Kosmosebioloogia arengu saavutused ja väljavaated. Astronoomia ja bioloogia projekt teemal "kosmonautika". Joobeseisund ja vaimsed häired

20. sajandi teine ​​pool Seda ei iseloomustas mitte ainult teoreetiliste uuringute läbiviimine avakosmose uurimise viiside leidmiseks, vaid ka automaatsete sõidukite praktiline loomine ja Maa-lähedastel orbiitidele ja teistele planeetidele saatmine, esimene mehitatud lend kosmosesse ja pikaajalised lennud. orbitaaljaamades ja inimese maandumine Kuu pinnale. Teoreetilised uuringud kosmosetehnoloogia ja juhitavate õhusõidukite konstrueerimise vallas stimuleerisid järsult paljude teaduste, sealhulgas uue teadmisteharu - kosmosemeditsiini - arengut.

Kosmosemeditsiini peamised ülesanded on järgmised:

kosmoselennutingimuste mõju uurimine inimorganismile, sh kosmoselennul füsioloogiliste parameetrite nihkete esinemise fenomenoloogia ja mehhanismide uurimine;

kosmonautide valiku ja väljaõppe meetodite väljatöötamine;

Kosmosemeditsiin on oma ajaloolises arengus jõudnud kosmoselendude tegurite modelleerimisest laboritingimustes ning loomade lendude ajal rakettidel ja satelliitidel kuni orbitaaljaamade pikaajaliste lendude ja rahvusvaheliste meeskondade lendudega seotud uuringuteni.

Kosmosebioloogia ja -meditsiini kujunemisel ja arengul NSV Liidus on kosmonautika rajajate K. E. Tsiolkovski, F. A. Zanderi jt tööd, kes sõnastasid terve rea bioloogilisi probleeme, mille lahendamine pidi olema uurimise vajalikuks eelduseks. inimeste kosmosest, olid suure tähtsusega. Kosmosebioloogia ja -meditsiini teoreetilised aspektid põhinevad selliste loodusteaduste rajajate nagu I. M. Sechenov, K. A. Timiryazev, I. P. Pavlov, V. V. Dokutšajev, L. A. Orbeli jt klassikalistel sätetel, kelle töödes on välja toodud õpetus organismi vastastikmõjust ja peegeldub väliskeskkond punase niidina ning arendatakse välja organismi kohanemise põhiküsimused muutuvate keskkonnatingimustega.

Mitmete kosmosemeditsiini sätete ja lõikude kujunemisel mängisid olulist rolli lennundusmeditsiini valdkonnas tehtud tööd, samuti 50-60ndatel biofüüsikaliste rakettide ja kosmoseaparaatide alal tehtud uuringud.

Praktiline avakosmose uurimine mehitatud lendude abil algas maailma esimese kosmonaudi Yu. A. Gagarini ajaloolise lennuga 12. aprillil 1961 kosmoselaeval Vostok. Me kõik mäletame tema lihtsat inimlikku fraasi. Kosmoselaeva Vostok stardi ajal kõlanud "Lähme" iseloomustas see fraas lühidalt ja samal ajal üsna mahukalt inimkonna suurimat saavutust. Muuhulgas oli Yu. A. Gagarini lend küpsusprooviks nii kosmonautikale üldiselt kui ka kosmosemeditsiinile konkreetselt.

Enne seda lendu läbi viidud biomeditsiinilised uuringud ja nende põhjal välja töötatud elu tagamise süsteem tagasid kosmoselaeva salongis normaalsed elamistingimused, mis olid astronaudile vajalikud lennu sooritamiseks. Selleks ajaks loodud kosmonautide valiku- ja väljaõppesüsteem, lennul oleva inimese seisundi ja töövõime biotelemeetrilise jälgimise süsteem ning salongi hügieenilised parameetrid määrasid lennu võimalikkuse ja ohutuse.

Kuid kogu senine töö, kõik arvukad loomade lennud kosmoselaevadel ei suutnud vastata mõnele inimese lennuga seotud küsimusele. Nii polnud näiteks enne Yu. A. Gagarini lendu teada, kuidas kaalutaoleku tingimused mõjutavad puhtalt inimlikke funktsioone: mõtlemist, mälu, liigutuste koordineerimist, ümbritseva maailma tajumist ja palju muud. Alles esimese inimese lend kosmosesse näitas, et need funktsioonid kaaluta olekus olulisi muutusi ei muuda. Seetõttu kutsutakse Yu. A. Gagarinit kogu maailmas "täheteede" pioneeriks, meheks, kes sillutas teed kõigile järgnevatele mehitatud lendudele.

20 aasta jooksul, mis on möödunud Yu. A. Gagarini lennust, on inimkond järjekindlalt ja igakülgselt jätkanud avakosmose uurimist. Ja selle kuulsusrikka tähtpäevaga seoses avaneb võimalus analüüsida mitte ainult tänaseid kosmosemeditsiini saavutusi, vaid teha ka ajalooline kõrvalepõige möödunud ja eelnevatesse aastakümnetesse.

Kosmoselennud kogu nende arengu jooksul võib tinglikult jagada mitmeks etapiks. Esimene etapp on mehitatud kosmoselennu ettevalmistamine, mis hõlmas märkimisväärset aega. Sellega kaasnesid sellised uuringud nagu: 1) füsioloogia ja lennundusmeditsiini andmete üldistamine, mis uurisid kahjulike keskkonnategurite mõju loomade ja inimeste organismile; 2) arvukate laboratoorsete uuringute läbiviimine, milles imiteeriti mõningaid kosmoselennu tegureid ja uuriti nende mõju inimorganismile; 3) spetsiaalselt ettevalmistatud katsed loomadega rakettide lendudel atmosfääri ülakihtidesse, samuti orbitaallendudel Maa tehissatelliitidel.

Peamised ülesanded olid siis suunatud mehitatud kosmosesselennu põhimõttelise võimalikkuse uurimisele ja probleemi lahendamisele selliste süsteemide loomisega, mis tagavad inimese püsimise orbitaallennul kosmoselaeva kokpitis. Fakt on see, et sel ajal oli paljudel üsna autoriteetsetel teadlastel teatud arvamus inimelu kokkusobimatuse kohta pikaajalise kaaluta olekuga, kuna see võib väidetavalt põhjustada olulisi hingamis- ja vereringefunktsiooni häireid. Lisaks kartsid nad, et inimene ei pruugi lennuga kaasnevale psühholoogilisele pingele vastu pidada.

pealegi jäi kaaluta oleku kestus olenevalt lennukõrgusest vahemikku 4-10 minutit. Nende uuringute tulemuste analüüs näitas, et rakettidel lennates täheldati ainult mõõdukaid muutusi füsioloogilistes parameetrites, mis väljendusid südame löögisageduse tõusus ja vererõhu tõusus raketi stardi ja maandumise ajal kiirendusega kokkupuutel (koos kalduvus neid näitajaid kaalutaoleku ajal normaliseerida või isegi vähendada).

Üldiselt ei põhjustanud rakettide lennutegurite mõju loomade füsioloogilistes funktsioonides olulisi häireid. Bioloogilised katsed vertikaalsete raketiheitega on näidanud, et koerad taluvad rahuldavalt üsna suuri ülekoormusi ja lühiajalist kaaluta olekut.

1957. aastal saatis NSVL koos koer Laikaga orbiidile teise kunstliku Maa satelliidi. See sündmus oli kosmosemeditsiini jaoks ülioluline, kuna võimaldas esimest korda kõrgelt organiseeritud loomal üsna pikka aega kaaluta olekus püsida. Selle tulemusena leiti, et loomad taluvad kosmoselendude tingimusi rahuldavalt. Hilisemad katsed kuue koeraga Maale naasva teise, kolmanda, neljanda ja viienda Nõukogude satelliitlaeva lendudel võimaldasid saada palju materjali kõrgelt organiseeritud loomade organismi peamiste füsioloogiliste süsteemide reaktsioonide kohta (nii lennul ja Maal, kaasa arvatud lennujärgne periood).

väikesed säilinud laigud küüliku- ja inimesenahast, putukatest, mustvalgetest laborihiired ja -rotid, merisead. Kõik satelliitlaevade abil läbi viidud uuringud andsid ulatusliku eksperimentaalse materjali, mis veenis teadlasi kindlalt inimese kosmosesselendude ohutuses (tervise seisukohalt).

Samal perioodil lahendati ka astronautide elu toetavate süsteemide loomise ülesandeid - süsteemid salongi hapnikuga varustamiseks, süsihappegaasi ja kahjulike lisandite eemaldamiseks, samuti toitumine, veevarustus, meditsiiniline kontroll ja inimeste jääkainete kõrvaldamine. Kõige otsesemalt võtsid neis töödes osa kosmosemeditsiini spetsialistid.

Teist etappi, mis langes kokku mehitatud lendude esimese kümnendiga (1961–1970), iseloomustasid inimeste lühiajalised kosmoselennud (ühelt orbiidilt 108 minutiga 18 päevani). See algab Yu. A. Gagarini ajaloolise lennuga.

Selle aja jooksul tehtud biomeditsiiniliste uuringute tulemused on usaldusväärselt tõestanud mitte ainult inimese kosmoselennu tingimustes viibimise võimalikkust, vaid ka tema piisava töövõime säilimist erinevate ülesannete täitmisel piiratud mahuga kosmoselaeva salongis ja töötamise ajal. toetamata ruumis väljaspool kosmoselaeva. Siiski ilmnesid mitmed muutused motoorses sfääris, kardiovaskulaarsüsteemis, veresüsteemis ja teistes inimkeha süsteemides.

