И в космосе - друг (Н. Гуровский, М. Герд)

Белка и стрелка

Человеку за большие заслуги ставят памятники, а вот под Ленинградом, в Колтушах, мы видим памятник собаке. На длинных устойчивых лапах спокойно и величаво стоит крупное гладкошерстное животное.

Когда-то здесь ходил, размышляя, великий русский ученый Иван Петрович Павлов. Сейчас тут работают его последователи.

Памятник в Колтушах символизирует неоценимые заслуги собаки перед медициной, перед человечеством. Русские ученые в исследованиях на собаках получили много сведений о работе различных физиологических систем организма.

Собаки внесли свой вклад и в освоение космического пространства. Эти животные первые испытали все необычные влияния факторов космического полета, а на спутнике "Космос-110" собаки Уголек и Ветерок установили рекорд продолжительности и высоты полета.

Прежде чем решить вопрос о возможности полета в космос человека, необходимо было ответить на вопрос о принципиальной возможности такого полета, проверить на собаках, как влияют на основные жизненно важные системы - сердечно-сосудистую и дыхательную - факторы и условия космического полета.

Собаки взлетали в космос сначала на высоту 200, затем 400 км. Там побывали Малышка, Денек, Альбина, Белянка, Волга, Отважная, Пальма.

В 1957 году 3 ноября уже не на ракете, а на орбитальном спутнике был осуществлен легендарный полет Лайки. Потом - снова вертикальные запуски ракет с собаками Отважной, Снежинкой и кроликом, потом с Отважной и Мальком. В 1961 году опять орбитальные полеты: Белки и Стрелки, Пчелки и Мушки, Звездочки, Чернушки.

Американские ученые на заре космонавтики работали с другими животными: три ракеты взлетели с мышами, но контейнеры сгорели в атмосфере; неудачным оказалось и приземление первого летательного аппарата "Юпитер" с обезьяной Гордо. На высоту 88 км поднималась и выжила обезьяна Сам.

Ученые русской космической биологии продолжали работать с собакой. До сих пор в виварии научно-исследовательского института живут собаки, побывавшие в космосе. Это уже "пенсионеры", а на молодых "товарищах" проверяются, уточняются особенности влияния ряда факторов, действующих на живой организм в космосе.

Познакомимся поближе с этими собаками, с их жизнью и "работой", вспомним, как осуществлялась их подготовка к полету.

Не каждая подходит

Отобрать собак для биологических исследований, а тем более для полета в космос, не просто. Животные должны отвечать многим требованиям, соединять в себе разные качества. Поэтому вполне понятна радость, с которой исследователи встречают каждую пригодную для опытов собаку. Ее тщательно осматривают, измеряют длину, высоту, вес. Желательны собаки чуть крупнее кошек, не тяжелее 6-7 кг.

Козявка - ветеран космических полетов

Собаководы знают породистых собак очень маленьких, игрушечных размеров. Вспомните, например, той-терьера - гладкого тоненького песика шоколадного или черного цвета, который свободно помещается в кармане, или другое маленькое животное - белую длинношерстную болонку. Все это - декоративные собаки. Они всегда жили рядом с людьми, привыкли питаться хорошей пищей, жить в теплой комнате, пользоваться другими удобствами.

Такие не подходят для полета. Это и понятно, ведь первое условие пригодности собак для эксперимента - крепкое здоровье, высокая сопротивляемость заболеваниям, устойчивость к неблагоприятным воздействиям внешней среды.

Даже помеси дворняг с декоративными собаками не удовлетворяют ученых. Собака по имени Чудо - помесь дворняжки с таксой - не вынесла элементарной операции. Другой песик при небольшом понижении температуры простудился и погиб от воспаления легких, в то время как беспородная собака, находившаяся с ним в паре, перенесла охлаждение без всяких последствий. Словом, все попытки использовать для подготовки к полету породистых собак, а также их помеси, рано или поздно терпели неудачи.

Немаловажное значение имеет возраст собак. Старые, а также слишком молодые собаки (до полутора лет) менее устойчивы к внешним воздействиям. Они хуже переносят неблагоприятные условия, более подвержены заболеваниям. К тому же собаки до полутора лет обычно вертлявы, легко возбудимы, а это - существенное препятствие для работы с ними.

Для экспериментов лучше всего подходят собаки в возрасте от двух до шести лет.

За предварительным отбором по внешним данным следует отбор по существенным признакам. Собак подвергают различным испытаниям, и тех из них, которые выдерживают экзамен на "хорошо" и "отлично", признают настоящими кандидатами в "космонавты".

Виварий

Живут собаки в особом помещении - виварии, в клетках, спят на подстилках. Там же стоят миски: одна - для пищи, другая - для воды.

Тот, кто не знаком с жизнью собак в виварии, несомненно пожалеет их: маленькой собачке приходится жить в клетке, подобно хищному зверю. Такое впечатление может усилиться, если увидишь, как животное, едва откроешь дверцу, стремительно выбегает на волю. Но жалость не имеет оснований. Собаки отлично привыкают к заточению и, возвращаясь с прогулки, прыгают в клетку так же охотно, как покидают ее.

А бывает и так. Где Лепешка? Заведующий виварием в смятении разыскивает собаку, которая каким-то образом убежала из помещения. Ее ищут долго, настойчиво, в нее вложен большой труд и, наконец, опечаленные, смиряются с пропажей. Однако на всякий случай оставляют дверцу клетки открытой. Наутро Лепешку находят спокойно спящей на своем месте. Она сама вернулась домой после незаконной отлучки.

Животные - участники сложных опытов - находятся на особом питании. Их кормят колбасой, бульоном, консервами, дают сладкое, витамины. Собак моют по распоряжению ветеринарного врача, высушивают им шерсть перед рефлектором или электрической печкой, расчесывают.

Расскажем, как ведут себя в виварии экспериментальные животные.

Всем известную Белку, вернувшуюся из космоса, застали обходящей свои владения. Она двигалась не спеша, поглядывая по сторонам. Шум около входной двери заставил ее насторожиться: уши поднялись, животное оказалось на том месте клетки, откуда лучше всего виден вход в виварий. В следующее мгновение, когда ей стало ясно, что "тревога" ложная, собака продолжала деловитый обход клетки.

Так же, как и Белка, ведут себя и другие собаки. Не смущаясь ограниченным пространством клетки, они очень много двигаются.

