космического пространства выпало на долю собак. Первые опыты с вертикальным взлётом животных проводились в нашей стране ещё с 1949 г. Собак запускали на баллистических ракетах на высоту 100, 200 и далее более 450 км. Собаки катапультировались и прыгали с парашютом. Натренированные обученные собаки совершали свои кратковременные (порядка 10 мин) полёты по нескольку раз. Это были Рыжая, Дамка, Альбина, Модница, Козявка, Линда, Малышка, Малёк, Жемчужная, Снежинка, Отважная, Пёстрая, Пушок, Нева.
Через месяц после запуска первого спутника был запущен второй спутник массой 508 кг с собакой Лайкой на борту. (Кличку Лайка ей дали за звонкий лай, которым она приветствовала людей). Ей первой предстояло испытать на себе всё, что ждёт человека. Очень горько то, что ей не суждено было вернуться, т.к. ещё не была создана система безопасного спуска. Главной задачей этого полёта было проверить самочувствие животного при очень больших перегрузках во время вывода спутника на орбиту и во время полёта на орбите в состоянии невесомости и передать эти сведения на Землю. Т.к. спутник был маленький, то в него поместили только те приборы, которые регистрируют лишь главные показатели, т.е. как функционирует кровообращение, дыхание, какова общая двигательная активность. Анализ результатов полёта показал, что Лайка нормально перенесла и вылет на орбиту, и состояние невесомости на самой орбите в течение нескольких десятков часов. Но на 4 витке стала быстро расти температура, и Лайка погибла, «спеклась».
Позднее конструкторам удалось создать системы, обеспечивающие возможность возвращения космических кораблей на Землю, безопасный спуск в заранее заданный район. И в 1960 г. полетели в космос и благополучно вернулись две собаки – Белка и Стрелка. Они летали в космическом корабле нормальных «человеческих» размеров, т.е. в таком, в каком потом полетит человек. Теперь появилась возможность наблюдать животных после полёта: нет ли каких последствий перенесённой радиации, перегрузок, невесомости. Оказалось, что собаки, стойко перенёсшие нелёгкий полёт, быстро оправились. Вместе с собаками летал в космос целый зоопарк: белые лабораторные мыши, мухи, морские свинки и чёрные лабораторные мыши. Мух взяли потому, что, во-первых, они чувствительны к облучению, а во-вторых, их можно взять очень много. На мухах проводились исследования генетического характера. У мышей не было обнаружено вредных последствий на костный мозг, кроветворную систему. Хотя, не совсем: у чёрных мышей появилась седина на голове. Это всё же свидетельствует об изменениях. Зато на семена растений и ростков полёт оказал положительное воздействие: они стали интенсивнее расти, хорошо развиваться после космического облучения. Следующие два рейса: с Пчёлкой и Мушкой и с Чернушкой на борту не преследовали новых целей. Смысл их полётов был в том, чтобы ещё глубже изучить трассу, по которой полетит человек, и условия полёта. Полёты показали, что системы приземления работают нормально, трудности, связанные с нагреванием во время спуска, преодолены.
Эти собаки совершили подвиг, хоть не хотели этого и не подозревали об этом. Значение их полётов и полётов людей невозможно переоценить. По оценкам учёных, рубль, вложенный в развитие космоса, возвращается семью рублями.
А теперь мы вам расскажем, как готовили собак к полётам и как следили за их состоянием в полёте.
1 ведущий: Отбор собак.
В Америке подобные испытания проводили с обезьянами, а у нас в стране – с собаками. Обезьян трудно приучить к спокойному поведению, они плохо поддаются предполётной тренировке. Американцы давали им наркоз, чтобы отправить в космос. Но тогда невозможно отследить поведение во время полёта, не возможно понять, в обмороке обезьяна или с ней всё нормально. А собаки доброжелательны, ведут себя спокойно, быстро привыкают к тренировкам и понимают, чего от них хотят, лапами и мордочкой помогают надевать на себя одежду, терпеливо замирают, когда одежду нужно застегнуть.
Но отобрать собак для полётов непросто. Очень желательно, чтобы собака имела белую окраску, т.к. в полёте производится киносъёмка. Попытки обесцветить шерсть не дали нужных результатов: у собак очень сильный пигмент, шерсть почти не обесцвечивается.
Кроме того, собаки должны быть обязательно самочками. Это связано с «одеждой» для собак. Это не в прямом смысле одежда, а ремни для закрепления собаки так, чтобы она могла двигаться, не испытывала неудобств, и не побилась бы о стенки во время тряски при посадке, когда состояние невесомости сменяется перегрузкой и наоборот. Одежда нужна и для закрепления на собаке проводов от различных приборов.
