Как отчаянные аэронавты XIX века проложили дорогу в стратосферу

В XIX веке у людей не было ракет, но была одержимость. Атмосфера казалась им диким и бескрайним океаном, который манил и пугал одновременно. В 1860–1870-х годах между Великобританией и Францией вспыхнула настоящая «небесная гонка». Это была битва не столько технологий, сколько национального тщеславия и человеческой выносливости. Они сражались в ивовых корзинах, висящих под гигантскими шарами, рискуя жизнью ради возможности заглянуть в неизведанное.

Но чтобы понять накал страстей, стоит вспомнить, с чего всё началось. Задолго до викторианской эпохи, 21 ноября 1783 года, в небо над Парижем поднялись первые в мире воздухоплаватели — маркиз д'Арланд и учёный Пилатр де Розье.

Маркиз д'Арланд и учёный Пилатр де Розье

Их шар, созданный братьями Монгольфье, оторвался от земли на глазах у короля Людовика XVI и поднялся почти на километр. Человек впервые увидел Землю с высоты птичьего полёта. Именно тогда родилась мечта, которая через сто лет превратилась в безумную гонку за стратосферу. Кстати, само слово «монгольфьер» до сих пор осталось в языке как синоним воздушного шара, напоминая нам о том парижском утре.

Ледяной плен и паралич

Отсчёт великому противостоянию дали британцы, но началось всё не с жажды рекорда, а с чистой научной любознательности. 5 сентября 1862 года метеоролог Джеймс Глейшер и профессиональный пилот Генри Коксвелл взлетели из Вулверхэмптона на гигантском шаре «Мамонт». Это был колосс объёмом более 2600 кубических метров, сшитый из высококачественного шёлка и покрытый каучуковым лаком для герметичности. Газ для шара Коксвелл раздобыл на местном заводе — он оказался необычайно летучим и лёгким, из-за чего «Мамонт» взлетал «как сумасшедший».

Английские метеорологи Джеймс Глейшер (1809-1903) и Генри Трейси Коксвелл (1819-1900) установили новый рекорд высоты для полетов человека

Глейшер, возглавлявший метеорологический департамент Гринвичской обсерватории, ставил перед собой амбициозную научную задачу. В те годы считалось, что температура падает строго линейно и предсказуемо — примерно на 1°C на каждые 160–180 метров высоты. Но Глейшер подозревал, что атмосфера устроена сложнее, что в ней есть слои и течения, меняющие эту закономерность. Чтобы доказать это, он нагрузил корзину «Мамонта» 17 точнейшими научными приборами — барометрами, термометрами, гигрометрами.

А для биологических тестов взял корзину с шестью голубями. Это был важный эксперимент: Глейшер хотел понять, как живой организм реагирует на разреженный воздух и перепады давления. Голуби стали первыми «испытателями» высотной гипоксии. По мере подъёма шара Глейшер выпускал их одного за другим, наблюдая за поведением.

Первые два голубя, выпущенные на высоте около 5 километров, камнем рухнули вниз, даже не попытавшись взмахнуть крыльями. Третий, которого выпустили на 6 километрах, смог улететь от шара, но не мог набрать высоту — он просто планировал вниз, беспомощно хлопая крыльями в разреженном воздухе. Четвёртый и пятый умерли прямо в корзине, не дождавшись, пока их выпустят. Шестой чудом выжил, но после приземления настолько обессилел, что ещё 15 минут наотрез отказывался слетать с руки Глейшера, намертво вцепившись когтями в его палец. Голуби наглядно и жестоко продемонстрировали, что происходит с живым существом на огромной высоте.

Никакого кислородного оборудования у самих аэронавтов не было — в те годы физиология высотного дыхания оставалась белым пятном. Первые кислородные маски появятся только в 1938 году, а до этого аэронавты надеялись только на крепость своих лёгких и удачу.

