ксперименты — непременная составная часть исследовательской работы космонавтов во всех пилотируемых космических полетах. Актуальные задачи космической биологии и медицины — изучение факторов космического полета, влияющих на человеческий организм, в том числе таких, как невесомость, космическое излучение, нервно-эмоциональное напряжение, воздействие искусственной среды обитания на условия работы и жизни на борту космического аппарата.
Сегодня доказано, что человек может жить и работать в космосе несколько месяцев. Но любой шаг, даже самый небольшой, в сторону увеличения сроков пребывания человека в космосе — это шаг в неизведанную область. Наконец, следует сказать, что в наши дни один из «центров тяжести» медико-биологических исследований переносится на проблему работоспособности, в область психологических реакций космонавта.
Международный экипаж повторил эксперименты «Кислород», предложенный чехословацкими специалистами, «Вкус» и «Опрос», разработанные польскими специалистами. При проведении эксперимента «Опрос» каждый из космонавтов отвечал на комплекс вопросов, что обычно делалось в начале и конце рабочего дня, при этом им по специальной шкале выставлялась определенная оценка, отражающая усталость, роль монотонности, психологическое насыщение и стресс космонавтов. Следует отметить, что составленную специалистами СССР и ГДР обширную анкету дополнили специальной частью для З. Йена, которую разработали психологи Дрезденского технического университета для лиц, связанных по роду своей деятельности с управлением и контролем. За время полета З. Йену пришлось десять раз отвечать на анкету, в результате был получен интересный материал для анализа.
Три медицинских эксперимента были подготовлены в ГДР Институтом авиационной медицины, Академией наук и рядом предприятий совместно с советскими коллегами. В эксперименте «Аудио», например, выяснялось влияние невесомости на порог слухового восприятия космонавта. Как оказалось, шумы на начальной стадии полета воспринимаются сильнее и интенсивнее, нежели на Земле. Для того чтобы ответить на вопрос, какую роль при этом играют объективные факторы, а какую — субъективные, космонавты измеряли порог слухового восприятия в определенные моменты времени с помощью ручного аудиометра «Эльба», разработанного народным предприятием «Прецитроник» в Дрездене. Прибор позволял точно измерять шум в диапазоне частот 500 Гц — 6 кГц.
Одновременно проводились опыты с использованием презиционного измерителя уровня импульсных шумов. Он был изготовлен народным предприятием измерительной техники «Отто Шен» (Дрезден), являлся самым миниатюрным в мире прибором подобного класса и обладал высокими эксплуатационными характеристиками. С его помощью исследовались рабочие шумы в различных местах станции, а также регистрировался уровень шумов во время записи аудиограмм для того, чтобы можно было провести более точную научную обработку данных.
Исследования слуха человека в наземных условиях проводятся в специальных звуконепроницаемых кабинах. Во время измерений на орбитальном комплексе таких условий получить нельзя. Поэтому применялись наушники, разработанные специально для использования в космосе и имеющие особо высокую звукоизоляцию. Полученные аудиограммы каждого из четырех космонавтов сопоставлялись с данными измерений, проведенных в наземных условиях. Предварительная обработка результатов эксперимента указывает на изменяемость акустических характеристик, однако для окончательных выводов требуется ряд новых экспериментов подобного рода.
В эксперименте «Время» исследовались поведенческие реакции человека, а также динамика субъективного чувства времени у членов международного экипажа в условиях космического полета. Известно, что у человека в той или иной мере развита способность ориентироваться во времени без помощи каких-либо контрольных приборов. Эта способность помогает человеку в его практической деятельности, а в ряде профессий, в частности у летчиков и космонавтов, признается важным профессиональным качеством.
Многочисленные данные наземных экспериментов свидетельствуют о том, что индивидуальные временные параметры деятельности человека подвержены колебаниям в зависимости от его функционально-психологического состояния и от условий, в которых эта деятельность протекает. Получение информации о динамике указанного параметра в период адаптации космонавтов к условиям невесомости представляется важной научной и практической задачей.
При проведении эксперимента «Время» одновременно участвовали сразу два члена экипажа, которые поочередно выступали то в роли испытателя, то в роли испытуемого. В качестве измерительного прибора использовался специально приспособленный для космических условий кварцевый электронный секундомер «Рула», разработанный на народном предприятии «Часовой завод Рула» (ГДР). Прибор имеет индикатор на светодиодах, выносной пульт управления и автономное электропитание. В эксперименте были получены данные, свидетельствующие о субъективном ощущении времени космонавтом и быстроте и правильности его реакции.