Собака должна иметь возраст от 2 до 5 лет. Совсем молодые собаки не подходят, т.к. они вертлявы и возбудимы. Они должны быть здоровыми и выносливыми, и в то же время небольшими, от 6 до 7 кг. Декоративные маленькие собачки не годятся, т.к. им не хватает выносливости. Даже породистые собаки не подходят, т.к. они привыкли к уходу, заботе, удобствам, присутствию людей. Поэтому собаки выбирались, в основном бродячие, беспородные, устойчивые ко всяким болезням, привыкшие ко всяким условиям. Они отмывались, обследовались, подлечивались, «отъедались» и начинали тренироваться.
В виварии, помещении, где содержатся собаки, чисто, моют собак детским мылом, т.к. у них очень чувствительная кожа, у них специально разработанный рацион питания, их регулярно водят на прогулку.
На них возлагают большие надежды.
2 ведущий: Одежда для собак.
Представьте себе собаку в рубашке и штанишках. Рубашка до половины спины, штанишки тоже максимально вырезаны. Обе части костюма соединяются лямками. Одежда делается из лёгкой шёлковой ткани, специально подгоняется на каждую собаку. В этой одежде собаки похожи на цирковых артистов. Возле лопаток и возле хвоста на спине нашиты маленькие железные кольца. К ним карабинами пристёгиваются тонкие прочные цепочки, закреплённые по углам кабины. Собаки на тренировках привыкают к своей привязи и ведут себя спокойно, поэтому не испытывают давления или натяжения привязей. Это приспособление нужно, чтобы собака не перевернулась, не залезла лапами в кормушку, не грызла приборы.
Под эту фиксирующую одежду одевается ассенизационная одежда из мягкой губчатой резины. Она тоже состоит из двух частей. От обтягивающих штанишек отходит хорошо сгибающийся, мягкий (чтобы не мешать принимать любые позы) гофрированный шланг, который другим концом соединён с ассенизационным баком.
Его назначение – изолировать и удалять из кабины выделения животного. Ассенизационную одежду одевают, если опыт будет продолжаться более суток.
Придумать и сшить такую одежду непросто. Природа не создала собак для её ношения, да и кожа собак более нежная, чем у человека. Чтобы в месте соприкосновения трущихся поверхностей не возникло припухлостей, потёртостей, надо было подобрать резину, сделать швы и края мягкими, но и плотно прилегающими, чтобы не замочилась и не замаралась кожа, иначе возникнет зуд, боль, гнойничковые заболевания. Был придуман клапан, препятствующий движению выделений обратно. Трущиеся места были сделаны из паралоновой губки.
Есть ещё третий вид одежды – для защиты от повреждений электродов, приклеенных к коже собак для присоединения приборов, регистрирующих состояние животных. Чтобы уменьшить трение и предотвратить в случае чего кожу от воспалительных явлений, её смазывают вазелином и пенициллиновой мазью.
3 ведущий: Тренировки.
Приучать собак к длительному пребыванию на одном месте почти без движения, причём так, чтобы они чувствовали себя нормально, - это обязательное условие, без которого нельзя начинать длительные эксперименты. Собак, не справляющихся с этой задачей, сразу забраковывают.
Затем собак приучают находиться в слабо освещённом помещении, в лотках, в которых им предстоит летать. Потом приучают к одежде. Кроме того, надо приучать собак, не сходящих с места, совершать свои естественные отправления в резиновой одежде. Это очень трудно.
Далее начинается второй этап тренировок. Собак постепенно приучают к привязанному состоянию. Животные ведут себя по-разному: кто-то лает, кто-то пытается ходить, насколько это возможно, кто-то упорно стоит и не хочет ложиться, а кто-то ведёт себя вяло. У животных, как и у людей, психика различная. У каких-то возбуждение преобладает над торможением, у каких-то, наоборот. Но у большинства собак – нервная система уравновешенная, поэтому они быстро привыкают к тренировкам. Учение И.П.Павлова о высшей нервной деятельности позволило сделать вывод, что для тренировок надо отбирать собак с сильным подвижным и уравновешенным типом нервной деятельности.
Собака выказывает в камере своё волнение до тех пор, пока не привыкнет к своему особенному туалету. Как только она приучится с этим справляться, её поведение заметно улучшается, собака успокаивается.
Всеобщей любимицей была собака Лисичка, она сочетала в себе, казалось бы, несоединимые свойства: она была и послушной, и инициативной, и ещё жизнерадостной, во время экспериментов вела себя удивительно дельно и активно. Казалось, что Лисичка создана для этой работы. Но Лисичка – это лишь отчасти творение природы: большую роль в создании хороших качеств животных играет терпеливое, доброе, вдумчивое отношение исследователей к тренировке собак.
Ещё одним этапом тренировок является приучение собак к автомату кормления. Под полом кабины располагается ящик. Это конвейерная лента с коробочками пищи. Собаку приучают к тому, что пищу надо есть, когда раздаётся щелчок, загорается красного цвета лампочка. Собака должна нажать на кнопку, тогда открывается крышка коробочки. Эта коробочка появляется на полу, перед лапами собаки. Большую трудность создаёт ещё неудобная, но необходимая, сужающаяся конструкция коробочки с пищей. (Надо помнить о том, что собаки ни есть, ни пить из тюбиков не умеют, поэтому пища желеобразная, она питательная, вязкая и содержит много воды).
