Система аварийного спасения корабля союз. Досрочное завершение полета

К наиболее реактивным, мощным и устойчиво функционирующим регуляторным системам, ответственным за включение многообразных компенсаторно-приспособительных реакций, а также некоторых патологических реакций организма в ответ на любую, и тем более шокогенную, травму, относится САС.

Значение активации САС, сопровождающейся повышением выработки и действия катехоламинов (КА), сводится прежде всего к участию в срочном переключении обменных процессов и работы жизненно важных регуляторных (нервной, эндокринной, иммунных и др.) и исполнительных (сердечно-сосудистой, дыхательной, гемостаза и др.) систем организма на «аварийный», энергетически расточительный уровень, а также к мобилизации механизмов адаптации и резистентности организма при действии на него шокогенных факторов. Однако как избыток, так и недостаток КА могут оказывать на организм и явное патогенное действие.

В начальных периодах шока увеличивается число разрядов в эфферентных симпатических нервных волокнах; резко активизируется синтез и секреция КА в адренергических нейронах, особенно в терминалях их нервных волокон, а также адреналина (А), норадреналина (НА), ДОФА и дофамина в мозговом веществе надпочечников и в тканях головного мозга (преимущественно в гипоталамусе и в коре больших полушарий), повышается уровень КА в крови (от 2 до 20 и более раз в сравнении с нормой) и поступление их в различные ткани и органы кратковременно возрастает, а затем нормализуется активность МАО в клетках различных органов, возбуждаются альфа- и бета-адренорецепторы. Итогом этого являются различные физиологические сдвиги (повышение тонуса ЦНС, в том числе высших вегетативных и эндокринных центров, увеличение частоты и силы сердечных сокращений и тонуса артериол большинства органов, мобилизации крови из депо, а также усиление обмена веществ за счет активизации гликолиза, гликогенолиза, гликонергенеза, липолиза и т. д.). Важное место в активации САС при развивающемся шоке принадлежит рефлексам с ноци-, баро- и Хеморецепторами тканей, сосудов, сердца, возникающим в ответ на их альтерацию, гипогемоперфузию, гипоксию и расстройства метаболизма.

Сразу после тяжелой механической травмы и в первые часы после нее содержание А в крови пострадавших повышается в 6 раз, а НА - в 2 раза. При этом увеличение содержания КА в крови напрямую зависит от выраженности гішоволемии, гипоксемии и ацидоза (Serfrin Р., 1981).

При травматическом и геморрагическом шоке содержание А и НА в крови возрастает в 10-50 раз, а выброс А надпочечниками - в 8-10 раз (Виноградов В. М. и др, 1975). Однако в первые 30 с после травмы происходит увеличение содержания А и снижение НА в крови и тканях надпочечников и гипоталамуса (Еремина С. А., 1968-1970). Значительно увеличивается выброс запасов А клетками мозгового вещества на/щочечников и активируются процессы восстановления этих запасов при анафилактическом шоке (Rydzynski К. et al., 1986).

У крыс в течение первого часа длительного раздавливания мягких тканей бедра (ДРМТ) быстро и значительно увеличивалось содержание А, НА, ДОФА, дофамина в надпочечниках и в крови; уровень А и НА в головном мозге, легких, печени и почках повышался, а в кишечнике и поврежденных мышцах снижался (Ельский В.

Н., 1977-1982; Нигуляну В. И. и др., 1984). В то же время содержание предшественников (ДОФА, дофамина) существенно снижалось во многих органах (головном мозге, легких, печени, почках, тонком кишечнике, скелетных мышцах) и повышалось в миокарде. К концу 4-часового периода сдавления тканей в надпочечниках снижался уровень А и ДОФА, повышалось содержание НА и дофамина, что является признаком ослабления функции мозгового вещества надпочечников. При этом содержание А во многих органах (за исключением тонкого кишечника и скелетных мышц) продолжало оставаться увеличенным, а содержание НА, ДОФА и дофамина в головном мозге, легких, печени, почках, кишечнике и мышцах снижалось. Лишь в сердце на фоне уменьшения НА было отмечено увеличение содержания как А, так и ДОФА и дофамина.

