ФРАНЦИЯ

Полёты на геофизических ракетах

 

 
В связи с тем, что история французских экспериментов на геофизических ракетах известна в России очень мало, я решил отступить от обычной схемы и сделать более подробный, чем обычно, рассказ об этой странице истории.

После окончания Второй мировой войны Франция, одна из держав победительниц, не могла остаться в стороне от начавшейся новой «ракетной гонки». Но в отличие от США и СССР, которые широко использовали немецкий опыт практического ракетостроения, Франции пришлось рассчитывать в основном на собственные силы (123 немецких ученых из числа разработчиков V2 («Фау-2») все-таки попали во Францию). В 1946 году по решению Дирекции по разработкам и производству вооружения (Direction des études et fabrications d'armement - DEFA) в городе Вернон (Vernon) была основана военная Лаборатория баллистических и аэродинамических исследований (Laboratoire de recherches balistiques et aérodynamiques LRBA), в которой работали пленные немецкие специалисты. Ее основной задачей было создание первых французских ракет. В 1949 году на каменистом плато в пустыне Сахара, расположенного в 120 км юго-западнее города Колон-Бешар (Colomb-Béchar), началась строительство ракетного полигона Хаммагир (Hammaguir).

Французская программа медико-биологических экспериментов стартовала в 1959 году, когда возглавляемый директором парижской обсерватории профессором Данжоном (Danjon) подкомитет Научных программ космических исследований (Sous-Comité Programme Scientifique de Recherches Spatiales) поручил профессору Роберту Гранпьерру (Robert Grandpierre) заняться координацией и реализацией всех работ в этом направлении. Возглавляемый Гранпьерром Научно-исследовательский центр аэрокосмической медицины (Centre d'Etudes et de Recherches de Medecine Aerospatiale - CERMA), организационно входивший в структуру Военно-медицинской службы (Service de Santé des Armées), быстро разработал довольно амбициозную программу исследований.

В соответствии с этой программой на первом этапе планировалось использовать известный фактор возникновения кратковременной (до нескольких минут) невесомости при полёте по суборбитальной траектории. По поведению подопытных животных предполагалось определить какую роль играет фактор гравитации на работу вестибулярного аппарата. Было запланировано проведение 17 суборбитальных полётов в период с 1961 по 1964 год. На втором этапе (в 1965 году) планировалось проведение медико-биологических экспериментов на борту искусственного спутника Земли. По разным причинам, в первую очередь финансовым, программу удалось реализовать лишь частично, проведя только 7 экспериментов на геофизических ракетах.

Используемые ракеты и полигон

Нажать для увеличенияВ пяти полётах из семи для подъема животного на космическую высоту использовалась ракета «Вероник» (Veronique), разработка которой началась в 1949 году. Название ракеты вовсе не является женским именем, а является составным словом, полученным из объединения части названия города VERnon, где была разработана ракета, и слова «электоника» - ElectrONIQUE. Для запусков животных использовалась модификация Veronique AGI, разработанная во Франции к международному геофизическому году (AGI - l'Année Géophysique Internationale). Её двигатель развивал на старте тягу в 42 кН. Взлётный вес ракеты составлял 1272 кг, длина 7,07 метра, диаметр головной части - 0,55 метра. Масса полезной нагрузки, которую ракета могла поднять на высоту 210 км составляла 600 кг.

Нажать для увеличенияВ двух полётах использовалась более мощная ракета «Веста» (Vesta), разработка которой велась с 1964 года. Двигатель этой ракеты развивал на старте тягу в 141 кН. Взлётный вес ракеты составлял 5017 кг, длина 9,94 метра, диаметр головной части - 1 метр. Масса полезной нагрузки, которую ракета могла поднять на высоту 250 км составляла 850 кг.

Все полёты проводились с полигона Хаммагир (Hammaguir). Оба типа ракет запускались со стартового комплекса (СК) Блэндин (Blandine), одного из двух СК, предназначенного для запуском твердотопливных и жидкостных ракет.