Samuti leiti, et kosmonautide kohanemine tavapäraste maapealse eksistentsi tingimustega pärast 18 päeva kestvaid kosmoselende kulgeb teatud raskustega ja sellega kaasneb suurem reguleerimismehhanismide pinge kui astronaudi kohanemine kaaluta olekuga. Seega oli lennuaja edasise pikenemisega vaja luua sobivate ennetusmeetmete süsteemid, täiustada meditsiinilise kontrolli süsteeme ja välja töötada meetodid meeskonnaliikmete seisundi ennustamiseks lennu ajal ja pärast seda.

Nende programmide mehitatud lendude ajal viidi koos meeskondade meditsiiniliste uuringutega läbi ka bioloogilised katsed. Niisiis olid laevade Vostok-3, Vostok-6, Voskhod, Voskhod-2, Sojuz pardal sellised bioloogilised objektid nagu lüsogeensed bakterid, klorella, tradeskantsia, hella rakud; inimese normaalsed ja vähirakud, kuivatatud taimeseemned, kilpkonnad.

Mehitatud kosmoselendude kolmas etapp on seotud kosmonautide pikaajaliste lendudega orbitaaljaamade pardal; see langeb kokku viimase kümnendiga (1971–1980). Mehitatud lendude eripära selles etapis on lisaks inimese lennul viibimise märkimisväärsele kestusele vaba ruumi suurenemine eluruumides - alates kosmoseaparaadi kokpitist kuni orbitaaljaamas asuvate ulatuslike eluruumideni. . Viimasel asjaolul oli kosmosemeditsiini jaoks kahetine tähendus: ühelt poolt sai jaama pardale võimalik paigutada mitmesuguseid biomeditsiiniliste uuringute seadmeid ja vahendeid kaaluta oleku kahjulike mõjude ennetamiseks, teisalt aga oluliselt. vähendada motoorset aktiivsust piiravate tegurite mõju inimkehale - hüpokineesia (st seotud vaba ruumi väiksusega).

Olgu öeldud, et orbitaaljaamades saab luua mugavamaid elutingimusi, isiklikku hügieeni jne. Ja ennetavate meetmete kompleksi kasutamine võib oluliselt siluda keha ebasoodsaid reaktsioone kaaluta olekus, millel on suur positiivne mõju. Kuid teisest küljest silub see teatud määral inimkeha reaktsioone kaaluta olekusele, mistõttu on raske analüüsida inimkeha eri süsteemides toimuvaid kaaluta seisundile iseloomulikke nihkeid.

Esimest korda käivitati pikaajaline orbitaaljaam (Saljut) NSV Liidus 1971. aastal. Järgnevatel aastatel viidi mehitatud lende läbi orbitaaljaamade Saljut-3, -4, -5, -6 (pealegi Salyut- 6” neljas põhiekspeditsioon oli kosmoses 185 päeva). Arvukad orbitaaljaamade lennu ajal tehtud biomeditsiinilised uuringud on näidanud, et inimese kosmoses viibimise kestuse pikenemisega ei täheldatud üldiselt keha reaktsioonide raskuse progresseerumist lennutingimustele.

Kasutatud profülaktiliste meetmete kompleksid tagasid kosmonautide hea terviseseisundi ja töövõime säilimise selliste lendude ajal, samuti aitasid kaasa reaktsioonide silumisele ja hõlbustasid kohanemist maapealsete tingimustega lennujärgsel perioodil. Oluline on märkida, et läbiviidud meditsiinilised uuringud ei tuvastanud kosmonautide kehas mingeid muutusi, mis takistaksid lendude kestuse süstemaatilist pikendamist. Samal ajal leiti väljastpoolt mõnedes kehasüsteemides funktsionaalseid muutusi, mis on täiendava kaalumise objektiks.

Praeguseks on 78 kosmoselaeva ja 6 pikaajalise orbitaaljaama pardal kosmoselende sooritanud juba 99 inimest erinevatest riikidest2. Reisi koguaeg oli umbes 8 inimaastat. 1. jaanuari 1981 seisuga oli NSV Liidus sooritatud 46 mehitatud kosmoselendu, milles osales 49 Nõukogude kosmonauti ja 7 sotsialismimaade kosmonauti. Seega on kahe aastakümne kestnud mehitatud kosmoselendude jooksul inimeste avakosmosesse tungimise tempo ja ulatus kiiresti kasvanud.

Järgmisena käsitleme selle aja jooksul tehtud kosmosemeditsiini uuringute peamisi tulemusi. Kosmoselendude ajal võib inimkeha puutuda kokku erinevate ebasoodsate teguritega, mida võib tinglikult jagada järgmistesse rühmadesse: 1) kosmose kui omamoodi füüsilise keskkonna iseloomustamine (ülimadal õhurõhk, hapnikupuudus, ioniseeriv kiirgus jne. .); 2) õhusõiduki dünaamikast (kiirendus, vibratsioon, kaaluta olek); 3) seotud astronautide viibimisega kosmoselaeva rõhu all olevas kabiinis (tehislik atmosfäär, toitumisharjumused; hüpokineesia jne); 4) kosmoselennu psühholoogilised iseärasused (emotsionaalne pinge, eraldatus jne).

elutugi loob salongiruumis eluks ja tööks vajalikud tingimused. Erandiks selles tegurite rühmas on kosmiline kiirgus: mõne päikesepurske ajal võib kosmilise kiirguse tase tõusta nii palju, et salongi seinad ei suuda kosmonauti kosmiliste kiirte toime eest kaitsta.

ja et teadlased pole veel õppinud, kuidas simuleerida kogu kosmilise kiirguse spektrit Maa tingimustes. See tekitab loomulikult olulisi raskusi kosmilise kiirguse bioloogilise mõju uurimisel ja kaitsemeetmete väljatöötamisel.

Selles suunas tehakse erinevaid uuringuid kosmoselaeva elektrostaatilise kaitse loomiseks, st üritatakse tekitada kosmoselaeva ümber elektromagnetvälja, mis suunab laetud osakesed kõrvale, takistades nende edasipääsu salongi. Suur töö käib ka kiiritusvigastuste ennetamiseks ja raviks kasutatavate farmakokeemiliste vahendite väljatöötamisel.

Enamik teise rühma tegureid on edukalt modelleeritud maapealse eksperimendi tingimustes ja neid on pikka aega uuritud (vibratsioon, müra, ülekoormused). Nende mõju inimorganismile on üsna selge ja järelikult on selged ka võimalike häirete ennetamise meetmed. Kaalutuse tegur on kosmoselendude kõige olulisem ja spetsiifilisem tegur. Tuleb märkida, et pikaajalise tegevuse korral saab seda uurida ainult reaalsetes lennutingimustes, kuna sel juhul on selle simulatsioon Maal väga ligikaudne.

Lõpuks, kolmas ja neljas lennutegurite rühm ei ole niivõrd kosmilised, kuid kosmoselennu tingimused annavad nii palju oma osa, mis on omane ainult seda tüüpi tegevusele, et sel juhul tekkivate psühholoogiliste omaduste uurimine. , aga ka töö- ja puhkerežiimid, psühholoogiline ühilduvus ja muud tegurid on omaette ja väga keeruline probleem.

On üsna ilmne, et kosmosemeditsiini probleemide mitmekülgsus ei võimalda neid kõiki ammendavalt käsitleda ja siinkohal keskendumegi vaid mõnele neist probleemidest.

Meditsiiniline kontroll ja meditsiinilised uuringud lennu ajal

Kosmonautide lennuohutust tagavate meetmete kompleksis on oluline roll meditsiinilisel kontrollil, mille ülesanne on hinnata ja prognoosida meeskonnaliikmete tervislikku seisundit ning anda soovitusi ennetus- ja ravimeetmeteks.

Kosmoselennu meditsiinilise kontrolli tunnuseks on see, et arstide "patsiendid" on terved, füüsiliselt hästi ettevalmistatud inimesed. Sel juhul on meditsiinilise kontrolli ülesandeks peamiselt inimese kehas kosmoselennutegurite mõjul tekkida võivate funktsionaalsete adaptiivsete muutuste (eelkõige kaalutavuse) väljaselgitamine, nende muutuste hindamine ja analüüsimine, profülaktiliste ravimite kasutamise näidustuste määramine. agentide ja ka sisse; nende kõige optimaalsemate kasutusviiside valimine.

Kosmoselendude meditsiiniuuringute tulemuste üldistamine ja arvukad uuringud lennutegurite modelleerimisega Maa tingimustes võimaldavad saada andmeid erinevate koormuste mõju kohta inimkehale, füsioloogiliste parameetrite kõikumise lubatud piiride ja keha reaktsioonide omadused nendes tingimustes.

Tuleb rõhutada, et sellised kosmosemeditsiini uuringud, mis selgitavad meie teadmisi inimkeha elutähtsa aktiivsuse normaalsetest ilmingutest ja eristavad selgemalt selle normaalseid ja muutunud reaktsioone, on väga olulised kõrvalekallete esmaste tunnuste tuvastamisel. ainult kosmoselaevade meeskondades lennu ajal, aga ka kliinilises praktikas haiguste esialgsete ja varjatud vormide analüüsimisel ning nende ennetamisel.