Спустя 6-20 ч после прекращения сдавливания тканей содержание А, НА, ДОФА в надпочечниках и в крови прогрессивно снижалось, что свидетельствует об угнетении синтеза КА в хромаффинной ткани. Количество А в ряде органов (головной мозг, сердце и др.) оставалось увеличенным, а в некоторых (почки, кишечник) - сниженным, в то время как содержание НА, ДОФА и дофамина оказывалось сниженным во всех изученных органах (особенно в кишечнике, печени и поврежденных мышцах). При этом отмечено стойкое снижение активности МАО в клетках различных органов.

По данным В. В. Давыдова, через 4 и 8 ч после прекращения 4-часового сдавливания тканей уровень А в надпочечниках снижался соответственно на 45 и 74 %, НА - на 38 и 62 %, дофамина - на 35 и 50 %. В то же время содержание А в плазме крови, в сравнении с нормой, было соответственно повышено на 87 и 22 %, а НА снижено на 35 и 60 %. Причем тяжесть и исход шока прямо коррелировали с первоначальной гиперактивностью САС.

В торпидной фазе травматического шока у собак содержание А и НА в надпочечниках снижено в сравнении с эректильной фазой, но выше чем в норме (Еремина С. А., 1970). По мере углубления торпидной фазы на фоне повышенного содержания А резко падает в крови уровень НА, а в тканях мозга (гипоталамусе, коре больших полушарий), миокарда и печени уменьшается также содержание адреналовых и экстраадреналовых КА.

1984) . При ожоговом шоке секреция А надпочечниками повышена, НА падает, о чем свидетельствует увеличение в крови А и снижение НА (Сааков Б. А., Бардахчьян Э. А., 1979). По мере углубления шока может происходить либо снижение (Shu Chien, 1967), либо повышение (Виноградов В. М. и др., 1975) импульсации по симпатическим волокнам.

Высокий уровень КА в крови тяжело пострадавших повышен и достигает максимума перед летальным исходом (Р. Serfrin, 1981). Одним из механизмов гипрекатехоламинемии является угнетение активности ферментов, ответственных за метаболизм КА.

В терминальный период торпидной фазы травматического шока существенно снижается количество КА (особенно НА) в надпочечниках и других органах: почках, печени, селезенке, сердце, головном мозге (Горбов А. А., 1976). В стадии необратимого шока содержание катехоламинов в организме истощается, резко ослабевает реакция адренорецепторов на экзогенные КА, а также снижается активность МАО (Laborit Н., London А., 1969).

В период глубокой постгеморрагической гипотензии и гипово- лемии возможны как ингибирование освобождения КА из окончаний симпатических нервных волокон, так и аутоингибирование системы адренергических рецепторов (Bond R., Jonson J.,

При эндотоксическом шоке развиваются дистрофические (некротические) изменения адренорецепторов надпочечников и их функциональная недостаточность (Бардахчьян Э. А., Кириченко Ю. Т., 1985).

Выяснение функциональной активности САС при шоке (синтеза, секреции КА; их распределения в крови, тканях, органах; метаболизма, выведения и проявления физиологического действия как результат взаимодействия с соответствующими адренорецепторами) имеет важное диагностическое, патогенетическое и прогностическое значение. Возникающая в ранние сроки после шокогенной травмы выраженная активизация САС является биологически целесообразной реакцией поврежденного организма. Благодаря ей включаются и активизируются жизненно важные адаптивные и гомеостатические механизмы, в реализации которых принимают участие различные отделы нервной, эндокринной, сердечно-сосудистой и других систем, а также метаболические процессы.

Активизация САС, направленная на обеспечение метаболической и функциональной деятельности вегетативного и соматического отделов нервной системы, создает возможность поддержания АД на безопасном уровне при сниженном МОК, обеспечивает удовлетворительное кровоснабжение головного мозга и сердца на фоне снижения кровоснабжения почек, кишечника, печени, мышц.

