Как невесомость влияет на здоровье космонавтов?

Жертвы космоса. Как профессия влияет на здоровье космонавтов и к чему стоит готовиться тем, кто мечтает о межзвездных путешествиях

Зачем люди стремятся в космос? Что космонавты делают на борту и в открытом космосе? Какими они возвращаются? Об этом — в книге российского летчика-космонавта Юрия Батурина «Властелины бесконечности: Космонавт о профессии и судьбе», которая вышла в издательстве «Альпина Паблишер». Журнал «Нож» публикует фрагмент, посвященный жертвам, которые человек должен принести космосу, чтобы овладеть этой уникальной профессией.

За шесть десятилетий космической эры в просторах Вселенной побывало более полутысячи людей, полеты в космос стали считаться обычным делом и едва ли не рутиной. Тем не менее и сейчас каждого российского космонавта после полета чествуют и награждают. Привычка? Традиция? Обычай?

Несмотря на значительные технические достижения, полеты в космос по-прежнему остаются очень сложной и опасной работой, которая не зря именуется подвигом.

Космос — это опасно.

В космосе с 1961 г. побывало 553 человека (по состоянию на 29 мая 2018 г.), и каждый двадцать второй из них погиб. Среди них пять советских космонавтов, 13 астронавтов США и первый израильский космонавт. Всего в космосе и при подготовке к космическим полетам на Земле погибли 25 космонавтов и астронавтов. <…>

Космос — агрессивная среда, недружелюбная для людей, и на здоровье никогда положительно не влияет. Наоборот.

С первой секунды невесомости в организме начинают происходить процессы, вредные для человека.

Проявляется болезнь движения в космической форме (аналог морской болезни), меняется взаимодействие сенсорных систем и развиваются сенсорные конфликты в организме, нарушается работа вестибулярного аппарата и координация движений, из костей начинает вымываться кальций, снижается минеральная плотность различных частей скелета, происходит перераспределение минералов, причем кости ног теряют меньше, нежели поясничные позвонки, кости таза и бедренная кость. Наиболее подверженной риску перелома оказывается шейка бедра.

Меняется обмен веществ (отрицательный азотистый баланс и превалирование процессов катаболизма; изменение секреции ряда гормонов; прогрессирующее замедление утилизации глюкозы при сахарной нагрузке по мере увеличения продолжительности полетов) и водно-солевой баланс (уменьшение объема плазмы и межклеточной жидкости; установление отрицательного баланса ряда ионов) в крови появляются патологические формы эритроцитов. В невесомости снижается не только артериальный, но и венозный тонус, что чревато развитием в раннем послеполетном периоде варикозного поражения вен нижних конечностей.

Не забудем про большие дозы радиации.

В невесомости жидкость и кровь приливают к голове, от чего возникают головные боли. Когда вы смотрите репортажи из космоса и видите в орбитальном модуле космонавтов с несколько одутловатыми лицами, так это не потому, что они там отъелись, а из-за перераспределения жидких сред организма.

В космосе снижается и иммунитет, изменяются даже вкусовые ощущения. На самых ответственных участках полета (выведение на орбиту, стыковка, выход в открытый космос, спуск с орбиты, приземление, нештатные ситуации) негативное влияние на организм оказывает нервно-психическое, эмоциональное напряжение.

Постоянный шум на орбитальной станции от работающей аппаратуры, величина которого достигает предельно допустимых значений — 70–80 дБ (этот уровень шумности легко представит читатель, живущий на втором этаже прямо над трамвайной остановкой), не может не сказаться отрицательно на состоянии слухового анализатора. А учитывая гемодинамические нарушения в области внутреннего уха в невесомости, возникающий сдвиг порогов слуха проявится в будущем, после выхода космонавта на пенсию, в различной степени нейросенсорной тугоухости, которую можно назвать одной из профессиональных болезней космонавта.

Гипокинезия (ограничение количества и объема движений) и гиподинамия (недогруженность мышечной системы), несмотря на то, что модули орбитальных станций имеют достаточно большой объем, чтобы не сковывать движения — а космонавтам в полете в обязательном порядке предписаны занятия на силовых тренажерах — влечет уменьшение объемных и силовых характеристик мускулатуры, особенно мышц спины и всего мышечного корсета. Это обстоятельство практически у всех космонавтов приводит к остеопорозу с последующим обострением (после полета) остеохондроза пояснично-крестцового отдела позвоночника.

Один из специалистов-медиков, выступая на международной научной конференции в Звездном городке, в которой участвовали и космонавты, нимало не смущаясь, сформулировал: «Космонавт — это модель остеопороза». Другой, проводя занятия с космонавтом, сказал так: «Космонавт — уже не человек…»

Потом задумался, глядя в погрустневшие глаза своего ученика, и выкрутился: «Он — личность!» Третий (психолог) рассказал о своем исследовании, в котором в одну группу были объединены сумасшедшие, заключенные и космонавты.

На самом деле все это, хотя и не слишком вежливо и корректно преподнесено публике, частично состоящей из космонавтов, но — чистая правда.

Действительно, сумасшедшие, заключенные и космонавты схожи в том, что их свободу ограничивают, помещая в небольшие закрытые помещения, убежать откуда, как правило, не представляется возможным. Мне приходилось слышать и суждения, что только сумасшедший согласится на такую жизнь и работу, как у космонавта.

Да и вправду, космонавт — уже не человек. За годы тренировок при выполнении и поставленных задач в космосе, он приобретает черты биоробота.

Говорю это без всякого намерения обидеть космонавтов, просто констатирую точность автоматических действий при сложных операциях с опасностью для жизни.

Да, за годы тренировок и в ходе космического полета здоровый из здоровых космонавт постепенно приобретает нарушения функционирования организма и болезни. Здоровье теряется и полностью восстановить его после полета можно не до исходного уровня, а до состояния, которое позволяет отправить космонавта в следующий и следующий полет, пока не окажется, что, увы, больше летать нельзя.

