Наши тела удивительно устойчивы ко многим факторам, однако быстрое ускорение не является одним из них. В то время как человеческий организм способен выдерживать любую постоянную скорость (будь то 20 км/ч или 20 000 000 000 км/ч), стоит нам ускориться или замедлиться слишком быстро, и огонь в наших глазах потухнет навсегда.

Падаете ли вы с самолета или с дивана, ваше падение регулируется силой земного притяжения. Эта сила заставляет падающие предметы ускоряться со значением 9,8 м/с², пока они не достигнут конечной скорости.

Ускорение относительно гравитации определяется с помощью коэффициента g – номенклатуры, известной каждому со школьного курса физики. 1g – это эквивалент давления, прилагаемого к человеческому телу гравитационной постоянной на уровне моря. Силы, превышающие это значение, не могут быть вызваны одной лишь гравитацией: здесь должна иметь место и механическая сила.

Когда вы двигаетесь, силы g классифицируются как положительные или отрицательные. В зависимости от этого кровь стремится либо к вашим ногам, либо к голове. Когда мы говорим о самолетах, все становится гораздо сложнее. Видите ли, самолеты движутся в трех измерениях (в отличие от автомобилей, которые оперируют лишь в двух). Их пилоты испытывают три формы g, которые приложены к осям x, y и z. Силы gx вжимают пилота в кресло во время взлета и заставляют его повисать на ремне при торможении. Силы gy вступают в силу при вращении вокруг оси (например, при выполнении «бочки») и обычно не влияют на способность пилота управлять воздушным судном. Силы gz наступают при быстром изменении вертикального направления (например, когда самолет выходит из крутого пике). Именно поэтому ваш живот пытается вырваться через горло, когда вы проходите первый элемент на американских горках. Этот тип g может вызвать потерю сознания.

При нормальных условиях наше тело должно поддерживать кровяное давление 22 мм рт. ст., чтобы кровь из сердца поступала в мозг. Каждое дополнительное положительное значение gz означает отток крови к ногам. При значении 5gz большинство людей падают в обморок из-за кислородного голодания, поскольку вся кровь остается сосредоточенной в ногах.

Это состояние известно как «потеря сознания под воздействием перегрузок». Пилоты истребителей при помощи специальных костюмов, вытесняющих кровь из нижних конечностей, а также благодаря специальным методам дыхания могут выдерживать до 9 положительных gz.

Отрицательные gz – это совсем другое дело. Буквально ни один человек (в специальном костюме или нет) не способен противостоять более чем 2 или 3 отрицательным g, после чего обязательно наступает обморок, так как вся кровь, грубо говоря, будет плескаться в голове.

Тем не менее самые экстремальные силы g, когда-либо создаваемые человеком, происходили здесь, на земле. Например, в послевоенную эпоху врач ВВС Джон Стэпп посвятил свои исследования улучшению дизайна кокпита. Чтобы доказать, что человеческое тело может противостоять гораздо более высоким g, чем диктует народная мудрость, Стэпп разработал Gee Whiz – так называемую ракетную тележку.

В 1948 году Стэпп перестал использовать в своих опытах манекены и стал использовать себя. Благодаря экспериментам, в которых тележка разгонялась и резко останавливалась, Стэпп продемонстрировал, что человек выдерживает до 35g и выживает.

В 50-х годах Стэпп построил и протестировал преемника Gee Whiz по имени Sonic Wind. Он ускорился до 1017 км/ч за 5 секунд и остановился за 1 секунду. Это сгенерировало ошеломительные 46,2 g (то есть его 76-килограммовое тело стало весить 3,5 тонны) и подвергло Стэппа 2 тоннам давления воздуха во время поездки. Удивительно, но Стэпп остался живым и невредимым, доказав, что человек выдерживает сильные перегрузки, но лишь в течение короткого времени.

Этот рекорд был побит в 70-х годах на борту Daisy Decelerator. Майор Джон Бидинг пережил колоссальные 83g (правда, на протяжении всего 0,4 секунды) и не получил ни единого повреждения.

Все эти тесты сфокусированы на эффектах чрезвычайно больших g в течение ультракоротких периодов времени главным образом потому, что наше тело остается невредимым только в таких обстоятельствах. Это имеет важное значение не только на земле, но и в наших стремлениях к освоению космоса. Объясняет эксперт NASA Брюс Томпсон:

Человеческий организм выдерживает дикие ускорения в течение коротких периодов. Однако очень длительные периоды ускорения будут пагубны для человека и посему исключены.

Представьте себе путешествие на Марс с постоянным ускорением 3g. Вы бы весили в три раза больше во время всей поездки и едва могли бы двигаться. Высокое ускорение – это ускоренный процесс старения. Ткани выходят из строя, капилляры выходят из строя, а сердце должно многократно выполнять свою работу. Не рассчитывайте прибыть на Марс в хорошей форме.

Интересный парадокс. Чем ближе к скорости света мы путешествуем, тем медленнее мы стареем (относительно). Однако чем быстрее мы ускоряемся, чтобы достичь этой скорости, тем быстрее разрушается наше тело. Надеемся, что будущие достижения в криогенике или заполненные жидкостью отсеки, способные поглотить силу устойчивого ускорения, позволят значительно снизить эти воздействия.