Повышенная продукция А направлена на стимуляцию жизнедеятельности важной адаптивной системы - ГГ АС (Давыдов В. В., 1982, 1987; Axelrod Т. et al., 1984). Активизация САС способствует усиленному выделению опиоидных пептидов (в том числе - эндорфинов гипофизом, мет-энкефалинов надпочечниками), ослабляющих гиперактивность ноцицептивной системы, расстройства эндокринной системы, метаболических процессов, микроциркуляции (Крыжановский Г. Н. и др., 1987; Пшенникова М. Г., 1987), усиливает деятельность дыхательного центра, ослабляет ацидоз, стабилизирует кислотно-основное состояние (Базаре- иич Г. Я. и др., 1979, 1988), обеспечивает мобилизацию метаболических процессов через изменение активности аденилат- и гуа- пилатциклазных систем мембран клеток, липолиза, гликогено- лиза, глюконеогенеза, гликолиза, энергетического и водно-электролитного обмена и т. д. (Ельский В. Н., 1975-1984; Me Ardle et al., 1975).

Однако как избыточная, так и недостаточная активность САС способствует развитию декомпенсации микроциркуляции, усилению гипоксии и нарушений функций многих тканей, органов и систем, утяжеляет течение процесса и ухудшает его исходы.

Избыток эндогенных и/или экзогенных КА может оказать при шоке нежелательные побочные влияния также и на различные комплексы эндокринной системы. Он снижает толерантность организма к глюкозе, возникающую вследствие активизации глико- генолиза и угнетения секреции инсулина (из-за стимуляции альфа-рецепторов бета-клеток островков Лангерганса поджелудочной железы), подавляет секрецию не только инсулина, но и тирео- тропина, пролактина и других гормонов. Опиоидные пептиды, усиленно выделяющиеся при шоке и различных видах стресса (Лишманов Ю. Б. и др., 1987), ограничивают активацию САС за счет как торможения секреции НА, так и инактивации аденилат- циклазы в постсинаптической мембране. Таким образом, опиоидные пептиды могут оказывать защитное действие, ограничивая чрезмерную активацию САС, ослабляя и даже предупреждая повреждающий эффект катехоламинов.

Ослабление избыточной активности САС при травмах назначением нейролептиков и транквилизаторов (Насонкин О. С. и др., 1976; Давыдов В. В. и др., 1981, 1982), лейэнкефалинов (Крыжа- новский Г. Г. и др., 1987), бета-адреноблокаторов (Novelli G. et al., 1971), альфа-адреноблокаторов (Мазуркевич Г. С., 1976) уменьшает тяжесть шока. При назначении КА при шоке может выявляться как положительный, так и отрицательный терапевтический эффект.

Назначение при шоке НА и особенно предшественников КА (фенилаланина, альфа-тирозина, ДОФА, дофамина) может облегчать, а - А и мезатона либо не изменяет, либо утяжеляет шок (Виноградов В. М. и др., 1975; Laborit Н. et al., 1969). В этой связи становятся более понятными представленные выше данные об изменении в динамике шока содержания А, НА, ДОФА и дофамина в различных тканях и органах (на фоне длительного и значительного повышения содержания А уровень НА, ДОФА и дофамина после увеличения довольно быстро и значительно снижается).

Резкое угнетение САС ослабляет защитные механизмы при шоке. Так, деструкция центральных адренергических аксонов и окончаний, в сравнении с периферической симпатэктомией, приводит к повреждениям гипоталамуса и снижению общей реактивности организма при турникетном шоке у крыс (Stoner Н. et al., 1975).

В глубокой торпидной фазе шока, особенно в ее терминальном периоде, возникает не только существенное снижение функции САС, но и наибольшее уменьшение доставки КА к клеткам мно- . их тканей и органов и снижение их физиологической активности. По мере прогрессирования торпидной фазы шока заметно ослабевает роль КА в регуляции различны* метаболических (главным образом, энергетических) и физиологических (главным образом, гемодинамических) процессов.

Усиленно продуцирующиеся при шоке опиоидные пептиды, отчетливо тормозящие как высвобождение КА из терминалей симпатических волокон в сосудах, так и их физиологический эффект, способствуют прогрессированию артериальной гипотензии и угнетению кровообращения (Guoll N., 1987), а значит утяжелению шока. Увеличенная посттравматическая продукция опио- идных пептидов, способствующая ослаблению активности САС в условиях прогрессирующих гиповолемии и гипотензии, из защитной реакции может трансформироваться в повреждающую.