Отбор и подготовка животных

Про методики, по которым проводился отбор животных и их тренировки в CERMA, известно довольно мало. В отношении третьего этапа (полётов кошек) известно только, что специалистами CERMA был сформирован отряд кошачьих «космонавтов» (набранных на парижских улицах), в котором первоначально насчитывалось 30 котов и кошек. Их и начали готовить к космическому рейсу, причем их подготовка включала помимо прочего вращение на центрифуге и тренировки в барокамере. Будущих «астронавтов» приучали к шуму, вибрации, долгому сидению в скафандре, установке датчиков и т.д. Однако нельзя сказать, что животные слишком уж страдали от назойливости ученых. Так, 10 «кандидатов в астронавты» были отчислены за чрезмерно хороший аппетит, из-за которого он быстро набрали лишний вес, откормившись в лабораторных условиях.

Планируемая схема полёта

Все запуски организовывались и проводились по примерно одинаковой схеме.

  • Запуск всегда планировался на раннее утро, что должно было обеспечить оптимальные условия наблюдения за возвращающейся головной часть ракеты. Кроме того, таким образом сокращалось время нагрева головной части с размещенным в ней животным солнечными лучами, что было особенно важно в случае задержки запуска по техническим причинам. Другим немаловажным обстоятельством было наличие полного светового дня работы службы поиска и спасения.
  • Обратный отсчет перед запуском начинался в 4 часа утра, за четыре часа до намеченного на 8 часов старта. Контейнер с животным помещался в ракету в самый последний момент, за 40 - 45 минут до старта.
  • После старта работа двигателей продолжалась 40 - 50 секунд, за которые ракета поднималась на высоту 30 - 50 км. После отключения двигателей ракета продолжала двигаться по инерции по баллистической траектории, а животное находилось практически в состоянии невесомости.
  • На 100-й секунде срабатывали пироболты, отделяющие головную часть ракеты с животным от двигательного отсека. К 250-й секунде полёта головная часть достигала наивысшей точки полёта - около 220 км. На траектории снижения на скорости около 460 км/час выпускался тормозной (стабилизирующий) парашют. На высоте 2 км открывался основной парашют, и через 3 минуты головная часть опускалась на Землю на расстоянии около 45 км от места старта.
  • На этапе работы двигателей перегрузки достигали 9 - 10 единиц. Ударная кратковременная перегрузка в момент открытия основного парашюта составляла от 4 до 7 единиц при использовании ракеты Veronique, и до 12 единиц при использовании ракеты Vesta.
  • На всем протяжении полёта контроль за траекторией осуществлялся с помощью радара и с помощью поступающей с борта ракеты телеметрической информации. Кроме того, с поверхности земли осуществлялась постоянная киносъемка всех этапов полёта.
  • Работа службы поиска спасения обеспечивалась двумя вертолетами Alouette, один из которых поднимался на высоту 2 км за 5 минут до старта, и, используя данные телеметрии с ракеты, должен был обеспечить максимально быструю эвакуацию животного. Второй вертолёт должен был обеспечить транспортировку головной части ракеты и контейнера с оборудованием.
  • С помощью телеметрической информации велся контроль за основными физиологическими параметрами животного: частота пульса и дыхания, температура тела. Кроме того, в зависимости от используемого животного, велся контроль различных неврофизиологических параметров. В головной части ракеты устанавливалась записывающая аппаратура, которая фиксировала основные параметры полёта: ускорение по трём осям, давление, температура, уровень шума и т.д. Анализ этой информации проводился после возвращения записывающей аппаратуры в лабораторию.
  • Медицинскую часть всей работы по подготовке животного к полёту и проведение первых исследований сразу после полёта обеспечивала бригада сотрудников CERMA из 8 - 10 человек, прилетавших на полигон обычно за две недели до намеченного запуска.

