Erfolge und Perspektiven für die Entwicklung der Weltraumbiologie. Projekt zu Astronomie und Biologie zum Thema "Kosmonautik". Trunkenheit und psychische Störungen

Zweite Hälfte des 20. Jahrhunderts war nicht nur durch die Durchführung theoretischer Forschungen zur Erforschung des Weltraums gekennzeichnet, sondern auch durch die praktische Schaffung und den Start automatischer Fahrzeuge in erdnahe Umlaufbahnen und zu anderen Planeten, den ersten bemannten Flug ins All und Langzeitflüge auf Orbitalstationen und die Landung des Menschen auf der Mondoberfläche. Die theoretische Forschung auf dem Gebiet der Weltraumtechnologie und der Entwurf kontrollierter Flugzeuge haben die Entwicklung vieler Wissenschaften, einschließlich eines neuen Wissenszweigs - der Weltraummedizin, stark angeregt.

Die Hauptaufgaben der Weltraummedizin sind:

Untersuchung der Auswirkungen von Raumfahrtbedingungen auf den menschlichen Körper, einschließlich der Untersuchung der Phänomenologie und Mechanismen des Auftretens von Verschiebungen physiologischer Parameter in der Raumfahrt;

Entwicklung von Methoden zur Auswahl und Ausbildung von Kosmonauten;

Die Weltraummedizin hat sich in ihrer historischen Entwicklung von der Modellierung der Faktoren des Weltraumflugs unter Laborbedingungen und während Tierflügen auf Raketen und Satelliten zur Forschung im Zusammenhang mit Langzeitflügen von Orbitalstationen und Flügen internationaler Besatzungen entwickelt.

Bei der Entstehung und Entwicklung der Weltraumbiologie und -medizin in der UdSSR waren die Arbeiten der Begründer der Kosmonautik K. E. Tsiolkovsky, F. A. Zander und anderer, die eine Reihe biologischer Probleme formulierten, deren Lösung eine notwendige Voraussetzung für die Erforschung sein sollte des Weltraums durch den Menschen, waren von großer Bedeutung. Die theoretischen Aspekte der Weltraumbiologie und -medizin basieren auf den klassischen Bestimmungen solcher Begründer der Naturwissenschaften wie I. M. Sechenov, K. A. Timiryazev, I. P. Pavlov, V. V. Dokuchaev, L. A. Orbeli und anderen, in deren Werken die Lehre von der Interaktion des Organismus und die äußere Umwelt wird als roter Faden reflektiert und die grundsätzlichen Fragen der Anpassung des Organismus an veränderte Umweltbedingungen entwickelt.

Eine wichtige Rolle bei der Bildung einer Reihe von Bestimmungen und Abschnitten der Weltraummedizin spielten die Arbeiten auf dem Gebiet der Flugmedizin sowie die Forschung an biophysikalischen Raketen und Raumfahrzeugen in den 50-60er Jahren.

Die praktische Erforschung des Weltraums mit Hilfe bemannter Flüge begann mit dem historischen Flug von Yu. A. Gagarin, dem ersten Kosmonauten der Welt, am 12. April 1961 mit dem Wostok-Raumschiff. Wir alle erinnern uns an seinen einfachen menschlichen Satz. „Let's go“, während des Starts der Wostok-Raumsonde ausgesprochen, dieser Satz charakterisierte prägnant und zugleich ziemlich weitläufig die größte Errungenschaft der Menschheit. Der Flug von Yu. A. Gagarin war unter anderem ein Reifetest sowohl für die Kosmonautik im Allgemeinen als auch für die Weltraummedizin im Besonderen.

Biomedizinische Studien, die vor diesem Flug durchgeführt wurden, und das auf ihrer Grundlage entwickelte Lebenserhaltungssystem sorgten für normale Lebensbedingungen in der Kabine des Raumfahrzeugs, die für den Astronauten erforderlich sind, um den Flug zu beenden. Das damals geschaffene System der Auswahl und Ausbildung von Kosmonauten, das System der biotelemetrischen Überwachung des Zustands und der Arbeitsfähigkeit einer Person im Flug und der hygienischen Parameter der Kabine bestimmten die Möglichkeit und Sicherheit des Fluges.

Alle bisherigen Arbeiten, all die zahlreichen Flüge von Tieren auf Raumschiffen, konnten jedoch einige Fragen im Zusammenhang mit dem menschlichen Flug nicht beantworten. So war beispielsweise vor dem Flug von Yu. A. Gagarin nicht bekannt, wie Schwerelosigkeitsbedingungen rein menschliche Funktionen beeinflussen: Denken, Gedächtnis, Bewegungskoordination, Wahrnehmung der umgebenden Welt und mehr. Erst der Flug des ersten Menschen ins All zeigte, dass sich diese Funktionen in der Schwerelosigkeit nicht wesentlich ändern. Deshalb wird Yu. A. Gagarin auf der ganzen Welt als Pionier der "Sternenstraßen" bezeichnet, der Mann, der allen späteren bemannten Flügen den Weg geebnet hat.

In den 20 Jahren, die seit dem Flug von Yu. A. Gagarin vergangen sind, hat die Menschheit die Erforschung des Weltraums stetig und umfassend fortgesetzt. Und im Zusammenhang mit diesem glorreichen Jubiläum bietet sich die Gelegenheit, nicht nur die heutigen Errungenschaften der Weltraummedizin zu analysieren, sondern auch einen historischen Exkurs in die Vergangenheit und die vorangegangenen Jahrzehnte zu machen.

Raumflüge während ihrer gesamten Entwicklung können bedingt in mehrere Phasen unterteilt werden. Die erste Phase ist die Vorbereitung eines bemannten Fluges in den Weltraum, der einen beträchtlichen Zeitraum umfasste. Es wurde von solchen Studien begleitet wie: 1) Verallgemeinerung von physiologischen und luftfahrtmedizinischen Daten, die den Einfluss ungünstiger Umweltfaktoren auf den Organismus von Tieren und Menschen untersuchten; 2) Durchführung zahlreicher Laborstudien, in denen einige Faktoren der Raumfahrt nachgeahmt und ihr Einfluss auf den menschlichen Körper untersucht wurden; 3) speziell vorbereitete Tierversuche bei Raketenflügen in die obere Atmosphäre sowie bei Orbitalflügen auf künstlichen Erdsatelliten.

Die Hauptaufgaben zielten damals darauf ab, die Frage nach der grundsätzlichen Möglichkeit eines bemannten Fluges in den Weltraum zu untersuchen und das Problem zu lösen, Systeme zu schaffen, die sicherstellen, dass ein Mensch während eines Orbitalfluges im Cockpit eines Raumfahrzeugs bleibt. Tatsache ist, dass es zu dieser Zeit eine gewisse Meinung einiger ziemlich maßgeblicher Wissenschaftler über die Unvereinbarkeit des menschlichen Lebens mit Bedingungen längerer Schwerelosigkeit gab, da dies angeblich zu erheblichen Funktionsstörungen der Atmung und des Blutkreislaufs führen könnte. Zudem befürchteten sie, dass eine Person den psychischen Belastungen des Fluges nicht standhalten könnte.

außerdem lag die Dauer der Schwerelosigkeit je nach Flughöhe zwischen 4 und 10 Minuten. Eine Analyse der Ergebnisse dieser Studien zeigte, dass beim Fliegen mit Raketen nur mäßige Veränderungen der physiologischen Parameter beobachtet wurden, die sich in einem Anstieg der Herzfrequenz und einem Anstieg des Blutdrucks äußerten, wenn sie Beschleunigungen während des Starts und der Landung der Rakete ausgesetzt waren (mit eine Tendenz, diese Indikatoren während des Aufenthalts in der Schwerelosigkeit zu normalisieren oder sogar zu verringern).

Im Allgemeinen verursachte der Einfluss von Raketenflugfaktoren keine signifikanten Störungen der physiologischen Funktionen von Tieren. Biologische Experimente mit vertikalen Raketenstarts haben gezeigt, dass Hunde ausreichend große Überlastungen und kurzzeitige Schwerelosigkeit zufriedenstellend aushalten können.

1957 startete die UdSSR mit dem Hund Laika den zweiten künstlichen Erdsatelliten. Dieses Ereignis war für die Weltraummedizin von grundlegender Bedeutung, da es erstmals einem hochorganisierten Tier ermöglichte, längere Zeit in der Schwerelosigkeit zu bleiben. Als Ergebnis wurde festgestellt, dass die Tiere gegenüber Weltraumflugbedingungen zufriedenstellend tolerant waren. Nachfolgende Experimente mit sechs Hunden während der Flüge des zweiten, dritten, vierten und fünften sowjetischen Satellitenschiffs, die zur Erde zurückkehrten, ermöglichten es, eine Menge Material über die Reaktionen der wichtigsten physiologischen Systeme des Organismus hochorganisierter Tiere zu erhalten (beide in Flug und auf der Erde, einschließlich der Zeit nach dem Flug).

kleine konservierte Flecken von Kaninchen- und Menschenhaut, Insekten, schwarz-weiße Labormäuse und -ratten, Meerschweinchen. Alle Studien, die mit Hilfe von Satellitenschiffen durchgeführt wurden, lieferten umfangreiches experimentelles Material, das die Wissenschaftler von der Sicherheit des menschlichen Fluges (aus gesundheitlicher Sicht) in den Weltraum überzeugte.

Im gleichen Zeitraum wurden auch die Aufgaben zur Schaffung von Lebenserhaltungssystemen für Astronauten gelöst - Systeme zur Sauerstoffversorgung der Kabine, zur Entfernung von Kohlendioxid und schädlichen Verunreinigungen sowie zur Ernährung, Wasserversorgung, medizinischen Kontrolle und Entsorgung menschlicher Abfallprodukte. Spezialisten der Weltraummedizin nahmen an diesen Arbeiten am direktesten teil.

Die zweite Phase, die mit dem ersten Jahrzehnt der bemannten Flüge (1961-1970) zusammenfiel, war durch kurzfristige bemannte Raumflüge gekennzeichnet (von einer Umlaufbahn in 108 Minuten bis zu 18 Tagen). Es beginnt mit dem historischen Flug von Yu. A. Gagarin.

Die Ergebnisse der in dieser Zeit durchgeführten biomedizinischen Forschung haben nicht nur die Möglichkeit eines Aufenthalts unter Raumflugbedingungen, sondern auch die Erhaltung einer ausreichenden Arbeitsfähigkeit für ihn bei der Durchführung verschiedener Aufgaben in einer raumbegrenzten Raumfahrzeugkabine und während der Arbeit zuverlässig bewiesen in einem nicht unterstützten Raum außerhalb des Raumfahrzeugs. Es wurden jedoch eine Reihe von Veränderungen im motorischen Bereich, im Herz-Kreislauf-System, im Blutsystem und in anderen Systemen des menschlichen Körpers festgestellt.

Es zeigte sich auch, dass die Anpassung von Kosmonauten an die üblichen Bedingungen des irdischen Daseins nach Raumflügen ab 18 Tagen mit gewissen Schwierigkeiten verläuft und von einer stärkeren Anspannung der Regulationsmechanismen begleitet ist als die Anpassung eines Astronauten an die Schwerelosigkeit. Mit einer weiteren Verlängerung der Flugzeit war es daher notwendig, Systeme geeigneter vorbeugender Maßnahmen zu schaffen, medizinische Kontrollsysteme zu verbessern und Methoden zur Vorhersage des Zustands der Besatzungsmitglieder während und nach dem Flug zu entwickeln.

Während der bemannten Flüge im Rahmen dieser Programme wurden neben medizinischen Studien der Besatzungen auch biologische Experimente durchgeführt. An Bord der Schiffe Vostok-3, Vostok-6, Voskhod, Voskhod-2, Sojus befanden sich also solche biologischen Objekte wie lysogene Bakterien, Chlorella, Tradescantia, Hella-Zellen; menschliche normale und Krebszellen, getrocknete Pflanzensamen, Schildkröten.

Die dritte Stufe der bemannten Raumflüge ist mit Langzeitflügen von Kosmonauten an Bord von Orbitalstationen verbunden und fällt mit dem letzten Jahrzehnt (1971-1980) zusammen. Eine Besonderheit bemannter Flüge in dieser Phase ist neben der erheblichen Aufenthaltsdauer einer Person im Flug die Zunahme des freien Platzes in Wohnräumen - vom Cockpit eines Raumfahrzeugs bis hin zu ausgedehnten Wohnbereichen innerhalb der Orbitalstation . Der letztgenannte Umstand hatte für die Weltraummedizin eine doppelte Bedeutung: Einerseits wurde es möglich, an Bord der Station eine Vielzahl von Geräten für die biomedizinische Forschung und Mittel zur Verhinderung der negativen Auswirkungen der Schwerelosigkeit zu platzieren, und andererseits erheblich Reduzieren Sie die Auswirkungen auf den menschlichen Körper durch Faktoren, die die motorische Aktivität einschränken - Hypokinesie (d. H. Verbunden mit der geringen Größe des freien Raums).

Es sollte gesagt werden, dass an Orbitalstationen angenehmere Lebensbedingungen, persönliche Hygiene usw. geschaffen werden können, und der Einsatz eines Komplexes von Präventivmaßnahmen kann die negativen Reaktionen des Körpers auf die Schwerelosigkeit erheblich glätten, was sich sehr positiv auswirkt. Andererseits glättet dies jedoch gewissermaßen die Reaktionen des menschlichen Körpers auf die Schwerelosigkeit, was die Analyse der für Schwerelosigkeit charakteristischen Verschiebungen verschiedener Systeme des menschlichen Körpers erschwert.

Zum ersten Mal wurde 1971 eine Langzeit-Orbitalstation (Salyut) in der UdSSR gestartet. In den folgenden Jahren wurden bemannte Flüge an Bord der Orbitalstationen Saljut-3, -4, -5, -6 durchgeführt (außerdem die vierte Hauptexpedition der Saljut-6“ war 185 Tage im All). Zahlreiche biomedizinische Studien, die während des Fluges von Orbitalstationen durchgeführt wurden, haben gezeigt, dass mit zunehmender Aufenthaltsdauer einer Person im Weltraum im Allgemeinen keine Progression der Schwere der Körperreaktionen auf Flugbedingungen beobachtet wurde.

Die verwendeten Komplexe prophylaktischer Maßnahmen sicherten die Aufrechterhaltung eines guten Gesundheitszustands und der Arbeitsfähigkeit der Kosmonauten während solcher Flüge und trugen auch zur Glättung der Reaktionen bei und erleichterten die Anpassung an die terrestrischen Bedingungen in der Zeit nach dem Flug. Es ist wichtig anzumerken, dass die durchgeführten medizinischen Studien keine Veränderungen im Körper der Kosmonauten ergeben haben, die eine systematische Verlängerung der Flugdauer verhindern. Gleichzeitig wurden von außen bei einigen Körpersystemen funktionelle Veränderungen festgestellt, die Gegenstand weiterer Betrachtungen sind.

Bis heute haben bereits 99 Menschen aus verschiedenen Ländern Weltraumflüge an Bord von 78 Raumfahrzeugen und 6 Langzeit-Orbitalstationen durchgeführt2. Die gesamte Reisezeit betrug etwa 8 Mannjahre. Bis zum 1. Januar 1981 wurden in der UdSSR 46 bemannte Raumflüge durchgeführt, an denen 49 sowjetische Kosmonauten und 7 Kosmonauten aus sozialistischen Ländern teilnahmen. So haben im Laufe von zwei Jahrzehnten bemannter Raumflüge das Tempo und das Ausmaß des Eindringens von Menschen in den Weltraum rapide zugenommen.