«Мамонт» устремился вверх с бешеной скоростью. Всего за несколько десятков минут шар пробил отметку в 8 километров. На этой высоте температура упала ниже минус двадцати, а воздух стал смертельно разреженным. Именно здесь начали сдавать приборы — и сам учёный. В своих мемуарах Глейшер описывал наступление высотной гипоксии с пугающей отстранённостью:

«Я попытался дотянуться до прибора, но понял, что мои руки лежат плетью. Я затряс телом, но руки и ноги полностью онемели. Затем внезапно наступила слепота — я видел темноту, хотя понимал, что глаза открыты. При этом мой мозг продолжал работать ясно, я думал: "Вот и всё, я умираю", — а после этого просто отключился».

Шар продолжал бесконтрольно лететь вверх, грозя унести экипаж в мёртвую зону. Пилот Генри Коксвелл понял: нужно срочно открыть клапан сброса газа, иначе оба погибнут. Но стропы управления запутались из-за вращения шара. Коксвелл попытался залезть на деревянное кольцо над корзиной, чтобы дотянуться до механизма, но его руки уже полностью почернели от жестокого обморожения и потеряли чувствительность.

Теряя сознание, Коксвелл совершил невозможное: он повис на канатах и мёртвой хваткой вцепился зубами в шнур управления. Навалившись всем телом, он дважды резко дёрнул головой. Клапан поддался, газ пошёл вон, и шар ринулся вниз.

Глейшер пришёл в себя уже у земли. По его расчётам, они достигли высоты 11 275 метров. Современные историки, впрочем, снижают эту цифру до 9 500 метров — что всё равно сравнимо с высотой полёта пассажирских лайнеров и вершиной Эвереста.

Главный итог их полёта — научные открытия. Глейшер выполнил свою задачу: его замеры подтвердили, что на определённых высотах падение температуры резко ускоряется, а выше — стабилизируется. Именно Глейшер своими приборами впервые нащупал то, что сегодня мы называем границей тропосферы. Он доказал, что небо — это не пустой купол, а сложнейший океан воздуха с собственной структурой.

Удивительно, но оба аэронавта не получили серьёзных травм. Глейшер впоследствии писал в журнале The Lancet, что «не почувствовал никаких последующих неудобств после обморока» и совершил ещё более 20 полётов, дожив до 93 лет. У Коксвелла сильно обморозило руки, но со временем чувствительность восстановилась. Англичане стали мировыми суперзвездами, но для них главным триумфом были не газетные заголовки, а точные цифры в лабораторных журналах.

Трагедия «Зенита». Как французские учёные погибли от гипоксии в 1875 году

Франция, подарившая миру братьев Монгольфье, не могла простить британцам этот научный триумф. Парижские газеты пестрели заголовками о «национальном позоре» и требовали реванша. Французские учёные тоже горели желанием проводить исследования в верхних слоях атмосферы, и 15 апреля 1875 года их ответ состоялся.

Из Парижа взлетел аэростат «Зенит» с тремя исследователями на борту: Гастоном Тиссандье, Жозефом Кроче-Спинелли и Теодором Сивелем.

Это были не авантюристы, а серьёзные учёные. Они тщательно готовились к полёту и, в отличие от англичан, учли главную ошибку — взяли с собой революционную новинку: резиновые мешки с чистым кислородом. Знаменитый физик Поль Бер лично инструктировал их перед стартом, но предупредил, что запаса газа не хватит на весь полёт. Исследователи решили экономить и дышать кислородом только тогда, когда станет совсем плохо.

Они не знали, что гипоксия коварна. Она не вызывает боли, не душит, как при утоплении, а наоборот — дарит эйфорию, которую позже назовут «синдромом глупой радости». На высоте 7 километров, когда нужно было немедленно вставить трубки в рот, мозг учёных уже был недееспособен. Из воспоминаний выжившего Гастона Тиссандье:

«Сивель закрыл глаза, Кроче-Спинелли тоже. Я чувствовал ужасную слабость. Мои руки были ледяными. Я хотел взять трубку с кислородом, но не мог поднять руку. Однако мы все испытывали странное чувство глухого блаженства. Мы улыбались друг другу».