В ЦПК проанализировали данные за довольно длительный период, в течение которого было проведено 14 наборов и отобрано в космонавты 110 человек, по здоровью отчислено 25 космонавтов (то есть четверть отобранных!). Медицинские основания следующие:

— сердечно-сосудистые заболевания (атеросклеротический кардиосклероз, вегетативно-сосудистая дисфункция, нарушения сердечного ритма, снижение устойчивости к ортостатическим и физическим нагрузкам) — шесть космонавтов;

— заболевания мочевыделительной системы (мочекаменная болезнь, гематурия, нефроптоз) — пять космонавтов;

— заболевания желудочно-кишечного тракта (язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки) — три космонавта;

— болезни крови — два космонавта;

— болезни печени — два космонавта;

— заболевания центральной нервной системы — два космонавта;

— травмы — два космонавта;

— болезни зубов — один космонавт;

— болезни позвоночника — один космонавт;

— болезни суставов — один космонавт.

Средний возраст отчисленных космонавтов составлял 34 года, средний стаж профессиональной деятельности — шесть лет, а наибольшее количество дисквалификаций по состоянию здоровья пришлось на первые 5 лет профессиональной деятельности и возраст 25–30 лет.

А предполетная подготовка? Здоровье у космонавтов страдает не только во время полетов, но и во время спецподготовки на Земле. Когда вас сажают в центрифугу и покрутят немного при 8g, у вас может лопнуть какой-нибудь кровеносный сосудик в головном мозге. А после инсульта вы не только в космос не полетите, но весь остаток жизни можете провести в инвалидной каталке.

Космонавты — такие же люди, как и представители других профессий, и болеют они теми же болезнями, но вот как будет протекать обычная болезнь у таких необычных пациентов, медики сказать не могут, пока нет достаточной статистики. Можно лишь пытаться нащупать тенденции.

Так, от онкологических заболеваний космонавты умирают чаще, чем от послеоперационных осложнений, а от болезней сердца еще чаще. И это люди, которых отбирали, придираясь к работе сердца как нигде!

Космонавты проходят жесткий отбор, в том числе по состоянию здоровья, и имеют доступ к весьма качественному медицинскому обслуживанию, поэтому их здоровье, как правило, лучше, чем в среднем по стране. И вместе с тем в возрасте от 40 до 50 лет умерли четыре космонавта в нашей стране и 12 астронавтов США.

Вот поэтому профессия космонавта считается рискованной и опасной. Но не как приключения (хотя, может быть, для кого-то с Земли это и выглядит приключением), а именно как трудная работа в необычных, угрожающих человеку условиях, иногда чреватая гибелью. Именно из-за этого космонавтов и награждают, ведь они не только рискуют жизнью, но и сознательно отдают свое здоровье ради продвижения человечества в космос. Это означает, что они понимают: их работа привносит в мир нечто более ценное, чем отдельная жизнь, как бы безжалостно это ни звучало.

И тем не менее не стоит задача героически пожертвовать своей жизнью. Наоборот, спасение жизни экипажа — приоритет любого алгоритма выхода из нештатной ситуации.

Эта профессия включает в себя постоянную готовность к подвигу. Тренировок по совершению подвига не бывает, но умение управлять собой в опасных обстоятельствах, часто в условиях дефицита времени, возникает в процессе профессиональной подготовки космонавта. Правда, могут возразить: разве четкие действия в условиях опасности, которым космонавты обучены — это героизм?

Феномен подвига космонавта рождается на границе сознания и души, он совершается велением сердца, чувствами, а не осознается таковым. Подвиг — глубоко личностный процесс, он основывается на индивидуальной мотивации, требует обсуждения только с самим собой, понимания внутреннего смысла совершаемого, немалых внутренних усилий. «Но, — возразят другие, — разве не ради этого работали с космонавтами психологи?»

Подвиг совершается во взаимодействии человека с миром. И как бы ни были необычны возникшие опасные обстоятельства, они произведены нашим миром. Такова повседневная, но героическая работа спасателей, пожарных… Ситуации, с которыми сталкиваются космонавты, могут возникать в контакте с миром иным.

Они складываются по неизвестной нам логике, и справиться с ними могут только профессионально и психологически подготовленные космонавты, настроенные не на разовый выдающийся поступок, а на длительное преодоление опасностей, без которых космические полеты не обходятся. Именно поэтому их ежедневная обыкновенная работа в необычных условиях равнозначна подвигу.

Возможно, именно постоянная готовность к тому, чтобы выйти за пределы собственных возможностей (что и означает совершить подвиг), глубокая внутренняя работа в не меньшей степени меняют личность космонавта, чем общение с космосом или наблюдение за ним.

Заточение в невесомости: как космос влияет на здоровье и к чему быть готовым

Люди, которые отправляются в космос, сталкиваются с рядом опасностей для своего здоровья. Многие космонавты после определенного периода времени, проведенного в невесомости, не могут вернуть свои прежние показатели физической подготовки. Рассказываем, почему с научной точки зрения опасно находиться в космосе.

Читайте «Хайтек» в

Подготовка космонавтов

Первые космонавты в СССР и США набирались из числа военных летчиков и летчиков-испытателей, однако потребности космонавтики в различных специалистах росли, и вскоре в космос полетели врачи, инженеры, ученые и представители других профессий.

В России исторически сложилось три отряда подготовки космонавтов, это отряды РГНИИ ЦПК, РКК «Энергия» и ГНЦ ИМБП. На 31 мая 2008 года в России насчитывалось 33 активных космонавта и 7 кандидатов в космонавты.

В отряде НАСА на 31 августа 2008 года состояло 90 астронавтов, кроме того, 28 человек числилось астронавтами-менеджерами.

По правилам Международной авиационной федерации «космическим» считается полет на высоте 100 км и выше. Согласно классификации военно-воздушных сил США, «космическим» считается полет, высота которого превышает 80 км 467 м (50 миль).