    Устройство контейнера для животного

    Нажать для увеличенияВне зависимости от используемой ракеты, размеры и характеристики кабины животного практически не менялись. Животное размещалось в кабине в контейнере, при разработке которого учитывались массово-габаритные параметры животного. Контейнер должен был обеспечить безопасность животного на всех этапах полёта и уберечь его от травм. Кроме того, его конструкция должна была позволять быструю установку контейнера в кабину и не мешать проведению необходимых предполётных процедур. Животное размещалось в контейнере таким образом, чтобы обеспечить оптимальное положение животного в момент воздействия перегрузок. Естественно, что для разных животных это положение было различным. Крыса с помощью специального жилета удерживалась в вытянутом положении. Кошка располагалась лёжа с поджатыми лапами, что соответствует обычной позе этого животного в момент отдыха. Обезьяну одевали в специальный комбинезон и пристегивали к сиденью, чтобы во время невесомости животное не «всплыло» над сиденьем.

    На самых критичных этапах полёта контейнер находился в герметичном состоянии. До старта контейнер сообщался с воздушным пространством кабины при помощи специального дыхательного отверстия, которое закрывалось за несколько минут до запуска. Отверстие открывалось автоматически при снижении головной части до высоты 1500 метров. Таким образом требовалось обеспечить нормальную жизнедеятельность животного в герметичном объеме в течение примерно 20 минут. Из-за малого объема контейнера установить баллоны с кислородом не представлялось возможным. Необходимое содержание кислорода в контейнере и резерв патронов-поглотителей углекислого газа рассчитывался индивидуально для каждого животного.

    Так как никаких мер термической защиты контейнера не предпринималось, большую проблему составляла опасность перегрева и смерти животного уже после возвращения контейнера на землю в случае если контейнер не был быстро эвакуирован. В связи с этим больше значение придавалось работе службы поиска и спасения.

    Этапы экспериментов

     
    Первый этап. 1961 год. Подопытное животное - крыса

    Крыса Гектор в контейнере
    Первый полёт, состоявшийся в 1961 году, должен был во многом определить направление и методы дальнейших исследований. По этому от его успешной реализации зависело очень многое. Первоначально запуск был запланирован на 20 февраля, но состоялся только 22 числа. Обычные переживания и волнения перед первым запуском усилились после того, как во время предыдущего запуска по другой научной программе взорвалась ракета Veronique AGI 30, однотипная с используемой для полёта животного. Добавила волнений и сама крыса - «астронавт», исхитрившаяся за несколько часов перед стартом перегрызть зубами пучок кабелей, по которым велась передача информации. К счастью, основные сигнальные кабели были задублированы.

    Старт состоялся 22 февраля 1961 года в 8 часов 00 минут. В ходе полёта произошли два тревожных момента. Хотя двигатель и отработал положенные 45 секунд, из-за его неравномерной работы максимальная высота подъема составила всего 109 км вместо запланированных 220. А на этапе баллистического полёта головная часть ракеты не стабилизировалась и летела, хаотически вращаясь. Из-за наличия вызванных таким вращением угловых ускорений период, во время которого животное должно было находиться в невесомости, оказался смазанным, и получить состояние полного «нуля гравитации» не удалось.

    Прием телеметрической информации осуществлялся стабильно на всем протяжении полёта. Головная часть ракеты опустилась на землю через 8 минут 10 секунд после старта. Экипаж службы поиска на вертолете Alouette обнаружил и успешно эвакуировал животное в 8 часов 40 минут (через 40 минут после старта). На следующий день, 23 февраля, крысу привезли в Париж, где встречавшие журналисты дали ему кличку «Гектор» (Hector). До 30 июня 1961 года животное находилось под постоянным наблюдением в CERMA, и чувствовало себя хорошо.

     

    Второй этап. 1962 год. Подопытное животное - крыса

    На втором этапы было осуществлено два запуска с интервалом в три дня, что по замыслу ученых должно было обеспечить возможность параллельных наблюдений за двумя животными. В связи с практически одновременным полетом крысам еще до старта дали клички в честь древнегреческих героев: «Кастор» (Castor) и «Поллукс» (Pollux).