Подвижный пушистый Малек - собака, используемая в вертикальных пусках ракет, ходит вдоль передней решетки, дойдя до конца домика, ставит лапу на выступ и заученным полупрыжком поворачивает обратно. Собака с поэтической кличкой Мечта стереотипными движениями раз за разом обходит свою клетку. Пушинка прыгает в левой части своего домика, приседая на передние лапы. У белой гладенькой Ракеты активность выражается в скребущих движениях.

Все виды двигательной активности собак, находящихся в клетках, очевидно, приспособительные реакции, позволяющие животным (особенно подвижным) в условиях небольшого пространства производить необходимое для здоровой собаки количество движений.

Особенно активно ведут себя все собаки перед кормлением.

Ночью они спят.

Без хозяина

Всех экспериментальных собак характеризует самое доброжелательное отношение ко многим людям. И это понятно. Одни экспериментаторы приучают животное переносить перегрузки, другие - вибрацию, третьи следят за кровяным давлением. Каждая собака имеет дело сразу со многими исследователями, притом ни один из них не является ее хозяином: ко всем животное ласкается, со всеми приветливо, за всеми следит глазами.

Случается, к собаке, с которой ученые работают длительное время, подошел совсем незнакомый человек. И тем не менее животное уже тянется к его рукам, хвостом выбивает дробь. Стоит только погладить собаку, и ее симпатии завоеваны.

Это очень интересный факт. Он свидетельствует о том, что, когда с собакой имеют дело многие люди, человек делается для нее как бы обобщенным раздражителем, вызывает одинаковую реакцию.

Стремление подопытных собак к людям настолько велико, что его не тормозят даже те болевые и механические воздействия, .которые животные испытывают во время опытов. Например, когда к клетке Снежинки, Отважной, Стрелки подходит лаборантка, они ласкаются, радостно бегут за ней. Собак трясут на вибростенде, подвергают другим воздействиям, берут у них кровь, сажают в камеру. Все это животные уже испытали не раз. Но возбуждение, вызванное присутствием человека, настолько сильно, что оно мощной волной смывает следы всех этих неприятных воспоминаний. И потом, после работы, собака неохотно расстается с экспериментатором, скулит, рвется за ним, если он уходит. Когда смотришь на этих собак, то отчетливо понимаешь, насколько ярко выражена у них тяга к человеку.

Нельзя не упомянуть о терпеливости подопытных животных. Вот вы привели собаку на опыт, одели ее, а готово еще не все. Вы посадили животное на стул. Собака спокойно просидит здесь час, два и больше, будет живо следить за всем, что делается вокруг. Это сочетание в одном существе неподвижности и активности кажется почти неестественным и становится возможным только благодаря тому, что экспериментальная работа с собаками воспитывает у них стойкие тормозные процессы.

Одежда

Во что одевали собак, которые летали в космос? Первое - это так называемая фиксирующая одежда, которая служит для того, чтобы хорошо закрепить животное в кабине.

Представьте себе собачку в рубашке и штанишках. Рубашка - примерно до половины спины, без рукавов. Штанишки тоже максимально вырезаны. Обе части костюма соединены лямками. Шьется такая одежда из легкой шелковой ткани. Собака в блестящем зеленом или белом хорошо подогнанном костюмчике выглядит даже нарядно, похожа на цирковую "артистку".

На особых матерчатых планках фиксирующей одежды в области лопаток и крестца нашиты маленькие железные кольца. К ним присоединяют при помощи карабинов четыре легкие прочные цепочки, другими концами прикрепленные к углам кабины. Таким образом собака оказывается привязанной к стенам кабины с четырех сторон. Она не может повернуться, влезть лапами в кормушку, дотянуться до приборов и грызть их.

Если животное спокойно, оно не испытывает неприятного давления или натяжения привязей.

Другой вид одежды собаки - ассенизационная. Она делается из мягкой губчатой резины и надевается под фиксирующую. Это лифчик и штанишки, плотно, как чулок, облегающие тело животного. От штанишек отходит эластичная трубка, связанная с горловиной ассенизационного бака. Назначение одежды - изолировать и удалять из кабины выделения животного.

Собаку надо постепенно приучать к такой одежде. Неприученное животное беспокоится, рвется, натягивая цепочки.

Кроме ассенизационной и фиксирующей одежды, на некоторых собак надевали еще и одежду, предохраняющую от повреждений те электроды, при помощи которых производилась запись физиологических функций.

Одежда и кормление в кабине Уголька и Ветерка, собак, совершивших самый длительный полет в космическое пространство на спутнике "Космос-110", были несколько иными. Это связано, во-первых, с тем, что разработали специальную систему удаления выделений животных, основанную на вытяжном вентиляторе и, следовательно, не требовалась ассенизационная одежда. Во-вторых, кормление собак осуществлялось через фистулу, вставленную в желудок, поэтому несколько изменили систему фиксации.

Собаки привыкают быть постоянно одетыми. Привыкают также к процедуре надевания и подгонки одежды. Любопытно видеть, как они своими позами, движениями помогают одевать себя. Вы только еще стараетесь накинуть на мордочку Лисички воротник рубашки, а она уже сама двигает головой по направлению к нему. В следующий момент собака послушно поднимает лапу, которую продевают в рукав. Очень интересно наблюдать, как животное послушно замирает без движений, сложив лапки, и тем самым давая возможность аккуратно скрепить швом капроновые ленты на животе.

Но вот все кончено: собака встает и, конечно, первым долгом отряхивается. Затем начинает энергично "работать" хвостом, пытается лизнуть руку человека, приласкаться к нему. И весь вид животного как будто говорит, что ему совсем неплохо в этом одеянии.

Тренировки

В кабине, размерами чуть больше самой собаки, находится Марсианка - маленькая, гладкая, круглоголовая. Частое дыхание колышет ее грудную клетку, стянутую одеждой. Количество дыхательных движений - 69 в минуту. И это при норме 26-30! Пасть чуть приоткрыта, животное тянется из кабины, отказывается от еды. Лаборантка ставит ему градусник. Температура 40,2° - значительно выше нормы.

Таков процесс приучения будущих маленьких космонавтов к кабине. "Учеба" не всем дается легко: для многих это мучительная процедуpa. Приучить их к длительному пребыванию на одном месте почти без движений, причем так, чтобы они чувствовали себя нормально,- обязательное условие, без которого нельзя начинать последующие эксперименты.