Таким образом, изменениям функций САС, обмена КА в тканях и органах и их физиологического действия принадлежит важная роль как в патогенезе, так и лечений шока. К одной из компенсаторно-приспособительных реакций травмированного организма следует отнести быстро возникающую и довольно длительно тохранятощутсля нъураженнуто САС, которая про

является при следующих условиях: увеличении синтеза и секреции хромаффинной тканью и адренергическими нейронами КА (ДОФА, дофамина, НА, А); увеличении транспорта и поступления КА в ткани и органы; повышении физиологической активности КА (обеспечивающей активизацию ГГАС, формирование и поддержание централизации кровообращения, стимуляцию дыхания, стабилизацию кислотно-основного состояния внутренних сред организма, активацию ферментов энергетического обмена и т. д.). К патологическим реакциям при шоке относятся как избыточная, так и недостаточная по силе и длительности активизация САС, а тем более прогрессирующее снижение ее функций, особенно уменьшение содержания в крови и тканях НА, ДОФА и дофамина, угнетение активности МАО в тканях, снижение и извращение чувствительности адренорецепторов к КА. В целом такая реакция САС способствует ускорению декомпенсации многообразных функций организма.

Однако до настоящего времени недостаточно изучены как особенности деятельности различных звеньев САС в динамике разных видов шока (не только в клинике, но и в эксперименте), так и значение ее изменений в генезе многообразных приспособительных и патологических реакций организма.

США. Компания SAS основана в 1976 году Энтони Баром (Anthony Barr), Джеймсом Гуднайтом (James Goodnight), Джоном Соллом (John Sall) и Джейн Хельвиг (Jane Helvig). Изначально название SAS - это акроним от Statistical Analysis System, который со временем стал использоваться в качестве имени собственно для обозначения, как самой компании, так и ее продуктов давно уже вышедших за рамки простых инструментов для статистического анализа. Сейчас SAS - это зарегистрированный товарный знак. На данный момент SAS является крупнейшей частной компанией-разработчиком программного обеспечения .

История компании

Первый базовый продукт SAS, выпущенный в год основания компании (1976), использовался для статистического анализа данных. Программный пакет состоял из нескольких модулей, которые выполнялись на мейнфреймах IBM. Помимо стандартной для мейнфреймов практики выполнения программ в пакетном (batch) режиме, SAS предложил оригинальную для того времени опцию - оконный интерфейс разработки и выполнения программ. Программа писалась в одном окне, результаты её работы отображались в другом, а логи выводились в третьем. По мере того, как появлялись другие типы компьютеров, SAS разрабатывал приложения, которые выполнялись и в новой среде. Таким образом, пользователи SAS могли работать на компьютерах под управлением любой операционной системы. Сейчас приложения SAS могут выполняться на персональных компьютерах как сетевых, так и не подключённых к сети. thumb|200px|Въезд в кампус SAS

SAS Россия/СНГ

Представительство компании SAS в России и странах СНГ было открыто в 1996 году . Клиентам предлагается полный спектр услуг - консалтинг, реализация проектов внедрения, обучение и техническая поддержка.

Схема посадки космического корабля «Восток»

Схема работы системы аварийного спасения экипажа космического корабля «Союз»

Корабль на испытательном стенде

САС сдергивает корабль со стенда

На высоте 300 м САС отстреливается от корабля

Спускаемый аппарат выбрасывает парашют

Двадцать шестого сентября 1983 года Владимир Титов собирался взять реванш за неудавшийся первый полет, который продлился всего двое суток. Тогда на «Союзе Т-8» не раскрылась антенна системы стыковки, и корабль пришлось сажать досрочно. За несколько секунд до старта ракета «СоюзУ» начала раскачиваться чуть сильнее, чем обычно. Титов не волновался: вибрация — непременный атрибут ракетного старта. Посмотреть же вниз он не мог: космический корабль на старте наглухо закрыт обтекателем.