В эксперименте «Речь», разработанном учеными СССР и ГДР, учитывался тот факт, что человеческий голос не только способен передавать деловую информацию, но и обладает тембром, громкостью, темпом и другими характеристиками, по которым можно судить об эмоциональном состоянии человека, степени его возбужденности. При проведении эксперимента специалисты как раз имели возможность получить объективные данные о душевном состоянии космонавта, о выдерживаемых им нагрузках и его психологической устойчивости. Причем это делалось без применения на борту дополнительных технических средств: в центре управления полетом на магнитной ленте фиксировались переданные космонавтами индексы и сообщения, которые затем анализировались с целью определения качественных и количественных характеристик частотно-амплитудных спектров.
З. Йен так рассказывал о проведении эксперимента (этот рассказ лишний раз свидетельствует о сердечной, товарищеской атмосфере, царившей на орбитальной станции): «Я должен был произносить индекс «2–26», который в немецком языке содержит пять гласных. Это не так-то просто — по запросу центра управления полетом оторваться от текущей работы, «подплыть» к микрофону и произнести этот индекс. Это имело неожиданный стимулирующий эффект: каждый раз запрос порождал у экипажа волну веселья. Мои товарищи пытались даже подменить меня и передавали мой индекс, стараясь произносить его по-немецки без акцента. Но специалистов на Земле нельзя перехитрить: они тотчас же «выуживали» помощника. Все данные были зарегистрированы… и был получен богатый материал для дальнейших исследований».
Цикл биологических исследований включал эксперименты «Метаболизм бактерий», «Культура тканей», и «Рост бактерий». В первом эксперименте («Метаболизм бактерий») ученые СССР и ГДР сделали попытку проверить следующую научную гипотезу. Существует предположение, что с возрастанием уровня организации живых организмов увеличивается доля энергии, необходимой для сохранения их структуры при воздействии силы тяжести. Поскольку все организмы вынуждены тратить часть энергии, полученной в результате обмена веществ, на сохранение своей структуры, можно считать бактерии, обладающие простой клеточной структурой, живыми существами, находящимися как бы в нулевой точке соответствующей шкалы. Задача эксперимента «Метаболизм бактерий» и состояла в том, чтобы выяснить, соответствуют ли бактерии такой нулевой точке. Бактерии в этом эксперименте культивировались в приборе «Йена», разработанном в ГДР и состоящем из пяти камер, которые содержали питательный раствор разной концентрации, споровую суспензию бактерий и средства их консервации. В определенный момент времени (это произошло вечером 28 августа) космонавты произвели перемешивание споровых суспензий с питательными растворами, и начался рост культур бактерий.
Различная концентрация культуры клеток зависит не только от того, сколько питательных веществ имеется в камере, но и от количества энергии, получаемой в результате обмена веществ и идущей на рост, размножение и сохранение структур. Соотношение образовавшейся биомассы и использованных питательных веществ определяет так называемый коэффициент выхода. Сравнение коэффициентов выхода, полученных в земных условиях и в космосе, показывает, влияет ли гравитация на обмен веществ, необходимый для поддержания структуры клеток. Эксперимент дал обнадеживающие результаты.
В эксперименте «Культура ткани» предполагалось выяснить, какие изменения возникают на клеточном и тканевом уровнях при приспособлении жизненных процессов к условиям невесомости, а также как быстро такие изменения могут наступить. По существу, в ходе эксперимента изучалось влияние факторов космического полета на элементарные биологические процессы, протекающие в клетке. Эксперимент проводился в приборе. «Вкладыш», созданном в ГДР.
Наконец, в эксперименте «Рост бактерий» специалисты пытались выяснить, насколько нормальным будет строение сложных клеточных структур, выращенных в невесомости. Наиболее интересным в этом плане явился объект исследований, предложенный учеными ГДР, — бактерии, использующие метан в качестве источника углеводорода, необходимого для их размножения.
В техническом эксперименте «Репортер» испытывалась работоспособность автоматической фотокамеры «Практика-ЕЕ» (ГДР). Результаты съемки ручными фотокамерами показали, что их применение весьма целесообразно: некоторые визуальные наблюдения можно, таким образом, сделать более наглядными и подтвердить документально. Ручные фотокамеры в оперативной съемке обладают неоспоримым преимуществом перед стационарными прецизионными камерами и являются их ценным дополнением.
Нам осталось рассказать о комплексе интереснейших экспериментов, выполненных третьим международным экипажем в области геофизики и изучения природных ресурсов Земли из космоса. Так, в эксперименте «Поляризация» космонавты измеряли поляризацию солнечного света, переизлученного атмосферой и отраженного Землей. Исследования в этой области являются важной задачей атмосферной оптики, метеорологии и дистанционного зондирования Земли. Измерения проводились на фоне облаков и ландшафта, чтобы изучить их влияние на поляризацию, на положение плоскости поляризации и на степень поляризации. Эксперимент проводился с помощью визуального поляризационного анализатора ВПА-1, созданного специалистами СССР, и электронного секундомера «Рула», созданного в ГДР.