Внезапно ослеплённый гипоксией Кроче-Спинелли в полубреду закричал, что шар падает, и выбросил за борт мешки с балластом. «Зенит» ракетой взлетел на высоту 8 600 метров. Все трое рухнули на дно корзины без чувств. Тиссандье очнулся через два часа, когда шар уже падал сам по себе:

«Я подполз к Кроче-Спинелли и дёрнул его за руку. Его лицо было тёмно-синим, а рот полон крови. Он был мёртв. Я в ужасе повернулся к Сивелю — его глаза были широко открыты, а пульс отсутствовал. Я остался один на огромной высоте с двумя трупами».

Тиссандье чудом сумел посадить шар, но навсегда остался частично глухим из-за баротравмы. Франция погрузилась в траур. Похороны погибших стали событием государственного масштаба — на кладбище Пер-Лашез вышли десятки тысяч парижан. Правительство назначило семьям погибших пожизненные пенсии, а на могиле установили знаменитый памятник работы скульптора Альбера Бартоломе: Сивель и Кроче-Спинелли лежат рядом под общим покрывалом, словно заснули в корзине своего шара.

В Англии, узнав о трагедии, публично выступил Джеймс Глейшер. Он не был очевидцем французской драмы, но как никто другой понимал физику происходящего. Глейшер жёстко раскритиковал «кислородную иллюзию» французов — их веру в то, что наличие мешков с воздухом гарантирует безопасность. Он сформулировал главное правило высотной медицины, которое позже назовут законом для всех аэронавтов:

«Когда человеку на такой высоте становится плохо, его мозг уже отключён — он физически не способен осознать опасность и спасти себя. Кислородом нельзя спасаться, им нужно дышать заранее».

Пилот Генри Коксвелл добавил к этому практическое замечание: французы слишком быстро и безрассудно выбрасывали балласт, из-за чего шар взлетел вертикально, не оставив экипажу времени на адаптацию к перепаду давления. Он также раскритиковал конструкцию «Зенита», где отсутствовали дублирующие системы сброса газа.

Трагедия «Зенита» отрезвила научный мир. Учёные задались простым вопросом: зачем посылать живых людей на верную смерть ради обычных цифр? Именно после 1875 года началось бурное развитие беспилотных шаров-зондов, которые в народе прозвали «шарами-попрыгунчиками». К небольшому резиновому шару привязывали точнейшие самопишущие приборы, запускали в небо, и он поднимался на 15–20 километров, где лопался от разреженного воздуха. Приборы с драгоценными данными спускались обратно на примитивных парашютах. Это позволяло изучать стратосферу без единого риска для человеческой жизни. Так наука наконец отделила героический цирк от серьёзных исследований.

Первый полёт Менделеева на шаре в 1887 году

Пока Англия и Франция сражались за высоту, Россия в этой гонке выглядела отстающей. И дело тут не в отсутствии смелости, а в банальном техническом отставании и дороговизне. Воздухоплавание в Российской империи было делом штучным и крайне затратным. Если в Европе крупные города и частные инвесторы охотно финансировали полёты ради престижа, то в России аэростаты числились скорее экзотической игрушкой для военных парадов, чем серьёзным научным инструментом. Не хватало ни квалифицированных пилотов, ни доступных материалов для оболочек, ни понимания, зачем это вообще нужно, если есть лошади и железные дороги.

Однако, когда природе было угодно бросить вызов, русские учёные приняли его без колебаний. И случилось это спустя 12 лет после трагедии «Зенита» и на 25 лет позже полёта Глейшера и Коксвелла.