В России же «космическим» называется орбитальный полет, то есть тот, при котором космический аппарат должен сделать хотя бы один виток вокруг Земли. Поэтому в различных источниках приводится различное число космонавтов. К тому же ВВС США награждают знаком — «крылышками астронавта» пилотов, поднимавшихся до высоты свыше 50 миль.

Кроме России и США, свои отряды и группы космонавтов сформированы в других странах мира. Так, по данным журнала «Новости космонавтики», в корпусе астронавтов ЕКА числятся 8 астронавтов, национальный отряд астронавтов Канадского космического агентства CSA состоял в начале июня 2008 года из четырех астронавтов. В отряде астронавтов Японского агентства аэрокосмических исследований JAXA также числятся 8 человек.

Влияние космоса в первые секунды нахождения

С первой секунды невесомости в организме начинают происходить процессы, вредные для человека.

Проявляется болезнь движения в космической форме (аналог морской болезни), меняется взаимодействие сенсорных систем и развиваются сенсорные конфликты в организме, нарушается работа вестибулярного аппарата и координация движений, из костей начинает вымываться кальций, снижается минеральная плотность различных частей скелета, происходит перераспределение минералов, причем кости ног теряют меньше, нежели поясничные позвонки, кости таза и бедренная кость. Наиболее подверженной риску перелома оказывается шейка бедра.

Меняется обмен веществ (отрицательный азотистый баланс и превалирование процессов катаболизма; изменение секреции ряда гормонов; прогрессирующее замедление утилизации глюкозы при сахарной нагрузке по мере увеличения продолжительности полетов) и водно-солевой баланс (уменьшение объема плазмы и межклеточной жидкости).

После установления отрицательного баланса ряда ионов в крови появляются патологические формы эритроцитов. В невесомости снижается не только артериальный, но и венозный тонус, что чревато развитием в раннем послеполетном периоде варикозного поражения вен нижних конечностей.

Физиологические эффекты

С 2 ноября 2017 года ученые сообщили, что существенные изменения в положении и структуре мозга были обнаружены у космонавтов , совершивших полеты в космос, на основании исследований МРТ. Астронавты, совершавшие более длительные космические путешествия, были связаны с более значительными изменениями в мозге.

В октябре 2018 года исследователи, финансируемые НАСА , обнаружили, что длительные путешествия в космическое пространство , включая путешествия в планета Марс может существенно повредить желудочно-кишечные ткани космонавтов. Исследования подтверждают более раннюю работу, которая показала, что такие путешествия могут значительно повредить мозг астронавтов и преждевременно состарить их.

В марте 2019 года НАСА сообщило, что скрытые вирусы у людей могут активироваться во время космических миссий , что, возможно, увеличивает риск для космонавтов в будущих полетах в дальний космос.

  • Исследования

Космическая медицина — это разработка медицинской практики , изучающей здоровье космонавтов, живущих в открытом космосе. Основная цель этого научного исследования — выяснить, насколько хорошо и как долго люди могут выжить в экстремальных условиях в космосе и как быстро они могут адаптироваться к окружающей среде Земли после возвращения из космоса.

Космическая медицина также стремится разработать профилактические и паллиативные меры для облегчения страданий, причиняемых проживанием в среде, к которой люди плохо приспособлены.

  • Подъем и возвращение в атмосферу

Во время взлета и входа космические путешественники могут испытывать гравитацию, в несколько раз превышающую нормальную. Нетренированный человек обычно выдерживает около 3 g, но может потерять от 4 до 6 g.

Перегрузка в вертикальном направлении переносится труднее, чем сила, перпендикулярная позвоночнику, потому что кровь течет от мозга и глаз. Сначала человек испытывает временную потерю зрения, а затем при более высоких перегрузках теряет сознание.

Тренировка силы перегрузки и G-костюм, который сжимает тело, чтобы удерживать больше крови в голове, могут смягчить последствия. Большинство космических аппаратов спроектированы так, чтобы поддерживать перегрузки в комфортных пределах.

  • Космическая среда

Окружающая среда космоса смертельна без соответствующей защиты: самая большая угроза в космическом вакууме возникает из-за недостатка кислорода и давления, хотя температура и радиация также представляют опасность. Последствия космического воздействия могут привести к эбулизму, гипоксии, гипокапнии и декомпрессионной болезни.

В дополнение к этому существуют также клеточные мутации и разрушение из-за высокоэнергетических фотонов и субатомных частиц, которые присутствуют в окружение.

Декомпрессия — серьезная проблема во время внекорабельной деятельности (выход в открытый космос) космонавтов. Текущие конструкции EMU учитывают эту и другие проблемы и со временем развиваются.

Ключевой проблемой были конкурирующие интересы увеличения мобильности космонавтов (которая снижается с помощью EMU высокого давления, аналогично сложности деформации надутого аэростата относительно спущенного) и минимизации риска декомпрессии.

  • Вакуум

Тяжелые симптомы, такие как потеря кислорода в ткани, за которой следует недостаточность кровообращения и вялый паралич, проявятся примерно через 30 секунд.

Легкие также схлопываются в этом процессе, но продолжают выделять водяной пар, что приводит к охлаждению и образованию льда в дыхательных путях. По приблизительным оценкам, у человека будет около 90 секунд для повторного сжатия, после чего смерть может быть неизбежной.

В вакууме нет среды для отвода тепла от тела посредством теплопроводности или конвекции. Потеря тепла происходит из-за излучения от температуры человека 310 тыс. до температуры 3 тыс. в космическом пространстве.

Это медленный процесс, особенно у одетого человека, поэтому опасности немедленного замерзания нет. Быстрое испарительное охлаждение кожной влаги в вакууме может вызвать обледенение, особенно во рту, но это не представляет серьезной опасности.