Подготовка подопытных собак к 'полету' в барокамере. Собака Цыганка одета в защитный костюм, собака Мишка тоже будет скоро готова

Все знают, как активны и подвижны собаки. Они чутко следят за всем, что их окружает, принюхиваются, бегают, лают - поведение их разнообразно и изменчиво. И вот таких животных надо заключать в камеру, лишать возможности перемещаться, делать интенсивные движения!

Многочисленные ответственные наземные опыты, подготовляющие полеты в космос, а также сами эти полеты происходят в маленькой герметической кабине. Человек при этом длительное время не может подойти к животным, не может принять мер, улучшающих их состояние. Вот почему ученые отбирают для работы таких собак, у которых длительное пребывание в условиях маленькой камеры не вызывает патологических изменений.

Первый этап тренировки - приучение собак к кабине. Кабины находятся в специальной комнате. Здесь животные ведут необычный образ жизни, находясь внутри различных камер и лотков. В каждой кабине помещается по одной или по две собаки. Камера-циклоп, покрытая колпаком с одним "глазом" - иллюминатором, служит, например, для того, чтобы приучить животных сидеть в условиях слабой освещенности. Собаки, посаженные сюда, не могут переходить с места на место, но имеют возможность поворачиваться в разные стороны. В настоящих кабинах животные не смогут даже поворачиваться.

Впервые посаженные в тесную клетку собаки, как правило, активно "протестуют": лают, визжат, царапают пол. Некоторые, нажимая на подвижные стенки, дверцы, умудряются открывать клетку.

Животные, выдержанные в течение одного-трех дней в тесной клетке, отдыхают, потом их одевают в фиксирующую одежду и привязывают к стенкам кабины. Кабина не герметична, и к собаке при желании можно подойти.

Начинается второй этап тренировки - период так называемой частичной фиксации. В кабине животные уже не могут поворачиваться, но имеют возможность двигаться вперед, назад и в стороны на 10-15 см.

Такой вынужденный плен, если он с самого начала продолжителен, собаки переносят очень тяжело. Поэтому первое время 7-8-часовое пребывание животных в камере чередуется с прогулками по двору, где собаки резвятся.

Как ведут себя животные в кабине?

Собачка пшенично-рыжего цвета на коротких ножках - Лепешка, будучи привязанной, спокойно укладывается на утепленный пол. Она смотрит вокруг или дремлет с закрытыми глазами. Когда к камере подбегают другие собаки, предупреждающе рычит. При приближении экспериментатора или лаборанта встает, деловито отряхивается, помахивает хвостом, заинтересованно, но спокойно заглядывает в миску с теплой, пахнущей мясом, едой. Все реакции этой собаки удивительно нормальны. Кажется, что в кабине она давно и ничуть не тяготится пленом. Такое поведение вселяет уверенность, что эта собака окажется отличным экземпляром для опытов. И это предсказание оправдывается.

Динга - долговязая белая собака с грустными покорными глазами ведет себя иначе. Посаженная в клетку впервые, она не хочет ложиться, упорно стоит. Время от времени тоскливо скулит.

Денек, закрепленный в такой же камере, ведет себя необычайно вяло. Здоровая собака все время лежит. Когда подходит экспериментатор, Денек понуро поднимает голову, но тут же снова опускает ее на лапы. Лежит безучастно даже тогда, когда начинают отстегивать карабины от цепочки.

Лохматая черная собака с желтым пятном на груди и пятнышками по надбровным дугам на фоне светлой стены кабины кажется черной кляксой, ее и зовут - Клякса. Ласковое животное тянется к экспериментатору, следит за ним глазами, пытается лизнуть руку. Все поведение Кляксы, кажется, не предвещает ничего плохого. Закрепив на ней последний карабин, мы уходим из лаборатории, закрываем за собой дверь, но через специальное отверстие наблюдаем. Теперь собака предоставлена самой себе. Клякса осматривается, встает, садится, до отказа натягивает привязь. Цепочки не пускают, давят. Собака подается всем корпусом назад и опять испытывает натяжение. Это подстегивает ее: она начинает рваться, упираться лапами в сетку. Сопротивление возбуждает. Движения животного учащаются, становятся остервенелыми.

Через некоторое время мы застаем собаку в изуродованной кабине. Можно только поражаться, как такое маленькое животное за сравнительно небольшой промежуток времени сумело расправиться с толстой проволочной сеткой, которая с одной стороны продавлена, с другой - порвана, край согнут.

Клякса встречает нас равнодушно, ласкается, как ни в чем не бывало. Невольно приходишь к выводу, что все разрушения, которые произвела Клякса, были совершены ею не в истерике, а, так сказать, в качестве активного протеста против лишения свободы.

Подопытные собаки обладают различными особенностями нервной системы. От этих особенностей, от воспитания и зависит успех работы с ними.

Беда, если приспособление активной собаки к новым условиям пойдет по нежелательному пути. В подобных случаях имеют место эксцессы вроде тех, что были у неутомимой Кляксы, покорить которую так и не удалось. Но такой тип поведения встречается относительно редко.

Многочисленные эксперименты И. П. Павлова и его сотрудников показали, что нервная деятельность определяется двумя процессами: возбуждением и торможением. Эти процессы, в свою очередь, характеризуются рядом свойств, главными из которых являются сила возбудительного и тормозного процессов, уравновешенность, подвижность. Эти качества проявляются у собак в разных сочетаниях. У одних возбудительный процесс имеет большую силу, у других выражен слабее.

Если, например, черненькая собачка с широкой спиной по имени Жучка "разойдется" - начнет вертеться, двигаться, рваться или, еще хуже, что-нибудь грызть в кабине,- ее уже ничем не унять. На нее не действуют ни угрозы, ни наказания. У Ильвы, наоборот, сильно развито торможение. Долгое время она может находиться без движений и, кажется, не испытывает в них никакой потребности. Достаточно было два раза погрозить пальцем Пуговице, чтобы эта собака навсегда перестала скулить в камере. Эта реакция у нее затормозилась, и затормозилась быстро. Добиться того же от Динги стоило большого труда и времени, тормозные реакции у этой собаки развивались медленно, постепенно.

Тренировки продолжаются

Описанными выше опытами с частичной фиксацией заканчивается второй этап тренировки. Животным дают отдохнуть, а потом закрепляют в кабине на многие дни. С этого момента и начинается новый период работы с ними.