    Первый старт состоялся 15 октября 1962 года в 9 часов 39 минут. Задержка старта была вызвана техническими причинами. Максимальная высота подъема составила 120 км. На этапе баллистического полёта состояние невесомости составило 6 минут. Прием телеметрической информации осуществлялся до обрыва связи на 175 секунде полёта.

    После завершения полёта головная часть ракеты опустилась на расстоянии 110 км от места старта, что более чем в два раза превысило расчетное. Из-за потери УКВ-связи с посланным на поиски вертолетом (связь пропала именно в силу отдаленности района поиска), головную часть удалось обнаружить только через 1 час 15 минут после старта. За это время температура в контейнере, в котором животное находилось вниз головой, поднялась до 40°, и животное погибло от перегрева.

    Второй старт состоялся 18 октября 1962 года в 9 часов 31 минуту. Задержка старта вновь была вызвана техническими причинами. К сожалению, преждевременный отвод одной из направляющих ракеты привел к тому, что полёт проходил по наклонной траектории, дальность которой составила более 140 км. Посланные вертолёты не смогли обнаружить головную часть ракеты, и она была объявлена утерянной вместе с контейнером с животным. Утерянной оказалась и аппаратура, фиксирующая параметры полёта, расположенная в головной части. Телеметрическая информация принималась до потери связи на 135-й секунде полёта. Однако из-за нерасчетной траектории полёта период невесомости не наступил.

     

    Третий этап. 1963 год. Подопытное животное - кошка

    На третьем этапе также состоялось два парных запуска с использованием ракеты Veronique. Отличие от предыдущих этапов состояло в выборе объектов исследования. На этот раз ими стали обычные кошки. Программа нейрофизиологических исследований была существенно расширена. В мозг животного вживлялись электроды, по которым шла запись информации с левой соматосенсорной и ассоциативной зоны коры головного мозга, с гиппокампа (центральная структура лимбической системы) и со среднемозговой зоны.

    Нажать для увеличенияПервый старт состоялся 18 октября 1963 года в 8 часов 9 минут. Высота полёта составила 155 км. Состояние невесомости было успешно продолжалось 302 секунды (5 минут 2 секунды). Во время этапа торможения перегрузки хаотичным образом менялись от плюс 4 до минус 4 единиц. В момент выхода основного парашюта перегрузка составила 7 единиц. Служба поиска и спасения сработала очень оперативно, и животное - кошка Фелисетта (Felicette) - была извлечена из контейнера через 13 минут 13 секунд после старта. Сразу ставшая знаменитой «космическая путешественница» находилась в прекрасном состоянии.

    Второй старт состоялся 24 октября 1963 года в 6 часов 30 минут, и оказался гораздо менее удачным. Из-за аварии ракеты высота подъема составила 88 км, после чего ракета упала в 120 км от стартовой позиции в районе горы Бешат (Djebel Bechat). Головную часть ракеты удалось найти только через два дня. За это время кот-«астронавт», кличку которого установить пока не удалось, погиб. Вероятно, уже после посадки. Во время полёта был зарегистрирован короткий период невесомости (со 120-й по 210-ю секунду полёта), однако прием телеметрической информации был возможен только до выхода ракеты из зоны связи на 140-й секунде.

     

    Четвертый этап. 1967 год. Подопытное животное - свинохвостый макак

    На четвертом, заключительном этапе в качестве подопытных животных использовались свинохвостые макаки (Macaca nemestrina), называемые также лапундерами. Это умные животные, живущие в Южной Бирме, на полуострове Малакка, островах Суматра и Калимантан, легко приручаются и обладают небольшими размерами. Вес взрослой особи - не более 10 - 12 кг. Для запусков использовалась более мощная ракета Vesta. Помимо регистрации температуры тела животного, частоты пульса и дыхания, была организована регистрация дополнительных параметров, в том числе электромиографических: (с бицепсов, с трицепсов, с затылочных мускулов).