  • Радиация

Без защиты атмосферы и магнитосферы Земли астронавты подвергаются воздействию высоких уровней излучения. Высокий уровень радиационного поражения лимфоцитов, клеток, активно участвующих в поддержании иммунной системы; этот урон способствует пониженному иммунитету, который испытывают космонавты.

Радиация также недавно была связана с более высокой частотой катаракты у космонавтов. Помимо защиты низкой околоземной орбиты, галактические космические лучи представляют дополнительные проблемы для космических полетов человека, поскольку угроза здоровью от космических лучей значительно увеличивает шансы рака через десятилетие или более воздействия.

В исследовании, поддерживаемом НАСА, сообщается, что радиация может нанести вред мозгу астронавтов и ускорить начало болезни Альцгеймера. Вспышки (хотя и редкие) могут дать смертельную дозу облучения за считанные минуты. Считается, что защитные экраны и защитные препараты могут в конечном итоге снизить риски до приемлемого уровня.

Риск для человечества

С космосом и выживанием человечества приходит риск для человеческого рода. Тяжелое событие в будущем может привести к вымиранию людей, которое также известно как экзистенциальный риск.

Многолетний послужной список человечества в отношении выживания в результате стихийных бедствий позволяет предположить, что измеряемый в течение нескольких столетий, экзистенциальный риск, создаваемый такими опасностями, довольно мал.

Тем не менее, исследователи столкнулись с препятствием в изучении человеческого вымирания, поскольку человечество на самом деле никогда не уменьшалось в течение всей истории.

Хотя это не означает, что этого не произойдет в будущем с такими естественными экзистенциальными сценариями, как: воздействие метеоров и крупномасштабный вулканизм; и антропогенно-природные гибридные явления, такие как глобальное потепление и катастрофическое изменение климата или даже глобальная ядерная война.

  • Укачивание

Наиболее частая проблема, с которой люди сталкиваются в первые часы невесомости, известна как синдром космической адаптации, или SAS, обычно называемый космической болезнью.

Это связано с укачиванием и возникает, когда вестибулярная система адаптируется к невесомости. Симптомы SAS включают тошноту и рвоту, головокружение, головные боли, летаргию и общее недомогание.

О первом случае SAS сообщил космонавт Герман Титов в 1961 году. С тех пор примерно 45% всех людей, летавших в космос, страдали этим заболеванием.

  • Ухудшение костей и мышц

Длительная невесомость включает потерю костной и мышечной массы. Без эффектов силы тяжести скелетные мышцы больше не требуются для поддержания осанки, а группы мышц, используемые при перемещении в невесомости, отличаются от тех, которые требуются для передвижения по земле.

В условиях невесомости космонавты почти не нагружали мышцы спины или мышцы ног, используемые для вставания. Затем эти мышцы начинают слабеть и в конечном итоге становятся меньше.

Следовательно, некоторые мышцы быстро атрофируются, и без регулярных упражнений космонавты могут потерять до 20% своей мышечной массы всего за 5–11 дней. Типы мышечных волокон, выступающих в мышцах, также меняются.

Медленно сокращающиеся волокна выносливости, используемые для поддержания осанки, заменяются быстро сокращающимися быстро сокращающимися волокнами, которых недостаточно для любой тяжелой работы.

  • Перераспределение жидкости

В космосе космонавты теряют объем жидкости, включая до 22% объема своей крови. Поскольку ему нужно перекачивать меньше крови, сердце атрофируется. Ослабленное сердце приводит к низкому кровяному давлению и может вызвать проблемы с «ортостатической толерантностью» или способностью организма посылать достаточное количество кислорода в мозг без обморока или головокружения космонавта.

  • Зрение

В 2013 году НАСА опубликовало исследование, в ходе которого были обнаружены изменения глаз и зрения обезьян, летавших в космос более 6 месяцев. Заметные изменения включали уплощение глазного яблока и изменения сетчатки.

Зрение космического путешественника может становятся расплывчатыми после слишком длительного пребывания в космосе. Другой эффект известен как визуальный феномен космических лучей.

  • Внутричерепное давление

Поскольку невесомость увеличивает количество жидкости в верхней части тела, астронавты испытывают повышенное внутричерепное давление. Это, по-видимому, увеличивает давление на тыльную сторону глазных яблок, влияя на их форму и слегка раздавливая зрительный нерв.

Этот эффект был замечен в 2012 году исследование с использованием МРТ сканирований астронавтов, которые вернулись на Землю после как минимум одного месяца пребывания в космосе.

Такие проблемы со зрением могут стать серьезной проблемой для будущих полетов в дальний космос, включая миссию с экипажем на планету Марс.

Как невесомость влияет на здоровье космонавтов?

Как невесомость влияет на здоровье космонавтов?

Космос

Стать космонавтом – популярная детская мечта. Кажется, что путешествия в космос – это что-то невероятное и фантастическое. Так и есть, но работа космонавта связана с большим количеством сложностей и опасностей, которые неведомы обычному человеку. Одно лишь отсутствие гравитации оказывает сильнейшее влияние на организм.

Как меняется организм в состоянии невесомости?

Одним из наиболее интересных является изменение роста человека. В условиях гравитации мышцы обеспечивают прилегание позвонков друг к другу, благодаря чему поддерживаются правильные изгибы позвоночника. В невесомости мышцы постепенно ослабевают и атрофируются. В результате рост может увеличиваться на несколько сантиметров.

Любые изменения в теле очень важны для космонавтов. Например, посадочная капсула содержит ложемент – специальное приспособление, которое изготавливается для каждого индивидуально. Ложемент должен полностью соответствовать параметрам космонавта, иначе под угрозой оказывается его безопасность во время посадки на Землю.

Ложемент кресла космонавта

Ложемент кресла космонавта

Чтобы избежать подобных проблем, космонавты носят специальные костюмы – «Пингвины». Главная задача такого костюма – создавать нагрузку на опорно-двигательный аппарат, снижать эффект невесомости.