Als nächstes betrachten wir die Hauptergebnisse der in dieser Zeit durchgeführten weltraummedizinischen Forschung. Während Raumflügen kann der menschliche Körper verschiedenen nachteiligen Faktoren ausgesetzt sein, die sich bedingt in die folgenden Gruppen einteilen lassen: 1) Charakterisierung des Weltraums als eine Art physische Umgebung (extrem niedriger Luftdruck, Sauerstoffmangel, ionisierende Strahlung usw .); 2) aufgrund der Dynamik des Flugzeugs (Beschleunigung, Vibration, Schwerelosigkeit); 3) im Zusammenhang mit dem Aufenthalt von Astronauten in der Druckkabine des Raumfahrzeugs (künstliche Atmosphäre, Ernährungsgewohnheiten, Hypokinesie usw.); 4) psychologische Merkmale des Weltraumflugs (emotionale Anspannung, Isolation usw.).

Life Support schafft die notwendigen Voraussetzungen für das Leben und Arbeiten im Kabinenraum. Eine Ausnahme in dieser Gruppe von Faktoren ist die kosmische Strahlung: Während einiger Sonneneruptionen kann die Höhe der kosmischen Strahlung so stark ansteigen, dass die Kabinenwände den Astronauten nicht vor der Einwirkung der kosmischen Strahlung schützen können.

und dass die Wissenschaftler noch nicht gelernt haben, das gesamte Spektrum der kosmischen Strahlung unter Erdbedingungen zu simulieren. Dies führt naturgemäß zu erheblichen Schwierigkeiten bei der Untersuchung der biologischen Wirkung der Höhenstrahlung und bei der Entwicklung von Schutzmaßnahmen.

In dieser Richtung werden verschiedene Studien durchgeführt, um einen elektrostatischen Schutz für ein Raumfahrzeug zu schaffen, d. h. es wird versucht, ein elektromagnetisches Feld um das Raumfahrzeug herum zu erzeugen, das geladene Teilchen ablenkt und sie daran hindert, in die Kabine zu gelangen. Auch in der Entwicklung pharmakochemischer Mittel zur Vorbeugung und Behandlung von Strahlenschäden wird viel Arbeit geleistet.

Die meisten Faktoren der zweiten Gruppe werden erfolgreich unter den Bedingungen des terrestrischen Experiments modelliert und seit langem untersucht (Vibration, Lärm, Überlastung). Ihre Wirkung auf den menschlichen Körper ist ganz klar und damit auch die Maßnahmen zur Vorbeugung möglicher Erkrankungen. Der Schwerelosigkeitsfaktor ist der wichtigste und spezifischste Faktor in der Raumfahrt. Zu beachten ist, dass im Falle einer Langzeitaktion diese nur unter realen Flugbedingungen untersucht werden kann, da in diesem Fall ihre Simulation auf der Erde sehr ungefähr ist.

Schließlich sind die dritte und vierte Gruppe von Flugfaktoren nicht so sehr kosmisch, aber die Bedingungen der Raumfahrt tragen so viel bei, was nur dieser Art von Aktivität inhärent ist, dass die Untersuchung der psychologischen Eigenschaften, die in diesem Fall auftreten, erforderlich ist , sowie die Arbeits- und Ruhemodi, die psychische Verträglichkeit und andere Faktoren sind ein separates und sehr komplexes Problem.

Es ist ganz offensichtlich, dass die Vielseitigkeit der Probleme der Weltraummedizin es uns nicht erlaubt, alle erschöpfend zu betrachten, und wir werden uns hier nur auf einige dieser Probleme konzentrieren.

Medizinische Kontrolle und medizinische Forschung während des Fluges

Im Komplex der Maßnahmen, die die Sicherheit von Kosmonauten im Flug gewährleisten, kommt der medizinischen Kontrolle eine wichtige Rolle zu, deren Aufgabe es ist, den Gesundheitszustand der Besatzungsmitglieder zu beurteilen und vorherzusagen sowie Empfehlungen für präventive und therapeutische Maßnahmen zu geben.

Ein Merkmal der medizinischen Kontrolle in der Raumfahrt ist, dass die "Patienten" der Ärzte gesunde, körperlich gut vorbereitete Menschen sind. Die Aufgabe der ärztlichen Kontrolle besteht in diesem Fall hauptsächlich darin, funktionelle Anpassungsveränderungen, die im menschlichen Körper unter dem Einfluss von Raumfahrtfaktoren (vor allem Schwerelosigkeit) auftreten können, zu erkennen, zu bewerten und zu analysieren, um Indikationen für den prophylaktischen Einsatz zu ermitteln Agenten, und auch in; Auswahl der optimalen Modi ihrer Verwendung.

Die Verallgemeinerung der Ergebnisse medizinischer Forschung bei Weltraumflügen und zahlreiche Studien mit Modellierung von Flugfaktoren unter Erdbedingungen ermöglichen es, Daten über die Wirkung verschiedener Belastungen auf den menschlichen Körper, über die zulässigen Grenzen von Schwankungen physiologischer Parameter usw. zu erhalten die Eigenschaften der Körperreaktionen unter diesen Bedingungen.

Es sollte betont werden, dass solche Studien in der Weltraummedizin, die unser Wissen über die normalen Manifestationen der Vitalaktivität des menschlichen Körpers klären und klarer zwischen seinen normalen und veränderten Reaktionen unterscheiden, von großer Bedeutung sind, um die ersten Anzeichen von Abweichungen nicht zu erkennen nur bei Raumfahrzeugbesatzungen im Flug, sondern auch in der klinischen Praxis, bei der Analyse von initialen und latenten Krankheitsformen und deren Prävention.

Als Informationsquellen werden Daten aus Gesprächen zwischen einem Arzt und Astronauten, Berichte von Astronauten über ihr Wohlbefinden und die Ergebnisse der Selbst- und gegenseitigen Kontrolle, Analysen von Funkgesprächen (einschließlich Spektralanalyse von Sprache) verwendet. Wichtige Informationsquellen sind die Daten der objektiven Registrierung physiologischer Parameter, Umweltindikatoren in der Kabine des Raumfahrzeugs (Druck, Sauerstoff- und Kohlendioxidgehalt, Feuchtigkeit, Temperatur usw.) sowie die Analyse der Ergebnisse der komplexesten Schiffskontrolloperationen und wissenschaftliche und technische Experimente.

Mit Hilfe von Telemetriesystemen werden diese Informationen an die Flugleitzentrale übermittelt, dort computergestützt verarbeitet und von Ärzten ausgewertet. Die zu erfassenden und zur Erde zu übertragenden physiologischen Parameter werden entsprechend den Merkmalen des Flugprogramms und den Besonderheiten der Aktivitäten der Besatzung bestimmt. Bei der Beurteilung des Gesundheitszustandes von Astronauten sind Informationen über den Zustand der lebenswichtigsten Systeme des menschlichen Körpers (Atmung und Blutkreislauf) sowie Veränderungen in der körperlichen Leistungsfähigkeit von Astronauten von größter Bedeutung.

in einem ungewöhnlichen Lebensraum helfen, die Mechanismen der Veränderungen der physiologischen Funktionen und der Anpassung des Körpers an Bedingungen der Schwerelosigkeit aufzuklären. All dies ist notwendig, um präventive Maßnahmen zu entwickeln und die medizinische Unterstützung für Folgeflüge zu planen.

Das Volumen der per Biotelemetrie zur Erde übertragenen medizinischen Informationen war bei verschiedenen Flügen nicht gleich. Bei den ersten Flügen im Rahmen der Programme Wostok und Voskhod, als unser Wissen über die Auswirkungen von Raumfahrtfaktoren auf den menschlichen Körper sehr begrenzt war, wurde eine ziemlich breite Palette physiologischer Parameter aufgezeichnet, da nicht nur der Gesundheitszustand überwacht werden musste von Astronauten, sondern auch umfassend zu untersuchen physiologische Reaktionen auf Flugbedingungen. Bei Flügen im Rahmen des Sojus-Programms ist die Anzahl der zur Erde übertragenen physiologischen Indikatoren begrenzt und war optimal für die Überwachung der Gesundheit von Kosmonauten.

Während der Flüge auf den Orbitalstationen wurden zuvor alle 7-10 Tage regelmäßige eingehende medizinische Untersuchungen durchgeführt. Letzteres umfasste klinische EKG-Untersuchungen (in Ruhe und bei Funktionstests), Registrierung des arteriellen und venösen Drucks, Untersuchung der Phasenstruktur des Herzzyklus gemäß Kinetokardiographie, Untersuchungen des Schlag- und Minutenvolumens des Herzens, gepulste Blutversorgung verschiedenen Körperregionen (mit der Methode der Rheographie) und eine Reihe anderer Erhebungen.

Als Funktionstests dienten eine dosierte körperliche Belastung des Körpers des Kosmonauten auf einem Fahrradergometer („Spacebike“) sowie ein Test mit Unterdruckanwendung auf den Unterkörper. Im letzteren Fall wurde mit Hilfe des „Chibis“-Vakuumkits, einer gewellten „Hose“, ein Unterdruck im Unterbauch und in den unteren Extremitäten erzeugt, der einen ähnlichen Blutfluss in diese Bereiche verursachte tritt auf der Erde während des aufrechten Aufenthaltes einer Person auf.

Eine solche Nachahmung einer vertikalen Körperhaltung ermöglicht es, zusätzliche Informationen über den erwarteten Zustand der Besatzung in der Nachflugzeit zu erhalten. Dieser Umstand erscheint äußerst wichtig, da, wie bei früheren Flügen festgestellt wurde, ein längerer Aufenthalt in der Schwerelosigkeit mit einer Abnahme der sogenannten orthostatischen Stabilität einhergeht, die sich in ausgeprägten Verschiebungen der Parameter des Herz-Kreislauf-Systems äußert, wenn a Person befindet sich in einer aufrechten Position.

An der Orbitalstation Salyut-6 (siehe Tabelle) wurde das Körpergewicht einer Person gemessen, das Volumen des Unterschenkels untersucht und auch der Zustand des Vestibularapparates und die Funktion der äußeren Atmung untersucht. Während des Fluges wurden Proben von Blut und anderen Körperflüssigkeiten entnommen, die Mikroflora der äußeren Haut, menschlicher Schleimhäute und Stationsoberflächen untersucht und Luftproben analysiert. Materialien, die im Flug zu Forschungszwecken mitgenommen wurden, wurden mit Besuchsexpeditionen zur Erde zur detaillierten Analyse geliefert.

Forschungsmethoden in der Raumfahrt

Startjahre von Raumfahrzeugen Physiologische Messmethoden

"Easts" 1961-1963 Elektrokardiographie (1-2 Ableitungen, Pneumographie, Seismokardiographie und Kinetokardiographie (charakterisieren die mechanische Funktion des Herzens), Elektrookulographie (Registrierung von Augenbewegungen), Elektroenzephalographie (Registrierung von Bioströmen der Großhirnrinde), galvanischer Hautreflex .

"Sonnenaufgang" 1964-1965 Elektrokardiographie, Pneumographie, Seismokardiographie, Elektroenzephalographie, Registrierung motorischer Schreibakte.

einzeln 1967-1970 Elektrokardiographie, Pneumographie, Seismokardiographie, Körpertemperatur.

Tachooszillation (zur Messung des Blutdrucks), Phlebographie (zur Registrierung der Jugularvenen-Pulskurve und Bestimmung des Venendrucks), Regraphie (zur Untersuchung des Schlag- und Minutenvolumens des Herzens und der Pulsdurchblutung verschiedener Körperbereiche), Messung des Körpergewichts, Schienbeinvolumen, Blutentnahme, Untersuchung der äußeren Atmung, mikrobiologische Untersuchungen sowie Untersuchungen des Wasser-Salz-Stoffwechsels etc.

Bei langen Flügen auf den Saljut-Sojus-Orbitalkomplexen wurde großer Wert auf die medizinische Versorgung gelegt. Das medizinische Management ist ein Teil (Subsystem) eines allgemeineren Systems "Besatzung - Schiff - Flugkontrollzentrum", und seine Funktionen zielen darauf ab, die maximale Organisation des gesamten Systems als Ganzes aufrechtzuerhalten, indem die gute Gesundheit der Besatzung und ihrer Besatzung aufrechterhalten wird notwendige Leistung. Dazu arbeitete der Sanitätsdienst eng mit der Besatzung und den Flugprogrammplanern zusammen. Das Arbeitskontrollgremium war die Medical Support Group im Mission Control Center, die in gegenseitigen Kontakt mit der Besatzung, mit der Advisory and Forecasting Group und mit anderen Gruppen des Flight Control Centers trat.

Die Ergebnisse der Untersuchungen und die auf ihrer Grundlage gebildeten Empfehlungen zum Einsatz von Prophylaxemitteln, Arbeits- und Ruheregime und sonstigen medizinischen Maßnahmen wurden systematisch mit der Besatzung besprochen und von dieser zur Durchführung angenommen. All dies schuf eine Atmosphäre des Wohlwollens und der geschäftsmäßigen Zusammenarbeit zwischen der medizinischen Selbsthilfegruppe und der Besatzung bei der Lösung des Problems der Aufrechterhaltung der Gesundheit der Besatzung während des Fluges und bei der Vorbereitung auf ihr Treffen mit der Erde.

Mittel zur Vorbeugung

Voraussetzung für die Entwicklung präventiver Maßnahmen und eines rationalen Systems der medizinischen Kontrolle bei Langzeit-Raumflügen. Die bisher verfügbaren Daten erlauben es uns, einige Arbeitshypothesen zu formulieren, die als Blaupause für weitere Forschungen betrachtet werden können.

Das Hauptglied in der Pathogenese der Wirkung des Schwerelosigkeitsfaktors ist offenbar eine Abnahme der funktionellen Belastung einer Reihe von Systemen des menschlichen Körpers aufgrund des Gewichtsmangels und der damit verbundenen mechanischen Belastung von Körperstrukturen. Die funktionelle Unterbelastung des menschlichen Körpers in Schwerelosigkeit äußert sich wahrscheinlich in einer Änderung der Afferenzierung von Mechanorezeptoren sowie in einer Änderung der Verteilung flüssiger Medien und einer Abnahme der Belastung des Bewegungsapparates des Astronauten und seines Tonikums Muskeln.

es gibt immer eine spannung von strukturen aufgrund der gewichtskraft. Gleichzeitig sind eine Vielzahl von Muskeln sowie Bänder, einige Gelenke, die diesem Trend entgegenwirken, unabhängig von der Position des menschlichen Körpers ständig belastet. Unter dem Einfluss des Gewichts neigen auch die inneren Organe dazu, sich in Richtung Erde zu verschieben, wodurch die Bänder, die sie fixieren, gedehnt werden.

Zahlreiche Nervenwahrnehmungsgeräte (Rezeptoren), die sich in Muskeln, Bändern, inneren Organen, Blutgefäßen usw. befinden, senden Impulse an das Zentralnervensystem und signalisieren die Position des Körpers. Die gleichen Signale kommen vom Vestibularapparat im Innenohr, wo Kohlendioxidsalzkristalle (Stolithen), die die Nervenenden unter dem Einfluss ihres Gewichts verschieben, die Bewegung des Körpers signalisieren.