...Собаки сидят в кабине вот уже сутки. Подойдем к Волне. У нее поверхностное тяжелое дыхание, пасть приоткрыта, иногда Волна жалобно скулит, часто переставляет лапы, тянется из кабины, суетливо реагирует на внешние раздражители (звуки, людей, других собак и т. д.) и ничего не ест.

В отделении рядом - Ильва. Та лежит неподвижно, как плюшевая игрушка, и только беспокойное движение глаз указывает на то, что все в этой собаке напряженно живет. Пасть Ильвы крепко сомкнута, но частота дыхания тоже превышает норму.

А вот в поведении Радости никаких видимых изменений не произошло, температура тела нормальная, частота дыхания, электрокардиограмма обычные. По-прежнему собака ласкова, заинтересованно посматривает вокруг. Чрезмерно не двигается, но и не забывает менять позы: то сидит, то встает. При появлении людей сразу же поворачивается, виляет хвостом. Затем наступает момент, когда состояние животных и их поведение резко улучшаются.

Когда готовили к полету Уголька и Ветерка, применяли другой способ тренировки. Собак закрепили в кабине вначале всего на несколько часов, а затем время их пребывания там постепенно увеличивалось.

Летчик-космонавт Б. Б. Егоров и кандидат медицинских наук А. А. Киселев (слева) с Ветерком и Угольком

Питание

Для кормления собак в полете был создан автомат - конвейерная лента с гнездами, в которые вставлены специальные коробки с пищей. Лента время от времени передвигается. Каждая из коробок, попадая в то место, где перед лапами собаки находится специальный люк, открывается.

Так как кормление происходит в условиях невесомости, продумали, какой должна быть пища.

Кусок колбасы от толчка остановившегося автомата в невесомости, как в сказке, может сам подниматься к морде животного: надо только раскрыть рот и схватить его на лету. Если собака успеет это сделать, то колбаса будет съедена. Но если не успеет? Куски полетят в разные стороны, и пища окажется недоступной. Необычно "ведет себя" в условиях невесомости и вода. При попытке собаки лакать ее вода не попадает в рот, а, разбившись на небольшие шарики, уносится в разные стороны.

Составили специальную высококалорийную смесь, включающую наряду с колбасой, мясом, жиром, крупой, также и большое количество воды,- вязкую желеобразную массу.

Подобный остроумный метод питания, устранивший многие сложные и, на первый взгляд, неразрешимые проблемы кормления животных в космическом полете, был с успехом применен советскими учеными при запуске в 1957 году второго спутника с Лайкой на борту. Позже, в 1960 году, на втором космическом корабле-спутнике такой смесью питались Белка и Стрелка.

При полете "Космоса-110" собаки кормились другим способом - через искусственно созданное отверстие в желудке - фистулу (так, как кормят больных с непроходимостью пищевода). Пастообразная смесь из пищевых мешочков по трубке выдавливалась в желудок с помощью пневматических устройств. Все это было отработано в лаборатории. Время кормления определялось по команде с Земли один раз в сутки. Такой способ питания гарантировал полный прием и усвоение высококалорийной массы. Выделения животных при этом были минимальными, так как 80-90 процентов пасты оказывалось усвоенным. Таким образом, советская наука в настоящее время обладает двумя способами кормления собак в полете.

Контроль за состоянием животных

Чтобы судить о состоянии организма животных во время космического полета, необходимо уловить и зарегистрировать на фотопленке (или специальной бумаге) работу сердца, величину кровяного давления, характер дыхания и т. д.

Каким образом осуществлялась регистрация некоторых физиологических показателей?

При помощи специального пояса с вмонтированным в него датчиком регистрировалось дыхание. Животные быстро привыкают к поясам и могут долго находиться в них.

Сидит собака в кабине. Кажется, совсем не двигается ее грудная клетка. А чуткий писчик, соединенный с датчиком, подскакивая, вычерчивает на ленте прибора маленькие аккуратные зубцы.

Кровяное давление позволяет судить о состоянии сердечно-сосудистой системы, а также о нервной регуляции физиологических функций. Чтобы его измерить, собаку оперируют: выводят сонную артерию в кожный лоскут. Для неспециалиста такая операция кажется грозной, а на самом деле она несложная: хирург, постепенно раздвигая ткани, вычленяет сонную артерию и заворачивает ее в кожный лоскут, как в мягкую трубку. Через 10 дней собака - здоровая и веселая - уже бегает по двору. Подзываем ее к себе, гладим. Животное замирает под ласковой рукой. В белой, уже успевшей отрасти шерсти на шее находим петельку диаметром с карандаш. Легко нажмем на нее, прислушаемся к ощущениям в пальцах. Внутри кожного лоскута - плотный упругий эластичный сосуд. Он пульсирует. Это и есть сонная артерия.

Теперь надо подобрать манжетку нужного размера с маленькой резиновой "подушечкой". Если в такую "подушечку" нагнетать воздух, она расширяется и сжимает сонную артерию, происходит принципиально то же, что и при измерении кровяного давления у человека.

В сердечной мышце, как и во всякой другой, при сокращении возникают электрические потенциалы - биопотенциалы. Они очень малы по силе, однако современная техника позволяет уловить даже эти ничтожные электрические величины. После усиления они приводят в движение рычажок писчика, и на ленте появляются линии, зубцы, интервалы. Это - электрокардиограмма. Она регистрировалась у всех животных, совершавших полеты на ракетах и спутниках.

Исследуются изменения, происходящие в крови животных, в их костном мозгу, в спинномозговой жидкости, в моче и т. д. После тщательного анализа всех этих данных становится возможным сделать заключение о функционировании различных систем организма при действии на него факторов полета. Видов регистрации много. По мере постановки новых экспериментов выискиваются новые возможности определения состояния организма собак.

Артериальное давление Ветерка и Уголька, например, измерялось с помощью манжетки. Посредством зонда, вживленного в артериальное русло животного, изучалась реакция на введение некоторых фармакологических средств, на раздражение синусного нерва электротоком с помощью вживленных электродов. Исследовалось состояние водно-солевого обмена, некоторых желез внутренней секреции и т. д. Специально и особенно внимательно оценивалась радиационная обстановка и величина облучения космическими лучами.

