Отрицательные перегрузки человек испытывает реже, однако они так же малоприятны. При них кровь приливает к голове, капилляры набухают и лопаются, создавая так называемую «красную пелену», о которой не понаслышке знают некоторые любители прыгать с «тарзанкой».

Перегрузки, которые испытывает космонавт, меняются на взлете, поскольку управляются ньютоновским законом движения, согласно которому сила равна массе, помноженной на ускорение. Отрыв от земли происходит сравнительно мягко, поскольку тяговое усилие реактивного двигателя лишь немного превышает вес космического корабля. Самые сильные перегрузки возникают, когда корабль выходит на орбиту, поскольку к тому времени он уже значительно теряет в весе (сжигая большую часть топлива), а реактивные двигатели по-прежнему работают на полную мощь.

Первым астронавтам приходилось испытывать очень тяжелые перегрузки. Во время запуска корабля «Френдшип-7» в рамках программы «Меркурий» в 1962 г. Джон Гленн в течение 90 секунд подвергался перегрузкам свыше +6g, а в какой-то момент даже пиковым – в +8g. Гленн лежал на спине, спиной к Земле, и вектор перегрузок был направлен сверху вниз (от груди к спине), во избежание мучительных ощущений, когда перегрузки направлены от головы к ногам. Но даже в таком случае, по свидетельству одного из астронавтов, «такое впечатление, что на грудь уселся слон». Рекорды перегрузок, которые пришлось вынести космонавтам, зафиксированы при запуске космического корабля «Союз» в сентябре 1983 г. Поскольку за 90 секунд до старта под ракетой-носителем произошло возгорание, старт пришлось прервать, и система экстренного катапультирования подбросила капсулу на километр в воздух, подвергнув экипаж 17-кратным перегрузкам. Космонавты вышли из этого испытания целыми и невредимыми, опустившись на парашюте в некотором отдалении от старта. Современным покорителям космоса такие сильные перегрузки не грозят. Экипаж шаттла или «Союза», которые доставляют космонавтов на космические станции, при запуске подвергается перегрузкам, всего в 3,5 раза превышающим притяжение Земли.

Военным летчикам при катапультировании с поврежденного истребителя приходится переносить куда более тяжелые перегрузки (целых +25g) – зато менее длительные. После активации рычага сбрасывается фонарь самолета или раскрывается потолок и взрывается пиропатрон, закрепленный под сиденьем, выстреливая кресло вместе с пристегнутым пилотом в воздух. Разумеется, чем быстрее произойдет выброс, тем лучше, однако при слишком сильном ускорении может пострадать позвоночник. В результате экспериментов и полевых испытаний было установлено, что предельная перегрузка не должна превышать +25g – в противном случае резко возрастает риск спинных травм. Самые последние модели катапультируемых кресел оборудованы реактивными двигателями, которые продолжают гореть еще примерно полсекунды после отстрела кресла, позволяя снизить пиковую перегрузку и риск спинной травмы.

Еще одна существенная проблема, с которой сталкивается космонавт на старте, – это сильная вибрация. Тряска не просто доставляет дискомфорт, но и затрудняет выполнение ручных операций, вызывает тошноту и резонанс внутренних органов с внешними колебаниями. По малоизученным пока причинам она также вызывает гипервентиляцию и иногда обморок.

Космический корабль должен защищать экипаж от экстремального воздействия космоса. В семи сотнях километров от поверхности Земли количество молекул газа стремится к нулю, а давление приближается к давлению в абсолютном вакууме. Поэтому космический корабль должен обеспечивать и пригодную для дыхания атмосферу, и защиту от непосильного давления. Кроме того, в этом бескрайнем пространстве царит космический холод – примерно –270° С, однако, попадая под солнечные лучи, предметы раскаляются мгновенно, поэтому корабль должен обладать системой температурного контроля, способной справиться с перепадами жара и холода. Кроме того, нельзя забывать о бомбардировке микрометеороидами и космическим мусором. Даже кусочек краски, отколовшийся от обшивки спутника, на скорости нескольких тысяч миль в час может пробить опасную брешь в корпусе космического корабля. Иллюминаторы шаттла, испещренные вмятинами от космической «шрапнели», приходится менять через каждые несколько рейсов.

В 1998 г. станцию «Мир» задел грузовой корабль, пробив в обшивке крошечную дыру размером меньше почтовой марки. Воздух со свистом устремился в космическое пространство, но, к счастью, пробоина оказалась слишком маленькой и утечка – достаточно медленной, так что экипаж успел загерметизировать поврежденный отсек. Экипажу «Союза-11» повезло меньше. При возвращении на Землю спускаемый аппарат совершил идеальную автоматическую посадку, но весь экипаж, к ужасу спасательной команды, оказался мертвым. Как выяснилось позже, на орбите неожиданно открылся клапан выравнивания давления – почти сразу же после того, как спускаемый аппарат отделился от орбитального модуля. Космонавты, уже снявшие герметичные скафандры, чтобы втиснуться в тесную спускаемую капсулу, погибли от удушья. В настоящее время экипажи космических кораблей надевают скафандры при старте и во время спуска, чтобы защититься от возможного падения давления, однако на орбите они носят обычную одежду, не стесняющую движений.