Während eines langen Fluges und seiner unverzichtbaren Eigenschaft - der Schwerelosigkeit - fehlt jedoch das Gewicht des Körpers und seiner Einzelteile. Die Rezeptoren von Muskeln, inneren Organen, Bändern, Blutgefäßen arbeiten in der Schwerelosigkeit sozusagen „anders“. Informationen über die Position des Körpers stammen hauptsächlich aus dem visuellen Analysator, und das Zusammenspiel von Raumanalysatoren, die während der Entwicklung des menschlichen Körpers entwickelt wurden (Sehen, Vestibularapparat, Muskelgefühl usw.), ist gestört. Muskel, Tonus und Belastung der gesamten Muskulatur werden reduziert, da ihnen nicht mit der Gewichtskraft entgegengewirkt werden muss.

Infolgedessen nimmt in der Schwerelosigkeit das Gesamtvolumen der Impulse von den wahrnehmenden Elementen (Rezeptoren), die zum zentralen Nervensystem gelangen, ab. Dies führt zu einer Abnahme der Aktivität des zentralen Nervensystems, was wiederum die Regulierung der inneren Organe und anderer Funktionen des menschlichen Körpers beeinflusst. Der menschliche Körper ist jedoch eine äußerst plastische Struktur, und nach einer Weile, in der sich eine Person in einem Zustand der Schwerelosigkeit befindet, passt sich ihr Körper diesen Bedingungen an, und die Arbeit der inneren Organe findet bereits in einer neuen, anderen (im Vergleich zu der Erde) Funktionsebene der Interaktion zwischen Systemen.

neigt durch sein Gewicht zu den darunter liegenden Körperteilen (Beine, Unterbauch). In dieser Hinsicht entwickelt der Körper des Astronauten ein System von Mechanismen, die eine solche Bewegung verhindern. In der Schwerelosigkeit gibt es außer der Energie des Herzimpulses keine Kraft, die zur Bewegung des Blutes in die unteren Körperteile beitragen würde. Infolgedessen kommt es zu einem Blutrausch zu den Kopf- und Brustorganen.

Venen und Vorhöfe. Dies ist der Grund für das Signal an das zentrale Nervensystem über die Einbeziehung von Mechanismen, die helfen, überschüssige Flüssigkeit im Blut zu reduzieren. Infolgedessen treten eine Reihe von Reflexreaktionen auf, die zu einer erhöhten Ausscheidung von Flüssigkeit und damit Salzen aus dem Körper führen. Letztendlich kann das Körpergewicht abnehmen und sich der Gehalt einiger Elektrolyte, insbesondere Kalium, sowie der Zustand des Herz-Kreislauf-Systems verändern.

Die Umverteilung des Blutes spielt offenbar eine gewisse Rolle bei der Entstehung von Gleichgewichtsstörungen (kosmische Form der Reisekrankheit) in der Anfangszeit des Schwerelosigkeitsaufenthalts. Die Hauptrolle gehört hier jedoch wahrscheinlich immer noch der Verletzung der gut koordinierten Arbeit der Sinnesorgane in Schwerelosigkeit, die die räumliche Orientierung durchführen.

zu einer entsprechenden Veränderung der sogenannten Anti-Schwerkraft-Muskeln, einer Abnahme ihres Tonus, Atrophie. Eine Abnahme des Muskeltonus und der Muskelkraft wiederum trägt zu einer Verschlechterung der Regulierung der vertikalen Körperhaltung und einer Verletzung des Gangs des Astronauten in der Nachflugzeit bei. Gleichzeitig kann auch die Umstrukturierung des motorischen Stereotyps im Prozess ursächlich für diese Phänomene sein.

Die obigen Vorstellungen über den Mechanismus der Veränderung einiger Funktionen des menschlichen Körpers unter schwerelosen Bedingungen sind natürlich eher schematisch und noch nicht in allen Zusammenhängen experimentell bestätigt. Wir haben diese Diskussionen nur mit dem Ziel geführt, die Vernetzung aller Funktionen des Organismus des Astronauten zu zeigen, wenn Änderungen in einem Glied eine ganze Reihe von Reaktionen verschiedener Systeme hervorrufen. Andererseits ist es wichtig, die Umkehrbarkeit von Veränderungen zu betonen, die breiten Möglichkeiten, den menschlichen Körper an die Wirkung der ungewöhnlichsten Umweltfaktoren anzupassen.

Die beschriebenen Veränderungen der Körperfunktionen des Astronauten in Schwerelosigkeit können als Spiegelbild der Anpassungsreaktionen eines Menschen auf neue Existenzbedingungen - auf das Fehlen von Gewichtskraft - angesehen werden. Diese Veränderungen bestimmen natürlich maßgeblich die entsprechenden Reaktionen des menschlichen Körpers bei der Rückkehr eines Astronauten auf die Erde und bei der anschließenden Anpassung seines Körpers an die Erdbedingungen, oder wie Mediziner sagen, bei der Wiederanpassung.

Die nach kurzzeitigen Flügen in den Weltraum festgestellten und mit zunehmender Flugdauer fortschreitenden Verschiebungen einer Reihe von Funktionen des Organismus des Kosmonauten warfen die Frage nach der Entwicklung von Mitteln zur Vermeidung der negativen Auswirkungen der Schwerelosigkeit auf. Theoretisch könnte man davon ausgehen, dass der Einsatz künstlicher Schwerkraft (IGF) der radikalste Schutz vor Schwerelosigkeit wäre. Die Schaffung eines ICT führt jedoch zu einer Reihe von physiologischen Problemen, die damit verbunden sind, sich in einem rotierenden System zu befinden, sowie zu technischen Problemen, die die Schaffung eines ICT in der Raumfahrt sicherstellen sollten.

In diesem Zusammenhang begannen Forscher schon lange vor Beginn der Raumfahrt nach anderen Wegen zu suchen, um nachteilige Veränderungen im menschlichen Körper während der Raumfahrt zu verhindern. Im Zuge dieser Studien wurden zahlreiche Methoden getestet, um die negativen Auswirkungen der Schwerelosigkeit zu verhindern, die nicht mit der Nutzung von IKT zusammenhängen. Dazu gehören zum Beispiel physikalische Methoden, die darauf abzielen, die Umverteilung des Blutes im Körper des Astronauten während oder nach dem Ende des Fluges zu reduzieren, sowie die Neuroreflexmechanismen zu stimulieren, die die Blutzirkulation in der vertikalen Position des Körpers regulieren. Zu diesem Zweck die Anwendung von Unterdruck auf den unteren Teil des Körpers, aufblasbare Manschetten an Armen und Beinen, Anzüge zur Erzeugung einer positiven Druckdifferenz, Rotation auf einer Zentrifuge mit kleinem Radius, Trägheitsstoßeffekte, elektrische Stimulation der Muskeln der unteren Extremitäten, elastische und Anti-G-Anzüge usw. .

Unter anderen Methoden dieser Prävention erwähnen wir körperliche Aktivität, die darauf abzielt, die Fitness des Körpers zu erhalten und bestimmte Gruppen von Rezeptoren zu stimulieren (körperliches Training, Lastanzüge, Belastung des Skeletts); Auswirkungen im Zusammenhang mit der Regulierung der Ernährung (Zugabe von Salzen, Proteinen und Vitaminen zu Lebensmitteln, Rationierung von Ernährung und Wasserverbrauch); gezielte Beeinflussung mit Hilfe sogenannter Medikamente und einer modifizierten Gasumgebung.

Prophylaktische Mittel gegen ungünstige Veränderungen im Körper des Kosmonauten können nur wirksam sein, wenn sie unter Berücksichtigung des Mechanismus dieser Störungen verschrieben werden. Im Hinblick auf die Schwerelosigkeit sollten prophylaktische Maßnahmen vor allem darauf abzielen, den Mangel an Muskelaktivität auszugleichen, sowie die Wirkungen zu reproduzieren, die unter Erdbedingungen durch das Gewicht von Blut und Gewebeflüssigkeit bestimmt werden.

Körperübungen auf Laufband und Fahrradergometer sowie Kraftübungen mit Expandern; 2) Schaffung einer konstanten Belastung des Bewegungsapparates und der Skelettmuskulatur des Astronauten (täglicher Aufenthalt von 10-16 Stunden in Lastanzügen); 3) Training mit der Anwendung von Unterdruck auf den Unterkörper, durchgeführt am Ende des Fluges; 4) die Verwendung von Wasser-Salz-Zusätzen am Tag des Endes des Fluges; 5) die Verwendung eines Anti-G-Anzugs nach dem Flug.

Mit Hilfe von Spezialanzügen und einem System von Gummistoßdämpfern wurde beim "Space Charging" eine Belastung von 50 kg in Richtung der Körperlängsachse sowie eine statische Belastung der Hauptgruppen erzeugt Anti-Schwerkraft-Muskeln.

Das körperliche Training wurde auch auf einem Fahrradergometer durchgeführt - einem Gerät, das einem Fahrrad ähnelt, aber still steht. Darauf traten die Astronauten mit den Füßen oder Händen in die Pedale und erzeugten so eine entsprechende Belastung der entsprechenden Muskelgruppen.

Lastanzüge reproduzierten eine konstante statische Belastung des Bewegungsapparates und der Skelettmuskulatur des Astronauten, die das Fehlen der Erdanziehungskraft gewissermaßen kompensierte. Strukturell sind die Anzüge als halbanliegende Overalls gefertigt, die elastische Elemente wie Gummistoßdämpfer enthalten.

Um einen Unterdruck am Unterkörper zu erzeugen, wurde ein Vakuumset in Form einer Hose verwendet, bei der es sich um einen hermetischen Beutel auf einem Rahmen handelt, in dem ein Vakuum erzeugt werden kann. Mit abnehmendem Druck werden Bedingungen für den Blutabfluss zu den Beinen geschaffen, was zu seiner Verteilung beiträgt, was typisch für eine Person ist, die sich unter Erdbedingungen in einer vertikalen Position befindet.

Wasser-Salz-Ergänzungen sollten Wasser im Körper zurückhalten und das Blutplasmavolumen erhöhen. Der vor dem Abstieg unter dem Raumanzug getragene Nachflug-Prophylaxeanzug wurde entwickelt, um einen übermäßigen Druck auf die Beine zu erzeugen, der die Ansammlung von Blut in den unteren Extremitäten auf der Erde in einer vertikalen Körperposition verhindert und die Aufrechterhaltung einer normalen Blutzirkulation begünstigt Bewegung von einer horizontalen in eine vertikale Position.

Veränderung der Grundfunktionen des menschlichen Körpers in der Schwerelosigkeit

Das Hauptergebnis der Untersuchung des Weltraums (aus medizinischer Sicht) war der Nachweis der Möglichkeit nicht nur eines langen Aufenthalts einer Person in der Raumfahrt, sondern auch ihrer vielseitigen Aktivitäten dort. Dies gibt nun das Recht, den Weltraum als die Umgebung für die zukünftige menschliche Besiedlung zu betrachten, und das Raumfahrzeug und den Flug selbst in den Weltraum als die effektivste, direkte Möglichkeit, die Reaktionen des menschlichen Körpers unter diesen Bedingungen zu studieren. Bis heute sind viele Informationen über die Reaktionen verschiedener physiologischer Systeme des Kosmonautenkörpers in verschiedenen Phasen des Fluges und in der Zeit nach dem Flug gesammelt worden.

Ein äußerlich der Reisekrankheit ähnlicher Symptomenkomplex (verminderter Appetit, Schwindel, vermehrter Speichelfluss, Übelkeit und teilweise Erbrechen, räumliche Illusionen) wird in unterschiedlicher Ausprägung bei etwa jedem dritten Kosmonauten beobachtet und manifestiert sich in den ersten 3-6 Flugtagen. Es ist wichtig anzumerken, dass es derzeit noch unmöglich ist, den Grad der Manifestation dieser Phänomene bei Kosmonauten im Flug zuverlässig vorherzusagen. Einige Kosmonauten zeigten am ersten Tag nach der Rückkehr zur Erde auch Anzeichen von Reisekrankheit. Die Entwicklung des Symptomenkomplexes der Reisekrankheit im Flug wird derzeit durch eine Änderung des Funktionszustands des Vestibularapparats des Astronauten und eine Verletzung des Zusammenspiels seiner sensorischen Systeme sowie durch hämodynamische Merkmale (Blutumverteilung) unter Schwerelosigkeitsbedingungen erklärt .

Der Symptomkomplex der Umverteilung des Blutes in den oberen Teil des Körpers tritt bei fast allen Astronauten im Flug auf, tritt am ersten Tag auf und dann zu verschiedenen Zeiten, im Durchschnitt innerhalb einer Woche, glättet sich allmählich (aber verschwindet nicht immer vollständig) . Dieser Symptomkomplex äußert sich in einem Gefühl von Blutrausch und Schweregefühl im Kopf, verstopfter Nase, Glättung von Falten und Schwellungen im Gesicht, einer Erhöhung der Blutversorgung und des Drucks in den Halsvenen und Anzeichen einer Blutfüllung der Kopf. Das Beinvolumen wird reduziert. Die beschriebenen Phänomene sind mit der Umverteilung des Blutes aufgrund des fehlenden Gewichts in der Schwerelosigkeit verbunden, was zu einer Abnahme der Blutansammlung in den unteren Extremitäten und einer Erhöhung des Blutflusses zum Oberkörper führt.

einige Arbeitsvorgänge und es ist schwierig, die Muskelanstrengung einzuschätzen, die erforderlich ist, um eine Reihe von Bewegungen auszuführen. Bereits in den ersten Flugtagen erlangen diese Bewegungen jedoch wieder die nötige Genauigkeit, der notwendige Kraftaufwand sinkt und die Effizienz der Motorleistung steigt. Bei der Rückkehr zur Erde nimmt subjektiv das Gewicht von Gegenständen und dem eigenen Körper zu und die Regulation der vertikalen Körperhaltung ändert sich. Eine Nachflugstudie der motorischen Sphäre bei Kosmonauten zeigt eine Abnahme des Volumens der unteren Extremitäten, einen gewissen Verlust an Muskelmasse und eine Subatrophie der Anti-Schwerkraft-Muskeln, hauptsächlich der langen und breiten Rückenmuskeln.

Veränderungen der Funktionen des Herz-Kreislauf-Systems während langfristiger Raumflüge äußern sich in einer Tendenz zu einer leichten Abnahme bestimmter Indikatoren des arteriellen Drucks, einer Erhöhung des Venendrucks im Bereich der Halsvenen und einer Abnahme in ihm die Region des Unterschenkels. Der Blutausstoß während der Kontraktion des Herzens (Schlagvolumen) nimmt zunächst zu, und das Minutenvolumen der Blutzirkulation tendiert dazu, die Werte vor dem Flug während des Fluges zu überschreiten. Die Indikatoren für die Blutfüllung des Kopfes nahmen normalerweise zu, ihre Normalisierung trat nach 3-4 Flugmonaten auf und nahm im Unterschenkelbereich ab.

Die Reaktion des Herz-Kreislauf-Systems auf Funktionstests mit der Anwendung von Unterdruck auf den Unterkörper und körperliche Aktivität erfuhr einige Veränderungen im Flug. Während des Tests mit der Anwendung von Unterdruck waren die Reaktionen des Astronauten im Gegensatz zu den terrestrischen stärker ausgeprägt, was auf die Entwicklung von orthostatischen Entzugsphänomenen hinwies. Gleichzeitig wurde die Belastbarkeit während sechsmonatiger Flüge in fast allen Befragungen als gut bewertet und die Reaktionen unterschieden sich qualitativ nicht von der Vorflugzeit. Dies deutete darauf hin, dass es mit Hilfe präventiver Maßnahmen möglich ist, die Reaktion des Körpers auf Funktionstests zu stabilisieren und in einigen Fällen sogar einen geringeren Schweregrad als in der Vorflugzeit zu erreichen.