Мы рассказали только о некоторых методах регистрации физиологических функций собак. Они дают много и могут дать еще больше, если различные физиологические параметры будут фиксироваться одновременно с регистрацией поведения собак. Однако произвести киносъемку животных оказалось делом не простым - слишком мала кабина.

Лежит собака, и почти невозможно заснять ее целиком так, чтобы видны были морда, лапы, спина. Но выход нашли. На потолке кабины и стенах устанавливают несколько зеркал. Они как бы "передают" одно другому изображения, и киноаппарат снимает не самих животных, а их изображение в зеркале.

Полученные таким путем снимки максимально отвечают всем требованиям.

На центрифуге

При выводе космического корабля на орбиту и возвращении на Землю возникают довольно значительные ускорения, которые могут оказаться труднопереносимыми для животного. Для определения их действия на организм, границами переносимости служат наземные стенды - центрифуги.

В результате различных опытов было установлено, что насекомые переносят ускорение, увеличивающее их вес в 2000 раз. Лягушки выдерживают увеличение их веса в 50 раз. Собаки выживают при таких ускорениях, когда вес повышается в 80 раз, при этом маленькая, примерно с Лайку, собачка начинает весить 480 кг, т. е. почти полтонны. Существенное значение имеет и время действия перегрузок.

...Научный сотрудник проверяет медицинскую аппаратуру, установленную в кабине центрифуги. Он тщательно еще раз просматривает соединения электрических проводов, поочередно запускает различные приборы. Лаборантка укрепляет собаку в кресле, продевает ремни, крепко опоясывая ими маленькое тело, проверяет, не давят ли они, удобно ли животному.

Марсианка с гладкой посеребренной шерстью, не двигаясь, тревожно следит глазами за всем, что делается вокруг нее. Животное уже привыкло к самым различным опытам и научилось с подобающим "самообладанием" вести себя. Но в кресле центрифуги Марсианка впервые.

Идут последние приготовления. Дверь плотно закрывается. Вход в помещение во время работы центрифуги категорически запрещен, это опасно. Вот раздается команда: "Пуск мотора!"

Кабина с собакой медленно трогается с места. В последний раз отчетливо видно тело животного, мордочка с приподнятыми ушами. Кресло движется по кругу все быстрее и быстрее, отклоняется вверх и через некоторое время оказывается расположенным горизонтально на уровне рамы.

Инженер переводит стрелку и громко говорит: "Два, три, три с половиной". Это значит, что вес кабины и всего, что в ней, увеличился до трех с половиной раз. С каждым новым числом экспериментатор делает отметки на бесшумно скользящих белых полосках бумажной ленты, где записываются электрокардиограмма, величина кровяного давления, дыхание и другие физиологические функции. Эти отметки в дальнейшем позволят проследить, как изменяются все характеристики с нарастанием перегрузок или с их уменьшением. Перо, записывающее кровяное давление, вычерчивает ровный ряд зубцов. Бежит бумажная лента, и, когда величина перегрузок возрастает в четыре раза, зубцы становятся длинными, изменяется их форма. А скорость все нарастает. "Пять,- говорит инженер,- шесть, шесть с половиной"...

Перегрузка так велика, что если представить себе, что Марсианка вылеплена из свинца - металла очень тяжелого,- то и этого окажется мало.

За поведением собак во время действия перегрузок помогает следить специальный киноаппарат. Животные, привязанные к креслу, ведут себя относительно спокойно. Когда ускорение еще не очень велико, они стремятся удержать голову приподнятой. Но возрастающая тяжесть затрудняет это, голова начинает беспорядочно раскачиваться, а затем прижимается к креслу.

Трудно приходится собакам, которых не привязывают. Вначале они обычно сидят в кресле. Когда центрифуга начинает вращаться, их передние лапы скользят. Животное активно борется за устойчивость, но затем просто находит то лежачее положение, в котором удобнее всего переносить вращение. Белка, например, не удержавшись, ударилась о стенку кабины. Передние лапы ее расползлись, собака не могла их сдвинуть, она легла, голова и относительно свободная передняя часть туловища ее со значительной силой прижались к креслу. Линда, когда центрифуга начала вращаться и вес собаки примерно утроился, стала лаять. Лай раздавался вначале изредка, потом все чаще.

После Марсианки центрифугированию подвергались Жемчужная, Лисичка, Гильда. И так - все отобранные собаки. В зависимости от изменения основных физиологических показателей при сильных воздействиях судят о пригодности животных к полету.

Вибрации и шум

Перед нами небольшой, внешне малоэффектный, похожий на широкую тумбу прибор - вибростенд. Он немного выше пояса человека. Заводится мотор, и верхняя металлическая площадка этого аппарата начинает дрожать. Если положить на нее ладонь, рука испытывает мелкие, настойчивые толчки. Они равномерно сотрясают вначале поверхностные ткани, но вот уже, кажется, в движение включаются мышцы, а дальше колебания доходят до костей. Оказывается, неказистый с виду прибор наделен большой силой. Для того чтобы установить его, пришлось разбирать пол и делать специальный фундамент: иначе толчки, передаваемые стенам помещения при работе вибростенда, могли постепенно разрушить все здание.

Включенный прибор издает сильный шум, который настойчиво лезет в уши, заглушает все другие звуки, затрудняет переговоры присутствующих.

Во время взлета ракеты или спутника конструкции, приборы, живые существа - все испытывает вибрации и шумы. На организм они действуют по-разному. Вот почему необходимо определить характер физиологических изменений, наступающих в живом организме под действием вибрации.

На этот вопрос частично отвечает большая научная литература, посвященная действию вибрации. Можно полагать, что кратковременные общие вибрации не вызывают существенных нарушений в организме.

Шум влияет на нервную систему животных и человека, в одних случаях повышая ее возбудимость, в других - при длительном действии - угнетая. Известно также, что адаптации (приспособления) к сильному звуку не наступает, поэтому приучить собак к шуму, ослабив таким образом его действие, нельзя. Нужно достичь другого, а именно: приучить животных не пугаться сильных звуковых раздражителей. И это очень важно, так как тогда сразу же снимается общий неблагоприятный фон для нервной деятельности организма.

На специальный, обшитый мягкой материей лоток, прочно прикрепленный к вибростенду, укладывают беленькую собачку Мушку. Она одета в свое экспериментальное снаряжение. Широкими ремнями закрепляют ее на лотке. Животное спокойно, без страха следит за всем, что делается вокруг, изредка помахивает хвостом.

