7.2. УСЛОВИЯ НОРМАЛЬНОГО СУЩЕСТВОВАНИЯ

Условия нормального существования экипажа - это состав, давление и температура среды, окружающей человека, а также обеспечение его водой и пищей.

Очевидно, что наиболее благоприятной средой пребывания экипажа при длительном полете его в космическом пространстве является естественная земная атмосфера, имеющая давление 760 мм рт. ст. и состоящая из ~78% азота, ~21% кислорода, ~1% аргона, ~0,01% прочих газов. Кроме того, в составе атмосферы Земли всегда присутствуют углекислый газ (0,02 - 0,4%) и водяные пары (0 - 4%).

Специально тренированный человек может существовать в газовой среде, существенно отличающейся от земной как по давлению, так и по составу, при этом для его нормальной жизнедеятельности парциальное давление кислорода должно быть не менее 120 мм рт. ст., а общее давление - не менее 190 мм рт. ст. Такой человек без вредных последствий способен находиться в течение двух недель и в чисто кислородной атмосфере при давлении 190 - 260 мм рт. ст., хотя пребывание в чисто кислородной атмосфере при давлении 450 мм рт. ст. более одних суток может вызвать патологические изменения в легких.

Поддержание атмосферы, соответствующей земной, трудное, а иногда и невыгодное дело. Так, при выходе человека в космическое пространство целесообразно иметь в скафандре возможно меньшее давление, так как уменьшение перепада давления на рабочей оболочке скафандра ведет к уменьшению необходимых физических усилий для движения в нем, но быстрый переход от давления 760 мм рт. ст. к давлению 190 - 260 мм рт. ст., необходимому для работы в скафандре, может вызвать декомпрессионные расстройства (боли в суставах, головокружение, кожный зуд, потерю сознания), обусловленные увеличением объемов свободных газов, содержащихся в полостях тела, а также переходом азота, растворенного в тканях тела человека, в газообразное состояние.

Без декомпрессионных расстройств возможен переход к давлению 190 мм рт. ст. из атмосферы, состоящей из 50% азота и 50% кислорода, при давлении 360 мм рт. ст., однако при понижении давления ухудшаются процессы теплообмена в герметичных отсеках кк.

Чисто кислородная атмосфера использовалась в американских космических кораблях «Меркурий», «Джемини» и «Аполлон»; ее недостатком является крайняя пожароопасность.

В советских КК «Восток», «Восход», «Союз» и на станциях «Салют» используется азотно-кислородная атмосфера при давлении 600 - 940 мм рт. ст. и содержании кислорода до 40% исходя из соображений пожаробезопасности.

При длительных полетах давление углекислого газа СО2 в атмосфере КК должно быть не более 5 мм рт, ст., при полетах продолжительностъю в несколько недель - не более 9 мм рт. ст., а пребывание при давлении 15 - 20 мм рт. ст. вызывает одышку, чувство тяжести, головные боли, повышение артериального давления, резкое падение работоспособности.

Присутствие других газов в атмосфере нежелательно, при этом их концентрации не должны быть вредными для человека и быть пожаро- и взрывоопасными.

Количество кислорода, потребляемое человеком из окружающей среды, пропорционально его энерготратам. Считают, что среднесуточные энерготраты каждого члена экипажа составляют 2800 ккал и требуют около 800 г кислорода.

Количество выдыхаемого углекислого газа зависит не только от расхода кислорода, но и от состава пищевого рациона. Обычно считают, что каждый член экипажа выделяет около 900 г углекислого газа в сутки.

Часть кислорода, которая не выводится из организма вместе с углекислым газом, идет на окисление водорода в продуктах питания и выводится в виде воды. Масса сухих веществ в рационе питания, обеспечивающая энерготраты в 2800 ккал, составляет около 600 г.

Количество воды, потребляемое человеком, зависит от ее потерь организмом в виде выдыхаемого пара, пота, мочи и т. п.

Потери воды с выдыхаемым паром связаны с влажностью атмосферы и в среднем составляют около 1300 г в сутки, а в виде пота зависят от температуры атмосферы и энерготрат организма и могут составлять сотни граммов в час (при комфортных условиях они практически отсутствуют). Потери воды с мочой составляют в среднем около 1400 г в сутки, но могут колебаться в широких пределах в зависимости от количества выпитой воды и выделения ее с потом; с фекалиями выделяется около 100 г в сутки.

В организм вода поступает не только в виде жидкости и с пищей, но и в результате химических реакций, происходящих в нем. Количество этой, так называемой метаболической, воды не превышает 300 г в сутки.

Таблица 7.1 Среднесуточный баланс массообмена между человеком и окружающей средой

С учетом 300 г фекалий, выделяемых человеком, среднесуточный баланс массообмена между человеком и окружающей средой приведен в табл. 7.1.

В приведенном балансе указаны средние стабильные значения потребления кислорода и пищи, но минимально необходимое количество воды, которое может существенно увеличиваться при дискомфортных условиях в результате покрытия затрат, вызванных повышенным потовыделением.