In der Nachflugphase, beim Übergang von der horizontalen in die vertikale Position sowie während eines orthostatischen Tests (passive vertikale Position auf einem geneigten Tisch) sind die Reaktionen stärker als vor dem Flug. Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass das Blut unter Erdbedingungen wieder an Gewicht gewinnt und in die unteren Gliedmaßen strömt und sich hier aufgrund einer Abnahme des Tonus der Blutgefäße und Muskeln bei Astronauten mehr Blut als gewöhnlich ansammeln kann. Infolgedessen kommt es zu einem Blutabfluss aus dem Gehirn.

Der Blutdruck kann stark abfallen, das Gehirn leidet unter Blut- und damit Sauerstoffmangel.

Salz nach dem Flug. Unmittelbar nach Flügen nimmt die Ausscheidung von Flüssigkeit durch die Nieren ab und die Ausscheidung von Calcium- und Magnesiumionen sowie Kaliumionen nimmt zu. Eine negative Kaliumbilanz in Kombination mit einer erhöhten Stickstoffausscheidung weist wahrscheinlich auf eine Abnahme der Zellmasse und eine Abnahme der Fähigkeit der Zellen zur vollständigen Aufnahme von Kalium hin. Studien einiger Nierenfunktionen mit Stresstests zeigten eine Fehlanpassung im Ionoregulationssystem in Form von multidirektionalen Änderungen in der Ausscheidung von Flüssigkeit und einigen Ionen. Bei der Analyse der gewonnenen Daten gewinnt man den Eindruck, dass die Verschiebungen im Wasser-Salz-Haushalt auf Veränderungen der Regulationssysteme und des Hormonstatus unter dem Einfluss des Fluchtfaktors zurückzuführen sind.

Bei mehreren Flügen wurde eine Abnahme der Mineralstoffsättigung des Knochengewebes (Verlust von Kalzium und Phosphor in den Knochen) festgestellt. So betrugen diese Verluste nach 175- und 185-tägigen Flügen 3,2–8,3 %, was deutlich weniger ist als nach längerer Bettruhe. Eine solch relativ geringe Abnahme der mineralischen Bestandteile im Knochengewebe ist ein sehr bedeutsamer Umstand, da eine Reihe von Wissenschaftlern die Demineralisierung des Knochengewebes als einen der Faktoren angesehen haben, die ein Hindernis für die Verlängerung der Dauer von Weltraumflügen darstellen können.

Biochemische Studien haben gezeigt, dass unter dem Einfluss von Langzeit-Weltraumflügen die Stoffwechselvorgänge aufgrund der Anpassung des Körpers des Kosmonauten an die Bedingungen der Schwerelosigkeit neu organisiert werden. In diesem Fall werden keine ausgeprägten Veränderungen im Stoffwechsel beobachtet.

und erholt sich ca. 1-1,5 Monate nach dem Flug. Untersuchungen zum Gehalt an Erythrozyten im Blut während und nach Flügen sind von großem Interesse, da die durchschnittliche Lebensdauer von Erythrozyten bekanntlich 120 Tage beträgt.

Volumen des Blutplasmas. Infolgedessen werden Kompensationsmechanismen aktiviert, die versuchen, die Grundkonstanten des zirkulierenden Blutes aufrechtzuerhalten, was (aufgrund einer Abnahme des Blutplasmavolumens) zu einer angemessenen Abnahme der Erythrozytenmasse führt. Eine schnelle Wiederherstellung der Erythrozytenmasse nach der Rückkehr zur Erde ist unmöglich, da die Bildung von Erythrozyten langsam erfolgt, während der flüssige Teil des Blutes (Plasma) wiederhergestellt wird! deutlich schneller. Diese schnelle Wiederherstellung des zirkulierenden Blutvolumens führt zu einer scheinbaren weiteren Abnahme der Anzahl roter Blutkörperchen, die nach 6-7 Wochen nach Ende des Fluges wiederhergestellt ist.

So erlauben die Ergebnisse hämatologischer Studien, die während und nach Langzeit-Weltraumflügen gewonnen wurden, eine optimistische Einschätzung der Möglichkeit der Anpassung des Blutsystems eines Astronauten an die Flugbedingungen und seiner Erholung in der Zeit nach dem Flug. Dieser Umstand ist äußerst wichtig, da in der Fachliteratur die möglichen hämatologischen Veränderungen, die bei Langzeitraumflügen zu erwarten sind, als eines der Probleme angesehen werden, die eine weitere Verlängerung der Flugdauer verhindern können.

nach dem Flug. Trotzdem muss gesagt werden, dass wir immer noch nicht alles über die Reaktionen von Kosmonauten auf einem langen Flug wissen, wir können nicht gegen alle widrigen Phänomene kämpfen. In dieser Hinsicht gibt es noch viel zu tun.

Eine westliche medizinische Studie und Beobachtung von 12 Astronauten zeigte, dass das menschliche Herz bei längerer Exposition gegenüber Mikrogravitation um 9,4 Prozent kugelförmiger wird, was wiederum eine Vielzahl von Problemen bei seiner Arbeit verursachen kann. Besonders drängend kann dieses Problem bei Langzeit-Raumfahrten, beispielsweise zum Mars, werden.

„Das Herz im Weltraum funktioniert ganz anders als in der Schwerkraft der Erde, was wiederum zum Verlust seiner Muskelmasse führen kann“, sagt Dr. James Thomas von der NASA.

„All dies wird nach unserer Rückkehr zur Erde schwerwiegende Folgen haben, daher suchen wir derzeit nach Möglichkeiten, diesen Verlust an Muskelmasse zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren.“

Experten stellen fest, dass das Herz nach der Rückkehr zur Erde seine ursprüngliche Form annimmt, aber niemand weiß, wie sich eines der wichtigsten Organe unseres Körpers nach langen Flügen verhalten wird. Ärzten sind bereits Fälle bekannt, in denen bei zurückkehrenden Astronauten Schwindel und Orientierungslosigkeit auftraten. In einigen Fällen gibt es eine starke Veränderung des Blutdrucks (es gibt einen starken Abfall), insbesondere wenn eine Person versucht aufzustehen. Darüber hinaus leiden einige Astronauten während der Missionen unter Arrhythmie (abnormalem Herzrhythmus).

Die Forscher stellen fest, dass Methoden und Regeln entwickelt werden müssen, die es Weltraumreisenden ermöglichen, diese Art von Problemen zu vermeiden. Wie bereits erwähnt, könnten solche Methoden und Regeln nicht nur für Astronauten nützlich sein, sondern auch für normale Menschen auf der Erde – diejenigen, die Herzprobleme haben, sowie diejenigen, denen Bettruhe verordnet wird.

Ein fünfjähriges Forschungsprogramm hat nun damit begonnen, das Ausmaß der Auswirkungen des Weltraums auf die Beschleunigung der Entwicklung von Atherosklerose (Blutgefäßerkrankung) bei Astronauten zu bestimmen.

Trunkenheit und psychische Störungen

Obwohl die anonyme Umfrage der NASA den Verdacht auf häufiges Trinken alkoholischer Getränke durch Astronauten ausräumte, gab es 2007 zwei Fälle, in denen tatsächlich betrunkene NASA-Astronauten in das russische Raumschiff Sojus fliegen durften. Gleichzeitig durften die Menschen fliegen, auch nachdem die Ärzte, die diese Astronauten auf den Flug vorbereitet hatten, sowie andere Teilnehmer der Mission den Behörden über den sehr heißen Zustand ihrer Kollegen berichteten.

Gemäß der damaligen Sicherheitspolitik sprach die NASA davon, Astronauten 12 Stunden vor Trainingsflügen offiziell das Trinken von Alkohol zu verbieten. Die Wirksamkeit dieser Regel wurde auch für die Dauer von Raumflügen implizit vorausgesetzt. Nach dem oben beschriebenen Vorfall war die NASA jedoch empört über die Nachlässigkeit der Astronauten, dass die Agentur beschloss, diese Regelung in Bezug auf die Raumfahrt offiziell zu machen.

Der ehemalige Astronaut Mike Mullane hat einmal gesagt, Astronauten hätten vor einem Flug Alkohol getrunken, um den Körper zu entwässern (Alcohol dehydrates), um letztlich die Belastung der Blase zu reduzieren und beim Start plötzlich nicht mehr auf die Toilette gehen zu wollen.

Auch der psychologische Aspekt hatte seinen Platz unter den Gefahren bei Weltraummissionen. Während der Weltraummission Skylab 4 waren die Astronauten so „müde“, mit dem Raumflugkontrollzentrum zu kommunizieren, dass sie den Funkverkehr für fast einen Tag abschalteten und Nachrichten der NASA ignorierten. Seit diesem Vorfall haben Wissenschaftler versucht, die potenziellen negativen psychologischen Auswirkungen zu identifizieren und anzugehen, die mit stressigeren, längeren Missionen zum Mars einhergehen könnten.

Schlafentzug und Einnahme von Schlafmitteln

Eine 10-Jahres-Studie hat gezeigt, dass Astronauten in den letzten Wochen vor dem Start und während des Starts von Weltraummissionen deutlich unter Schlafmangel leiden. Unter den Befragten gaben drei von vier zu, Medikamente zu nehmen, die ihnen beim Schlafen halfen, obwohl die Einnahme solcher Medikamente beim Fliegen des Raumfahrzeugs und bei der Arbeit mit anderen Geräten gefährlich sein könnte. Die gefährlichste Situation in diesem Fall könnte sein, wenn die Astronauten das gleiche Medikament und zur gleichen Zeit einnahmen. In diesem Fall könnten sie zum Zeitpunkt eines Notfalls, der eine Notlösung erfordert, diese einfach verschlafen.

Obwohl die NASA jedem Astronauten vorschrieb, mindestens achteinhalb Stunden am Tag zu schlafen, bekamen die meisten von ihnen während ihrer Missionen nur etwa sechs Stunden Ruhezeit pro Tag. Die Schwere einer solchen Belastung des Körpers wurde durch die Tatsache verschlimmert, dass die Menschen in den letzten drei Monaten des Trainings vor dem Flug weniger als sechseinhalb Stunden am Tag schliefen.

„Zukünftige Missionen zum Mond, Mars und darüber hinaus werden die Entwicklung effektiverer Maßnahmen erfordern, um Schlafentzug anzugehen und die menschliche Leistungsfähigkeit während der Raumfahrt zu optimieren“, sagte Dr. Charles Kseiler, leitender Forscher zu diesem Thema.

„Diese Maßnahmen können Änderungen im Arbeitsplan umfassen, die unter Berücksichtigung der Exposition des Menschen gegenüber bestimmten Lichtwellen durchgeführt werden, sowie Änderungen in der Verhaltensstrategie der Besatzung für einen bequemeren Eintritt in den Schlafzustand unentbehrlich, um am nächsten Tag Gesundheit, Kraft und gute Laune wiederherzustellen.

Schwerhörigkeit

haben gezeigt, dass einige Astronauten seit der Zeit der Space-Shuttle-Missionen Fälle von vorübergehendem signifikantem und weniger signifikantem Hörverlust erlitten haben. Sie wurden am häufigsten festgestellt, wenn Menschen hohen Schallfrequenzen ausgesetzt waren. Auch Besatzungsmitglieder der sowjetischen Raumstation Saljut 7 und der russischen Mir erlitten nach der Rückkehr zur Erde einen leichten bis schweren Hörverlust. Auch in all diesen Fällen war die Ursache für einen teilweisen oder vollständigen vorübergehenden Hörverlust die Exposition gegenüber hohen Schallfrequenzen.

Die Besatzung der Internationalen Raumstation muss jeden Tag Ohrstöpsel tragen. Um den Lärm an Bord der ISS zu reduzieren, wurde unter anderem vorgeschlagen, spezielle Schallschutzpolster in den Wänden der Station zu verwenden sowie leisere Lüfter zu installieren.

Neben der lauten Umgebung können jedoch auch andere Faktoren einen Hörverlust beeinflussen: zum Beispiel der Zustand der Atmosphäre in der Station, ein erhöhter Hirndruck sowie ein erhöhter Kohlendioxidgehalt in der Station.

Im Jahr 2015 plant die NASA mit der Erforschung von Möglichkeiten zur Vermeidung der Auswirkungen von Hörverlust während jahrelanger Missionen mit Hilfe der ISS-Crew. Die Wissenschaftler wollen sehen, wie lange diese Effekte vermieden werden können und welches akzeptable Risiko mit Hörverlust verbunden ist. Ein Hauptziel des Experiments wird es sein, festzustellen, wie der Hörverlust insgesamt minimiert werden kann, und nicht nur während einer bestimmten Weltraummission.

Steine ​​in den Nieren

Jeder zehnte Mensch auf der Erde entwickelt früher oder später das Problem von Nierensteinen. Dieses Problem wird jedoch bei Astronauten viel akuter, da die Knochen des Körpers im Weltraum noch schneller nützliche Substanzen verlieren als auf der Erde. Im Körper werden Salze (Kalziumphosphat) freigesetzt, die durch das Blut dringen und sich in den Nieren anreichern. Diese Salze können kompaktiert werden und die Form von Steinen annehmen. Gleichzeitig kann die Größe dieser Steine ​​von mikroskopisch bis ziemlich ernst variieren - bis hin zur Größe einer Walnuss. Das Problem ist, dass diese Steine ​​die Gefäße und andere Flüsse blockieren können, die das Organ versorgen oder überschüssige Substanzen aus den Nieren entfernen.

Für Astronauten ist das Risiko, Nierensteine ​​zu entwickeln, gefährlicher, da unter Mikrogravitationsbedingungen das Blutvolumen im Körper abnehmen kann. Darüber hinaus trinken viele Astronauten nicht 2 Liter Flüssigkeit pro Tag, was wiederum sicherstellen könnte, dass ihr Körper vollständig mit Feuchtigkeit versorgt ist, und verhindert, dass Steine ​​​​in den Nieren stagnieren und ihre Partikel mit dem Urin entfernen.

Es wird darauf hingewiesen, dass mindestens 14 amerikanische Astronauten fast unmittelbar nach Abschluss ihrer Weltraummissionen ein Problem mit Nierensteinen entwickelten. 1982 wurde bei einem Besatzungsmitglied an Bord der sowjetischen Station Saljut-7 ein Fall akuter Schmerzen registriert. Der Kosmonaut litt zwei Tage lang unter starken Schmerzen, während seinem Kameraden nichts anderes übrig blieb, als dem Leiden seines Kollegen hilflos zuzusehen. Zuerst dachten alle, es sei eine akute Blinddarmentzündung, aber nach einer Weile bekam der Astronaut zusammen mit dem Urin einen kleinen Nierenstein.

Wissenschaftler entwickeln seit langem ein spezielles Ultraschallgerät in Desktop-Größe, das Nierensteine ​​erkennen und sie mithilfe von Schallwellenimpulsen entfernen kann. Es scheint, dass so etwas an Bord eines Schiffes, das zum Mars fährt, definitiv nützlich sein könnte.

Lungenkrankheit

Obwohl wir noch nicht genau wissen, welche negativen Auswirkungen Staub von anderen Planeten oder Asteroiden auf die Gesundheit haben kann, kennen Wissenschaftler einige sehr unangenehme Auswirkungen, die durch die Einwirkung von Mondstaub auftreten können.