Вибростенд включают. Сначала вибрации невелики, шум только нарастает.

Но что делается с собакой? После очень кратковременной ориентировочной реакции она вся насторожилась, подняла уши. Через секунду уже пытается встать, рвется. Теперь весь вид ее изображает явный страх: всегда устойчивая опора колышется и дрожит под ней, шум усиливается, заполняет все.

Записанные кривые показывают увеличение кровяного давления, учащение сердечных сокращений. Дыхание у собаки то почти исчезает, то усиливается. Подобные изменения могут быть связаны с сильным волнением собаки, попавшей в необычайные условия: сейчас животное охвачено возбуждением.

Экспериментатор ласково гладит Мушку. Животное заметно успокаивается, но по-прежнему в его глазах страх и по-прежнему регистрирующие приборы говорят о значительных изменениях физиологических показателей. Примерно так же ведет себя собака на следующий день. Значит, она еще не привыкла.

Эксперименты на вибростенде повторяются систематически с перерывами в один или два дня. Мушка, как и все другие собаки, отобранные для космических полетов, начинает спокойнее переносить тряску, беспрерывный шум.

Когда реакции животного, вызванные "волнением", уже заторможены, можно говорить о том, как на собаку действуют вибрации. Приборы показывают, что дыхание учащается до 40-50 движений в минуту, еще через две с половиной минуты оно становится более частым, поверхностным. По окончании вибрации дыхание приходит к норме медленно. Частота пульса также значительно возрастает (со 120 до 220) и возвращается к норме через 15 секунд после выключения вибростенда.

Подобные изменения вегетативных функций (конечно, с некоторыми вариантами) можно считать нормой, так как они типичны для всех животных, хорошо переносящих вибрации.

По окончании опыта лаборант отвязывает собаку, и мы замечаем, что обычно подвижная Мушка теперь удивительно пассивна. Она слабо реагирует на человека и его ласку, прежде вызывавшую у этой собаки столько радости. Очень скоро животное засыпает на руках лаборанта.

Изучение высшей нервной деятельности

Сколько сложного, необъяснимого таит в себе высшая нервная деятельность собак! Как разобраться в этой сложности и выразить ее языком точных данных? Эти вопросы давно стояли перед наукой, отпугивая своей сложностью многих исследователей.

В России в начале XX века появляются исследования И. П. Павлова, которому удалось найти метод анализа сложных нервных реакций, вычленить то простое явление, которое представляет собой элементарную "клеточку" сложных форм поведения. Это - рефлекс, т. е. ответ нервной системы животного на тот или иной раздражитель. Рефлекс - показатель сложных физиологических процессов, протекающих в мозгу: поведение животных рассматривается в неразрывной связи с деятельностью коры их головного мозга.

Перед нами обычный, применяемый во всех лабораториях узкий станок для фиксации собак. Он расположен в специальном помещении. Открывается дверь, и подвижная Пушинка без приглашения вскакивает в станок. У нашей собаки выработаны сложные двигательные рефлексы, являющиеся ответом на различные слуховые и зрительные раздражители. Световые сигналы (красный, желтый, зеленый) появляются на панели небольшого прибора, расположенного перед собакой,- три прямоугольные соприкасающиеся друг с другом планки-клавиши, под ними - кормушка. Лаборатория приспособлена для выработки у собак условных рефлексов.

Когда необходимо получить материалы, характеризующие высшую нервную деятельность, то раньше требуется сформировать у животного определенное поведение, создать то, что должно подвергаться анализу. Это очень длительный, часто трудный процесс. В результате у животного образуется строго определенная система реакций. Характер и форма отдельных ее элементов, их последовательность, взаимоотношение - все заранее известно нам. Таким образом достигается упрощение сложных видов поведения, и оно становится доступным анализу.

У Пушинки давно уже выработалась четкая система рефлексов. Смотришь на прибор, подающий раздражения и регистрирующий реакции, и удивляешься: животное как бы "вмонтировано" в этот агрегат, действует всегда только в нужный момент и всегда только так, как требуется.

Когда экспериментатор занимает свое обычное место у стола в соседней с камерой комнате, перед ним находится различная аппаратура. Включается электросекундомер. Щелкают переключатели, и на записывающем приборе начинает бесшумно ползти белая бумажная лента. Пять писчиков регистрируют все, что делается в камере (включение сигналов и ответную реакцию животного). Секундомер, отсчитав 60 секунд, включает первый раздражитель. В камере раздается особый звук.

Экспериментатору, который смотрит в специальную щель, видно, как "деловито" и "радостно" собака воспринимает его; она быстро приподнимается, подается всем телом вперед, пушистый хвост начинает спокойно и методично стучать по плексигласовой стенке станка. Животное поворачивает к сигнальной доске острую мордочку с настороженными ушами, и теперь весь его вид выражает внимание: какая зажжется лампочка?

Вспыхивает красный свет. Пушинка осторожно ставит лапу на конец пластинки, нажимает и смотрит, не открылась ли кормушка. Нажим должен быть точным: по средней планке, в направлении от верхнего конца к нижнему, по силе не менее 50 г. Щелчок открывающейся крышки, и перед животным - излюбленное лакомство (кусок колбасы).

Если на доске загорается зеленый свет, собака ведет себя спокойно,, она будто знает, что свет этой лампочки - вещь бесполезная, и сколько бы она ни нажимала на пластинки, кормушка не откроется. Так было не всегда: долгое время Пушинка не "умела" различать (дифференцировать) вспыхивающие перед ней огоньки.

Впрочем, иногда она ошибается, реагирует на зеленую лампочку так же, как и на красную. Это явление - так называемый "срыв дифференцировок" - свидетельствует о преобладании в данный момент в коре мозга животного процесса возбуждения. Так, ошибки в действиях Пушинки позволят характеризовать состояние процессов, протекающих в коре головного мозга. Представим себе, что какое-то воздействие (например, вибрация, шум и вся обстановка полета) вызвало нарушение деятельности мозга. Методика условных рефлексов поможет точно установить характер и особенности этих нарушений.

Собаки Стрелка и Белка, благополучно возвратившиеся на Землю

Большое значение также имеют возникающие у собак двигательные реакции. Экспериментатор специально работает над тем, чтобы движения имели определенные признаки: и только при соблюдении этих условий Пушинка получит доступ к пище. Вот почему так стандартны движения животного.