Костюм космонавта "Пингвин"

Костюм космонавта “Пингвин”

Нельзя забывать о том, что сердце тоже является мышцей, а, значит, аналогичным образом невесомость воздействует и на него. Давно доказано, что сердце при отсутствии гравитации становится слабее и теряет объем. Но исследования НАСА показали еще одно изменение – округление формы сердца.

В данном исследовании приняли участие 12 космонавтов, трудившихся на МКС. Оказалось, что сердце человека становится на 9,4% круглее. Когда космонавт возвращается в привычные условия, мышца постепенно обретает нормальную форму. Чтобы проще было понять влияние на сердце, можно представить, что одна неделя в невесомости – это то же самое, что и 1,5 месяца постоянного постельного режима.

В космосе также активизируется процесс старения. Даже, невзирая на негативные процессы в опорно-двигательном аппарате, в невесомости происходят изменения с эндотелиальными клетками. Они располагаются внутри всех сосудов, что вызывает влияние на сердечнососудистую систему. Ученые настаивают на том, что именно благодаря гравитации произошла эволюция человека, а при ее отсутствии ткани организма очень быстро стареют.

Поддаются пагубному влиянию невесомости и кости. Происходит это по нескольким причинам, таким как недостаток костного материала, нарушение обмена фосфора, снижение количества кальция. Организм понимает, что поддерживать тело нет необходимости, и все эти процессы приостанавливаются. В результате за 30 дней нахождения в космосе человек может потерять 1-2% костной массы. Разрушение костей даже имеет отдельный термин – космическая остеопатия.

По возвращению на Землю космонавт постепенно восстанавливает объем костной массы. При этом важно, чтобы пребывание в космосе не слишком затянулось, поскольку восстановление окажется невозможным при критических показателях (при потере 50% костной массы, например).

Для космонавтов жизненно необходимо выполнять различные тренировки в процессе космического полета. Для этого используются специальные тренажеры, которые обеспечивают притяжение тела и нагрузку на организм. К ним принадлежат беговые дорожки, тренажеры для силовых тренировок, имитаторы велосипеда и др. Также космонавты проходят тщательную подготовку к полету в специализированных центрах.

Исследования воздействия космоса на организм

Также ученые путем экспериментов и исследований выяснили, что пребывание в невесомости сказывается на иммунной системе организма. Другими словами, человек сильнее подвержен различным заболеваниям, поскольку ухудшается его иммунитет. Если говорить простым языком, то суть работы иммунной системы – отыскать в организме чужеродный микроорганизм и атаковать его.

Исследования проводила группа ученых NASA с привлечением 23 космонавтов (мужчин и женщин) в возрасте около 53 лет. Космонавты находились в условиях невесомости разное количество времени. Необходимые анализы им сделали до вылета, некоторые участники эксперимента брали у себя кровь, находясь на станции. Затем обследования проводились по прибытию космонавтов на Землю сразу и спустя определенные промежутки времени.

Таким образом, удалось сравнить результаты и выяснить, что иммунитет космонавтов, которые работали на МКС полгода, значительно ухудшился по сравнению с остальными участниками исследований. В частности, существенно снизилась способность иммунной системы распознавать угрозу и устранять ее. По возвращению космонавтов на Землю работа иммунитета начала медленно восстанавливаться. Точная причина таких изменений не установлена, поскольку это может быть стресс, нарушение работы биологических часов, нахождение в невесомости.

Еще одно исследование проводилось по влиянию невесомости на кожу организма. Космонавты часто жаловались на возникновение зуда кожи и сухости. Для эксперимента на орбиту отправили мышей сроком на три месяца. Обследование вернувшихся из космоса грызунов показали, что кожный покров истончился на 15%, а также изменился рост шерсти. Причем изменения происходили на уровне генов.

В невесомости кровь оказывает давление на мозг

В невесомости кровь оказывает давление на мозг

Космонавты, работающие на МКС, часто жалуются на ухудшение зрения. По прибытию их на Землю зрение тоже постепенно возвращается к прежнему состоянию, но, как и в случае с другими органами и системами, все зависит от длительности нахождения в космосе. Ученые активно занимаются поиском решений, которые помогут снизить влияние невесомости на человеческий организм.

Невесомость несвойственна для человеческого организма. Многие его системы зависимы от силы притяжения, поэтому отсутствие гравитации негативно сказывается на здоровье космонавтов. Ухудшается работа опорно-двигательного аппарата, сердечнососудистой системы, ослабевают мышцы, зрение, иммунитет, состояние кожи. Пагубный эффект невесомости зависит от того, насколько долго космонавт пребывает в космосе. Для профилактики различных заболеваний и проблем используется специальное снаряжение, а космонавты тщательно готовятся к отправке в космос.

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Почему невесомость для космонавта представляет угрозу

YouTube Instagram

Люди летают в космос уже шесть десятков лет, тем не менее эта среда продолжает оставаться для них чрезвычайно агрессивной. Но организм человека умный, довольно быстро адаптируется к новым условиям — состояние многих органов и систем значительно меняется. Ученые уже давно заметили: в невесомости выключается из работы мускулатура поддержания позы, отсутствует стимуляция гравирецепторов стоп и очень быстро наступает процесс деградации мышц. И если в космосе эти изменения можно считать благоприятными для жизни и деятельности человека, то по возвращении его на Землю представляют значительную угрозу.

Олег НОВИЦКИЙ во время тренировки в специальном нагрузочном костюме «Чибис».

Попалась на глаза информация несколько лет назад, что изменения, происходящие в мышечной ткани и структуре кровеносных сосудов во время космического полета, очень похожи на клинические проявления при инсультах. Согласитесь, приятного мало. Как-то брала интервью у В. И. Почуева, начальника медицинского управления Центра подготовки космонавтов. В беседе со мной он вспомнил, как впервые принимал участие в послеполетной реабилитации космонавтов: «Я пришел в ЦПК, имея за плечами большой опыт работы в клиниках. Участвовал в первой реабилитации. Столкнувшись с оценкой состояния здоровья человека после космоса, посмотрев результаты его анализов, воскликнул: «Это же больной человек! Его нужно срочно госпитализировать! Почему мы тянем?!» Но мне подсказали опытные коллеги, что это специфические изменения кровеносной системы, системы белкового обмена и т.д., характерные для космонавта после полета. Сегодня мы уже знаем, к какому сроку те или иные изменения должны прийти в норму. Через три недели можно отменять меднаблюдение и направлять космонавта на санаторный этап реабилитации».