Die schwerste Auswirkung des Einatmens von Staub tritt höchstwahrscheinlich in der Lunge auf. Unglaublich scharfe Mondstaubpartikel können jedoch nicht nur die Lunge, sondern auch das Herz ernsthaft schädigen und gleichzeitig eine ganze Reihe verschiedener Leiden verursachen, die von schweren Organentzündungen bis hin zu Krebs reichen. Ähnliche Wirkungen können beispielsweise durch Asbest verursacht werden.

Scharfe Staubpartikel können nicht nur innere Organe schädigen, sondern auch Entzündungen und Schürfwunden auf der Haut verursachen. Zum Schutz müssen spezielle mehrschichtige Kevlar-ähnliche Materialien verwendet werden. Mondstaub kann leicht die Hornhäute der Augen beschädigen, was wiederum der schwerste Notfall für eine Person im Weltraum sein kann.

Wissenschaftler stellen mit Bedauern fest, dass sie nicht in der Lage sind, den Mondboden zu simulieren und alle erforderlichen Tests durchzuführen, um die Auswirkungen von Mondstaub auf den Körper zu bestimmen. Eine der Schwierigkeiten bei der Lösung dieses Problems besteht darin, dass sich Staubpartikel auf der Erde nicht im Vakuum befinden und nicht ständig Strahlung ausgesetzt sind. Nur mehr Forschung am Staub auf der Oberfläche des Mondes selbst statt in einem Labor wird den Wissenschaftlern die Daten liefern, die sie benötigen, um wirksame Methoden zur Abwehr dieser winzigen toxischen Killer zu entwickeln.

Ausfall des Immunsystems

Unser Immunsystem verändert sich und reagiert auf jede noch so kleine Veränderung in unserem Körper. Schlafmangel, unzureichende Nährstoffzufuhr oder auch ganz normaler Stress schwächen unser Immunsystem. Aber das ist auf der Erde. Eine Veränderung des Immunsystems im Weltraum kann sich schließlich in eine gewöhnliche Erkältung verwandeln oder eine potenzielle Gefahr in der Entwicklung viel schwerwiegenderer Krankheiten bergen.
Im Weltall ändert sich die Verteilung der Immunzellen im Körper kaum. Eine weitaus größere Gesundheitsgefährdung kann durch Veränderungen in der Funktion dieser Zellen verursacht werden. Wenn die Funktion der Zelle eingeschränkt ist, können bereits unterdrückte Viren im menschlichen Körper wieder erwachen. Und zwar heimlich, ohne Manifestation von Krankheitssymptomen. Wenn Immunzellen überaktiv werden, überreagiert das Immunsystem auf Reizstoffe und verursacht allergische Reaktionen und andere Nebenwirkungen wie Hautausschläge.

„Dinge wie Strahlung, Mikroben, Stress, Mikrogravitation, Schlafstörungen und sogar Isolation können die Funktionsweise des Immunsystems eines Besatzungsmitglieds verändern“, sagt der NASA-Immunologe Brian Krushin.

"Langfristige Weltraummissionen werden das Risiko von Infektionen, Überempfindlichkeit und Autoimmunproblemen bei Astronauten erhöhen."

Um Probleme mit dem Immunsystem zu lösen, plant die NASA, neue Methoden des Strahlenschutzes, einen neuen Ansatz für ausgewogene Ernährung und Medikamente einzusetzen.

Strahlungsbedrohungen

Die derzeit sehr ungewöhnliche und sehr lange Abwesenheit von Sonnenaktivität könnte zu gefährlichen Änderungen der Strahlungswerte im Weltraum beitragen. So etwas ist seit fast 100 Jahren nicht mehr passiert.

„Obwohl solche Ereignisse nicht unbedingt ein Stoppfaktor für lange Missionen zum Mond, zu Asteroiden und sogar zum Mars sind, ist die galaktische kosmische Strahlung selbst ein Faktor, der die geplante Zeit für diese Missionen einschränken kann“, sagt Nathan Schwadron vom Institut für Erd-, Ozean- und Meeresforschung Weltraumforschung.

Die Folgen einer solchen Exposition können sehr unterschiedlich sein und von der Strahlenkrankheit über die Entstehung von Krebs bis hin zur Schädigung innerer Organe reichen. Darüber hinaus verringert gefährliche Hintergrundstrahlung die Wirksamkeit des Strahlenschutzes des Raumfahrzeugs um etwa 20 Prozent.

Bei nur einer Mission zum Mars könnte ein Astronaut 2/3 der ungefährlichen Strahlendosis ausgesetzt werden, der ein Mensch im schlimmsten Fall sein ganzes Leben lang ausgesetzt sein könnte. Diese Strahlung kann Veränderungen in der DNA verursachen und das Krebsrisiko erhöhen.

„Wenn wir von der kumulativen Dosis sprechen, dann ist dies dasselbe, als würde man alle 5-6 Tage einen vollständigen CT-Scan des Körpers durchführen“, sagt die Wissenschaftlerin Cary Zeitlin.

kognitive Probleme

Wissenschaftler haben bei der Simulation des Weltraumzustandes festgestellt, dass die Exposition gegenüber hochgeladenen Teilchen selbst in geringen Dosen dazu führt, dass Laborratten viel langsamer auf ihre Umgebung reagieren und gleichzeitig die Nagetiere reizbarer werden. Die Beobachtung von Ratten zeigte auch eine Veränderung in der Zusammensetzung des Proteins in ihren Gehirnen.

Wissenschaftler weisen jedoch schnell darauf hin, dass nicht alle Ratten die gleichen Wirkungen zeigten. Wenn diese Regel auch für Astronauten gilt, könnten die Forscher einen biologischen Marker identifizieren, der darauf hinweist und vorhersagt, dass Astronauten diese Effekte bald entwickeln werden. Vielleicht würde uns dieser Marker sogar ermöglichen, einen Weg zu finden, die negativen Auswirkungen der Strahlenbelastung zu reduzieren.

Die Alzheimer-Krankheit ist ein ernsteres Problem.

„Eine Strahlenbelastung, die der eines Menschen auf einer Mission zum Mars entspricht, kann zu den kognitiven Problemen beitragen und Gehirnveränderungen beschleunigen, die am häufigsten mit der Alzheimer-Krankheit in Verbindung gebracht werden“, sagt der Neurowissenschaftler Kerry O’Banion.

„Je länger man im Weltraum ist, desto größer ist das Risiko, an der Krankheit zu erkranken.“

Eine der beruhigenden Tatsachen ist, dass es Wissenschaftlern bereits gelungen ist, eines der unglücklichsten Szenarien für die Strahlenexposition zu untersuchen. Sie setzten Labormäuse zeitweise einer Strahlung aus, die für die gesamte Zeit der Mission zum Mars typisch wäre. Beim Flug zum Mars wiederum werden die Menschen während der drei Jahre des Fluges einer dosierten Strahlung ausgesetzt. Wissenschaftler glauben, dass sich der menschliche Körper an solch geringe Dosen anpassen kann.

Darüber hinaus wird darauf hingewiesen, dass Kunststoffe und leichte Materialien Menschen einen wirksameren Schutz vor Strahlung bieten können als derzeit verwendetes Aluminium.

Sehkraftverlust

Einige Astronauten haben ernsthafte Sehprobleme entwickelt, nachdem sie im Weltraum waren. Je länger die Weltraummission dauert, desto wahrscheinlicher sind solche unglücklichen Folgen.

Von mindestens 300 US-Astronauten, die seit 1989 medizinisch untersucht wurden, hatten 29 Prozent der Menschen, die auf zweiwöchigen Weltraummissionen im All waren, und 60 Prozent der Menschen, die mehrere Monate an Bord der Internationalen Raumstation gearbeitet haben, Sehprobleme . . .

Ärzte der University of Texas führten bei 27 Astronauten, die seit mehr als einem Monat im Weltraum waren, Gehirnscans durch. Bei 25 Prozent von ihnen wurde eine Abnahme des Volumens der anterior-posterioren Achse eines oder zweier Augäpfel beobachtet. Diese Veränderung führt zu Weitsichtigkeit. Auch hier wurde festgestellt, dass diese Veränderung umso wahrscheinlicher ist, je länger eine Person im Weltraum ist.

Wissenschaftler glauben, dass dieser negative Effekt durch das Aufsteigen von Flüssigkeit zum Kopf unter Migravitationsbedingungen erklärt werden kann. In diesem Fall beginnt sich Liquor cerebrospinalis im Schädel anzusammeln, der intrakranielle Druck steigt an. Flüssigkeit kann nicht durch den Knochen sickern, so dass sie Druck auf die Innenseite der Augen ausübt. Die Forscher sind sich noch nicht sicher, ob dieser Effekt bei Astronauten abnimmt, die länger als sechs Monate im All bleiben. Es ist jedoch ziemlich offensichtlich, dass es notwendig sein wird, dies herauszufinden, bevor Menschen zum Mars geschickt werden.

Wenn das Problem ausschließlich durch den intrakraniellen Druck verursacht wird, wäre eine mögliche Lösung, jeden Tag acht Stunden lang künstliche Schwerkraftbedingungen zu schaffen, während die Astronauten schlafen. Es ist jedoch noch zu früh, um zu sagen, ob diese Methode hilft oder nicht.

„Dieses Problem muss angegangen werden, da es sonst der Hauptgrund für die Unmöglichkeit langfristiger Raumfahrt sein könnte“, sagt der Wissenschaftler Mark Shelhamer.

Die Wissenschaft der Biologie umfasst viele verschiedene Sektionen, große und kleine Zweige. Und jeder von ihnen ist nicht nur im menschlichen Leben wichtig, sondern auch für den gesamten Planeten als Ganzes.

Seit dem zweiten Jahrhundert in Folge versuchen die Menschen, nicht nur die terrestrische Vielfalt des Lebens in all seinen Erscheinungsformen zu studieren, sondern auch herauszufinden, ob es Leben außerhalb des Planeten, im Weltraum, gibt. Diese Fragen werden von einer speziellen Wissenschaft - der Weltraumbiologie - behandelt. Es wird in unserem Test besprochen.

Kapitel

Diese Wissenschaft ist relativ jung, entwickelt sich aber sehr intensiv. Die Hauptaspekte des Studiums sind:

1. Faktoren des Weltraums und ihr Einfluss auf die Organismen von Lebewesen, die lebenswichtige Aktivität aller lebenden Systeme im Weltraum oder Flugzeug.
2. Die Entwicklung des Lebens auf unserem Planeten unter Beteiligung des Weltraums, die Evolution lebender Systeme und die Wahrscheinlichkeit der Existenz von Biomasse außerhalb unseres Planeten.
3. Möglichkeiten, geschlossene Systeme zu bauen und in ihnen reale Lebensbedingungen für eine angenehme Entwicklung und das Wachstum von Organismen im Weltraum zu schaffen.

Weltraummedizin und Biologie sind eng verwandte Wissenschaften, die gemeinsam den physiologischen Zustand von Lebewesen im Weltraum, ihre Verbreitung in interplanetaren Räumen und die Evolution untersuchen.

Dank der Forschung dieser Wissenschaften wurde es möglich, die optimalen Bedingungen für die Suche nach Menschen im Weltraum auszuwählen, ohne die Gesundheit zu schädigen. Über die Existenz von Leben im All, die Fähigkeit von Pflanzen und Tieren (einzellig, mehrzellig) in der Schwerelosigkeit zu leben und sich zu entwickeln, wurde viel Material gesammelt.

Entwicklungsgeschichte der Wissenschaft

Die Wurzeln der Weltraumbiologie reichen bis in die Antike zurück, als Philosophen und Denker - Naturforscher Aristoteles, Heraklit, Platon und andere - den Sternenhimmel beobachteten und versuchten, die Beziehung von Mond und Sonne zur Erde zu identifizieren, um die Gründe dafür zu verstehen Einfluss auf landwirtschaftliche Flächen und Tiere.

Später, im Mittelalter, begannen Versuche, die Form der Erde zu bestimmen und ihre Rotation zu erklären. Lange Zeit gab es eine Theorie, die von Ptolemäus geschaffen wurde. Sie sprach darüber, dass die Erde existiert und alle anderen Planeten und Himmelskörper sich um sie herum bewegen

Es fand sich jedoch ein anderer Wissenschaftler, der Pole Nicolaus Copernicus, der den Irrtum dieser Aussagen bewies und sein eigenes, heliozentrisches System des Weltaufbaus vorschlug: Im Zentrum steht die Sonne, und alle Planeten bewegen sich um sie herum. Auch die Sonne ist ein Stern. Seine Ansichten wurden von den Anhängern von Giordano Bruno, Newton, Kepler, Galileo unterstützt.

Die Weltraumbiologie als Wissenschaft erschien jedoch viel später. Erst im 20. Jahrhundert entwickelte der russische Wissenschaftler Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky ein System, mit dem Menschen in die Tiefen des Weltraums vordringen und diese langsam studieren können. Er gilt zu Recht als Vater dieser Wissenschaft. Auch Entdeckungen in Physik und Astrophysik, Quantenchemie und Mechanik von Einstein, Bohr, Planck, Landau, Fermi, Kapitsa, Bogolyubov und anderen spielten eine große Rolle bei der Entwicklung der Kosmobiologie.

Neue wissenschaftliche Forschungen, die es Menschen ermöglichten, lange geplante Flüge in den Weltraum zu unternehmen, ermöglichten es, spezifische medizinische und biologische Begründungen für die Sicherheit und die Auswirkungen außerirdischer Bedingungen hervorzuheben, die Tsiolkovsky formulierte. Was war ihr Sinn?

1. Wissenschaftler erhielten eine theoretische Begründung für die Wirkung der Schwerelosigkeit auf Säugetierorganismen.
2. Er modellierte mehrere Optionen, um Raumbedingungen im Labor zu schaffen.
3. Er schlug Möglichkeiten vor, Astronauten mit Hilfe von Pflanzen und Stoffkreisläufen Nahrung und Wasser zu beschaffen.

Somit war es Tsiolkovsky, der alle Grundpostulate der Astronautik formulierte, die bis heute nicht an Aktualität verloren haben.

Schwerelosigkeit

Die moderne biologische Forschung auf dem Gebiet der Untersuchung des Einflusses dynamischer Faktoren auf den menschlichen Körper unter Weltraumbedingungen ermöglicht es Astronauten, den negativen Einfluss eben dieser Faktoren maximal zu beseitigen.

Es gibt drei dynamische Hauptmerkmale:

• Vibration;
• Beschleunigung;
• Schwerelosigkeit.

Die Schwerelosigkeit ist die ungewöhnlichste und bedeutendste in Bezug auf ihre Wirkung auf den menschlichen Körper. Dies ist ein Zustand, in dem die Schwerkraft verschwindet und nicht durch andere Trägheitseinflüsse ersetzt wird. In diesem Fall verliert eine Person vollständig die Fähigkeit, die Position des Körpers im Raum zu kontrollieren. Ein solcher Zustand beginnt bereits in den unteren Schichten des Kosmos und dauert in seinem gesamten Raum an.

Medizinische und biologische Studien haben gezeigt, dass im Zustand der Schwerelosigkeit folgende Veränderungen im menschlichen Körper auftreten:

1. Der Herzschlag beschleunigt sich.
2. Die Muskeln entspannen sich (der Tonus verschwindet).
3. Verringerte Leistung.
4. Räumliche Halluzinationen sind möglich.