Изменение рефлекторной деятельности

Изменения выработанных двигательных навыков животного во время полета позволяют судить о влиянии факторов полета на их нервную систему.

Приведем пример влияния сильного внешнего воздействия на условнорефлекторную деятельность. Собаку Пургу подвергли воздействию ускорений. Через 9 минут вращение центрифуги прекратилось. Собака лежала, и, казалось, что она мертва, но вот она подняла голову и начала осматриваться. Лаборант быстро отвязал животное. Через 7 минут Пурга уже была в знакомом станке. Раздался щелчок, и собака, не дожидаясь вспыхивания лампочки, начала беспокойно вертеться. Движения ее хаотичны, многочисленны. Те же сумбурные реакции наблюдались при зеленом свете (который не должен вызывать никаких движений), аналогичным образом собака вела себя и при "бесполезном" желтом свете.

После того как был подан шестой раздражитель, собака вдруг совсем перестала реагировать даже на красный свет, а если делала это, то очень вяло.

Утром на другой день Пурга "работала", но не так хорошо, как всегда, зато в следующие дни - прекрасно.

О чем же говорят все эти факты? Они позволяют точно определить, что отдельные области коры головного мозга Пурги сразу после центрифугирования были охвачены возбуждением. Вот почему собака не могла различать сигналы, в которых до опыта разбиралась легко. Вот откуда сумбурность и поспешность движений. На 15-20-й минуте в центральной нервной системе начало преобладать торможение, и собака перестала производить хорошо заученные движения. Об этом же свидетельствует и поведение животного (вялость, стремление лечь). Преобладание тормозных процессов через некоторое время после действия ускорений регистрируется почти у всех собак.

Сильное торможение условных двигательных рефлексов после полета на ракете было отмечено у Малька. Собака не хотела делать нужные движения, вздрагивала от звуков, которые означали пищу и до полета радовали животное.

Уголек к испытаниям готов!

Менее знаменитая, чем Малек, белая пушистая Нева делила вместе с ним все превратности жизни экспериментальных животных. У нее так же, как и у Малька, была образована и затем упрочена система рефлексов. Выполняя роль контрольного животного - "дублера", она ездила вместе с Мальком к месту старта ракеты, содержалась там в тех же условиях, кормилась той же пищей и т. д. Но в космос она не летала. И что же? Эта собака не производила впечатления ни напуганной, ни уставшей, а очутившись в станке после долгого перерыва, охотно и деловито выполнила все заученные действия.

Кто кого! (Уголек и Ветерок на Земле)

Интересно, что во всех других отношениях (сердечная деятельность, дыхание) у Малька после полета почти не обнаруживалось изменений. Следовательно, условные рефлексы - наиболее чуткий индикатор для выявления воздействия необычных факторов внешней среды на организм животного. Они нарушаются раньше всего, когда других изменений уловить нельзя.

Последнее испытание

Когда собаки прошли многие виды испытаний раздельно, после заслуженного отдыха и восстановления сил им предстоял еще комплексный физиологический эксперимент. Теперь их подвергнут одновременно многим воздействиям и систематически будут регистрировать различные функции их организма. Такой опыт проводится в обстановке, максимально приближенной к условиям космического полета, и является как бы его генеральной репетицией.

Комплексный эксперимент долго и тщательно готовится: ведь здесь определяется четкость работы каждого отдельного участка, и любая мелочь имеет большое значение.

Большая, с высоким потолком, пронизанная солнцем комната - сейчас центр деловой суматохи. Здесь находятся инженеры и техники, медики в белых халатах, биологи и химики, которые отвечают за различные участки работы: состояние животных, исправную работу отдельных механизмов и приборов.

В центре комнаты стоит раскрытая камера. В ее основании расположены твердые коробки из металла, две стенки их напоминают радиатор автомобиля - это регенерационная установка с химическим веществом, способным поглощать углекислый газ и выделять кислород. Выше - автомат питания. Небольшая кабина с сетчатыми стенками и пробковым полом предназначена для животных. Всюду различные приборы. Заключенные в светло-серые корпуса, они подвешены сверху, с боков, уложены внизу. Масса проводов: ярких, разного цвета - желтого, синего, зеленого. Это позволяет легко проследить правильность соединения приборов. Рядом с камерой поблескивает ее серебристая крышка.

Один техник устанавливает пульт, другой возится с вентилятором, третий напаивает провода. Слышится скрежет напильника, звуки дрели. Примеряют отдельные детали, прикручивают бачки, укрепляют термодатчики.

В соседнем помещении готовят собак: в камеру посадят Стрелку и Белку. Их моют в двух водах мылом, мягкой щеткой, ополаскивают, затем сушат перед рефлектором. Чистые, высушенные и расчесанные, они попадают в операционную. Здесь тщательно смазывают места выхода электродов, перебинтовывают животных, поверх надевают зеленую из тонкой материи "рубашку", предохраняющую бинт от загрязнения и раскручивания. Собаки, привыкшие к таким процедурам, переносят их спокойно: стоят смирно, изредка помахивают хвостом.

После этого на животных надевают датчик дыхания - "лифчик", плотно облегающий грудную клетку, потом ассенизационную и фиксирующую одежду. К фиксирующей одежде пришивают датчики движения. Из зеленой одежды торчат лапы, морда и хвост собаки, сзади свисает резиновый патрубок, со спины, с боков - многочисленные разноцветные провода.

Вокруг идут последние приготовления. Проверяется соединение проводов, измеряется сопротивление.

Но вот наступает момент, когда все готово. Рабочие звуки замолкают. Теперь слово за ответственным по опыту. Он тщательно просматривает один участок работы за другим, дает последние указания.

Крышка поднимается и затем медленно закрывает камеру. Последний раз видны в надвигающейся тьме недоумевающие глаза собак. И вот уже посередине комнаты стоит закрытая камера. Комплексный опыт начат.

Камера будет действовать многие сутки: десять, пятнадцать, двадцать, сколько точно - это каждый раз зависит от задания.

Все в камере максимально автоматизировано, она превратилась теперь как бы в само себя обеспечивающее существо. Связь с внешним миром осуществляется посредством сигналов, которые рассказывают о процессах, происходящих внутри камеры. Вот зажигается красная лампочка. Это значит, что в камере повысилось давление. И сразу же за ней - зеленая, как бы докладывающая о том, что введено в действие химическое вещество, поглощающее углекислоту и водяные пары; оно восстановит нормальное давление. Проходит некоторое время, и "угрожающая" лампочка гаснет.