Infoallikatena kasutatakse arsti ja astronautide vestluste andmeid, astronautide aruandeid nende heaolu kohta ning enese- ja vastastikuse kontrolli tulemusi, raadiovestluste analüüsi (sh kõne spektraalanalüüsi). Olulised teabeallikad on füsioloogiliste parameetrite objektiivse registreerimise andmed, kosmoseaparaadi salongi keskkonnanäitajad (rõhk, hapniku- ja süsinikdioksiidisisaldus, niiskus, temperatuur jne), aga ka kõige keerukamate tulemuste analüüs. laevajuhtimisoperatsioonid ning teaduslikud ja tehnilised katsed.

Telemeetriasüsteemide abil saadetakse see info lennujuhtimiskeskusesse, kus seda arvutite abil töödeldakse ja arstid analüüsivad. Salvestatavad ja Maale edastatavad füsioloogilised parameetrid määratakse vastavalt lennuprogrammi iseärasustele ja meeskonna tegevuse spetsiifikale. Astronautide tervisliku seisundi hindamisel on esmatähtis teave inimese keha elutähtsamate süsteemide (hingamine ja vereringe) seisukorra ning astronautide füüsilise töövõime muutuste kohta.

ebatavalises elupaigas aitavad need selgitada füsioloogiliste funktsioonide muutumise ja keha kohanemise mehhanisme kaaluta olekuga. Kõik see on vajalik ennetavate meetmete väljatöötamiseks ja meditsiinilise abi planeerimiseks järgnevateks lendudeks.

Biotelemeetria abil Maale edastatava meditsiinilise teabe maht ei olnud erinevatel lendudel sama. Vostoki ja Voskhodi programmide esimestel lendudel, kui meie teadmised kosmoselendude tegurite mõjust inimkehale olid väga piiratud, registreeriti üsna lai valik füsioloogilisi parameetreid, kuna oli vaja mitte ainult jälgida tervislikku seisundit. astronautide jaoks, vaid ka seda põhjalikult uurida.füsioloogilised reaktsioonid lennutingimustele. Sojuzi programmi raames lendudel on Maale edastatavate füsioloogiliste näitajate arv piiratud ja see oli kosmonautide tervise jälgimiseks optimaalne.

mis varem, lendude ajal orbitaaljaamades viidi läbi perioodilised põhjalikud terviseuuringud iga 7-10 päeva tagant. Viimased hõlmasid kliinilisi elektrokardiograafilisi uuringuid (rahuolekus ja funktsionaalsete testide ajal), arteriaalse ja venoosse rõhu registreerimist, südametsükli faasistruktuuri uurimist kinetokardiograafia järgi, südame löögi- ja minutimahu uuringuid, pulseerivat verevarustust. erinevaid kehapiirkondi (kasutades reograafia meetodit) ja mitmeid teisi uuringuid.

Funktsionaalsete testidena kasutati kosmonaudi keha doseeritud füüsilist koormust veloergomeetril ("kosmoseratas"), samuti testi alakehale alarõhu rakendamisega. Viimasel juhul tekitati vaakumkomplekti “Chibis” abil, mis kujutab endast gofreeritud “pükse”, alakõhus ja alajäsemetes alarõhku, mis põhjustas nendesse piirkondadesse sarnase verevoolu, mis tekib Maal inimese püstises asendis viibimise ajal.

Selline vertikaalse asendi imitatsioon võimaldab saada lisainfot meeskonna eeldatava seisundi kohta lennujärgsel perioodil. See asjaolu näib olevat äärmiselt oluline, sest nagu eelmiste lendude puhul tuvastati, kaasneb pika kaaluta olemisega nn ortostaatilise stabiilsuse vähenemine, mis väljendub südame-veresoonkonna süsteemi parameetrite väljendunud nihkena. inimene on püstises asendis.

Orbitaaljaamas Saljut-6 (vt tabel) mõõdeti inimese kehakaalu, uuriti sääre mahtu, samuti uuriti vestibulaaraparaadi seisundit ja välishingamise funktsiooni. Lennu ajal võeti vere- ja muude kehavedelike proove, uuriti väliskesta, inimese limaskestade ja jaamapindade mikrofloorat ning analüüsiti õhuproove. Uurimiseks lendu võetud materjalid tarniti Maale külastusekspeditsioonidega üksikasjalikuks analüüsiks.

Uurimismeetodid kosmoselendudel

Kosmoselaeva stardiaastad Füsioloogilised mõõtmismeetodid

"Easts" 1961-1963 Elektrokardiograafia (1-2 juhet, pneumograafia, seismokardiograafia ja kinetokardiograafia (iseloomustab südame mehaanilist funktsiooni), elektrookulograafia (silmaliigutuste registreerimine), elektroentsefalograafia (ajukoore biovoolude registreerimine), galvaaniline naharefleks .

"Päikesetõus" 1964-1965 Elektrokardiograafia, pneumograafia, seismokardiograafia, elektroentsefalograafia, motoorsete kirjutamisaktide registreerimine.

üksik 1967-1970 Elektrokardiograafia, pneumograafia, seismokardiograafia, kehatemperatuur.

tahhoostsillograafia (vererõhu mõõtmiseks), flebograafia (jugulaarveeni pulsikõvera registreerimiseks ja venoosse rõhu määramiseks, regraafia (südame insuldi ja minutimahu ning pulsi verevarustuse uurimiseks erinevatele kehapiirkondadele), kehakaalu mõõtmiseks, sääremaht, vereproovide võtmine, välishingamise uurimine, mikrobioloogilised uuringud, samuti vee-soola ainevahetuse uuringud jne.

Pikkade lendude ajal Salyut-Sojuzi orbitaalkompleksidel pöörati suurt tähelepanu meditsiinilisele juhtimisele. Meditsiinijuhtimine on osa (allsüsteem) üldisemast süsteemist "meeskond - laev - lennujuhtimiskeskus" ning selle funktsioonid on suunatud kogu süsteemi kui terviku maksimaalse korralduse säilitamisele, säilitades meeskonna ja selle meeskonna hea tervise. vajalik jõudlus. Selleks tegi meditsiiniteenistus tihedat koostööd meeskonna ja lennuprogrammide koostajatega. Juhtimise tööorganiks oli lennujuhtimiskeskuse meditsiiniline tugirühm, mis astus vastastikusesse kontakti meeskonnaga, nõuande- ja prognoosirühmaga ning lennujuhtimiskeskuse teiste rühmadega.

Uuringute tulemused ja nende põhjal koostatud soovitused profülaktiliste ainete kasutamise, töö- ja puhkerežiimi ning muude meditsiiniliste meetmete kohta arutati meeskonnaga süstemaatiliselt läbi ja võeti nende poolt täitmiseks. Kõik see lõi meditsiinilise tugigrupi ja meeskonna vahel heatahtliku ja asjaliku koostöö õhkkonna lennumeeskonna tervise säilitamise probleemi lahendamisel ja Maaga kohtumise ettevalmistamisel.

Ennetusvahendid

pikaajaliste kosmoselendude ennetusmeetmete ja ratsionaalse meditsiinilise kontrolli süsteemi väljatöötamise eeldus. Seni kättesaadavad andmed võimaldavad meil sõnastada mõned tööhüpoteesid, mida võib pidada edasiste uuringute kavandiks.

Kaalutatuse teguri mõju patogeneesi peamiseks lüliks on ilmselt inimkeha paljude süsteemide funktsionaalse koormuse vähenemine, mis on tingitud kehakaalu puudumisest ja sellega seotud kehastruktuuride mehaanilisest pingest. Inimkeha funktsionaalne alakoormus kaaluta olekus avaldub ilmselt nii mehhanoretseptoritest tingitud aferentatsiooni muutumises kui ka vedela keskkonna jaotumise muutumises ning astronaudi luu- ja lihaskonna koormuse ja tema tooniku vähenemises. lihaseid.

raskusjõu tõttu on alati konstruktsioonide pinge. Samal ajal on suur hulk lihaseid, aga ka sidemeid, mõned liigesed, mis sellele suundumusele vastu võitlevad, pidevalt koormuse all, olenemata inimkeha asendist. Ka siseorganid kipuvad raskuse mõjul Maa poole nihkuma, venitades neid fikseerivaid sidemeid.

Arvukad lihastes, sidemetes, siseorganites, veresoontes jne paiknevad närvitajuseadmed (retseptorid) saadavad kesknärvisüsteemi impulsse, andes märku kehaasendist. Samad signaalid tulevad sisekõrvas paiknevast vestibulaaraparaadist, kus süsihappegaasi soolakristallid (stoliidid), nihutades närvilõpmeid oma raskuse mõjul, annavad märku keha liikumisest.

Pika lennu ja selle hädavajaliku omaduse - kaaluta oleku - ajal aga keha ja selle üksikute osade raskus puudub. Lihaste, siseorganite, sidemete, veresoonte retseptorid töötavad kaaluta olemise ajal justkui “teistmoodi”. Info keha asendi kohta pärineb peamiselt visuaalsest analüsaatorist ning kogu inimkeha arengu jooksul välja töötatud ruumianalüsaatorite koostoime (nägemine, vestibulaaraparaat, lihaste tunnetamine jne) on häiritud. Lihased, toonus ja lihassüsteemi kui terviku koormus vähenevad, kuna pole vaja neile raskuse jõuga vastu seista.