Eine Person in der Schwerelosigkeit kann bis zu 86 Tage ohne gesundheitliche Schäden bleiben. Dies ist empirisch belegt und aus medizinischer Sicht bestätigt. Eine der Aufgaben der Weltraumbiologie und -medizin ist jedoch heute die Entwicklung eines Maßnahmenpakets, um die Auswirkungen der Schwerelosigkeit auf den menschlichen Körper im Allgemeinen zu verhindern, Müdigkeit zu beseitigen, die normale Leistungsfähigkeit zu steigern und zu festigen.

Es gibt eine Reihe von Bedingungen, die Astronauten beachten, um die Schwerelosigkeit zu überwinden und die Kontrolle über den Körper zu behalten:

Um gute Ergebnisse bei der Überwindung der Schwerelosigkeit zu erzielen, durchlaufen Astronauten ein gründliches Training auf der Erde. Aber leider erlauben es moderne bisher nicht, solche Bedingungen im Labor zu schaffen. Auf unserem Planeten ist es nicht möglich, die Schwerkraft zu überwinden. Es ist auch eine der zukünftigen Herausforderungen für die Raumfahrt und die medizinische Biologie.

G-Kräfte im Raum (Beschleunigungen)

Ein weiterer wichtiger Faktor, der den menschlichen Körper im Weltraum beeinflusst, ist die Beschleunigung oder Überlastung. Die Essenz dieser Faktoren reduziert sich auf eine ungleichmäßige Umverteilung der Belastung des Körpers bei starken Hochgeschwindigkeitsbewegungen im Weltraum. Es gibt zwei Hauptarten der Beschleunigung:

• kurzfristig;
• lang.

Wie biomedizinische Studien zeigen, sind beide Beschleunigungen sehr wichtig, um den physiologischen Zustand des Körpers des Kosmonauten zu beeinflussen.

So können beispielsweise unter Einwirkung kurzzeitiger Beschleunigungen (sie dauern weniger als 1 Sekunde) auf molekularer Ebene irreversible Veränderungen im Körper auftreten. Auch wenn die Organe nicht trainiert und schwach genug sind, besteht die Gefahr, dass ihre Membranen reißen. Solche Einflüsse können während der Trennung der Kapsel mit dem Astronauten im Weltraum, während seines Auswurfs oder während der Landung des Raumfahrzeugs in Umlaufbahnen erfolgen.

Daher ist es sehr wichtig, dass sich Astronauten einer gründlichen medizinischen Untersuchung und einem gewissen körperlichen Training unterziehen, bevor sie ins All fliegen.

Während des Starts und der Landung einer Rakete sowie während des Flugs an einigen räumlichen Orten im Weltraum tritt eine lang wirkende Beschleunigung auf. Die Wirkung solcher Beschleunigungen auf den Körper ist nach den Daten der wissenschaftlichen medizinischen Forschung wie folgt:

• erhöhte Herzfrequenz und Puls;
• die Atmung beschleunigt sich;
• es gibt das Auftreten von Übelkeit und Schwäche, Blässe der Haut;
• das Sehvermögen leidet, ein roter oder schwarzer Film erscheint vor den Augen;
• mögliches Schmerzempfinden in den Gelenken, Gliedmaßen;
• Muskeltonus nimmt ab;
• Veränderungen der neurohumoralen Regulation;
• der Gasaustausch in der Lunge und im gesamten Körper wird anders;
• Schwitzen kann auftreten.

G-Lasten und Schwerelosigkeit zwingen die Mediziner zu verschiedenen Methoden. Astronauten so ausbilden, dass sie der Einwirkung dieser Faktoren ohne Folgen für die Gesundheit und ohne Leistungsverlust standhalten können.

Eine der effektivsten Möglichkeiten, Astronauten auf Beschleunigung zu trainieren, ist der Zentrifugenapparat. Darin können Sie alle Veränderungen beobachten, die im Körper unter der Einwirkung von Überlastungen auftreten. Es ermöglicht Ihnen auch, den Einfluss dieses Faktors zu trainieren und sich an ihn anzupassen.

Raumfahrt und Medizin

Raumfahrt hat sicherlich einen sehr großen Einfluss auf die Gesundheit von Menschen, insbesondere von untrainierten oder chronisch erkrankten Menschen. Ein wichtiger Aspekt ist daher die medizinische Erforschung aller Feinheiten des Fliegens, aller Reaktionen des Körpers auf die unterschiedlichsten und unglaublichsten Einwirkungen außerirdischer Kräfte.

Der Flug in der Schwerelosigkeit zwingt die moderne Medizin und Biologie, eine Reihe von Maßnahmen zu erfinden und zu formulieren (natürlich gleichzeitig umzusetzen), um die Astronauten mit normaler Ernährung, Ruhe, Sauerstoffversorgung, Aufrechterhaltung der Arbeitsfähigkeit usw. zu versorgen.

Darüber hinaus ist die Medizin darauf ausgelegt, Kosmonauten in unvorhergesehenen Notsituationen angemessen zu helfen und vor den Auswirkungen unbekannter Kräfte anderer Planeten und Räume zu schützen. Es ist ziemlich schwierig, es erfordert viel Zeit und Mühe, eine große theoretische Basis, die Verwendung nur der neuesten modernen Ausrüstung und Vorbereitungen.

Darüber hinaus hat die Medizin neben Physik und Biologie die Aufgabe, Astronauten vor den physikalischen Faktoren der Weltraumbedingungen zu schützen, wie zum Beispiel:

• Temperatur;
• Strahlung;
• Druck;
• Meteoriten.

Daher ist die Untersuchung all dieser Faktoren und Merkmale sehr wichtig.

in Biologie

Die Weltraumbiologie verfügt wie jede andere biologische Wissenschaft über eine Reihe von Methoden, die es ermöglichen, Forschung durchzuführen, theoretisches Material zu sammeln und es mit praktischen Schlussfolgerungen zu bestätigen. Diese Methoden bleiben im Laufe der Zeit nicht unverändert, sie werden entsprechend der aktuellen Zeit aktualisiert und modernisiert. Die historisch etablierten Methoden der Biologie sind jedoch bis heute relevant. Diese beinhalten:

1. Überwachung.
2. Experiment.
3. Historische Analyse.
4. Beschreibung.
5. Vergleich.

Diese Methoden der biologischen Forschung sind grundlegend und jederzeit relevant. Aber es gibt eine Reihe anderer, die mit der Entwicklung von Wissenschaft und Technologie, elektronischer Physik und Molekularbiologie entstanden sind. Sie werden als modern bezeichnet und spielen die größte Rolle bei der Untersuchung aller biologisch-chemischen, medizinischen und physiologischen Prozesse.

Moderne Methoden

1. Methoden der Gentechnik und Bioinformatik. Dazu gehören agrobakterielle und ballistische Transformation, PCR (Polymerase-Kettenreaktionen). Die Rolle der biologischen Forschung dieser Art ist groß, da sie es ermöglicht, Optionen zur Lösung des Problems der Ernährung und Sauerstoffsättigung sowie Kabinen für den komfortablen Zustand von Astronauten zu finden.
2. Methoden der Proteinchemie und Histochemie. Sie ermöglichen die Kontrolle von Proteinen und Enzymen in lebenden Systemen.
3. Einsatz der Fluoreszenzmikroskopie, hochauflösende Mikroskopie.
4. Anwendungen der Molekularbiologie und Biochemie und ihre Forschungsmethoden.
5. Biotelemetrie- eine Methode, die das Ergebnis einer Kombination der Arbeit von Ingenieuren und Medizinern auf biologischer Basis ist. Es ermöglicht Ihnen, alle physiologisch wichtigen Funktionen des Körpers über Funkkommunikationskanäle des menschlichen Körpers und einen Computerrekorder aus der Ferne zu steuern. Die Weltraumbiologie verwendet diese Methode als Hauptmethode, um die Auswirkungen der Weltraumbedingungen auf die Organismen der Astronauten zu verfolgen.
6. Biologische Anzeige des interplanetaren Raums. Eine sehr wichtige Methode der Weltraumbiologie, die es ermöglicht, die interplanetaren Zustände der Umwelt zu beurteilen, um Informationen über die Eigenschaften verschiedener Planeten zu erhalten. Grundlage ist hier die Verwendung von Tieren mit eingebauten Sensoren. Es sind Versuchstiere (Mäuse, Hunde, Affen), die Informationen aus Umlaufbahnen extrahieren, die von terrestrischen Wissenschaftlern für Analysen und Schlussfolgerungen verwendet werden.

Moderne Methoden der biologischen Forschung ermöglichen die Lösung fortgeschrittener Probleme nicht nur der Weltraumbiologie, sondern auch universeller.

Probleme der Weltraumbiologie

Alle oben genannten Methoden der biomedizinischen Forschung konnten leider noch nicht alle Probleme der Weltraumbiologie lösen. Es gibt eine Reihe aktueller Themen, die bis heute drängend bleiben. Betrachten wir die Hauptprobleme der Weltraummedizin und -biologie.

1. Auswahl von geschultem Personal für die Raumfahrt, dessen Gesundheitszustand alle Anforderungen von Ärzten erfüllen könnte (einschließlich der Erlaubnis für Kosmonauten, ein strenges Training und Training für Flüge zu ertragen).
2. Anständiges Ausbildungsniveau und Versorgung mit allem, was für die Arbeit der Weltraumbesatzungen erforderlich ist.
3. Gewährleistung der Sicherheit in jeder Hinsicht (auch vor unbekannten oder fremden Einflussfaktoren von anderen Planeten) für funktionierende Schiffe und Flugzeugstrukturen.
4. Psychophysiologische Rehabilitation von Astronauten während ihrer Rückkehr zur Erde.
5. Entwicklung von Möglichkeiten zum Schutz von Astronauten und vor
6. Gewährleistung normaler Lebensbedingungen in den Kabinen während Raumflügen.
7. Entwicklung und Anwendung modernisierter Computertechnologien in der Weltraummedizin.
8. Implementierung von Weltraumtelemedizin und Biotechnologie. Mit den Methoden dieser Wissenschaften.
9. Lösung medizinischer und biologischer Probleme für komfortable Flüge von Astronauten zum Mars und zu anderen Planeten.
10. Synthese pharmakologischer Wirkstoffe zur Lösung des Problems der Sauerstoffversorgung im Weltraum.

Entwickelte, verbesserte und komplexe Methoden der biomedizinischen Forschung werden es sicherlich ermöglichen, alle Aufgaben und bestehenden Probleme zu lösen. Wann dies sein wird, ist jedoch eine komplexe und eher unvorhersehbare Frage.

Es sei darauf hingewiesen, dass sich nicht nur russische Wissenschaftler, sondern auch der Akademische Rat aller Länder der Welt mit all diesen Fragen befassen. Und das ist ein großes Plus. Schließlich führen gemeinsame Recherchen und Recherchen zu einem unverhältnismäßig größeren und schnelleren positiven Ergebnis. Eine enge globale Zusammenarbeit bei der Lösung von Weltraumproblemen ist der Schlüssel zum Erfolg bei der Erforschung des außerirdischen Weltraums.

Moderne Errungenschaften

Es gibt viele solcher Errungenschaften. Schließlich wird jeden Tag intensiv, gründlich und gewissenhaft gearbeitet, wodurch man immer mehr neue Materialien findet, Schlussfolgerungen zieht und Hypothesen formuliert.

Eine der wichtigsten Entdeckungen des 21. Jahrhunderts in der Kosmologie war die Entdeckung von Wasser auf dem Mars. Dies führte sofort zu Dutzenden von Hypothesen über das Vorhandensein oder Fehlen von Leben auf dem Planeten, über die Möglichkeit der Umsiedlung von Erdbewohnern auf den Mars und so weiter.

Eine weitere Entdeckung war, dass Wissenschaftler die Altersgrenzen bestimmt haben, innerhalb derer sich ein Mensch möglichst bequem und ohne schwerwiegende Folgen im Weltraum aufhalten kann. Dieses Alter beginnt bei 45 Jahren und endet bei etwa 55-60 Jahren. Junge Menschen, die in den Weltraum gehen, leiden nach ihrer Rückkehr auf die Erde extrem psychisch und physiologisch, sie sind schwer anzupassen und wieder aufzubauen.

Wasser wurde auch auf dem Mond entdeckt (2009). Auch Quecksilber und eine große Menge Silber wurden auf dem Erdtrabanten gefunden.

Die Methoden der biologischen Forschung sowie technische und physikalische Indikatoren ermöglichen es, mit Sicherheit auf die Unbedenklichkeit (zumindest nicht schädlicher als auf der Erde) der Auswirkungen von Ionenstrahlung und Exposition im Weltraum zu schließen.

Wissenschaftliche Untersuchungen haben bewiesen, dass ein langer Aufenthalt im Weltraum die körperliche Gesundheit von Astronauten nicht beeinträchtigt. Psychische Probleme bleiben jedoch bestehen.

Es wurden Studien durchgeführt, die belegen, dass höhere Pflanzen unterschiedlich auf den Aufenthalt im Weltraum reagieren. Samen einiger Pflanzen in der Studie zeigten keine genetischen Veränderungen. Andere dagegen zeigten deutliche Deformationen auf molekularer Ebene.

Experimente, die an Zellen und Geweben lebender Organismen (Säugetiere) durchgeführt wurden, haben bewiesen, dass der Weltraum den normalen Zustand und die Funktion dieser Organe nicht beeinflusst.

Verschiedene Arten von medizinischen Studien (Tomographie, MRT, Blut- und Urintests, Kardiogramm, Computertomographie usw.) führten zu dem Schluss, dass die physiologischen, biochemischen und morphologischen Eigenschaften menschlicher Zellen bei einem Aufenthalt im Weltraum von bis zu 86 Tagen unverändert bleiben .

Unter Laborbedingungen wurde ein künstliches System nachgebaut, das es ermöglicht, dem Zustand der Schwerelosigkeit möglichst nahe zu kommen und so alle Aspekte des Einflusses dieses Zustands auf den Körper zu untersuchen. Dies wiederum ermöglichte es, eine Reihe von präventiven Maßnahmen zu entwickeln, um die Auswirkungen dieses Faktors während des menschlichen Flugs in der Schwerelosigkeit zu verhindern.

Die Ergebnisse der Exobiologie sind zu Daten geworden, die auf das Vorhandensein organischer Systeme außerhalb der Biosphäre der Erde hinweisen. Bisher ist nur die theoretische Formulierung dieser Annahmen möglich, aber bald wollen Wissenschaftler praktische Beweise erhalten.

Dank der Forschung von Biologen, Physikern, Ärzten, Ökologen und Chemikern wurden tiefe Mechanismen der menschlichen Einwirkung auf die Biosphäre aufgedeckt. Um dies zu erreichen, wurde es möglich, künstliche Ökosysteme außerhalb des Planeten zu schaffen und auf sie den gleichen Einfluss auszuüben wie auf der Erde.

Dies sind heute nicht alle Errungenschaften der Weltraumbiologie, Kosmologie und Medizin, sondern nur die wichtigsten. Es gibt ein großes Potenzial, dessen Realisierung die Aufgabe der aufgeführten Wissenschaften für die Zukunft ist.

Leben im Weltraum

Nach modernen Vorstellungen kann Leben im Weltraum existieren, da jüngste Entdeckungen das Vorhandensein geeigneter Bedingungen für die Entstehung und Entwicklung von Leben auf einigen Planeten bestätigen. Die Meinungen von Wissenschaftlern zu diesem Thema sind jedoch in zwei Kategorien unterteilt:

• es gibt nirgendwo Leben außer auf der Erde, die es nie gab und nie geben wird;
• Es gibt Leben in den Weiten des Weltraums, aber die Menschen haben es noch nicht entdeckt.