Научный сотрудник поворотом выключателя, под которым написано "ЭКГ^* Стрелка", вводит в действие прибор. Поползла широкая бумажная лента, на которой тонкие писчики вычеркивают кривую биотоков сердца. Через каждые полчаса подсчитывается количество дыхательных движений, частота пульса. Стоит перевести ручку прибора, повернуть выключатель, и перед тобой, как по волшебству, возникают сложные кривые, посмотрев на которые, опытный глаз может судить о многих физиологических функциях животного. Все это будет расшифровано и превратится в ряд цифр, которые расскажут исследователям о физиологических процессах, протекающих в живом организме.

^* (Электрокардиограмма.)

Специальный небольшой прибор щелканьем возвещает о движениях Стрелки. Смотрим через его стекло. Оказывается, звуки возникли потому, что вверх сильно подскочило специальное перышко. Двигаясь, оно прочерчивает вертикальную линию. Вот перышко остается в верхнем положении, не спадает. Значит, собака сдвинулась со средней линии вперед и улеглась в другом положении. Прибор скажет нам, сколько времени она пролежала, когда изменила позу.

Как же чувствуют себя экспериментальные собаки в этих условиях?

Оказывается - неплохо. Жесткий лимит жилого пространства существенно изменяет только поведение собак. Видели ли вы когда-нибудь здоровых собак, которые большую часть времени лежат? Наверное, нет, а тут вы можете увидеть.

Собаки, помещенные в камеру, чаще всего лежат на животе. У многих в дневное время выдвинуты вперед лапы, приподнята голова (такие активные лежачие позы характерны для собак, когда они не спят и в любую минуту готовы вскочить).

Изредка животные поднимаются, сладко потягиваются. Одни собаки после этого остаются некоторое время стоять, другие садятся или ложатся, принимая иную позу. Иногда вся камера мелко дрожит, потому что животные, не изменяя своим собачьим привычкам, отряхиваются.

Словом, собаки активно воспроизводят все движения, возможные в условиях жесткого лимита места. Очевидно, эпизодические движения и, главное, смена поз предотвращают возможные застои кровообращения, которые могли бы иметь место при сильном ограничении подвижности собак.

Особенно активно животные ведут себя в часы перед кормлением. От нетерпения они переступают лапами, заинтересованно заглядывают в пустую кормушку. Стрелка нюхает ее, Белка неуверенно трогает лапой. Пушок, приглядываясь к крышкам, двигающимся во время работы автомата, смешно ворочает головой с боку на бок и вдруг начинает лаять на кормушку, как на живое существо.

Эти реакции усиливаются, когда в работу вступает автомат кормления. Медленно, сопровождаемая характерным шумом, начинает двигаться открытая пустая коробка, пища в которой уже съедена. Щелчок, и она закрывается, а на смену ей ползет другая, наполненная едой. Собаки убирают лапы и настораживаются: их жадные глаза неотрывно смотрят в расширяющуюся щель крышки, чуткие уши ловят звуки, ноздри втягивают вкусный запах. Когда перед животным появляется коробка, оно сразу же начинает хватать зубами желеобразную еду. Как видите, у собак в кабине, несмотря на условия длительного изолированного опыта, сохраняются яркие, интенсивные пищевые реакции.

Иногда удается подсмотреть "неэтичные" формы поведения. Низко пригнув морду к коробке с едой, собаки защищают свою кормушку от "покушений" соседа, отгороженного сеткой. С остервенением лают друг на друга, рычат, скалят зубы. Но ученых это радует, и вот почему. Если в маленькой, изолированной камере у животных появляются подобные эмоциональные реакции, значит, собаки чувствуют себя хорошо.

Бежит день за днем, и состояние животных не ухудшается. По-прежнему приборы сообщают о нормальном течении основных физиологических процессов. По-прежнему, а может быть, даже лучше, они ведут себя: сказывается привычка. Собаки не пытаются делать интенсивных движений, не грызут приборов, меняют позы, хорошо высыпаются, разглядывают через иллюминатор людей, но, имея перед собой такую солидную преграду, не тянутся к ним. Впечатление такое, как будто они запомнили, что им можно делать, чего нельзя, и теперь ведут себя спокойно. Это вполне объяснимо - ведь собаки уже прошли подготовительные тренировки.

Когда дается сигнал об окончании опыта, комната снова наполняется людьми. Камера открывается, и теперь к животным опять можно подойти. Сколько взаимной радости! Собаки лают, тянутся к рукам экспериментаторов, приходят в невероятное возбуждение. Люди трогают, ласкают их. Лаборантка освобождает своих питомцев от проводов, техник стягивает патрубок, и вот уже собаки на руках обрадованного экспериментатора.

Теперь их будут осматривать, сделают рентгеновский снимок, исследуют кровь. Через полчаса, встретив лаборанта с собаками на руках и спросив его, как изменился вес животных, мы слышим, что одна собака прибавила 270 г, другая 300. "Как на курорте!" - весело смеется лаборант. Лишенные возможности тратить энергию в движениях, находясь в то же время в хорошем состоянии, собаки часто в условиях такого опыта интенсивно прибавляют в весе.

Так было не всегда. Вначале собак вынимали в плохом состоянии, бывали и такие случаи, когда для спасения жизни животных приходилось прекращать комплексный опыт. И если теперь вспоминаешь о той большой работе, которая предшествовала созданию в камере, а затем и в полете всех необходимых для нормальной жизнедеятельности условий, невольно проникаешься уважением к людям, сумевшим обеспечить все это.

Мы рассказали о некоторых фрагментах наземных опытов при подготовке новых собак к полету. Успехи советской медицинской и космической науки позволяют каждый раз ставить эти задачи по-новому и получать все более и более интересные факты. Подтверждением служит подготовка и летный эксперимент с собаками Ветерком и Угольком. Методически этот эксперимент существенно отличался от первых исследований на собаках.

Если бы пришлось говорить о будущих полетах, то, по-видимому, речь пошла бы об управляющих экспериментом машинах, об автоматах, обрабатывающих информацию, и т. д. Однако и здесь на первом плане был бы неизменный друг - собака. И одновременно с развитием у экспериментаторов, работающих по этой тематике, большой страсти к исследованию растет чувство их благодарности, любви, их бережное отношение к милым четвероногим подопытным.