Человек в условиях сверхнизких температур

Температуры воздуха ниже минус 70 °С отмечаются лишь в нескольких районах Земли. Несомненное лидерство здесь удерживает Антарктида, где на станции Восток зарегистрирована самая низкая температура воздуха на планете — минус 89,2 °С. В Северном полушарии такие морозы невозможны, а абсолютным минимумом считается температура минус 77,8 °С, наблюдавшаяся в районе Оймякона. Ниже минус 70 °С может опускаться температура воздуха и на некоторых ледниках Гренландии.
Разумеется, столь экстремальные значения температуры характерны в первую очередь для внутренних районов Антарктиды и в меньшей степени Гренландии, где условия резко континентального высокогорного климата сочетаются с продолжительной полярной ночью и постоянным оттоком тепла из этих районов.Интересно, что, например, в окрестностях станции Восток летом на каждый квадратный сантиметр поверхности поступает свыше 30 тыс. калорий солнечного тепла. Это почти вдвое больше, чем получает в июле Тбилиси. Но около 90%, а в отдельные дни до 98% всех поступающих на снежную поверхность солнечных лучей отражается от нее, как от зеркала. Во время полярной ночи Антарктида вовсе не получает солнечного тепла. Это значит, что в ее внутриматериковых районах происходит непрерывное охлаждение поверхностных слоев ледникового покрова. Беспредельное усиление морозов ограничивается притоком тепла из глубины Земли и непрерывным перемешиванием воздушных масс.

Каково же состояние человека в условиях сверхнизких температур? При температуре ниже минус 70 °С пребывание на открытом воздухе более 10-15 минут даже в специальной климатической одежде затруднено из-за опасности обморожения конечностей и дыхательных путей. Так, при температуре минус 70 °С и ветре 5 м/сек уже через 10-13 секунд обнаженные кисти рук начинают сильно болеть, а через 35-40 секунд наступает онемение и повеление пальцев. Теплопотери с поверхности органов дыхания возрастают в несколько раз за счет нагревания морозного воздуха и его увлажнения, поскольку в Центральной Антарктиде абсолютная влажность воздуха в зимний период приближается к нулю.
Расчеты показывают, что почти половина общей теплоотдачи организма происходит через органы дыхания. Теплоотдача настолько интенсивна, что может вызвать непосредственное переохлаждение и обморожение легких. После дыхания морозным (ниже минус 70 °С) воздухом появляются саднящие боли в груди и мучительный сухой кашель, который длится 2-5 часов, а иногда — спазмы голосовых связок.

B.C. Игнатов, начальник станции Восток в 1959-1960 гг. так описывает ощущения человека, побывавшего на морозе минус 85,7°С: «Стояла ясная погода. Над горизонтом стоял ослепительно яркий диск солнца. С северо-запада тянул ровный ветерок. Скорость его была невелика — всего 5 метров в секунду. Но даже при таком слабом ветре мороз лютовал невероятно, он обжигал, точно пламя, и дышал поистине космическим холодом. Несмотря на дымку, над горизонтом четко обозначился солнечный диск. В воздухе стояла темно-сиреневая стена морозного тумана. Уже через минуту влажный от дыхания шарф превратился в настоящий скафандр. Мороз пробирал до костей. Не спасала и теплая специальная одежда. Руки белели мгновенно, едва их вытянешь из рукавиц. Возьмешься за что-либо — мороз ударит по рукам, словно электрический ток. Суставы пальцев, даже спрятанные в рукавицы, нестерпимо болели, будто их сжали со страшной силой. Через 8 минут ноги, обутые в унты и теплые шерстяные носки, потеряли чувствительность. Начался неудержимый кашель: мертвящий все живое мороз пробрался к легким. Дальнейшие эксперименты становились опасны, и пришлось ретироваться. Возвратившись в дом, я еще долго кашлял, отхаркиваясь слизью ознобленных легких. Слегка кружилась голова, усилилась одышка, чувствовалась слабость, сухость во рту».

