Известный математик, академик РАН, лауреат государственных премий, почетный доктор многих вузов мира — и это далеко не все, чем был отмечен многолетний труд ректора МГУ Виктора Садовничего на ниве науки и образования.
Более 30 лет возглавляет он главный университет страны. Не так широко известно, что после окончания с отличием механико-математического факультета МГУ Виктор Антонович остался в своей альма-матер и никогда не менял место работы.
На конференции «Математика в созвездии наук», приуроченной к его юбилею, В.Садовничий выступил с докладом, в котором несколькими штрихами описал свой путь в науку и рассказал о созданных им с коллегами практических приложениях математики (см. «Поиск» №14).
В частности, и о том, как «царица наук» помогала и помогает освоению космического пространства, что особенно актуально звучит сегодня, во Всемирный день авиации и космонавтики.
Предлагаем выдержки из этого выступления в кратком пересказе.
Детство
Я родился до войны в небольшом селе. Во время войны оно несколько раз оказывалось за линией фронта, его бомбили… Мы с мамой и братиком спасались как могли. Отец воевал. Он, рядовой стрелок, награжден многими орденами и медалями, четырежды ранен, вернулся в сентябре 1945-го инвалидом второй группы.
Оба родителя были неграмотными, ни один из них не учился в школе. Мама совсем не умела писать, папа — только печатными буквами. Но он был выдающийся мастер на все руки. И он учил меня математике на практике.
Поставит меня в одном углу, сам встанет в другом. Говорит: «Пойдем навстречу друг другу, ты делай два шага, я — один, когда и где встретимся?» Одна из задач меня потрясла: он ставил печи, чтобы печь не провалилась, надо точно рассчитать нагрузку на балку под ней и расстояние печи от опор. Отец вычислял что-то линейкой. Аварий никогда не было.
Только на первом курсе мехмата, когда изучали теоретическую механику, я узнал формулу, по которой отец вычислял, где поставить печь.
Юность
Потом была сельская школа. Но я решил уйти работать на шахте и учиться в школе рабочей молодежи, вечерней. Вылазишь из подземелья чуть живой после шестичасовой смены — и в школу… спать на «галерке».
Аттестат я все же получил и отправил его в Белорусскую сельхозакадемию. Но мой товарищ, сосед по парте, уговаривал меня поступать в МГУ, на мехмат: «Ты же математик!» «Поздно, — говорю, — я уже отослал документы». Он предложил на спор их вернуть. Поспорили на шахтерскую дозу.
И утром он приносит квитанцию: мои документы ушли на мехмат. Его жена была начальником почты. Так что на мехмат МГУ меня привел случай. Первый год учился с трудом, а потом был лучшим все время.
Космос
Я был самым молодым профессором МГУ, когда на мехмате меня нашел космонавт Георгий Береговой. Он предложил подумать над тем, как создать невесомость на Земле. Это было нужно для тренировок космонавтов, чтобы уменьшить их дискомфорт во время полета.
Первое мое впечатление, что создать невесомость на Земле невозможно… а вот сымитировать ее можно попробовать! И мы взялись за эту проблему, человек пять с мехмата и руководитель Центра подготовки космонавтов.
Тренажер создавался на базе центрифуги. Мы смоделировали все три этапа космического полета. Нужно было добиться такого качества имитации, чтобы различие между вектором перегрузки в центрифуге и в процессе полета было минимальным и перегрузка не превышала пороговых значений чувствительности вестибулярной системы космонавта. Это математическая задача.
Мы задали дифференциальное уравнение, описывающее угловую скорость всех элементов центрифуги. Там семь степеней свободы!
Чтобы космонавт почувствовал себя, как на орбите, на него надевали специальный полускафандр, позволяющий сохранять заданное внешнее давление для нижней половины его корпуса, кабина была загерметизирована, благодаря чему в ней можно было менять давление по заданному закону.
Для имитации невесомости был разработан закон вращения консоли с периодически меняющимися скоростью и поворотами карданова подвеса центрифуги таким образом, чтобы суммарный вектор перегрузки в геометрическом центре карданова подвеса в течение всего времени имитации оставался перпендикулярным корпусу космонавта.
Было показано, что качество имитации улучшается, если в алгоритме имитации использовать все степени свободы карданова подвеса центрифуги.
За счет вращения консоли добивались того, чтобы кровь в организме циркулировала, как в невесомости, ее «отгоняли» от ног. Это позволило практически полностью имитировать полет на орбите.
Очень трудно далась нам имитация посадки. Спуск — самое сложное: неизвестна заранее динамика спускаемого аппарата, на некоторых участках полета величина и вектор перегрузки быстро меняются.
Тренажер был создан, его включили в программу подготовки космонавтов. Нашу работу выдвинули на Госпремию, и мы ее получили, правда, в закрытом режиме.
Когда меня пригласили немцы в свой Центр подготовки космонавтов, он у них под Мюнхеном, показывали свои достижения и спрашивали, как у нас, я не мог им рассказать о нашей центрифуге. Отвечал, что у нас тренируют космонавтов примерно так же.
Когда наша работа стала известной, меня снова туда приглашали, но съездить уже не довелось.
Наша работа для нужд космонавтики на этом не закончилась. Чуть позже возникла другая проблема.
Один из космонавтов при выходе в космос нечаянно сломал антенну, хотя вроде бы, на его взгляд, все делал правильно. Это была громкая история, и нам поручили разобраться, объяснить, что произошло. Соавтором этого исследования был первый директор Института космических исследований академик АН СССР Георгий Иванович Петров. И мы стали изучать, что происходит со зрением человека в невесомости.
Оказалось, что в этих условиях стабилизация взгляда запаздывает почти на секунду. То есть человек в космосе сначала может что-то сделать, а потом увидеть, что было перед моментом действия.
Объяснение такого феномена связано с вестибулярным аппаратом. Эта работа тоже была отмечена Госпремией, уже в России. Эксперименты, проведенные на борту орбитальной станции «Мир» в 1990-1997 годах, подтвердили, что при визуальном управлении движением (то есть без приборов коррекции зрения) взгляд космонавта запаздывает.
Наша группа разрабатывает модели биосенсоров, на основе которых создаются различного рода корректоры персональной ориентации человека в экстремальных условиях.
Одно из последних исследований связано с гальванической стимуляцией. Мои ученики заметили, что ее использование позволяет создавать виртуальную реальность. Нами доказано, что с помощью гальванической стимуляции можно на выходе вестибулярного аппарата получить сигнал, позволяющий избежать сенсорного конфликта (рассогласования между различной сенсорной информацией во время движения тела — Прим. ред.).
Для коррекции запаздывания мы создали новые варианты технологий виртуальной реальности — гальваническую имитацию земной силы тяжести в условиях невесомости. В будущем полете Международной космической станции будет испытан специальный шлем, разрабатываемый нашей группой.
В определенные годы космос был главной темой моих приложений, и я рад, что так успешно нам удалось решить две задачи.
Наталия Булгакова
Фото: Илья Грехов/пресс-служба МГУ
Нет комментариев