Selle tulemusena väheneb nullgravitatsiooni korral tajuvate elementide (retseptorite) impulsside kogumaht, mis läheb kesknärvisüsteemi. See toob kaasa kesknärvisüsteemi aktiivsuse vähenemise, mis omakorda mõjutab siseorganite regulatsiooni ja muid inimkeha funktsioone. Inimkeha on aga äärmiselt plastiline struktuur ja mõne aja möödudes, kui inimene on kaaluta olekus, kohaneb tema keha nende tingimustega ning siseorganite töö toimub juba uuel, teistsugusel (võrreldes Maa) süsteemidevahelise interaktsiooni funktsionaalne tase.

oma raskuse tõttu kaldub all olevatele kehaosadele (jalad, alakõht). Sellega seoses arendab astronaudi keha mehhanismide süsteemi, mis sellist liikumist takistab. Kaalutaolekus pole jõudu, välja arvatud südameimpulsi energia, mis aitaks kaasa vere liikumisele keha alumistesse osadesse. Selle tulemusena tungib veri pea ja rindkere organitesse.

veenid ja kodad. See on põhjus, miks kesknärvisüsteemile antakse signaal mehhanismide kaasamise kohta, mis aitavad vähendada liigset vedelikku veres. Selle tulemusena tekivad mitmed refleksreaktsioonid, mille tulemusel suureneb vedeliku ja sellega koos ka soolade eritumine organismist. Lõppkokkuvõttes võib kehakaal väheneda ja mõnede elektrolüütide, eriti kaaliumisisaldus, ning ka südame-veresoonkonna süsteemi seisund muutuda.

Vere ümberjaotumine mängib ilmselt teatud rolli vestibulaarsete häirete (liikumishaiguse kosmiline vorm) tekkes kaalutaoleku algperioodil. Juhtroll kuulub siin aga ilmselt ikkagi ruumilist orientatsiooni teostavate meeleorganite hästi koordineeritud töö rikkumisele kaaluta oleku tingimustes.

vastavale muutusele nn gravitatsioonivastastes lihastes, nende toonuse langusele, atroofiale. Lihaste toonuse ja jõu langus aitab omakorda kaasa vertikaalse kehahoiaku regulatsiooni halvenemisele ja astronaudi kõnnakute rikkumisele lennujärgsel perioodil. Samas võib nende nähtuste põhjuseks olla ka protsessi käigus toimuv motoorse stereotüübi ümberstruktureerimine.

Ülaltoodud ideed inimkeha mõningate funktsioonide muutumise mehhanismi kohta kaaluta tingimustes on muidugi üsna skemaatilised ja pole kõigis nende seostes veel eksperimentaalselt kinnitatud. Oleme need arutelud läbi viinud ainult eesmärgiga näidata astronaudi organismi kõigi funktsioonide omavahelist seotust, kui muutused ühes lülis põhjustavad terve rea erinevate süsteemide reaktsioone. Teisest küljest on oluline rõhutada muutuste pöörduvust, laialdasi võimalusi inimkeha kohandamiseks kõige ebatavalisemate keskkonnategurite toimele.

Kirjeldatud muutusi astronaudi keha funktsioonides kaaluta olekus võib pidada inimese adaptiivsete reaktsioonide peegelduseks uutele eksistentsitingimustele - raskusjõu puudumisele. Loomulikult määravad need muutused suures osas inimkeha vastavad reaktsioonid, mis toimuvad astronaudi Maale naasmisel ja tema keha hilisemal kohanemisel Maa tingimustega või, nagu arstid ütlevad, uuesti kohanemise ajal.

Lühiajaliste kosmoselendude järel ilmnenud mitmete kosmonaudi organismi funktsioonide nihked, mis edenesid lendude kestuse pikenemisega, tõstatasid küsimuse kaaluta oleku kahjulike mõjude ennetamise vahendite väljatöötamise kohta. Teoreetiliselt võiks eeldada, et tehisgravitatsiooni (IGF) kasutamine oleks kõige radikaalsem kaitsevahend kaaluta oleku eest. IKT loomine toob aga kaasa mitmeid füsioloogilisi probleeme, mis on seotud pöörlevas süsteemis viibimisega, aga ka tehnilisi probleeme, mis peaksid tagama IKT loomise kosmoselennul.

Sellega seoses hakkasid teadlased juba ammu enne kosmoselendude algust otsima muid võimalusi, kuidas vältida ebasoodsaid muutusi inimkehas kosmoselendude ajal. Nende uuringute käigus testiti arvukalt IKT kasutamisega mitteseotud kaalutatuse kahjulike mõjude ennetamise meetodeid. Nende hulka kuuluvad näiteks füüsilised meetodid, mille eesmärk on vähendada vere ümberjaotumist astronaudi kehas lennu ajal või pärast selle lõppu, samuti stimuleerida neurorefleksmehhanisme, mis reguleerivad vereringet keha vertikaalasendis. Selleks alarõhu rakendamine keha alaosale, täispuhutavad kätised kätele ja jalgadele, ülikonnad positiivse rõhu erinevuse tekitamiseks, pöörlemine väikese raadiusega tsentrifuugil, inertsiaalsed löögiefektid, lihaste elektriline stimulatsioon. alajäsemete, elastsed ja anti-g ülikonnad jne .

Muude sellise ennetusmeetodite hulgas märgime kehalist aktiivsust, mis on suunatud keha vormisoleku säilitamisele ja teatud retseptorite rühmade stimuleerimisele (füüsiline ettevalmistus, koormusülikonnad, luustiku koormus); toitumise reguleerimisega seotud mõjud (soolade, valkude ja vitamiinide lisamine toidule, toitumise ja veetarbimise normeerimine); sihipärane mõjutamine nn ravimite ja modifitseeritud gaasikeskkonna abil.

Profülaktilised ained kosmonaudi kehas toimuvate ebasoodsate muutuste vastu võivad olla tõhusad ainult siis, kui need määratakse nende häirete mehhanismi arvesse võttes. Kaalutatuse osas peaksid profülaktilised meetmed olema suunatud eelkõige lihasaktiivsuse puudujäägi kompenseerimisele, aga ka nende mõjude taastoomisele, mis Maa tingimustes on määratud vere ja koevedeliku massiga.

kehalised harjutused jooksulindil ja veloergomeetril, samuti jõuharjutused ekspanderitega; 2) astronaudi luu- ja lihaskonnale ning skeletilihastele pideva koormuse tekitamine (koormusülikondades igapäevane viibimine 10-16 tundi); 3) treening alakehale alarõhu rakendamisega, mis viiakse läbi lennu lõpus; 4) vee-soola lisandite kasutamine lennu lõpu päeval; 5) lennujärgse anti-g ülikonna kasutamine.

Spetsiaalsete ülikondade ja kummist amortisaatorite süsteemi abil tekitati "ruumi laadimise" läbiviimisel keha pikitelje suunas 50 kg koormus, samuti staatiline koormus põhirühmadele. gravitatsioonivastased lihased.

Füüsilist treeningut viidi läbi ka veloergomeetril – jalgrattaga sarnasel, kuid paigal seisval seadmel. Sellel pedaalisid astronaudid jalgade või kätega, luues sellega vastava koormuse vastavatele lihasrühmadele.

Koormusülikonnad taastoosid astronaudi luu- ja lihaskonnale ning skeletilihastele pidevat staatilist koormust, mis teatud määral kompenseeris Maa gravitatsiooni puudumise. Struktuurselt on ülikonnad valmistatud poolkõrvuti asetsevate kombinesoonidena, mis sisaldavad elastseid elemente nagu kummist amortisaatorid.

Keha alaosale negatiivse rõhu tekitamiseks kasutati vaakumkomplekti pükste kujul, mis on hermeetiline kott raamil, milles saab tekitada vaakumi. Rõhu langusega luuakse tingimused vere väljavooluks jalgadesse, mis aitab kaasa selle jaotumisele, mis on tüüpiline inimesele, kes on Maa tingimustes vertikaalses asendis.

Vee-soola toidulisandid olid mõeldud vee hoidmiseks kehas ja vereplasma mahu suurendamiseks. Lennujärgne profülaktiline ülikond, mida kanti skafandri all enne laskumist, oli mõeldud jalgadele liigse surve tekitamiseks, mis takistab keha vertikaalasendis vere kogunemist alajäsemetesse ja soodustab normaalse vereringe säilitamist horisontaalasendist vertikaalasendisse liikumine.

Inimkeha põhifunktsioonide muutmine kaaluta olekus

Kosmose uurimise peamine tulemus (meditsiinilisest vaatenurgast) oli tõestus inimese võimalikust mitte ainult pikaajalisest kosmoselennu tingimustes viibimisest, vaid ka tema mitmekülgsest tegevusest seal. See annab nüüd õiguse käsitleda maailmaruumi tulevase inimasustuse keskkonnana ning kosmoseaparaati ja lendu ennast kosmosesse kui kõige tõhusamat, otsesemat viisi inimkeha reaktsioonide uurimiseks nendes tingimustes. Tänaseks on kogunenud üsna palju teavet kosmonaudi keha erinevate füsioloogiliste süsteemide reaktsioonide kohta lennu erinevates faasides ja lennujärgsel perioodil.