А вот люди внизу испытывали ужас: ракетаноситель горела. «Союз», заправленный почти 300 т жидкого кислорода и керосина, вот-вот должен был взорваться. И взорвался. Но за доли секунды до этого на самой верхушке грандиозного 50-метрового металлического тела вспыхнул факел двигателя системы аварийного спасения. Корабль, оторвавшись от гибнущей ракеты, взмыл вверх на полтора километра, отстрелил от спускаемого аппарата лишние отсеки и выпустил парашюты. Владимир Титов и Геннадий Стрекалов мягко приземлились в нескольких километрах от стартового стола, на котором бушевал пожар. Каждый из спасенных космонавтов сумел еще трижды побывать на орбите.

Человеческий фактор

Титов и Стрекалов выжили случайно. Автоматика, управляющая системой аварийного спасения, дала сбой и не сработала. Оператор на Земле вовремя обнаружил ошибку и вручную активировал САС менее чем за одну десятую секунды до того, как пожар пережег провода, по которым команды поступали на космический корабль. Если бы оператор помедлил на мгновение, космонавтам помочь никто бы не смог.

Радиоканал, дублирующий перегоревший кабель, был блокирован пожаром — огонь ионизирует воздух, и он перестает пропускать радиоволны. Это же пламя уничтожило и основную линию связи, по которой автоматика сама запускала двигатели САС. Вот если бы ракета успела подняться над стартовым столом, радиосвязь заработала бы снова: факел не помешал бы прохождению радиоволн; но ракета еще стояла на столе, связанная с Землей тоненькой пуповиной кабельмачты. Если бы кабельмачта успела отойти от ракеты (это происходит перед самым запуском), то САС не сработала бы и от команды оператора.

Что такое САС?

Ее исполнительная часть — твердотопливный двигатель, массой примерно в тонну, закрепленный в вершине головного обтекателя космического корабля. Вместо одного сопла у него двенадцать маленьких, установленных под углом 30° к оси ракеты. Еще выше расположен небольшой двигатель для увода в сторону головного обтекателя после срабатывания основного.

Дело в том, что корабль «Союз» состоит из трех отсеков — орбитального, приборно-агрегатного и спускаемого аппарата. Спускаемый аппарат с космонавтами находится в середине связки, а силовой элемент (шпангоут, к которому можно прикладывать усилия) — в самом низу. Поэтому с ракеты приходится сдергивать семитонный корабль целиком, вместе с обтекателем. Расположение двигателя САС сверху на штанге, а не внизу, под космическим кораблем, диктовалось следующим: в целях экономии веса и горючего сразу после того, как ракетаноситель набирала достаточную высоту, штанга вместе с двигателями отстреливалась от обтекателя.

При срабатывании САС космонавты испытывают перегрузку в 6,5 g — больше, чем при штатном приземлении. Комфортом пренебрегают для того, чтобы быстро набрать скорость и высоту, уходя из опасной зоны. Всего за две секунды корабль отлетает от ракеты на 125 м, за три — почти на триста, после чего двигатель выключается, выработав все топливо, и дальше вверх и вбок связка полетит по инерции.

Через долю секунды после выключения двигателя на обтекателе раскрываются решетчатые крылья-стабилизаторы, в нормальном состоянии сложенные и прижатые к боковым стенкам обтекателя. Крылья позволяют отлететь от места аварии на четыре-пять километров. (Интересно, что в проектировании решетчатых крыльев принимал участие Юрий Гагарин, выбрав их для своего дипломного проекта в Академии имени Жуковского.)

После набора необходимой высоты и скорости подрываются пироболты и корабль выскальзывает из обтекателя, затем отстреливаются ставшие ненужными приборно-агрегатный и орбитальный отсеки. А из спускаемого аппарата выходит парашют, и перед самой землей срабатывают двигатели мягкой посадки.

Приборно-агрегатный и орбитальный (его еще называют «бытовым») отсеки разбиваются, а вот спускаемый аппарат, в котором установлена львиная доля автоматики, можно будет использовать повторно. Почти все такие аппараты после срабатывания САС слетали в космос — уже на другой ракете. А вот после настоящего космического полета спускаемые аппараты повторно не используются.