Welche der Hypothesen richtig ist, muss jeder selbst entscheiden. Sowohl für das eine als auch für das andere gibt es genügend Beweise und Widerlegungen.

GOU Lyzeum Nr. 000

Kalininsky Bezirk von St. Petersburg

Forschung

Biomedizinische Forschung im Weltraum

Gurschew Oleg

Leiter: Biologielehrer

Sankt Petersburg, 2011

Einführung 2

Beginn der biomedizinischen Forschung Mitte des 20. Jahrhunderts. 3

Die Auswirkungen der Raumfahrt auf den menschlichen Körper. 6

Exobiologie. zehn

Perspektiven für die Entwicklung der Forschung. vierzehn

Liste der verwendeten Quellen. 17

Anwendung (Präsentation, Experimente) 18

Einführung

Weltraumbiologie und Medizin- eine komplexe Wissenschaft, die die Merkmale des Lebens einer Person und anderer Organismen in einem Raumflug untersucht. Die Hauptaufgabe der Forschung auf dem Gebiet der Weltraumbiologie und -medizin ist die Entwicklung von Mitteln und Methoden zur Lebenserhaltung, Aufrechterhaltung der Gesundheit und Leistungsfähigkeit von Besatzungsmitgliedern von Raumfahrzeugen und Stationen während Flügen unterschiedlicher Dauer und Komplexität. Weltraumbiologie und -medizin sind untrennbar mit der Raumfahrt verbunden, Astronomie, Astrophysik, Geophysik, Biologie, Flugmedizin und viele andere Wissenschaften.

Die Relevanz des Themas ist in unserem modernen und schnelllebigen XXI Jahrhundert ziemlich groß.

Das Thema „Medizinische und biologische Forschung“ beschäftigt mich seit zwei Jahren, seit meiner Berufswahl, und so habe ich mich entschieden, zu diesem Thema zu forschen.

2011 ist ein Jubiläumsjahr – 50 Jahre seit dem ersten bemannten Flug ins All.

Beginn der biomedizinischen Forschung in der MitteXXJahrhundert

Folgende Meilensteine ​​gelten als Ausgangspunkte in der Entwicklung der Weltraumbiologie und -medizin: 1949 - erstmals tauchte die Möglichkeit auf, biologische Forschung während Raketenflügen durchzuführen; 1957 - zum ersten Mal wurde ein Lebewesen (der Hund Laika) mit dem zweiten künstlichen Erdsatelliten zu einem erdnahen Orbitalflug geschickt; 1961 - der erste bemannte Flug ins All, perfekt. Um die Möglichkeit eines medizinisch sicheren Fluges einer Person in den Weltraum wissenschaftlich zu untermauern, wurde die Toleranz der für den Start, den Orbitalflug, den Abstieg und die Landung von Raumfahrzeugen (SCV) auf der Erde charakteristischen Auswirkungen sowie der Betrieb von biotelemetrischen Geräten untersucht und Lebenserhaltungssysteme für Astronauten getestet. Das Hauptaugenmerk lag auf der Erforschung der Wirkung von Schwerelosigkeit und Höhenstrahlung auf den Körper.

Laika (Hundastronaut) 1957

R Die Ergebnisse, die im Zuge biologischer Experimente an Raketen, dem zweiten künstlichen Satelliten (1957), rotierten Raumfahrzeug-Satelliten (1960-1961), in Kombination mit Daten aus bodengestützten klinischen, physiologischen, psychologischen, hygienischen und anderen Studien, tatsächlich erhalten wurden eröffnete den Menschen den Weg in den Weltraum. Darüber hinaus ermöglichten biologische Experimente im Weltraum in der Phase der Vorbereitung des ersten bemannten Raumflugs die Identifizierung einer Reihe von funktionellen Veränderungen, die im Körper unter dem Einfluss von Flugfaktoren auftreten, was die Grundlage für die Planung späterer Tierversuche war und Pflanzenorganismen bei Flügen bemannter Raumfahrzeuge, Orbitalstationen und Biosatelliten. Der weltweit erste biologische Satellit mit einem Versuchstier - dem Hund "Laika". Startete am 03.11.1957 in den Orbit und blieb dort 5 Monate. Der Satellit befand sich bis zum 14. April 1958 im Orbit. Der Satellit hatte zwei Funksender, ein Telemetriesystem, ein Programmiergerät, wissenschaftliche Instrumente zur Untersuchung der Sonnenstrahlung und der kosmischen Strahlung, Regenerations- und Wärmekontrollsysteme, um die für die Kabine erforderlichen Bedingungen aufrechtzuerhalten Existenz des Tieres. Die ersten wissenschaftlichen Erkenntnisse über den Zustand eines lebenden Organismus unter Weltraumflugbedingungen wurden gewonnen.

Erfolge auf dem Gebiet der Weltraumbiologie und -medizin haben den Erfolg bei der Entwicklung der bemannten Raumfahrt weitgehend vorbestimmt. Zusammen mit Flug , begangen am 12. April 1961, sind epochale Ereignisse in der Geschichte der Raumfahrt wie die Landung am 21. Juli 1969 zu vermerken. Astronauten Armstrong(N. Armstrong) und Aldrin(E. Aldrin) zur Mondoberfläche und mehrmonatige (bis zu einem Jahr) Besatzungsflüge auf den Orbitalstationen Saljut und Mir. Möglich wurde dies durch die Entwicklung der theoretischen Grundlagen der Weltraumbiologie und -medizin, der Methodik zur Durchführung medizinischer und biologischer Forschung bei Raumflügen, der Begründung und Umsetzung von Methoden zur Auswahl und Vorflugausbildung von Astronauten sowie der Entwicklung der Lebenserhaltung, medizinische Kontrolle, Erhaltung der Gesundheit und Arbeitsfähigkeit der Besatzungsmitglieder im Flug.

Apollo 11-Team (von links nach rechts): Neil. A. Armstrong, Command Module Pilot Michael Collins, Commander Edwin (Buzz) E. Aldrin.

Die Auswirkungen der Raumfahrt auf den menschlichen Körper

Bei der Raumfahrt wird der menschliche Körper von einem Komplex von Faktoren beeinflusst, die mit der Flugdynamik (Beschleunigung, Vibration, Lärm, Schwerelosigkeit), dem Aufenthalt in einem geschlossenen Raum mit begrenztem Volumen (veränderte Gasumgebung, Hypokinesie, neuroemotionaler Stress usw.) .), sowie Faktoren des Weltraums als Lebensraum (kosmische Strahlung, ultraviolette Strahlung usw.).

Zu Beginn und am Ende eines Raumfluges wirken lineare Beschleunigungen auf den Körper ein . Ihre Größe, ihr Anstiegsgradient, ihre Zeit und ihre Wirkungsrichtung während des Starts und Einsetzens des Raumfahrzeugs in die erdnahe Umlaufbahn hängen von den Eigenschaften des Raketen- und Weltraumkomplexes und während der Rückkehr zur Erde von den ballistischen Eigenschaften ab des Fluges und des Raumfahrzeugtyps. Die Durchführung von Manövern im Orbit wird auch von der Wirkung von Beschleunigungen auf den Körper begleitet, deren Größenordnungen während Flügen moderner Raumfahrzeuge jedoch unbedeutend sind.

Start des Raumschiffs Sojus TMA-18 zur Internationalen Raumstation vom Kosmodrom Baikonur

Grundlegende Erkenntnisse über die Wirkung von Beschleunigungen auf den menschlichen Körper und Möglichkeiten zum Schutz vor deren schädlichen Auswirkungen wurden während der Forschung auf dem Gebiet der Flugmedizin, Weltraumbiologie und Medizin gewonnen, die diese Informationen nur ergänzten. Es wurde festgestellt, dass der Aufenthalt in der Schwerelosigkeit, insbesondere über einen längeren Zeitraum, zu einer Verringerung des Widerstands des Körpers gegen die Einwirkung von Beschleunigungen führt. In diesem Zusammenhang wechseln die Kosmonauten einige Tage vor dem Abstieg aus der Umlaufbahn zu einem speziellen Trainingsprogramm und erhalten unmittelbar vor dem Abstieg Wasser-Salz-Ergänzungen, um den Hydratationsgrad des Körpers und das Volumen des zirkulierenden Blutes zu erhöhen . Es wurden spezielle Stühle entwickelt - Unterkünfte und Anti-G-Anzüge, die die Beschleunigungstoleranz bei der Rückkehr von Astronauten zur Erde erhöhen.

Unter allen Faktoren der Raumfahrt ist die Schwerelosigkeit konstant und unter Laborbedingungen praktisch nicht reproduzierbar. Seine Wirkung auf den Körper ist vielfältig. Es gibt sowohl unspezifische Anpassungsreaktionen, die für chronischen Stress charakteristisch sind, als auch eine Vielzahl spezifischer Veränderungen, die durch eine Verletzung der Interaktion der sensorischen Systeme des Körpers, die Umverteilung des Blutes in der oberen Körperhälfte und eine Abnahme der Dynamik verursacht werden und nahezu vollständiger Abbau statischer Belastungen des Bewegungsapparates.

ISS-Sommer 2008

Untersuchungen von Kosmonauten und zahlreiche Tierversuche während der Flüge der Kosmos-Biosatelliten ermöglichten den Nachweis, dass die führende Rolle beim Auftreten spezifischer Reaktionen, die im Symptomenkomplex der Weltraumform Reisekrankheit (Krankheit) zusammengefasst sind, dem Vestibularapparat zukommt . Dies ist auf eine erhöhte Erregbarkeit von Otolithen- und Bogengangrezeptoren unter schwerelosen Bedingungen und eine Störung des Zusammenspiels des Gleichgewichtsanalysators und anderer sensorischer Systeme des Körpers zurückzuführen. Unter Bedingungen der Schwerelosigkeit zeigen Menschen und Tiere Anzeichen einer Enttrainierung des Herz-Kreislauf-Systems, eine Zunahme des Blutvolumens in den Brustgefäßen, Stauungen in Leber und Nieren, Veränderungen der Hirndurchblutung und eine Abnahme des Plasmavolumens. Aufgrund der Tatsache, dass sich unter Bedingungen der Schwerelosigkeit die Sekretion von antidiuretischem Hormon, Aldosteron und der Funktionszustand der Nieren ändert, entwickelt sich eine Hypohydratation des Körpers. Gleichzeitig nimmt der Gehalt an extrazellulärer Flüssigkeit ab und die Ausscheidung von Calcium- und Phosphorsalzen aus dem Körper nimmt zu. Stickstoff-, Natrium, Kalium und Magnesium. Veränderungen im Bewegungsapparat treten hauptsächlich in den Abteilungen auf, die unter normalen Lebensbedingungen auf der Erde die größte statische Belastung tragen, dh die Muskeln des Rückens und der unteren Extremitäten, in den Knochen der unteren Extremitäten und Wirbel. Es gibt eine Abnahme ihrer Funktionalität, eine Verlangsamung der Geschwindigkeit der Periostknochenbildung, Osteoporose der schwammigen Substanz, Entkalkung und andere Veränderungen, die zu einer Abnahme der mechanischen Festigkeit der Knochen führen.

In der Anfangsphase der Anpassung an die Schwerelosigkeit (dauert im Durchschnitt etwa 7 Tage) leidet etwa jeder zweite Kosmonaut unter Schwindel, Übelkeit, Koordinationsstörungen der Bewegungen, beeinträchtigter Wahrnehmung der Körperposition im Raum, Gefühl von Blutrausch im Kopf, Schwierigkeiten beim Ein- und Aussteigen Nasenatmung und Verschlechterung des Appetits. In manchen Fällen führt dies zu einer Abnahme der Gesamtleistung, was die Erfüllung beruflicher Aufgaben erschwert. Bereits in der Anfangsphase des Fluges zeigen sich erste Anzeichen von Veränderungen an Muskeln und Knochen der Gliedmaßen.

Mit zunehmender Dauer des Aufenthalts in der Schwerelosigkeit verschwinden oder glätten sich viele unangenehme Empfindungen. Gleichzeitig schreiten praktisch bei allen Astronauten, wenn keine geeigneten Maßnahmen ergriffen werden, Veränderungen im Zustand des Herz-Kreislauf-Systems, des Stoffwechsels, des Muskel- und Knochengewebes voran. Um nachteilige Verschiebungen zu verhindern, wird eine breite Palette von vorbeugenden Maßnahmen und Mitteln eingesetzt: Vakuum Kapazität, ein Fahrradergometer, ein Laufband, Trainingsanzüge, ein Elektromyostimulator, Trainingsexpander, die Einnahme von Salzzusätzen usw. Dies ermöglicht die Aufrechterhaltung einer guten Gesundheit und eines hohen Leistungsniveaus der Besatzungsmitglieder bei Langzeit-Weltraumflügen.

Eine unvermeidliche Begleiterscheinung eines jeden Weltraumfluges ist die Hypokinesie – Einschränkung der motorischen Aktivität, die trotz intensiver körperlicher Belastung während des Fluges zu einer allgemeinen Abmagerung und Asthenie des Körpers unter schwerelosen Bedingungen führt. Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass eine anhaltende Hypokinesie, die durch das Liegen im Bett mit geneigtem Kopfende (-6°) entsteht, fast die gleiche Wirkung auf den menschlichen Körper hat wie eine anhaltende Schwerelosigkeit. Diese Methode zur Modellierung einiger physiologischer Auswirkungen der Schwerelosigkeit unter Laborbedingungen war in der UdSSR und den USA weit verbreitet. Die maximale Dauer eines solchen Modellversuchs, der am Institut für biomedizinische Probleme des Gesundheitsministeriums der UdSSR durchgeführt wurde, betrug ein Jahr.

Ein besonderes Problem ist die Untersuchung der Auswirkungen der kosmischen Strahlung auf den Körper. Dosimetrisch u radiobiologisch Die Experimente haben es ermöglicht, ein System zur Gewährleistung der Strahlensicherheit von Weltraumflügen zu schaffen und in die Praxis umzusetzen, das Mittel zur dosimetrischen Kontrolle und zum lokalen Schutz sowie Strahlenschutzpräparate (Radioprotectors) umfasst.

Orbitalstation "MIR"

Zu den Aufgaben der Weltraumbiologie und -medizin gehört die Erforschung biologischer Prinzipien und Methoden zur Schaffung eines künstlichen Lebensraums auf Raumfahrzeugen und Stationen. Dazu werden lebende Organismen ausgewählt, die als Glieder in einem geschlossenen Ökosystem vielversprechend sind, die Produktivität und Stabilität von Populationen dieser Organismen untersucht, experimentelle Einheitssysteme aus lebenden und nicht lebenden Bestandteilen – Biogeozänen – modelliert, ihre funktionellen Eigenschaften und Möglichkeiten des praktischen Einsatzes in der Raumfahrt ermittelt werden.

Eine solche Richtung der Weltraumbiologie und -medizin wie die Exobiologie, die das Vorhandensein, die Verteilung, die Merkmale und die Entwicklung lebender Materie im Universum untersucht, entwickelt sich ebenfalls erfolgreich. Auf der Grundlage von bodengestützten Modellversuchen und Studien im Weltraum wurden Daten gewonnen, die auf die theoretische Möglichkeit der Existenz organischer Materie im Freien hindeuten Biosphäre. Außerdem wird ein Programm zur Suche nach außerirdischen Zivilisationen durch Registrierung und Analyse von Funksignalen aus dem Weltraum durchgeführt.