7 августа 1887 года над европейской частью России должно было произойти полное солнечное затмение. Чтобы разглядеть солнечную корону, не прячась за облаками, в городе Клин подготовили военный аэростат «Русский». В экипаж записались опытный пилот Александр Кованько и великий химик Дмитрий Иванович Менделеев.

Д. И. Менделеев и военный аэростат «Русский»

Интересно, что Кованько перед полётом взял с собой в корзину клетку с голубями — ровно как и англичане за 25 лет до этого. Это был маленький эксперимент: как поведут себя птицы на большой высоте, выживут ли? Исход оказался печальным. Когда шар поднялся выше, голуби начали беспокойно метаться, а затем один за другим затихли. К концу полёта все они были мертвы от удушья — наглядное и жуткое доказательство того, что происходило в те минуты с организмом человека. В отличие от Глейшера, Менделеев не выпускал их по одному для наблюдения — птицы просто погибли в корзине, не выдержав разреженного воздуха.

Но самому Менделееву было не до голубей. Утро выдалось дождливым. Шар намок и стал слишком тяжел для двоих. Времени сливать балласт не было — затмение уже начиналось. И тогда 53-летний академик, который ни разу в жизни не поднимался в небо на шаре, принял единственное верное решение. Он высадил пилота из корзины и коротко бросил наземной команде: «Отпускай!».

Шар ушёл ввысь. На высоте около 4 километров случилась типичная беда викторианской эпохи — клапан сброса газа заклинило в мокрых верёвках. Шар грозило унести неизвестно куда. Но Менделеев не стал паниковать. С хладнокровием, достойным бывалого путешественника, он встал на борт корзины над бездной и голыми руками распутал механизм.

Он провёл все научные замеры, любовался короной Солнца сквозь стёкла приборов и в одиночку, без пилота, ювелирно посадил шар в ста километрах от места старта. Без обморожений, без потерь сознания, без мёртвых друзей в корзине. Только мёртвые голуби напоминали о том, насколько тонка грань между жизнью и смертью на высоте.

За этот полёт Французская академия метеорологического воздухоплавания наградила Менделеева большой золотой медалью. А сам учёный впоследствии с присущим ему юмором замечал, что он единственный в мире академик, который поднимался на аэростате в одиночку и без пилота.

Как немцы покорили стратосферу с кислородом

Трагедия «Зенита» не остановила воздухоплавателей, но навсегда изменила правила игры. Учёные наконец усвоили урок Глейшера: кислородом нельзя спасаться, им нужно дышать заранее. И первым, кто доказал это на практике, стал немецкий метеоролог Артур Берсон.

В 1894 году Берсон в одиночку поднялся на 9 155 метров. Его секрет был прост и гениален: он начинал непрерывно дышать чистым кислородом из баллонов через специальную трубку задолго до того, как шар пересекал отметку в 5 000 метров. Никакого ожидания слабости или эйфории — только строгий расчёт.

Но настоящий триумф ждал его 31 июля 1901 года. Вместе с коллегой Райнхардом Зюрингом на шаре «Пруссия» Берсон достиг невероятных 10 800 метров в открытой ивовой корзине. На пике они оба на короткое время потеряли сознание — автоматическая система подачи кислорода сделала своё дело, и при снижении они пришли в себя живыми и невредимыми. Это был шок для всего научного мира: оказывается, человек может выжить там, где ещё недавно погибали герои.

Артур Берсон и Райнхард Зюринг на шаре «Пруссия» достигли невероятных 10 800 м. в открытой ивовой корзине

Их достижение в открытой корзине продержалось почти 30 лет — до тех пор, пока инженеры не поняли, что следующий шаг невозможен без герметичной кабины.

Прорыв Пикара. Герметичная сфера 1931 года

Отрезвленные трагедией «Зенита», инженеры поняли главное: чтобы подняться по-настоящему высоко, нужно взять кусочек родной атмосферы с собой. Спустя 56 лет после гибели французов швейцарский физик Огюст Пикар совершил революцию, создав первый в мире стратостат с герметичной гондолой.