Кроме исполнительной части САС, двигателей, не менее важна ее решающая часть и датчики, которые следят за состоянием систем ракеты и корабля. Эти приборы разбросаны по всей ракете и связаны кабелями. В начале пути корабля «Союз» ошибки разработчиков приводили к ложным срабатываниям системы, что погубило две ракеты и трех человек — техников на стартовой позиции. На первых модификациях корабля у САС было не два, а три двигателя — третий отвечал за боковой маневр корабля. Форма обтекателя и решетчатых крыльев тоже менялась.

Катапульта для Гагарина

У Гагарина не было такой системы аварийного спасения — его корабль «Восток» оснащался катапультируемым креслом, которое должно было выстреливать через специальное отверстие в обтекателе. Однако оно не позволяло отлететь от ракеты, стоящей на стартовой позиции, достаточно далеко, и поэтому космонавту в случае аварии нужна была помощь наземных служб. Мало того, изза технологического разброса мощности твердотопливного двигателя, который выбрасывал кресло, часть возможной зоны приземления приходилась на котлован, вырытый под стартовым столом ракеты. Над ним пришлось натягивать сетчатый козырек, и спасатели в случае аварии должны были быстро выскочить из подземного бункера и вернуться туда, неся на руках космонавта в скафандре.

Но самым опасным для Гагарина был полет с 45-й по 90-ю секунды. В это время высота и скорость уже слишком велики для катапультирования в кресле, но слишком малы для отстрела спускаемого аппарата: он не имел собственных двигателей ориентации и должен был ориентироваться по потоку за счет смещения центра тяжести. Но для этого он должен был падать довольно долго и набрать скорость. А вот космонавты, летавшие в дальнейшем на кораблях «Восход» и «Восход-2», были лишены и этих катапультных кресел. До сброса головного обтекателя у них не было никаких шансов на спасение. Безопасностью пожертвовали ради рекордных полетов — разместить три катапульты в объеме спускаемого аппарата было невозможно. Надо заметить, что таких полетов было всего два. Только новые корабли «Союз» получили систему, обеспечивающую безопасность космонавтов на всей траектории выведения на орбиту.

Бескрылые американцы

Аналогичное решение применялось американцами на кораблях «Меркурий» и «Аполлон». В «Аполлоне», который создавался одновременно с «Союзом», спускаемый аппарат находился в самом верху, и не было необходимости спасать приборно-агрегатный отсек. Отпадала нужда и в крыльях, так как относительная масса двигателя системы спасения уменьшалась. Тем не менее, и в американских, и в российских кораблях масса спасательной ракеты довольно велика, и в нормальном полете, когда все работает «штатно», через две минуты после старта двигательная установка САС сбрасывается. Еще через полминуты отстреливается головной обтекатель, а корабль и ракета продолжают путь на орбиту.

Буран

Идеология системы спасения на «Буране» была иной, что диктовалось многоразовостью комплекса. Задачей номер один было спасение самого корабля и, тем самым, экипажа. И уж если нельзя корабль — тогда экипаж.

Первый контур спасения заключался в том, что если на начальном этапе полета что-то случалось на ракетоносителе «Энергия», ее траектория плавно переходила в пологую траекторию возврата, выводя корабль на взлетную полосу на Байконуре. Если проблемы происходили на более позднем участке полета и уцелевшие энергетические возможности носителя позволяли, «Буран» выводился на одновитковую траекторию с дальнейшей посадкой. Если же и эта схема не срабатывала, космический корабль отделялся и пытался сесть на промежуточном аэродроме. И только в случае невозможности таких сценариев срабатывала система катапультирования пилотов. Идея же спасательных кабин, модная еще в 60-е годы, была забракована из-за чрезмерной сложности — по сути, пришлось бы строить корабль в корабле.

Как утверждают разработчики, в ближайшие десятилетия основная идеология систем спасения останется прежней: при запуске одноразовых кораблей будут использоваться решения, отработанные на «Союзе», а крылатых орбитальных самолетов — на «Буранах». Альтернатив пока не существует.