    Для более полного исследования особенностей движения подопытного животного в состоянии невесомости его приучили выполнять определенные действия. Задолго до полёта «астронавта» научили пользоваться установленной в кабине специальной панелью с пятью кнопками. Если обезьяна нажимала центральную кнопку, то в качестве поощрения она получала небольшую порцию фруктового сока. Нажатия на боковые кнопки оставались без вознаграждения. Во время полёта одна установленная в кабине телекамера была направлена на голову животного, а другая фиксировала все перемещения его лапы по панели с кнопками.

    Обезьяна Мартин и головная
    часть ракеты Vesta
    Первый старт состоялся 7 марта 1967 года в 10 часов 42 минуты, хотя намечен был на 6 часов 30 минут. Полёт проходил по следующей схеме: двигатель проработал 58 секунд, подняв ракету на высоту 35 км. На 100-й секунде полёта на высоте 110 км произошло разделение двигательного отсека и головной части, продолжившей баллистический полёт. Максимальная высота подъема составила 243 км и была достигнута на 270-й секунде. Парашют раскрылся на 535-й секунде на высоте 4,3 км. На 930-й секунде головная часть опустилась на землю. Макаку Мартина (Martine) быстро эвакуировали, и уже в два часа дня в хорошем самочувствии его привезли на обследование в медицинский центр полигона.

    Однако эксперимент по изучению движения животного во время невесомости дал неожиданный результат. Во время набора высоты, в момент действия перегрузок, Мартин продолжать нажимать на центральную кнопку, получая порции сока. Однако как только наступила невесомость обезьяна вообще перестала двигаться и всё время полёта по баллистической траектории сидела совершенно неподвижно. Но в тот самый момент, как состояние невесомости кончилось, Мартин вновь начал нажимать нужную кнопку. Этим он продолжал заниматься и на земле - когда группа поиска и эвакуации открыла крышку кабины, обезьяна раз за разом невозмутимо нажимала центральную кнопку, получая заслуженную награду.

    До 760-й секунды полёта велся прием телеметрической информации. Проводившие в кабине записи параметров полёта на магнитную ленту были успешно расшифрованы. После анализа всей полётной информации выяснилось, что без небольших происшествий не обошлось. На 137-й секунде полёта отделившийся двигательный отсек ударил летящую рядом головную часть, что стало причиной её небольших колебаний по тангажу и рысканью. Кроме того, в момент торможения не раскрылись два лепестка воздушного тормоза. В остальном все шло нормально, и баллистический полёт в состоянии невесомости продолжался 6 минут 4 секунды.

    В момент окончания работы двигателя перегрузка достигла 10 единиц. На этапе баллистического полёта ускорение по осям X и Y было нулевым, но по оси Z фиксировалось небольшое ускорение. В момент спуска в атмосфере перегрузка составляла 11g по оси Z, ±8g по оси X и ±4g по оси Y. В момент открытия парашюта перегрузка составила 7g, скорость спуска составила 9,5 м/с. Температура в контейнере с животным поднялась за время полёта всего на 8 градусов (с 25 до 33°C), что было обеспечено безупречной работой вентиляторов охлаждения.

    Второй старт состоялся 13 марта 1967 года в 10 часов 30 минуты, хотя намечен был на 7 часов 30 минут. Двигатель проработал 58 секунд, подняв ракету на высоту 33 км. На 100-й секунде на высоте 107 км произошло разделение отсеков, после чего головная часть продолжила полёт до высоты 233 км (на 270-й секунде). На высоте 5 км (на 535-й секунде) раскрылся парашют. Через 912 секунд после старта головная часть опустилась на землю. В 12:40 «астронавтка» Пьерретта (Pierrette) уже была доставлена на полигон для медицинского обследования. Все этапы полёта прошли без единого замечания, все системы сработали штатно, включая воздушные тормоза.