1932 г., Огюст Пикар (1884-1962), швейцарский физик, изображен в гондоле своего воздушного шара (Фото Popperfoto via Getty Images)

Вместо ивовой корзины Пикар подвесил к огромному шару герметичную алюминиевую сферу диаметром 2,1 метра с толщиной стенок всего 3,5 миллиметра. Внутри поддерживалось нормальное земное давление, а углекислый газ поглощался специальным химическим составом. Казалось бы, всё продумано до мелочей. Но без курьёзов не обошлось.

Сферу покрасили с одной стороны в чёрный цвет, а с другой — в белый. Пикар планировал поворачивать её к солнцу нужной стороной, чтобы регулировать температуру. Но на старте систему заклинило чёрной стороной к солнцу. И начался ад.

27 мая 1931 года Пикар и его ассистент Пауль Кипфер взлетели из Аугсбурга. Из-за заклинившей сферы воздух внутри прогрелся до +41°C, при этом за тонкими стенками снаружи было -50°C. Вода из их термосов испарялась, учёные страдали от жуткой жажды, но продолжали работать. Их лица были мокрыми от пота, а пальцы с трудом записывали показания приборов.

Но они сделали это. Пикар и Кипфер первыми в истории человечества безопасно достигли высоты 15 781 метр. Они стали первыми людьми, увидевшими своими глазами изгиб Земли и иссиня-чёрное небо космоса над головой. Герметичная сфера полностью защитила их от верной смерти, доказав правоту выводов Глейшера, сделанных почти 60 лет назад.

Кстати, именно Огюст Пикар стал прообразом профессора Калькулюса (в русском переводе — профессора Турнесоля) в знаменитых комиксах про Тинтина. А его брат Жан и сын Жак пошли ещё дальше — они использовали ту же технологию, чтобы погружаться в глубоководные батискафы, доказав, что принцип герметичной камеры работает и под водой, и в космосе.

Эпоха закрыта, но не забыта

Полёт Менделеева подвёл черту под безумной романтикой XIX века. Небо перестало быть местом для показательного героизма. Россия, пусть и с большим опозданием, доказала главное: высота — это не арена для битвы самолюбий, а лаборатория для холодной науки.

От полёта Монгольфье в 1783 году до герметичной сферы Пикара в 1931-м прошло почти 150 лет. За это время люди прошли путь от испуганного восторга перед небом до холодного инженерного расчёта. Викторианские безумцы заплатили своими жизнями и обмороженными пальцами за истину, которую мы сегодня знаем наизусть: следующий шаг вверх, к звёздам, невозможен без герметичной брони и строгого следования правилам. Они открыли дверь в космос — и первыми заглянули в эту ледяную бездну.

А в 2019 году, спустя полтора века после тех событий, на экраны вышел фильм «Аэронавты» (The Aeronauts) с Эдди Редмэйном в роли Глейшера и Фелисити Джонс в роли вымышленной пилотессы Амелии Рен. Реальный пилот Генри Коксвелл в картине отсутствует — создатели заменили его на женский персонаж, вдохновляясь реальной французской аэронавткой Софи Бланшар, первой женщиной-профессиональным воздухоплавателем. Сами создатели фильма признавались, что брали за основу книгу Ричарда Холмса Falling Upwards: How We Took to the Air и решили объединить несколько реальных полётов в один, чтобы создать захватывающее кино. Кстати, родственники Глейшера были, по их собственным словам, «абсолютно ужаснуты» тем, что Коксвелла вырезали из истории, ведь именно он спас жизнь великому учёному.

Но даже с художественными вольностями этот фильм напоминает нам о том, что когда-то люди без скафандров и кислородных масок лезли в ледяную пустоту, рискуя всем, чтобы просто заглянуть за горизонт. Мы помним их, чтобы не повторять их ошибок и ценить каждую секунду воздуха, который сегодня кажется таким обычным.

Алексей Туманов