Очень тяжёлым фактором полёта являются перегрузки. При перегрузках, кажется, голова пылает огнём, трудно дышать, ощущается боль в спине и груди, теряется зрение, голова вдавливается в плечи, отвисает нижняя челюсть, могут лопаться кровеносные сосуды глаз, носоглотки. Чтобы тренировать космонавтов стойко переносить эти тяготы их крутят на центрифуге с большим центростремительным ускорением. А чтобы тренировать устойчивость к шуму и сильнейшей вибрации при старте и посадке, конструкторы построили специальный вибростенд, для этого пришлось разобрать пол и сделать новый очень прочный фундамент, иначе при его работе само здание от вибрации развалилось бы как при землетрясении.
4 ведущий: Регистрация физиологических функций.
Для того чтобы судить о состоянии организма животных во время действия различных факторов внешней среды, необходимо уловить и зарегистрировать на фотоплёнке работу сердца, величину кровяного давления, характер дыхания и т.д. Причём, очень важно наблюдать полную картину не только во время полёта, но и до него, и после него. Например, важно проследить, как после действия перегрузок восстанавливаются условные рефлексы. По течению этого процесса можно судить о глубине потрясений, пережитых животными.
Издавна характер и частота дыхания считаются существенными показателями состояния организма. Нормой для собак считается частота дыхания 12-28 дыхательных движений в минуту. Стоит вызвать у собак нервное возбуждение, как частота дыхания сразу учащается. Это происходит и при повышении влажности, и при повышении температуры воздуха. (Надо заметить, что собаки к понижению температуры относятся спокойно и переносят это легко, а вот повышение температуры для собак – это очень неблагоприятный фактор). А если дыхание собаки очень частое – 200-300 раз в минуту, или же наоборот, слишком редкое - 1-3 раза в минуту, то это свидетельствует о болезненном состоянии животного. Для регистрации дыхания собаке на мордочку надевают маску с датчиком, и собака к этому быстро привыкает. Но маска мешает приёму пищи! Поэтому при длительных полётах этот способ не приемлем. После долгих поисков выход из создавшейся ситуации был найден: собаке на грудь стали надевать эластичный пояс с контактным датчиком. При вдохе грудная клетка расширяется - контакты размыкаются, при выдохе грудная клетка сужается – контакты снова смыкаются. Датчик дыхания одевается под одежду.
Чрезвычайно важный показатель состояния животного – это кровяное давление. Давление подскакивает при малейшем испуге. Как же постоянно контролировать давление? Для этого приходится делать собакам под общим наркозом небольшую операцию: на шее им разрезали кожу и выводили наружу участок артерии, зашив его в кожаный лоскут. Далее подбирают манжетку нужного размера и приучают собаку спокойно её носить. И, подключив аппарат для измерения давления (практически так же, как и у человека), кровяное давление измеряют по количеству ударов пульса.
Во время полёта собак постоянно снимают кардиограмму сердца так же, как это делают и у человека. Но как оставить электроды во время полёта на теле животного? Они же отпадут от тряски, от движений собаки? Поэтому электроды вживляют под кожу животного. Операция эта лёгкая, делается под местным наркозом. Позднее этот способ усовершенствовали: электроды просто приклеивали к коже животного, правда, для этого пришлось найти такой клей, который бы не раздражал кожи животного.
Поведение собаки регистрируется при помощи киносъёмки, а затем и телевидения (при киносъёмке плёнку лишь после её проявления можно посмотреть, а при телевидении всё видно сразу).
Заключительное слово учителя.
После возвращения 2-го корабля-спутника с Белкой и Стрелкой на борту (19 августа 1960 г.) создалась практическая возможность полёта человека в космос. Но надо было ещё и ещё раз проверить работу всех бортовых систем, обеспечивающих жизнедеятельность организма. С.П.Королёв, вопреки заданию Правительства, решил, что отправит в космо человека только после двух последовательных удачных собачьих полетов.
Поэтому перед полётом в космос человека были произведены ещё 4 запуска собак (2 неудачных и потом 2 удачных - с Чернушкой 9 марта и со Звёздочкой 25 марта 1961 г).
Казалось бы – всё - собаки свое дело сделали, проложили дорогу в космос и больше не будет собачьих полетов. Но нет. В 1966 г в космос слетали Ветерок и Уголек, пробыв в космосе 23 дня и положив начало длительным полетам человека.
Всего было 35 собачьих полётов. В основном собаки летали по 2, кроме Лайки, Чернушки и Звёздочки. Некоторые из них слетали по нескольку раз. В ходе испытаний погибло 20 собак.
2 472
19 969 