Sojus TMA-6

Exobiologie

Einer der Bereiche der Weltraumbiologie; beschäftigt sich mit der Suche nach lebender Materie und organischen Substanzen im Weltraum und auf anderen Planeten. Das Hauptziel der Exobiologie ist es, direkte oder indirekte Daten über die Existenz von Leben im Weltraum zu erhalten. Grundlage dafür sind die Funde von Vorläufern komplexer organischer Moleküle (Blausäure, Formaldehyd etc.), die im Weltraum mit spektroskopischen Methoden nachgewiesen wurden (insgesamt wurden bis zu 20 organische Verbindungen gefunden). Die Methoden der Exobiologie sind unterschiedlich und dienen nicht nur dazu, außerirdische Manifestationen des Lebens zu erkennen, sondern auch, um einige Merkmale möglicher außerirdischer Organismen zu erhalten. Um die Existenz von Leben unter außerirdischen Bedingungen, zum Beispiel auf anderen Planeten des Sonnensystems, vorzuschlagen, ist es wichtig, die Fähigkeit von Organismen herauszufinden, unter experimenteller Reproduktion dieser Bedingungen zu überleben. Viele Mikroorganismen können bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt und hohen Temperaturen (bis zu 80-95 °C) existieren; ihre Sporen widerstehen tiefem Vakuum und langen Trocknungszeiten. Sie tragen viel höhere Dosen ionisierender Strahlung als im Weltraum. Außerirdische Organismen sollten wahrscheinlich eine höhere Anpassungsfähigkeit an das Leben in einer Umgebung haben, die wenig Wasser enthält. Anaerobe Bedingungen stellen kein Hindernis für die Entwicklung von Leben dar, daher kann man theoretisch von der Existenz verschiedenster Mikroorganismen im Weltraum in Bezug auf ihre Eigenschaften ausgehen, die sich durch die Entwicklung verschiedener Schutzvorrichtungen an ungewöhnliche Bedingungen anpassen könnten. Die in der UdSSR und den USA durchgeführten Experimente ergaben keinen Beweis für die Existenz von Leben auf dem Mars, es gibt kein Leben auf Venus und Merkur, es ist auch unwahrscheinlich, dass es auf den Riesenplaneten sowie ihren Satelliten existiert. Im Sonnensystem gibt es Leben wahrscheinlich nur auf der Erde. Nach einigen Vorstellungen ist Leben außerhalb der Erde nur auf der für unseren Planeten charakteristischen Wasser-Kohlenstoff-Basis möglich. Eine andere Sichtweise schließt die Silizium-Ammoniak-Basis nicht aus, jedoch besitzt die Menschheit noch keine Methoden zum Nachweis außerirdischer Lebensformen.

"Wikinger"

Wikinger-Programm

Wikinger-Programm- Das Weltraumprogramm der NASA zur Untersuchung des Mars, insbesondere auf das Vorhandensein von Leben auf diesem Planeten. Das Programm umfasste den Start von zwei identischen Raumfahrzeugen, Viking 1 und Viking 2, die im Orbit und auf der Marsoberfläche forschen sollten. Das Viking-Programm war der Höhepunkt einer Reihe von Missionen zur Erforschung des Mars, die 1964 mit Mariner 4 begannen, gefolgt von Mariner 6 und Mariner 7 im Jahr 1969 und den Orbitalmissionen Mariner 9 in den Jahren 1971 und 1972 Die Wikinger nahmen ihren Platz in der Geschichte der Erforschung des Mars ein, als das erste amerikanische Raumschiff sicher auf der Oberfläche landete. Es war eine der informativsten und erfolgreichsten Missionen zum Roten Planeten, obwohl sie kein Leben auf dem Mars entdecken konnte.

Beide Fahrzeuge wurden 1975 von Cape Canaveral, Florida aus gestartet. Vor dem Flug wurden die Lander sorgfältig sterilisiert, um eine Kontamination des Mars durch terrestrische Lebensformen zu verhindern. Die Flugzeit dauerte etwas weniger als ein Jahr und sie erreichten den Mars 1976. Die Dauer der Wikinger-Missionen war auf 90 Tage nach der Landung geplant, aber jedes Gerät arbeitete viel länger als dieser Zeitraum. Orbiter "Viking-1" arbeitete bis zu 7. August 1980 Lander - vorher 11. November 1982 Der Orbiter Viking-2 operierte bis 25. Juli 1978 Lander - vorher 11. April 1980

Schneebedeckte Wüste auf dem Mars. Schnappschuss von Viking-2

BION-Programm

BION-Programm umfasst komplexe Forschung an tierischen und pflanzlichen Organismen in den Flügen spezialisierter Satelliten (Biosatelliten) im Interesse der Weltraumbiologie, Medizin und Biotechnologie. Von 1973 bis 1996 wurden 11 Biosatelliten ins All geschossen.

Führende wissenschaftliche Einrichtung: Staatliches Wissenschaftszentrum der Russischen Föderation - Institut für biomedizinische Probleme der Russischen Akademie der Wissenschaften (Moskau)
Design Abteilung: SNP RCC "TsSKB-Fortschritt" (Samara)
Flugdauer: von 5 bis 22,5 Tagen.
Startort: Kosmodrom Plesetsk
Landeplatz: Kasachstan
Teilnehmende Länder: UdSSR, Russland, Bulgarien, Ungarn, Deutschland, Kanada, China, Niederlande, Polen, Rumänien, USA, Frankreich, Tschechoslowakei

Studien an Ratten und Affen bei Biosatellitenflügen haben gezeigt, dass die Exposition gegenüber Schwerelosigkeit zu signifikanten, aber reversiblen funktionellen, strukturellen und metabolischen Veränderungen in den Muskeln, Knochen, dem Myokard und dem neurosensorischen System von Säugetieren führt. Es wird die Phänomenologie beschrieben und der Mechanismus der Entwicklung dieser Veränderungen untersucht.

Erstmals wurde bei den Flügen des Biosatelliten „BION“ die Idee der Erzeugung einer künstlichen Schwerkraft (IGF) in die Praxis umgesetzt. In Experimenten an Ratten wurde festgestellt, dass IST, das durch die Rotation von Tieren in einer Zentrifuge entsteht, die Entwicklung von nachteiligen Veränderungen in Muskeln, Knochen und Myokard verhindert.

Im Rahmen des Föderalen Raumfahrtprogramms Russlands für den Zeitraum 2006-2015. im Abschnitt "Weltraumwerkzeuge für grundlegende Weltraumforschung» die Fortsetzung des BION-Programms ist geplant, die Starts der Raumsonde BION-M sind für 2010, 2013 und 2016 geplant.

"Bion"

Perspektiven für die Entwicklung der Forschung

Das derzeitige Stadium der Erforschung und Erforschung des Weltraums ist durch einen allmählichen Übergang von langfristigen Orbitalflügen zu interplanetaren Flügen gekennzeichnet, von denen der nächste zu sehen ist Expedition zum Mars. In diesem Fall ändert sich die Situation radikal. Es ändert sich nicht nur objektiv, was mit einer deutlichen Verlängerung der Aufenthaltsdauer im Weltraum, der Landung auf einem anderen Planeten und der Rückkehr zur Erde verbunden ist, sondern auch, was sehr wichtig ist, subjektiv, da die Erdumlaufbahn bereits verlassen wurde zur Gewohnheit werden, werden Astronauten (in sehr kurzer Zeit) die Größe ihrer Gruppe behalten Kollegen) „einsam“ in den Weiten des Universums.

Gleichzeitig ergeben sich grundlegend neue Probleme im Zusammenhang mit einer starken Zunahme der Intensität der kosmischen Strahlung, der Notwendigkeit, erneuerbare Sauerstoff-, Wasser- und Nahrungsquellen zu nutzen, und vor allem der Lösung psychologischer und medizinischer Probleme.

Mercury" href="/text/category/mercury/" rel="bookmark">Mercury -Redstone 3" mit Alan Shepard.

Die Schwierigkeit, ein solches System in einem begrenzten, hermetisch abgeschlossenen Volumen zu kontrollieren, ist so groß, dass man nicht auf eine baldige Einführung in die Praxis hoffen kann. Aller Wahrscheinlichkeit nach wird der Übergang zu einem biologischen Lebenserhaltungssystem schrittweise erfolgen, da seine einzelnen Verbindungen bereit sind. In der ersten Phase der Entwicklung der BSZhO ist es offensichtlich, dass die physikalisch-chemische Methode zur Gewinnung von Sauerstoff und zur Verwertung von Kohlendioxid durch eine biologische ersetzt wird. Wie Sie wissen, sind die wichtigsten "Lieferanten" von Sauerstoff höhere Pflanzen und photosynthetische Einzeller. Schwieriger ist es, die Wasser- und Nahrungsvorräte wieder aufzufüllen.

Trinkwasser wird offensichtlich noch sehr lange „terrestrischen Ursprungs“ sein und technisches Wasser (für den Hausbedarf) wird bereits durch die Regenerierung von atmosphärischem Feuchtigkeitskondensat (CDA), Urin und anderen Quellen ergänzt.

Der Hauptbestandteil des zukünftigen geschlossenen Ökosystems sind zweifellos Pflanzen. Studien an höheren Pflanzen und photosynthetischen Einzellern an Bord von Raumfahrzeugen haben gezeigt, dass Pflanzen unter Raumflugbedingungen alle Entwicklungsstadien durchlaufen, von der Samenkeimung über die Bildung von Primärorganen, Blüte, Befruchtung und Reifung einer neuen Samengeneration. Damit wurde die grundsätzliche Möglichkeit, den gesamten Zyklus der Pflanzenentwicklung (von Samen zu Samen) unter Mikrogravitationsbedingungen durchzuführen, experimentell nachgewiesen. Die Ergebnisse der Weltraumexperimente waren so ermutigend, dass sie bereits in den frühen 1980er Jahren den Schluss zuließen, dass die Entwicklung biologischer Lebenserhaltungssysteme und die Schaffung eines ökologisch geschlossenen Systems auf dieser Grundlage in einem begrenzten hermetischen Volumen keine so schwierige Aufgabe ist . Im Laufe der Zeit wurde jedoch deutlich, dass das Problem nicht vollständig gelöst werden kann, zumindest bis die Hauptparameter (berechnet oder experimentell) bestimmt sind, die es ermöglichen, die Massen- und Energieströme dieses Systems auszugleichen.

Um die Nahrungsversorgung zu erneuern, müssen auch Tiere in das System eingeführt werden. In der Anfangsphase sollten dies natürlich "kleine" Vertreter der Tierwelt sein - Weichtiere, Fische, Vögel und später vielleicht Kaninchen und andere Säugetiere.

So müssen Astronauten bei interplanetaren Flügen nicht nur lernen, Pflanzen zu züchten, Tiere zu halten und Mikroorganismen zu züchten, sondern auch eine zuverlässige Methode zur Steuerung der „Weltraumarche“ entwickeln. Und dafür muss man erst einmal herausfinden, wie ein einzelner Organismus in einem Raumflug wächst und sich entwickelt, und dann, welche Anforderungen jedes einzelne Element eines geschlossenen Ökosystems an die Gemeinschaft stellt.

Meine Hauptaufgabe bei der Forschungsarbeit war herauszufinden, wie interessant und spannend die Weltraumforschung war und wie lange sie noch dauern wird!

Wenn Sie sich nur vorstellen, wie vielfältig alles Leben auf unserem Planeten ist, was kann man dann über den Kosmos annehmen ...

Das Universum ist so groß und unbekannt, dass diese Art der Forschung für uns, die wir auf dem Planeten Erde leben, lebenswichtig ist. Aber wir stehen erst ganz am Anfang der Reise und wir haben so viel zu wissen und zu sehen!

Während der ganzen Zeit, in der ich diese Arbeit machte, habe ich so viele interessante Dinge gelernt, die ich nie vermutet hätte, ich habe von hervorragenden Forschern wie Carl Sagan erfahren, ich habe von den interessantesten Weltraumprogrammen erfahren, die im 20 In der UdSSR habe ich viel über moderne Programme wie BION und viele andere Dinge gelernt.

Die Forschung geht weiter...

Liste der verwendeten Quellen

Big Children's Encyclopedia Universe: Populärwissenschaftliche Ausgabe. - Russian Encyclopedic Association, 1999. Seite http://spacembi. *****/ Großes Enzyklopädie-Universum. - M.: Verlag "Astrel", 1999.

4. Enzyklopädie-Universum („ROSMEN“)

5. Wikipedia-Seite (Bilder)

6.Weltraum um die Jahrtausendwende. Dokumente und Materialien. M., Internationale Beziehungen (2000)

Anhang.

"Mars-Transfer"

"Mars-Transfer" Entwicklung eines der Glieder des zukünftigen biologischen und technischen Lebenserhaltungssystems für Astronauten.

Ziel: Gewinnung neuer Daten über die Prozesse der Gas-Flüssigkeits-Versorgung in wurzelbewohnten Medien während der Raumfahrt

Aufgaben: Experimentelle Bestimmung der Kapillarkoeffizienten Diffusion Feuchtigkeit und Gase

Erwartete Ergebnisse: Schaffung einer Installation mit einer verwurzelten Umgebung für den Anbau von Pflanzen in Bezug auf Mikrogravitationsbedingungen

· Set „Versuchsküvette“ zur Bestimmung der Eigenschaften des Feuchtigkeitstransports (Geschwindigkeit der Imprägnierfront und Feuchtigkeitsgehalt in einzelnen Zonen)

Videokomplex LIV zur Videoaufzeichnung der Bewegung der Imprägnierfront

Ziel: Der Einsatz neuer Computertechnologien zur Verbesserung des Aufenthaltskomforts eines Astronauten während eines Langzeitraumflugs.

Aufgaben: Aktivierung spezifischer Gehirnareale, die für die visuellen Assoziationen des Astronauten mit seinen Heimatorten und seiner Familie auf der Erde verantwortlich sind, mit einer weiteren Leistungssteigerung. Analyse des Zustands des Astronauten im Orbit durch Tests nach speziellen Methoden.

Verwendete wissenschaftliche Geräte:

Block EGE2 (individuelle Astronautenfestplatte mit Fotoalbum und Fragebogen)

"Weste" Gewinnung von Daten zur Entwicklung von Maßnahmen zur Verhinderung der negativen Auswirkungen der Flugbedingungen auf die Gesundheit und Leistungsfähigkeit der ISS-Besatzung.

Ziel: Bewertung eines neuen integrierten Bekleidungssystems aus verschiedenen Materialarten für den Einsatz unter Raumfahrtbedingungen.

Aufgaben:

Tragen von Kleidung "VEST", die speziell für den Flug des italienischen Kosmonauten R. Vittori auf der ISS RS entworfen wurde; Erhalten von Feedback vom Kosmonauten bezüglich des psychologischen und physiologischen Wohlbefindens, dh des Komforts (Bequemlichkeit), der Tragbarkeit von Kleidung; ihre Ästhetik; die Wirksamkeit der Hitzebeständigkeit und Körperhygiene an Bord der Station.

Erwartete Ergebnisse: Bestätigung der Funktionalität des neuen integrierten Bekleidungssystems "VEST", einschließlich seiner ergonomischen Leistung in der Raumfahrt, die das Gewicht und Volumen der Kleidung reduzieren wird, die für den Einsatz bei Langzeit-Raumflügen zur ISS vorgesehen ist.