Я уже писала о том, что физкультуре на орбите уделяется много времени. Незадолго до приземления в занятия спортом вносятся небольшие коррективы. Олег недавно сказал, что беговую дорожку ему теперь планируют по два раза ежедневно. Кроме того, он тренируется в специальном нагрузочном костюме «Чибис» — герметичная одежда, управляемая компьютером. Если говорить научным языком, это профилактический вакуумный комплект, предназначенный для создания разряжения вокруг нижней части тела космонавта в целях оценки состояния сердечно-сосудистой системы и медицинского контроля за уровнем ортостатической устойчивости, а также для профилактики и тренировки сердечно-сосудистой системы. А проще… С его помощью в условиях невесомости на нижнюю часть тела создается отрицательное давление, тем самым имитируется земная гравитация.

В условиях микрогравитации жидкость в организме перераспределяется. И по сравнению с нормой, к которой мы все привыкли с рождения, в нижней половине туловища и в ногах ее количество уменьшается. При надевании «Чибиса», когда внутри создается отрицательное давление в диапазоне от 10 до 60 мм рт. ст., как раз и происходит перемещение жидкости к ногам. Олег рассказывал, что процесс тренировки занимает примерно час или чуть больше (вместе с подготовительной работой и снятием костюма). Обычно 6—7 раз бывает достаточно, чтобы подготовить космонавта к приземлению. Еще в первом полете он снял коротенькое видео на эту тему и прислал мне.

Кстати, о том, насколько тяжело организму человека без земной гравитации, впервые узнали в 1970 году, когда после 18-суточного полета на Землю вернулись космонавты Николаев и Севастьянов. Они несколько дней не могли не только ходить, но и стоять! Тогда на несколько лет отменили длительные полеты, а ученые озадачились необходимостью создания средств профилактики. И вскоре появился вакуумный комплект «Чибис».

Используют космонавты и еще один костюм с «птичьим» названием — «Пингвин». Как и все гениальное, он очень прост: это резиновые тяги, которые нагружают скелет человека, создавая тяги, аналогичные тем, которые создает мышца. Упругие элементы этого костюма соединяются между собой тканевыми и ленточными связями с пряжками, вследствие чего его легко можно регулировать как по росту, так и по величине нагрузки. При каждом движении «Пингвин» создает сопротивление, чем-то похожее на земное, заставляя тем самым работать мышцы.

Разработан костюм, если не ошибаюсь, все на том же легендарном предприятии «Звезда», где делают полетные и выходные скафандры. А вот видео Олега в нем у меня нет. Муж почему-то не присылал ни разу за все три полета, хотя перед посадкой космонавты обязательно надевают его и так работают. Наверное, не до съемок было.

Кстати, на Земле «Пингвин» стал прототипом костюма, который используют для лечения детского церебрального паралича и реабилитации пациентов после черепно-мозговых травм и ишемического инсульта. Он не только помогает прямо стоять, правильно двигаться и дает нагрузку мышцам, но даже, говорят, восстанавливает речь.

Что же касается космонавтов… По словам медиков, сколько человек в космосе, ровно столько будет восстанавливаться после возвращения на Землю. Вот почему через полгода после посадки проходит медицинская комиссия, на которой решают, годен ли космонавт к новому полету.

Почему космонавты в полёте быстрее стареют

Всякий раз, запинаясь и падая, мы проклинаем гравитацию, но в состоянии невесомости человеку тоже приходится несладко. Её воздействие на человека очень существенно.

Одна из интересных особенностей воздействия невесомости на организм человека — это увеличение роста. Из-за невесомости ослабевают мышцы, обеспечивающие плотное прилегание позвонков друг к другу, мышечный корсет постепенно атрофируется, позвоночный столб теряет свои естественные изгибы. Чтобы минимализировать эти эффекты, космонавты во время пребывания на космической станции одеты в специальные костюмы «Пингвин», которые тонизируют мышцы и специальными встроенными амортизаторами создают нагрузку на опорно-двигательный аппарат.

В среднем космонавты вырастают за время работы в космосе на 3-5 см. Это создает определенные сложности.

Дело в том, что для возвращения космонавтов на Землю в посадочной капсуле устанавливает ложемент, который отливается для каждого космонавта индивидуально, с подгонкой до миллиметра.[С-BLOCK]

Несоответствие размеров ложемента росту космонавта может угрожать его безопасности. В интервью «Российской газете» Валерий Богомолов рассказывал о том, как в спешном порядке однажды пришлось убирать лишний рост бортинженеру МКС-30 Анатолию Иванишину. И это не единичный случай.

Влияет невесомость и на процессы старения организма. Исследование, опубликованное в журнале The FASEB в августе прошлого года показали, что ускоренное старение в условиях невесомости связано даже не с процессами, происходящими с опорно-двигательным аппаратом, а с эндотелиальными клетками, которые выстилают изнутри все сосуды человека.

Всё это прямым образом влияет на сердечно-сосудистую систему человека.[С-BLOCK]

Главный редактор журнала The FASEB Геральд Вейсманн сказал, что человек эволюционировал в условиях гравитации, которая использовалась для регулирования биологических процессов. Без гравитации, подчеркнул Вайсманн, ткани теряются и быстро стареют.

Невесомость губительным образом влияет на состояние костей человека, кости теряют кальций и постепенно разрушаются. За один месяц пребывания в невесомости костная масса у космонавтом может снизиться на 1-2 %. Это происходит из-за нарушения фосфорного обмена, а также из-за того, что организму нет необходимости поддерживать тело и он почти перестает вырабатывать костный материал.