Сверхнизкие температуры влияют на состояние и структуру многих знакомых нам веществ и материалов. Так, весьма интересны результаты проводившихся на станции Восток опытов на истечение дизельного топлива и авиационного бензина при различных температурах воздуха. К двум бачкам емкостью по 15 литров каждый были припаяны 3-метровые горизонтальные трубки диаметром 10 миллиметров. В один из бачков заливалось 10 литров дизельного топлива, а в другой — такое же количество авиабензина и измерялось время полного истечения топлива. Результаты опытов приведены в таблице.

Влияние сверхнизких температур на некоторые вещества:

Интересен еще один опыт. На морозе -80 °С к поверхности бензина подносили горящий факел, но он не только не воспламенял его, бензин практически не испаряется при таких низких температурах. Керосин уже при температуре минус 60 °С превращается в густую снехную массу, а при минус 85° затвердевает; дизельное масло при температуре ниже 75° становится настолько твердым, что его приходится рубить топором. Антифриз при 85° превращается в розоватый лед, резиновые шланги и провода разрушаются от малейшего перегиба. Для того чтобы вырубить дно у железной бочки, достаточно трех-четырех ударов топора — при температуре ниже 85° железо становится хрупким и, подобно стеклу, колется на куски. Столь жестокого мороза не выдерживает даже ледниковый покров. Под влиянием низких температур происходят так называемые термические взрывы, сопровождающиеся мощными раскатистыми звуками, напоминающими гром, — это трещит и разрушается ледниковый панцирь Антарктиды.

Зимовка на станции Восток, где сверхнизкие температуры воздуха — норма, становится для полярников настоящим испытанием. Несмотря на сравнительно небольшую высоту над уровнем моря, на которой находится станция, акклиматизация проходит очень тяжело и практически постоянно происходит истощение физиологических резервов организма. Вновь прибывшие вынуждены как можно меньше двигаться, иногда просто все время лежать. Словно огромная тяжесть давит на человека, не давая ему свободно вздохнуть. Те грузы, которые в Мирном легко поднимал один человек, на Востоке перетаскивают вдвоем-втроем.
Однажды на Восток привезли собаку. Пес по кличке Волосан поначалу резвился, изучал станцию, бегал, не зная, что на Востоке этого делать нельзя. Однако скоро он все понял — началась акклиматизация. Пес ничего не ел, его било мелкой дрожью. Целыми днями Волосан лежал в спальном мешке, куда его засунули полярники, смотрел на все мутным взглядом и прямо таял на глазах. На седьмой день ему стало совсем худо, и пришлось отправить его обратно в Мирный. К самолету сам он идти уже не мог — полярники так и внесли его в спальном мешке.

Альпинисты, встречающиеся среди полярников, побывавшие на Памире и Тянь-Шане, порой без должного уважения относятся к высоте Востока (каких-то три с половиной тысячи метров). Однако этот снисходительный тон улетучивается в первые же минуты пребывания на Востоке. Эвакуация со станции людей, казавшихся совершенно здоровыми, в общем-то не редкость. С начала антарктической осени — в марте и по декабрь — связь с Востоком возможна только по радио. Зимующим на станции в течение этих восьми, а то и девяти месяцев приходится рассчитывать исключительно на свои силы. Что бы ни случилось, помощь прийти не сможет.