    В момент окончания работы двигателя перегрузка достигла 10 единиц. Во время полёта по баллистической траектории, продолжавшегося 6 минут 31 секунду, ускорение было нулевым по всем трем осям. В момент спуска в атмосфере перегрузка составляла 13g по оси Z, ±1g по оси X и от 0 до 1,5g по оси Y. В момент открытия парашюта перегрузка составила 6g, скорость спуска составляла от 8,5 до 9,6 м/с. Температура в контейнере с животным поднялась за время полёта с 26,4 до 38,2°C. Вся информация о полёте, записанная установленной в кабине аппаратурой, сохранилась и была использована для анализа результатов эксперимента.

    Краткие итоги

    Первые проводившиеся Францией медико-биологические эксперименты на геофизических ракетах успешно завершились. Из семи летавших животных четверо вернулись на землю в превосходном состоянии. Гибель трех животных (двух крыс и одного кота) была вызвана нештатной работой ракетной техники, а не недостатками в медицинском обеспечении полёта. Возвращение живыми животных из суборбитального космического полёта было высоко оценено зарубежными специалистами.

    Следует отметить, что во время этих полётов французские специалисты впервые в мире вели телеметрическую запись нейрофизиологических параметров животного с вживленных в его мозг электродов. До настоящего времени подобные опыты не были повторены ни в США, ни в России.

    Однако результаты исследований реакции организма собственно на невесомость оказались скромнее. Лишь в двух полётах (с кошкой Фелисеттой и макакой Пьереттой) была зафиксирована действительно полная невесомость, то есть отсутствие ускорений по всем трем осям в течении 5 - 7 минут. В остальных полётах, опять же по вине техники, состояния полной невесомости достичь не удалось. Установленная же специалистами CERMA аппаратура во время всех полётов работала прекрасно.

    В дальнейшем планировалось продолжение экспериментов для получения большего статистического объема данных. Однако науке помешала политика, и новые полёты провести не удалось.

    В соответствии с подписанным в 1962 году в Эвиане (Evian) франко-алжирским соглашением, 1 июля 1967 года полигон в Хаммагире был закрыт. Вся космическая деятельность Франции была перенесена на космодром Куру (Kourou) во Французской Гвиане. К сожалению, это перебазирование сопровождалось закрытием всех национальных проектов в области космической биологии и медицины. Дальнейшие эксперименты французские специалисты проводили только в сотрудничестве с американскими или советскими учеными в рамках соглашений между национальными космическими агентствами.

    Сводная таблица полётов

     
    Дата
    время
    Ракета Высота Длит. Животное Кличка Примечание
    1
    1961.02.22
    08:00
    Veronique AGI 24
    109 км
    8м.10с.
    Крыса
    Hector
    Гектор
    Полёт прошел успешно.
    2
    1962.10.15
    09:39
    Veronique AGI 37
    120 км
     
    Крыса
    Castor
    Кастор
    Крыса погибла после полёта.
    3
    1962.10.18
    09:31
    Veronique AGI 36
    110 км
     
    Крыса
    Pollux
    Поллукс
    Контейнер не был найден.
    4
    1963.10.18
    08:09
    Veronique AGI 47
    155 км
     
    Кошка
    Felicette
    Фелисетта
    Полёт прошел успешно.
    5
    1963.10.24
    06:30
    Veronique AGI 50
    88 км
     
    Кот
    ?
    ?
    Животное погибло.
    6
    1967.03.07
    10:42
    Vesta 04
    243 км
    15м.30с.
    Макака
    Martine
    Мартин
    Полёт прошел успешно.
    7
    1967.03.13
    10:30
    Vesta 05
    234 км
    15м.12с.
    Макака
    Pierrette
    Пьерретта
    Полёт прошел успешно.

     
     
     
    Назад

     

    Энциклопедия