Liikumishaigusele väliselt sarnane sümptomite kompleks (söögiisu vähenemine, pearinglus, suurenenud süljeeritus, iiveldus ja mõnikord oksendamine, ruumilised illusioonid) esineb erineva raskusastmega ligikaudu igal kolmandal kosmonaudil ja see avaldub esimesel 3-6 lennupäeval. Oluline on märkida, et praegu on endiselt võimatu usaldusväärselt ennustada nende nähtuste ilmnemise astet kosmonautidel lennu ajal. Mõnel kosmonaudil ilmnesid ka esimesel päeval pärast Maale naasmist liikumishaiguse tunnused. Liikumishaiguse sümptomite kompleksi teket lennu ajal seletatakse praegu astronaudi vestibulaarse aparatuuri funktsionaalse seisundi muutumise ja tema sensoorsete süsteemide koostoime rikkumisega, samuti hemodünaamiliste tunnustega (vere ümberjaotumine) kaaluta tingimustes. .

Sümptomite kompleks vere ümberjaotumisest keha ülaosasse esineb peaaegu kõigil lennul olevatel astronautidel, ilmneb esimesel päeval ja seejärel erinevatel aegadel, keskmiselt nädala jooksul, järk-järgult tasandub (kuid ei kao alati täielikult). . See sümptomite kompleks avaldub verevoolu ja raskustunde tundes peas, ninakinnisuses, kortsude silumises ja näo tursetes, verevarustuse ja rõhu suurenemises kaelaveenides ning vere täitumise näitajates. pea. Jala maht väheneb. Kirjeldatud nähtused on seotud vere ümberjaotumisega, mis on tingitud selle kaalu puudumisest kaaluta olekus, mis viib vere kogunemise vähenemiseni alajäsemetesse ja verevoolu suurenemiseni ülakehasse.

mõned tööoperatsioonid ja mitme liigutuse sooritamiseks vajalikku lihaspinget on raske hinnata. Kuid juba esimestel lennupäevadel saavutavad need liigutused vajaliku täpsuse, nende sooritamiseks vajalikud pingutused vähenevad ja mootori jõudluse efektiivsus suureneb. Maale naastes suureneb subjektiivselt objektide ja enda keha kaal ning muutub vertikaalse kehahoiaku regulatsioon. Motoorse sfääri lennujärgne uuring kosmonautidel näitab alajäsemete mahu vähenemist, lihasmassi mõningast kaotust ja gravitatsioonivastaste lihaste, peamiselt selja pikkade ja laiade lihaste subatroofiat.

Kardiovaskulaarsüsteemi funktsioonide muutused pikaajaliste kosmoselendude ajal ilmnevad kalduvusena teatud arteriaalse rõhu näitajate kergele langusele, venoosse rõhu tõusule kaela veenide piirkonnas ja selle langusele. sääre piirkond. Vere väljutamine südame kokkutõmbumise ajal (löögimaht) alguses suureneb ja vereringe minutimaht kipub lennu ajal ületama lennueelseid väärtusi. Pea veretäitumise näitajad reeglina tõusid, nende normaliseerumine toimus 3-4 kuu lennul ja vähenes sääre piirkonnas.

Kardiovaskulaarsüsteemi reaktsioon funktsionaalsetele testidele alakehale negatiivse rõhu avaldamisega ja kehalise aktiivsusega muutus lennu ajal mõningal määral. Testi ajal alarõhu rakendamisega olid astronaudi reaktsioonid erinevalt maapealsetest rohkem väljendunud, mis viitas ortostaatilise treeningu vähenemise nähtuste tekkele. Samas hinnati peaaegu kõigis uuringutes treeningu taluvust kuuekuuliste lendude ajal heaks ning reaktsioonid ei erinenud kvalitatiivselt lennueelsest perioodist. See viitas sellele, et ennetavate meetmete abil on võimalik stabiliseerida organismi reaktsiooni funktsionaalsetele testidele ja isegi mõnel juhul saavutada nende väiksem raskusaste kui lennueelsel perioodil.

Lennujärgsel perioodil, üleminekul horisontaalasendist vertikaalasendisse, samuti ortostaatilise testi ajal (passiivne vertikaalasend kaldlaual) on reaktsioonide raskusaste suurem kui enne lendu. Seda seletatakse sellega, et Maa tingimustes võtab veri tagasi oma kaalu ja tormab alajäsemetesse ning astronautide veresoonte ja lihaste toonuse languse tulemusena võib siia koguneda tavapärasest rohkem verd. Selle tulemusena toimub vere väljavool ajust.

vererõhk võib järsult langeda, ajus tekib vere- ja seega hapnikupuudus.

soola pärast lendu. Vahetult pärast lende väheneb vedeliku eritumine neerude kaudu ning suureneb kaltsiumi- ja magneesiumiioonide, aga ka kaaliumiioonide eritumine. Negatiivne kaaliumibilanss koos lämmastiku eritumise suurenemisega viitab tõenäoliselt raku massi vähenemisele ja rakkude võime vähenemisele kaaliumi täielikult omastada. Mõnede neerufunktsioonide uuringud stressitestide abil näitasid ionoregulatsioonisüsteemi mittevastavust vedeliku ja mõnede ioonide eritumise mitmesuunaliste muutuste näol. Saadud andmeid analüüsides jääb mulje, et vee-soola tasakaalu nihked on tingitud regulatsioonisüsteemide ja hormonaalse seisundi muutustest lennufaktori mõjul.

Paljudel lendudel täheldati luukoe mineraalide küllastumise vähenemist (kaltsiumi ja fosfori kadu luudes). Seega moodustasid need kaod pärast 175- ja 185-päevaseid lende 3,2-8,3%, mis on oluliselt väiksem kui pärast pikaajalist voodipuhkust. Selline suhteliselt väike mineraalsete komponentide vähenemine luukoes on väga oluline asjaolu, kuna mitmed teadlased on luukoe demineraliseerumist pidanud üheks teguriks, mis võib takistada kosmoselendude kestuse pikendamist.

Biokeemilised uuringud on näidanud, et pikaajaliste kosmoselendude mõjul toimuvad ainevahetusprotsessid ümber, mis on tingitud kosmonaudi keha kohanemisest kaaluta oleku tingimustega. Sel juhul ei täheldata olulisi muutusi ainevahetuses.

ja taastub ligikaudu 1-1,5 kuud pärast lendu. Erütrotsüütide sisalduse uuringud veres lendude ajal ja pärast seda pakuvad suurt huvi, kuna teatavasti on erütrotsüütide keskmine eluiga 120 päeva.

vereplasma maht. Selle tulemusena aktiveeruvad kompensatsioonimehhanismid, mille eesmärk on säilitada ringleva vere põhikonstandid, mis viib (vereplasma mahu vähenemise tõttu) erütrotsüütide massi piisava vähenemiseni. Erütrotsüütide massi kiire taastumine pärast Maale naasmist on võimatu, kuna erütrotsüütide moodustumine toimub aeglaselt, samal ajal kui vere vedel osa (plasma) taastub! oluliselt kiiremini. See tsirkuleeriva vere mahu kiire taastumine toob kaasa punaste vereliblede arvu näilise edasise vähenemise, mis taastub 6-7 nädalat pärast lennu lõppu.

Seega võimaldavad pikaajaliste kosmoselendude ajal ja pärast seda saadud hematoloogiliste uuringute tulemused optimistlikult hinnata astronaudi veresüsteemi kohanemise võimalikkust lennutingimustega ja selle taastumist lennujärgsel perioodil. See asjaolu on äärmiselt oluline, kuna erialakirjanduses käsitletakse pikaajalistel kosmoselendudel oodatavaid võimalikke hematoloogilisi muutusi üheks probleemiks, mis võib takistada lendude kestuse edasist pikenemist.

pärast lendu. Sellegipoolest tuleb tõdeda, et me ei tea veel kõike astronautide reaktsioonidest pikal lennul, me ei suuda võidelda kõigi ebasoodsate nähtustega. Sellega seoses on veel palju tööd teha.

Lääne meditsiiniline uuring ja 12 astronaudi vaatlus näitas, et pikaajalisel kokkupuutel mikrogravitatsiooniga muutub inimese süda 9,4 protsenti sfäärilisemaks, mis omakorda võib põhjustada mitmesuguseid probleeme selle tööga. See probleem võib muutuda eriti aktuaalseks pikaajalisel kosmosereisil, näiteks Marsile.

"Süda töötab kosmoses väga erinevalt sellest, kuidas see töötab Maa gravitatsioonis, mis omakorda võib viia selle lihasmassi kadumiseni," ütleb NASA doktor James Thomas.

"Sellel kõigel on tõsised tagajärjed pärast Maale naasmist, seega otsime praegu võimalikke viise, kuidas seda lihasmassi kadu vältida või vähemalt vähendada."

Eksperdid märgivad, et pärast Maale naasmist võtab süda oma esialgse kuju, kuid keegi ei tea, kuidas meie keha üks tähtsamaid organeid pärast pikki lende käituma hakkab. Arstid on juba teadlikud juhtudest, kui naasvad astronaudid kogesid pearinglust ja desorientatsiooni. Mõnel juhul on vererõhu järsk muutus (see on järsk langus), eriti kui inimene üritab püsti tõusta. Lisaks kogevad mõned astronaudid missioonide ajal arütmiat (ebanormaalne südamerütm).

