Интуиция подсказывает две противоположные вещи. Либо в невесомости работа даётся даром — нет веса, нет усилий, нет расхода. Либо, наоборот, в космическом холоде тело должно сжигать всё подряд, чтобы не замёрзнуть. Обе версии неверны, и разбор того, почему, объясняет о выходе в открытый космос больше, чем любые кадры с камеры на шлеме.
Холод, который не отнимает тепла
Начнём с мороза. Температура в тени на орбите падает ниже минус ста градусов, но это ничего не значит для тела в скафандре. Холод отнимает тепло через воздух или воду — в вакууме отнимать нечем. Единственный канал потерь — излучение, и оно идёт медленно. Гораздо серьёзнее обратная задача: человек, работающий в герметичной оболочке, греет сам себя, и деть это тепло некуда.
Поэтому главный элемент скафандра — не обогрев, а охлаждение. Под американским EMU и российским «Орланом» надевается костюм с сетью трубок, по которым циркулирует вода; она забирает тепло с кожи и сбрасывает его через сублиматор наружу. Система EMU рассчитана на отвод примерно 500 килокалорий в час — столько тепла тело может выдавать на пике нагрузки. Человек в открытом космосе не мёрзнет. Он рискует перегреться.
Работа против скафандра
Второй миф — что в невесомости не нужны усилия. Не нужно преодолевать вес, это правда. Но нужно преодолевать собственный скафандр. Он надут до давления около 0,3 атмосферы, и любое движение — согнуть локоть, сжать кулак, повернуть корпус — совершается против этой упругой оболочки. Особенно тяжело даются перчатки: сжатие кисти в надутой перчатке сравнимо с непрерывной работой кистевого эспандера, и астронавты после шести часов возвращаются с натёртыми пальцами и отслоившимися ногтями.
Есть и третий источник расхода — сама невесомость. На Земле, чтобы закрутить болт, достаточно упереться ногами. В космосе нет опоры: любое усилие вращает вас самого, если не зафиксироваться. Половина работы уходит на удержание тела в нужном месте.
Цифры
NASA измеряет обмен веществ во время выходов по трём каналам: расходу кислорода, теплу, снятому охлаждающим костюмом, и пульсу. Данные по программам собраны в работах Валигоры и Хорригана.
На Луне, во время экспедиций «Аполлонов», средний расход составил около 234 килокалорий в час — при том, что там была гравитация в шестую долю земной и тяжёлый ранец. На станции «Скайлэб» — примерно 238. На «Шаттлах» — около 197 килокалорий в час. Работа на МКС даёт похожие величины: система жизнеобеспечения EMU рассчитана на средний обмен около 250 килокалорий в час на протяжении семи часов, с кратковременными пиками вдвое выше.
Итог для типичного выхода продолжительностью шесть с половиной часов — порядка 1500–1700 килокалорий. Это сравнимо с шестичасовой ходьбой в быстром темпе или с двумя третями марафона. Не подвиг, но и не прогулка: столько же тратит рабочий за полную смену на стройке.
Когда цифры выходили из-под контроля
Средние значения обманчивы, потому что первые выходы в них не укладываются. В июне 1966 года Юджин Сернан на «Джемини-9» должен был испытать реактивный ранец. Скафандр без охлаждающего костюма, без поручней, без опоры для ног — каждое движение сбрасывало его с места. Пульс дошёл до 180, забрало запотело так, что он работал вслепую, и через два часа выход прервали. По собственным словам Сернана, он потерял несколько килограммов — не жира, разумеется, а воды с потом. По расчётам медиков, его обмен в отдельные моменты вдвое-втрое превышал нормы, заложенные в скафандр.
Через три месяца на «Джемини-11» Ричард Гордон выдохся за полчаса, пытаясь пристегнуть трос к ракете-мишени. Именно после этих выходов появились и водяное охлаждение, и поручни, и тренировки в бассейне, и, главное, правило: планировать работу под возможности обмена, а не наоборот.
Алексей Леонов годом раньше столкнулся с тем же в худшем варианте. Его «Беркут» раздулся в вакууме, и, чтобы протиснуться в шлюз, он вручную сбросил давление. Телеметрия показала резкий рост пульса и температуры тела; по его воспоминаниям, из скафандра после возвращения выливали пот. Первый выход человека в открытый космос длился двенадцать минут, и организм воспринял их как тяжелейшую нагрузку.
Чем заправляют
Астронавт перед выходом плотно завтракает и ещё несколько часов дышит чистым кислородом, чтобы вымыть из крови азот. В скафандре у него есть питьевой пакет объёмом около 0,9 литра с трубкой у подбородка — и это всё. Раньше в шлем вклеивали батончик, но от него отказались: крошки в невесомости опаснее голода. Шесть-семь часов человек работает на том, что съел утром, и на собственных запасах гликогена. Этого хватает, потому что расход, как мы видели, умеренный, а перекусить всё равно невозможно.
После выхода — обязательное восполнение жидкости: за время работы астронавт теряет с потом и дыханием до полутора-двух литров.
А в обычные дни?
Интереснее, пожалуй, не выход, а всё остальное. Кажется, что на станции, где не надо ходить и поднимать тяжести, тело должно экономить. Эксперимент Европейского космического агентства Energy, проведённый на МКС методом дважды меченой воды и опубликованный в 2019 году, показал: суточный расход энергии у астронавтов практически не отличается от земного — около 2500–3000 килокалорий. Ежедневные два часа на беговой дорожке и силовом тренажёре, без которых мышцы и кости разрушаются, съедают то, что сберегла невесомость.
При этом едят астронавты меньше, чем тратят. Лаборатория питания NASA много лет фиксирует одно и то же: экипажи потребляют примерно 80 процентов рекомендованной энергии и за полугодовой полёт теряют в среднем от двух до пяти килограммов. Причин несколько: притуплённое обоняние, однообразная еда, нехватка времени. Выход в открытый космос на этом фоне — просто тяжёлый рабочий день, к которому готовятся отдельным меню.