Этот синдром получил название космической остеопатии.[С-BLOCK]

Необходимо сказать и о том, что избыток кальция в крови может негативно сказываться на почках. К счастью, при возвращении на Землю космонавты снова набирают костную массу, но долгое пребывание в невесомости может сказаться на здоровье человека самым фатальным образом. Так, за время трехлетнего путешествия на Марс, космонавт может потерять до 50% костной массы, вернуться на Землю и восстановиться он больше не сможет.

Коль идет речь об атрофии мышц в космосе, то необходимо сказать и о главной мышце организма — сердце. Тем более, что не так давно НАСА провело исследование, давшее очень интересные результаты. Оказалось, что сердце не только ослабевает и уменьшается в объемах, но и. округляется. Во время проведения исследования, кардиологи НАСА изучали сердца 12 космонавтов, работавших на МКС.

Анализ снимков показал, что в условиях невесомости сердце округляется на 9,4 %.[С-BLOCK]

Впрочем, при возвращении на Землю сердце в течение полугода возвращает свою обычную форму и возобновляет «земную» активность. Чтобы представить снижение активности работы сердца, достаточно сказать, что полуторомесячное лежание на кровати равнозначно недельной работе в условиях невесомости.[С-BLOCK]

Как Вы уже поняли, жизнь в невесомости мало похожа на сказку, но если на Земле человек может дать себе психологическую разгрузку просто заплакав, то в состоянии невесомости это невозможно. Слезы не только не польются ручьем, они даже не покинут глаз. Шарики из слез останутся внутри и будут не только затруднять зрение, но и ухудшать его, вызывая жжение. Для того, чтобы удалять из глаз лишнюю влагу, космонавты используют специальные «совочки».

Как невесомость меняет человека и для чего она науке

Фото: Pixabay

Невесомость не равно антигравитация. Это популярное заблуждение. В 400 км от Земли, где со скоростью почти 8 км/с летит Международная космическая станция (МКС), сила притяжения сохраняется на 90% от привычной. Космонавты и предметы парят в воздухе, потому что вместе с МКС находятся в состоянии свободного падения, одновременно опускаясь и смещаясь в сторону. Наша планета их постоянно притягивает: корабль непременно рухнул бы, но поскольку Земля круглая, сохраняется орбитальное движение и постоянная высота. За счет формы планеты МКС постоянно «промахивается» мимо поверхности и продолжает двигаться по орбите дальше. Иначе говоря, падает и не может упасть.

Эффект свободного падения можно ощутить на аттракционах вроде «американских горок» или в скоростном лифте, который стремительно спускается с высокого этажа. На секунды они дарят состояние невесомости или, как ее еще принято называть, микрогравитации.

На некоторых аттракционах высота сначала набирается, а потом резко сбрасывается, вызывая ощущение свободного падения или невесомости. Горки Goliath (Six Flags Great America)

Чуть дольше — около 25 секунд — в невесомости можно оказаться в специальном самолете-лаборатории ИЛ-76 МДК. Он поднимается до 6 тыс. метров, после за 15 секунд с резким ускорением под углом 45º набирает высоту до 9 тыс. метров, а потом по плавной дуге (баллистической траектории) при отключенном моторе уходит вниз. В этот момент и наступает невесомость. На высоте 6 тыс. метров двигатели снова заводят и самолет переводится в обычный горизонтальный полет. Пилот выполняет такие «горки» (так называемые параболы Кеплера) 10-15 раз, он удерживает штурвал, не допуская даже малейших отклонений, что физически очень непросто.

Взлетает ИЛ-76 МДК с военного аэродрома «Чкаловский» в Подмосковье. Поучаствовать может любой более-менее здоровый человек, этим занимаются специальные коммерческие агентства, стоимость полета — ₽280 тыс.

В 2016 году альтернативная рок-группа Ok Go из Чикаго сняла в ИЛ-76 МДК клип на песню Upside down and Inside Out. Это первое профессиональное музыкальное видео в условиях невесомости. Самолет-лаборатория имитировал салон пассажирского S7 Airlines, роль стюардесс исполняли многократные призеры чемпионатов по художественной гимнастике Анастасия Бурдина и Татьяна Мартынова.

Как невесомость меняет человека

Невесомость — состояние из малоприятных. Отсутствие привычной силы тяжести для человеческого тела большой стресс. Начинается «космическая» болезнь: тошнота, головокружение, головная боль, дезориентация. На Земле человек всегда знает, где верх, а где низ. Данные об ориентации тела в пространстве мозгу подсказывают «датчики» во внутреннем ухе, которые являются частью вестибулярной системы. В космосе «прицел» сбивается, организм не чувствует знакомой силы тяжести и не может определить где стоят ноги — на полу или на потолке. Поэтому на МКС все надписи нанесены в одном направлении.

«Я чувствовал, что падаю, — делится впечатлениями астронавт NASA Майк Хопкинс (провел на МКС 166 дней в 2013-2014 гг.) — Это было, как если бы вы висели на стропилах в здании 24 часа. Моему мозгу потребовалось время, чтобы привыкнуть, что теперь так будет всегда. Это почти как заново научиться ходить. Однако довольно быстро это прошло».

В невесомости человек вырастает на 2-5 см, что объясняется низкой гравитацией. После возвращения земная сила притяжения возвращает все обратно, однако в самом полете новый рост может стать проблемой, он вызывает мышечные и суставные боли.

Основной дискомфорт причиняет изменение давления жидкости в организме, кровь приливает к груди и голове, сердце увеличивается в размерах, почки работают так, как будто человек выпил много воды. Лицо становится опухшим и одутловатым, а поскольку стоять или ходить в космосе не нужно, мышцы спины и ног начинают терять силу и уменьшаются в размерах.