Teadlased märgivad vajadust töötada välja meetodid ja reeglid, mis võimaldavad süvakosmose reisijatel seda tüüpi probleeme vältida. Nagu märgitud, võivad sellised meetodid ja reeglid olla kasulikud mitte ainult astronautidele, vaid ka tavalistele inimestele Maal – neile, kellel on probleeme südamega, aga ka neile, kellele on määratud voodirežiim.

Nüüd on alanud viieaastane uurimisprogramm, et määrata kindlaks kosmosemõju tase ateroskleroosi (veresoonkonna haiguse) arengu kiirendamisel astronautidel.

Joobeseisund ja vaimsed häired

Kuigi NASA anonüümne küsitlus hajutas kahtlusi astronautide sagedases alkohoolsete jookide joomises, oli 2007. aastal kaks juhtumit, mil tegelikult purjus NASA astronautidel lubati lennata Venemaa kosmoselaeva Sojuz sees. Samal ajal lubati inimestel lennata ka pärast seda, kui neid astronaude lennuks ette valmistanud arstid, aga ka teised missioonil osalejad võimudele kolleegide väga kuumast seisundist rääkisid.

NASA rääkis tolleaegse ohutuspoliitika kohaselt astronautidel ametlikult alkoholi tarvitamise keelustamisest 12 tundi enne treeninglende. Selle reegli toimimist eeldati kaudselt ka kosmoselendude ajal. Pärast ülaltoodud juhtumit oli NASA aga nördinud astronautide hoolimatusest, et agentuur otsustas selle kosmoselendude reegli ametlikuks muuta.

Endine astronaut Mike Mullane ütles kunagi, et astronaudid jõid enne lendu alkoholi, et keha veetustada (alkohol dehüdreerib), et lõpuks vähendada põie koormust ja äkki ei tahtnud stardihetkel tualetti minna.

Kosmosemissioonide ohtude hulgas oli oma koht ka psühholoogiline aspekt. Skylab 4 kosmosemissiooni ajal olid astronaudid kosmoselendude juhtimiskeskusega suhtlemisest nii "väsinud", et lülitasid raadioside peaaegu üheks päevaks välja ja ignoreerisid NASA sõnumeid. Alates sellest juhtumist on teadlased püüdnud tuvastada ja käsitleda potentsiaalseid negatiivseid psühholoogilisi mõjusid, mis võivad kaasneda stressirohkemate ja pikemate Marsi-missioonidega.

Unepuudus ja unerohu kasutamine

Kümme aastat kestnud uuring on näidanud, et astronaudid on viimastel nädalatel enne starti ja kosmosemissioonide alguses selgelt unepuuduses. Küsitletutest kolm neljast tunnistasid, et kasutasid uinumist soodustavaid ravimeid, kuigi selliste ravimite kasutamine võib kosmoselaevaga lennates ja muude seadmetega töötamisel olla ohtlik. Kõige ohtlikum olukord sel juhul võib olla see, kui astronaudid võtsid sama ravimit ja samal ajal. Sel juhul võivad nad hädaolukorras, mis nõuab erakorralist lahendust, selle lihtsalt üle magada.

Hoolimata asjaolust, et NASA on määranud igale astronaudile vähemalt kaheksa ja pool tundi und päevas, puhkab enamik neist missioonidel viibides iga päev umbes kuus tundi. Sellise koormuse tõsidust kehale raskendas asjaolu, et viimasel kolmel treeningkuul enne lendu magasid inimesed vähem kui kuus ja pool tundi ööpäevas.

"Tulevased missioonid Kuule, Marsile ja mujale nõuavad tõhusamate meetmete väljatöötamist unepuuduse kõrvaldamiseks ja inimese jõudluse optimeerimiseks kosmoselendude ajal," ütles selle teema vanemteadur dr Charles Kseiler.

"Nende meetmete hulka võivad kuuluda muudatused töögraafikus, mida tehakse, võttes arvesse inimese kokkupuudet teatud valguslainetega, samuti muudatusi meeskonna käitumisstrateegias mugavamaks uneseisundisse sisenemiseks, mis on hädavajalik tervise, jõu ja hea tuju taastamiseks järgmisel päeval.

kuulmislangus

on näidanud, et alates kosmosesüstiku missioonide ajast on mõned astronaudid kogenud ajutisi märkimisväärseid ja vähem olulisi kuulmiskaotusi. Neid märgiti kõige sagedamini siis, kui inimesed puutusid kokku kõrgete helisagedustega. Nõukogude kosmosejaama Saljut 7 ja Vene Miri meeskonnaliikmetel tekkis pärast Maale naasmist kerge kuni raske kuulmislangus. Jällegi, kõigil neil juhtudel oli osalise või täieliku ajutise kuulmiskaotuse põhjuseks kokkupuude kõrgete helisagedustega.

Rahvusvahelise kosmosejaama meeskond on kohustatud iga päev kandma kõrvatroppe. Müra vähendamiseks ISS-i pardal tehti muuhulgas ettepanek kasutada jaama seinte sees spetsiaalseid helikindlaid padjandeid, samuti vaiksemate ventilaatorite paigaldamist.

Kuid lisaks mürataustale võivad kuulmislangust mõjutada ka muud tegurid: näiteks atmosfääri seisund jaama sees, koljusisene rõhk, aga ka süsihappegaasi taseme tõus jaamas.

2015. aastal kavatseb NASA hakata ISS-i meeskonna abiga uurima viise, kuidas vältida kuulmislanguse tagajärgi aasta pikkuste missioonide ajal. Teadlased tahavad näha, kui kaua saab neid mõjusid vältida ja kuulmislangusega seotud vastuvõetavat riski. Katse põhieesmärk on kindlaks teha, kuidas minimeerida kuulmiskaotust tervikuna, mitte ainult konkreetse kosmosemissiooni ajal.

Kivid neerudes

Igal kümnendal inimesel Maal tekib varem või hiljem neerukivide probleem. See teema muutub aga astronautide puhul palju teravamaks, sest kosmoses hakkavad keha luud kasulikke aineid kaotama isegi kiiremini kui Maal. Keha sees eralduvad soolad (kaltsiumfosfaat), mis tungivad läbi vere ja kogunevad neerudesse. Neid sooli saab tihendada ja need võivad olla kivide kujul. Samal ajal võib nende kivide suurus varieeruda mikroskoopilistest kuni üsna tõsiste - kuni kreeka pähkli suuruseni. Probleem on selles, et need kivid võivad blokeerida veresooned ja muud voolud, mis toidavad elundit või eemaldavad neerudest liigseid aineid.

Astronautide jaoks on risk neerukivide tekkeks ohtlikum, sest mikrogravitatsiooni tingimustes võib vere hulk kehas väheneda. Lisaks ei joo paljud astronaudid päevas 2 liitrit vedelikku, mis omakorda võib tagada nende keha täieliku hüdratatsiooni ega lase kividel neerudes seiskuda, eemaldades nende osakesed uriiniga.

Märgitakse, et vähemalt 14 Ameerika astronautil tekkis neerukividega probleem peaaegu kohe pärast kosmosemissioonide lõpetamist. 1982. aastal registreeriti Nõukogude jaama Saljut-7 meeskonnaliikmel ägeda valu juhtum. Kosmonaut kannatas kaks päeva tugevate valude käes, samal ajal kui tema kamraadil ei jäänud muud üle, kui kolleegi kannatusi abitult pealt vaadata. Algul arvasid kõik, et tegu on ägeda pimesoolepõletikuga, kuid mõne aja pärast tekkis kosmonautil koos uriiniga ka väike neerukivi.

Teadlased on pikka aega välja töötanud spetsiaalset lauaarvuti suurust ultraheliaparaati, mis suudab tuvastada neerukive ja neid helilainete impulsside abil väljutada. Tundub, et Marsile suunduva laeva pardal võiks selline asi kindlasti kasuks tulla.

kopsuhaigus

Kuigi me ei tea veel täpselt, milliseid negatiivseid tervisemõjusid võib teistelt planeetidelt või asteroididelt pärinev tolm põhjustada, teavad teadlased mõningaid väga ebameeldivaid mõjusid, mis võivad tekkida Kuu tolmuga kokkupuutel.

Tolmu sissehingamise kõige tõsisem mõju avaldub kõige tõenäolisemalt kopsudes. Uskumatult teravad kuutolmu osakesed võivad aga tõsiselt kahjustada mitte ainult kopse, vaid ka südant, tekitades samal ajal terve hunniku erinevaid vaevusi, alates rasketest elundite põletikust kuni vähini. Sarnaseid tagajärgi võib põhjustada näiteks asbest.

Teravad tolmuosakesed võivad kahjustada mitte ainult siseorganeid, vaid põhjustada ka naha põletikku ja marrastusi. Kaitseks on vaja kasutada spetsiaalseid mitmekihilisi Kevlarilaadseid materjale. Kuutolm võib kergesti kahjustada silmade sarvkesta, mis omakorda võib olla kosmoses viibiva inimese jaoks kõige tõsisem hädaolukord.

Teadlased märgivad kahetsusega, et nad ei suuda simuleerida Kuu pinnast ega viia läbi kõiki vajalikke teste, et teha kindlaks Kuu tolmu mõju kehale. Üks raskusi selle probleemi lahendamisel on see, et Maal ei ole tolmuosakesed vaakumis ega puutu pidevalt kokku kiirgusega. Ainult Kuu enda tolmu uurimine, mitte laboris, annab teadlastele andmeid, mida nad vajavad tõhusate kaitsemeetodite väljatöötamiseks nende pisikeste mürgiste tapjate vastu.