12 апреля 1982 г. — самый страшный день в истории Востока. Сгорела дизель-электростанция, в огне погиб начальник дизельной А.И. Карпенко. В сем и десяти градусный мороз станция лишилась источника тепла и света. Впереди было несколько месяцев самой тяжелой зимовки. Пожар случился ночью. Огонь пытались остановить огнетушителями, снегом, сбить брезентом. Все было напрасно. Вскоре электростанция остановилась. Нет тепла, нет света, нет радиосвязи. Мороз под семьдесят. Только пламя пожара освещает Восток. Полярники бессильны что-либо сделать — ветер раздувает пожар, вспыхивают расходные емкости с топливом, что стояли в дизельной. Несколько тонн горящего масла и соляры. На десятки метров поднимается над станцией столб огня и дыма. Теперь, если не удастся наладить радиосвязь, о произошедшем на Востоке узнают по снимкам со спутников. Но, даже узнав о пожаре, помочь зимовщикам Востока никто не сможет. Между тем ветер стал заваливать пламя на основной запас топлива — 300 тонн соляры. Рядом еще цистерна керосина. За цистернами — почти весь запас продуктов на год. Если все это загорится, никаких шансов выжить у полярников не останется. Однако в тот момент взвешивать шансы было некогда. Сем и десяти градусный мороз делал свое дело. Очень скоро стены помещений покрыл иней. Пройдет совсем немного времени, и станция окончательно заледенеет. Если сейчас же не справиться с холодом, смерть неизбежна. Надо было немедленно любым способом дать хоть немного тепла. В воспоминаниях полярников эта ночь предстает как какая-то бесконечная сумасшедшая карусель. Бросились делать и устанавливать печки-капельницы, выбивать отверстия в стенах домов, чтобы вывести трубы от печек, перетаскивать продукты, лекарства и растворы,боящиеся холода. Наконец, судьба смилостивилась над ними -переменился ветер, пламя отнесло в сторону от уже готовых взорваться емкостей с топливом. Отогрели дом с радио, не дав замерзнуть радиостанции. Удалось завести старый маленький дизель, к которому давным-давно никто не прикасался. Этот и без того слабенький движок на высоте Востока терял треть своей мощности, но все же вырабатываемого им электричества хватило на то, чтобы оживить передатчик. Успели сообщить о случившемся, после чего связь прервалась.

Хотя на Большой земле разрабатывали различные планы спасательных операций и изо всех сил стремились помочь попавшим в беду людям, скоро стало ясно, что никакой реальной возможности для этого нет. Двадцати полярникам станции Восток предстояло пережить самую долгую и самую лютую зиму на Земле.

О том, что это была за зимовка, можно судить по тем условиям, в которых им пришлось находиться. Они жили в ужасной тесноте -первое время, пока не сделали нары, даже спали по очереди. Капельницы хотя и согревали кое-как помещения, но делали это крайне неравномерно — вверху было относительно тепло, а на стенах и под кроватями намерзал лед. Спали в полном полярном обмундировании, не снимая унт, обмотав голову шарфом, чтобы при случайном прикосновении к стене не примерзали волосы.

Печи ужасно чадили, покрывая все вокруг слоем жирной сажи и копоти. Движок был ненадежным, его включали лишь на два часа, чтобы могла работать радиостанция. Остальное время единственным источником света становились самодельные свечи. Полярники соорудили баню, но мыться в ней можно было только в резиновых сапогах, иначе к полу примерзали ноги. Зимовщики лишились почти всего запаса овощей, которые все-таки замерзли или сгнили. Часть консервов тоже пришла в негодность — многие стеклянные банки не удалось спасти от мороза, и они полопались. Приходилось экономить воду -после пожара чистого снега вокруг станции в радиусе нескольких сот метров не осталось. Именно на такое расстояние надо было ежедневно отправляться дежурному за снегом и сделать не одну ходку. И это на Востоке, где каждый шаг дается человеку с трудом! И это при температуре воздуха, стабильно державшейся у семидесяти градусной отметки, а в августе морозы перевалили за восемьдесят!

Во время этой зимовки полярникам поневоле приходилось десятки раз нарушать все нормы и инструкции техники безопасности, заставляя в очередной раз удивляться скрытым возможностям человеческого организма. Чего стоит одна только ночь во время пожара. Трудно в это поверить, но люди провели на открытом воздухе при температуре около минус 70 °С несколько часов (нормой считается 20-25 минут). При этом первое время многие из них, поднятые среди ночи, были лишь кое-как одеты. Более того, в эту ночь не было ни переохлаждений, ни отморожений. Полярники рассказывали потом, что они даже не чувствовали мороза.

Находясь в такой сверхэкстремальной ситуации, организм человека мобилизовал все свои внутренние силы. Последовавшая затем зимовка тоже была, казалось, на грани человеческих возможностей, но люди в этих условиях не просто выживали, а продолжали ту же работу, какой они занимались до пожара. Уже на следующий день радиостанция Востока передала две метеосводки. В конечном счете, именно то, что люди не опустили руки, не поддались отчаянию и апатии, помогло им пережить антарктическую зиму на Полюсе холода.