Средняя продолжительность полета на МКС — 6 месяцев. За это время человек теряет в весе, снижается работоспособность, а утомляемость, наоборот, повышается. Кости истончаются примерно на 1% каждый месяц, проведенный в невесомости, идет потеря мышечной массы. Например, антигравитационные мышцы практически не используются, т.к. поддерживать осанку ни к чему, большую часть времени тело находится в позе зародыша: человек немного сгибается, руки и ноги в полусогнутом состоянии.

Проблемы со здоровьем могут вызвать даже несколько дней в невесомости. В 2006 году американская астронавт Хайдемари Стефанишин-Пайпер побывала 2 недели в космосе. После приземления Пайпер давала пресс-конференцию, во время которой дважды падала, т.к. организм не справился с земной гравитацией.

» Невесомость гораздо вреднее, чем космическая радиация, о которой ходит много мифов и слухов, — говорит Виталий Егоров, популяризатор космонавтики, известный как блогер Zelenyikot. — Медицинские исследования показывают, что после длительного пребывания в невесомости 100%-го возвращения организма в прежнее состояние нет, т.е. изменения, которые происходят в организме даже после недели нахождения в космосе практически необратимы. Но в целом они настолько незначительны, что человек не замечает разницы, что было до и стало после. По рассказам космонавтов, возвращение организма к земной норме происходит примерно за то же самое время, которое проведено наверху: был неделю, восстанавливаешься неделю, был год — год и адаптируешься».

Есть ли польза от невесомости

Практически все исследования на МКС связаны с невесомостью. В конце июля 2021 года к МКС присоединился новый 20-тонный российский модуль «Наука», предназначенный для множества экспериментов: от производства полупроводников до отработки технологий, важных для будущих пилотируемых полетов к дальним планетам.

Например, в эксперименте «Перепел» в условиях микрогравитации россияне попытаются вывести птенцов японского перепела. Если все удастся — птенцы родятся, выживут и сумеют приспособиться к невесомости, это снимет острый вопрос пополнения рациона экипажа свежими продуктами в потенциальных дальних пилотируемых экспедициях, к тому же продолжит исследования размножения живых организмов в космосе.

С растениями все получилось еще в 2015-м, тогда космонавты впервые съели урожай, выращенный в невесомости. Им стал красный салат ромэн. Поскольку понятий верха и низа в космосе нет, корни растут во всех направлениях. Чтобы вода, субстрат и удобрения не разлетались повсюду, их упаковали в специальные пакеты, которые удерживают корни и «выталкивают» побеги. Свет для фотосинтеза дают светодиоды, они же указывают стеблям, в какую сторону расти.

Каждый космический экипаж сначала на советском «Салюте», американском Skylab, российском «Мире», теперь на международной МКС провел больше сотни научных экспериментов. Желающих же гораздо больше. Перед очередным стартом рассматриваются тысячи предложений: получить разрешение на проведение опытов в невесомости мечтает практически каждая отрасль современной науки. Космическая среда уникальна и обладает огромным потенциалом для открытий во многих областях: от исследования раковых клеток и биопечати органов до создания новых сплавов и военной разведки.

Чем же невесомость так привлекательна для исследований? Взять для примера биопечать, с помощью которой человек может создать клеточную ткань (в 2018 году на МКС были напечатаны щитовидная железа грызуна и человеческий хрящ), эксперимент инициировала российская компания 3D Bioprinting Solutions. Если заниматься этим на Земле, то сила тяжести при формировании биообъекта может заставить конструкцию «наклониться» и целостность органа окажется нарушенной. В космосе с влиянием гравитации проблем нет, на МКС «собрать» трехмерный тканевый экземпляр можно идеальной формы, сделать это на Земле пока практически нереально.

Какие секреты хранит микрогравитация

В 2019 году космическое агентство NASA на мышах изучало влияние невесомости на биологические объекты. На МКС грызуны быстро адаптировались к новой среде обитания и неожиданно начали «плавать» компанией по периметру клетки, будто развлекаясь. Такое нетипичное поведение ученые связывают с двумя причинами: тренировкой равновесия в условиях невесомости и игрой. Стресс, как одно из объяснений, исключили сразу, потому что после возвращения в земную лабораторию вес подопытных практически не изменился, шерсть была в отличном состоянии, а сами грызуны не демонстрировали никаких признаков волнения.

И хотя вроде бы влияние невесомости на человеческий организм изучено достаточно глубоко, космонавты сами иной раз удивляются некоторым результатам пребывания в космосе. «Невесомость оказывает самое благоприятное воздействие на кожу. Космонавты говорят, старая кожа слезает практически слоями, на ее месте появляется новая, молодая, и она остается гладкой, так как в космосе влияние силы тяжести на нее гораздо меньше. Прилетаешь с МКС — кожа, как у младенца. — говорит Виталий Егоров, — Но потом под воздействием земных факторов все возвращается на место. Хотя я предполагаю, что эффект молодой кожи может быть связан с тем, что космонавты гораздо меньше подвержены солнечному свету, чем дома».

Невесомость еще способна удивить человечество и отворить ему двери в мир новых, возможно, неожиданных открытий. И пусть еще не придумали, как воссоздать длительную микрогравитацию на Земле, зато предложили решение, как в 10 раз удешевить доставку к ней в космос. С €1 млн до €100 тыс. снизил присутствие на МКС американский стартап Yuriy Gravity, который для исследований предлагает клиентам использовать многоразовую коробочку размером всего 10 кубических см., представляющую собой миниатюрную лабораторию. Ее вместе с материалом внутри (например, опухолевыми клетками) астронавты возьмут с собой на космическую станцию. Так опытным путем будет выяснено, как поведет себя определенное вещество или материя в невесомости. Участие экипажа не предполагается, все опыты осуществляются автоматически.

морозова сезон скачать торрент

смотреть фильм иван царевич и серый

когда выйдет новая часть сумерки 6

Ссылка на основную публикацию
×
×
Adblock
detector