Immuunsüsteemi rike

Meie immuunsüsteem muutub ja reageerib kõikidele, isegi kõige väiksematele muutustele meie kehas. Unepuudus, ebapiisav toitainete tarbimine või isegi tavaline stress nõrgendavad meie immuunsüsteemi. Aga see on Maal. Immuunsüsteemi muutumine kosmoses võib lõpuks muutuda külmetushaiguseks või kaasa tuua potentsiaalse ohu palju tõsisemate haiguste tekkeks.
Kosmoses ei muutu immuunrakkude jaotus organismis kuigi palju. Palju suuremat ohtu tervisele võivad põhjustada muutused nende rakkude toimimises. Kui raku funktsioneerimine väheneb, võivad juba allasurutud viirused inimkehas uuesti ärgata. Ja seda tegelikult salaja, ilma haiguse sümptomite ilmnemiseta. Kui immuunrakud muutuvad üliaktiivseks, reageerib immuunsüsteem ärritavatele ainetele üle, põhjustades allergilisi reaktsioone ja muid kõrvalmõjusid, näiteks nahalööbeid.

"Asjad nagu kiirgus, mikroobid, stress, mikrogravitatsioon, unehäired ja isegi isolatsioon võivad muuta meeskonnaliikmete immuunsüsteemi toimimist," ütleb NASA immunoloog Brian Krushin.

"Pikaajalised kosmosemissioonid suurendavad astronautide infektsioonide, ülitundlikkuse ja autoimmuunprobleemide riski."

Immuunsüsteemi probleemide lahendamiseks kavatseb NASA kasutada uusi kiirgusvastase kaitse meetodeid, uut lähenemist tasakaalustatud toitumisele ja ravimitele.

Kiirgusohud

Praegune väga ebatavaline ja väga pikk päikeseaktiivsuse puudumine võib kaasa aidata ohtlikele muutustele kosmose kiirgustasemes. Midagi sellist pole juhtunud peaaegu 100 aastat.

"Kuigi sellised sündmused ei pea tingimata olema pikkade missioonide puhul Kuule, asteroididele ja isegi Marsile, on galaktiline kosmiline kiirgus ise üks tegur, mis võib piirata nende missioonide kavandatud aega," ütleb Nathan Schwadron maapealsete, ookeanide ja merede instituudist. kosmoseuuringud.

Sellise kokkupuute tagajärjed võivad olla väga erinevad, ulatudes kiiritushaigusest kuni vähi tekkeni või siseorganite kahjustusteni. Lisaks vähendab ohtlik taustkiirguse tase kosmoselaeva kiirguskaitse efektiivsust umbes 20 protsenti.

Vaid ühel Marsi-missioonil võib astronaut kokku puutuda 2/3 ohutust kiirgusdoosist, millega inimene võib halvimal juhul kogu elu jooksul kokku puutuda. See kiirgus võib põhjustada muutusi DNA-s ja suurendada vähiriski.

"Kui me räägime kumulatiivsest annusest, siis see on sama, mis teha keha täielikku CT-skannimist iga 5-6 päeva järel," ütleb teadlane Cary Zeitlin.

kognitiivsed probleemid

Kosmoses viibimise oleku simuleerimisel on teadlased avastanud, et kokkupuude tugevalt laetud osakestega, isegi väikestes annustes, põhjustab laborirottide reaktsiooni keskkonnale palju aeglasemalt ja samal ajal muutuvad närilised ärrituvamaks. Rottide vaatlus näitas ka muutust nende aju valgu koostises.

Kuid teadlased rõhutavad kiiresti, et kõigil rottidel ei ilmnenud sama mõju. Kui see reegel kehtib ka astronautide kohta, arvavad teadlased, et suudavad tuvastada bioloogilise markeri, mis näitab ja ennustab, et astronaudid hakkavad varsti neid mõjusid arendama. Võib-olla võimaldaks see marker meil isegi leida viisi kiirgusega kokkupuute negatiivsete mõjude vähendamiseks.

Alzheimeri tõbi on tõsisem probleem.

"Kiirgustasemega kokkupuude, mis on samaväärne Marsi missioonil viibiva inimese kiirgustasemega, võib kaasa aidata kognitiivsetele probleemidele ja kiirendada Alzheimeri tõvega kõige sagedamini seotud ajumuutusi," ütleb neuroteadlane Kerry O'Banion.

"Mida kauem olete kosmoses, seda suurem on haiguse tekkimise oht."

Üks lohutav fakt on see, et teadlased on juba suutnud uurida üht kõige kahetsusväärsemat kiirgusega kokkupuute stsenaariumi. Nad avaldasid laborihiired korraga sellisele kiirgustasemele, mis oleks tüüpiline kogu Marsi-missiooni ajal. Marsile lennates puutuvad inimesed omakorda kokku doseeritud kiirgusega, seda kolme lennuaasta jooksul. Teadlased usuvad, et inimkeha suudab selliste väikeste annustega kohaneda.

Lisaks märgitakse, et plast- ja kergekaalulised materjalid võivad pakkuda inimestele tõhusamat kaitset kiirguse eest kui praegu kasutatav alumiinium.

nägemise kaotus

Mõnel astronaudil on pärast kosmoses viibimist tekkinud tõsised nägemisprobleemid. Mida kauem kosmosemissioon kestab, seda tõenäolisem on selliste kahetsusväärsete tagajärgede võimalus.

Vähemalt 300 USA astronaudist, kes on läbinud meditsiinilist läbivaatust alates 1989. aastast, on 29 protsendil kahenädalastel kosmosemissioonidel kosmoses viibinud inimestest ja 60 protsendil inimestest, kes on mitu kuud rahvusvahelises kosmosejaamas töötanud, olnud nägemisprobleemid. ..

Texase ülikooli arstid tegid ajuskaneeringu 27 astronaudile, kes olid kosmoses viibinud üle kuu. Neist 25 protsendil täheldati ühe-kahe silmamuna eesmise-tagumise telje mahu vähenemist. See muutus viib kaugnägelikkuseni. Jällegi märgiti, et mida kauem inimene kosmoses viibib, seda tõenäolisem on see muutus.

Teadlased usuvad, et seda negatiivset mõju saab seletada vedeliku tõusuga pähe migratsiooni tingimustes. Sel juhul hakkab kolju kogunema tserebrospinaalvedelik, tõuseb koljusisene rõhk. Vedelik ei saa luust läbi imbuda, mistõttu hakkab see tekitama survet silmade siseküljele. Teadlased pole veel kindlad, kas see mõju astronautidel, kes viibivad kosmoses kauem kui kuus kuud, väheneb. Siiski on üsna ilmne, et see tuleb enne inimeste Marsile saatmist selgeks teha.

Kui probleemi põhjustab ainult koljusisene rõhk, siis üks võimalik lahendus oleks luua tehisgravitatsioonitingimused iga päev kaheksa tundi, samal ajal kui astronaudid magavad. Siiski on veel vara öelda, kas see meetod aitab või mitte.

"Selle probleemiga tuleb tegeleda, sest vastasel juhul võib see olla pikaajalise kosmosereisi võimatuse peamine põhjus," ütleb teadlane Mark Shelhamer.

Bioloogiateadus hõlmab palju erinevaid sektsioone, suuri ja väikeseid tütarettevõtteid. Ja igaüks neist on oluline mitte ainult inimese elus, vaid ka kogu planeedi jaoks tervikuna.

Inimesed on juba teist sajandit järjest püüdnud uurida mitte ainult elu maapealset mitmekesisust kõigis selle ilmingutes, vaid ka teada saada, kas väljaspool planeeti, avakosmoses on elu. Nende küsimustega tegeleb eriteadus – kosmosebioloogia. Seda arutatakse meie ülevaates.

Peatükk

See teadus on suhteliselt noor, kuid areneb väga intensiivselt. Uuringu peamised aspektid on järgmised:

1. Kosmose tegurid ja nende mõju elusolendite organismidele, kõigi elusüsteemide elutegevusele kosmoses või lennukis.
2. Elu areng meie planeedil kosmose osalusel, elussüsteemide areng ja biomassi olemasolu tõenäosus väljaspool meie planeeti.
3. Suletud süsteemide ehitamise võimalused ja nendes reaalsete elutingimuste loomine organismide mugavaks arenguks ja kasvuks avakosmoses.

Kosmosemeditsiin ja bioloogia on omavahel tihedalt seotud teadused, mis uurivad ühiselt elusolendite füsioloogilist seisundit kosmoses, nende levimust planeetidevahelistes ruumides ja evolutsiooni.

Tänu nende teaduste uurimisele sai võimalikuks valida optimaalsed tingimused inimeste leidmiseks kosmoses ja ilma tervist kahjustamata. Kogutud on tohutut materjali elu olemasolust ruumis, taimede ja loomade (üherakulised, hulkraksed) võimest elada ja areneda kaaluta olekus.

Teaduse arengulugu

Kosmosebioloogia juured ulatuvad iidsetesse aegadesse, mil filosoofid ja mõtlejad – loodusteadlased Aristoteles, Herakleitos, Platon jt – jälgisid tähistaevast, püüdes tuvastada Kuu ja Päikese suhet Maaga, et mõista nende põhjuseid. mõju põllumajandusmaale ja loomadele.

Hiljem, keskajal, hakati püüdma määrata Maa kuju ja seletada selle pöörlemist. Ptolemaiose loodud teooria oli pikka aega olemas. Ta rääkis sellest, et Maa on ja kõik teised planeedid ja taevakehad liiguvad selle ümber

Küll aga leiti teine ​​teadlane, poolakas Nicolaus Copernicus, kes tõestas nende väidete ekslikkust ja pakkus välja oma, heliotsentrilise maailma ehitussüsteemi: keskmes on Päike ja kõik planeedid liiguvad ringi. Päike on ka täht. Tema seisukohti toetasid Giordano Bruno, Newtoni, Kepleri, Galileo järgijad.

Kosmosebioloogia kui teadus ilmus aga palju hiljem. Alles 20. sajandil töötas vene teadlane Konstantin Eduardovitš Tsiolkovski välja süsteemi, mis võimaldab inimestel tungida kosmosesügavustesse ja neid aeglaselt uurida. Teda peetakse õigusega selle teaduse isaks. Samuti mängisid kosmobioloogia arengus suurt rolli Einsteini, Bohri, Plancki, Landau, Fermi, Kapitsa, Bogolyubovi ja teiste avastused füüsika ja astrofüüsika, kvantkeemia ja mehaanika vallas.

Uued teadusuuringud, mis võimaldasid inimestel teha kaua planeeritud lende kosmosesse, võimaldasid tuua esile konkreetsed meditsiinilised ja bioloogilised põhjendused Tsiolkovski sõnastatud maaväliste tingimuste ohutuse ja mõju kohta. Mis oli nende olemus?

1. Teadlastele anti teoreetiline põhjendus kaaluta oleku mõju kohta imetajate organismidele.
2. Ta modelleeris mitu võimalust laboris ruumitingimuste loomiseks.
3. Ta pakkus välja võimalusi, kuidas astronaudid saaksid taimede ja ainete ringluse abil toitu ja vett.

Seega oli Tsiolkovski see, kes pani paika kõik astronautika põhipostulaadid, mis ei ole kaotanud oma aktuaalsust tänapäeval.

Kaalutus

Kaasaegsed bioloogilised uuringud dünaamiliste tegurite mõju uurimisel inimkehale kosmosetingimustes võimaldavad astronautidel nende samade tegurite negatiivsest mõjust maksimaalselt vabaneda.

Seal on kolm peamist dünaamilist omadust:

• vibratsioon;
• kiirendus;
• kaaluta olek.

Kaaluta olek on kõige ebatavalisem ja olulisem selle mõju poolest inimkehale. See on seisund, kus gravitatsioonijõud kaob ja see ei asendu muude inertsiaalsete mõjudega. Sel juhul kaotab inimene täielikult võime kontrollida keha asendit ruumis. Selline seisund algab juba kosmose alumistes kihtides ja püsib kogu selle ruumis.

Meditsiinilised ja bioloogilised uuringud on näidanud, et kaaluta olekus toimuvad inimkehas järgmised muutused:

1. Südamelöögid kiirenevad.
2. Lihased lõdvestuvad (toonus kaob).
3. Vähenenud jõudlus.
4. Võimalikud on ruumilised hallutsinatsioonid.

Kaaluta olev inimene suudab tervist kahjustamata püsida kuni 86 päeva. See on empiiriliselt tõestatud ja meditsiinilisest seisukohast kinnitatud. Kosmosebioloogia ja -meditsiini üks ülesandeid tänapäeval on aga meetmete kogumi väljatöötamine, et ennetada kaaluta oleku mõju inimkehale üldiselt, kõrvaldada väsimust, tõsta ja kindlustada normaalset töövõimet.

On mitmeid tingimusi, mida astronaudid jälgivad, et ületada kaaluta olek ja säilitada kontroll keha üle:

Et saavutada häid tulemusi kaaluta olemise ületamisel, läbivad astronaudid Maal põhjaliku väljaõppe. Kuid kahjuks ei võimalda tänapäevased laboris selliseid tingimusi luua. Meie planeedil ei ole võimalik gravitatsioonijõust üle saada. See on ka üks kosmose- ja meditsiinibioloogia tuleviku väljakutseid.

G-jõud ruumis (kiirendused)

Teine oluline inimkeha kosmoses mõjutav tegur on kiirendus ehk ülekoormus. Nende tegurite olemus taandub keha koormuse ebaühtlasele ümberjaotumisele tugevate kiirete liikumiste ajal ruumis. Kiirendusi on kahte peamist tüüpi:

• lühiajaline;
• pikk.

Nagu näitavad biomeditsiinilised uuringud, on mõlemad kiirendused väga olulised kosmonaudi keha füsioloogilise seisundi mõjutamisel.

Nii võivad näiteks lühiajaliste kiirenduste (need kestavad alla 1 sekundi) toimel kehas molekulaarsel tasemel tekkida pöördumatud muutused. Samuti, kui elundid ei ole treenitud, piisavalt nõrgad, tekib nende membraanide rebenemise oht. Selliseid mõjutusi saab läbi viia kapsli eraldamisel astronaudiga kosmoses, tema väljutamise ajal või kosmoselaeva orbiidile maandumisel.

Seetõttu on väga oluline, et astronaudid läbiksid enne kosmosesse lendamist põhjaliku tervisekontrolli ja teatud füüsilise ettevalmistuse.

Pikatoimeline kiirendus tekib raketi startimisel ja maandumisel, aga ka lennu ajal mõnes ruumilises ruumis. Selliste kiirenduste mõju kehale on teaduslike meditsiiniliste uuringute andmetel järgmine:

• suurenenud pulss ja pulss;
• hingamine kiireneb;
• esineb iiveldust ja nõrkust, naha kahvatust;
• nägemine kannatab, silmade ette ilmub punane või must kile;
• võimalik valutunne liigestes, jäsemetes;
• lihaste toonus väheneb;
• neurohumoraalse regulatsiooni muutused;
• gaasivahetus kopsudes ja kehas tervikuna muutub erinevaks;
• võib tekkida higistamine.

G-koormused ja kaaluta olek sunnivad arstiteadlasi välja pakkuma erinevaid meetodeid. võimaldades kohaneda, koolitada astronaute nii, et nad suudaksid nende tegurite mõjule vastu pidada ilma tervisemõjudeta ja tõhusust kaotamata.

Üks tõhusamaid viise astronautide kiirendamiseks treenimiseks on tsentrifuugiseade. Just selles saate jälgida kõiki muutusi, mis kehas ülekoormuse mõjul toimuvad. Samuti võimaldab see treenida ja kohaneda selle teguri mõjuga.

Kosmoselend ja meditsiin

Kosmoselendudel on kindlasti väga suur mõju inimeste tervisele, eriti treenimata või krooniliste haigustega inimeste tervisele. Seetõttu on oluline aspekt meditsiiniline uurimine kõigi lennu peensuste, kõigi keha reaktsioonide kohta maaväliste jõudude kõige mitmekesisematele ja uskumatumatele mõjudele.

Lend kaaluta olekus sunnib kaasaegset meditsiini ja bioloogiat leiutama ja sõnastama (samal ajal muidugi rakendama) meetmete kogumit, et tagada astronautidele normaalne toitumine, puhkus, hapnikuga varustamine, töövõime säilitamine jne.

Lisaks on meditsiin loodud selleks, et pakkuda kosmonautidele väärilist abi ettenägematute hädaolukordade korral, samuti kaitset teiste planeetide ja kosmose tundmatute jõudude mõju eest. See on üsna raske, nõuab palju aega ja vaeva, suurt teoreetilist baasi, ainult uusimate kaasaegsete seadmete ja ettevalmistuste kasutamist.

Lisaks on meditsiinil koos füüsika ja bioloogiaga ülesanne kaitsta astronaute kosmosetingimuste füüsiliste tegurite eest, näiteks:

• temperatuur;
• kiirgus;
• surve;
• meteoriidid.

Seetõttu on kõigi nende tegurite ja omaduste uurimine väga oluline.

bioloogias

Kosmosebioloogial, nagu igal teisel bioloogiateadusel, on teatud meetodite kogum, mis võimaldab läbi viia uuringuid, koguda teoreetilist materjali ja kinnitada seda praktiliste järeldustega. Need meetodid ei jää aja jooksul muutumatuks, neid ajakohastatakse ja kaasajastatakse vastavalt praegusele ajale. Ajalooliselt väljakujunenud bioloogia meetodid on aga endiselt aktuaalsed tänapäevani. Need sisaldavad:

1. vaatlus.
2. Katse.
3. Ajalooline analüüs.
4. Kirjeldus.
5. Võrdlus.

Need bioloogiliste uuringute meetodid on põhilised, asjakohased igal ajal. Kuid teaduse ja tehnoloogia, elektroonilise füüsika ja molekulaarbioloogia arenguga on tekkinud mitmeid teisi. Neid nimetatakse kaasaegseteks ja neil on suurim roll kõigi bioloogilis-keemiliste, meditsiiniliste ja füsioloogiliste protsesside uurimisel.

Kaasaegsed meetodid

1. Geenitehnoloogia ja bioinformaatika meetodid. See hõlmab agrobakteriaalset ja ballistilist transformatsiooni, PCR-i (polümeraasi ahelreaktsioonid). Seda tüüpi bioloogiliste uuringute roll on suur, kuna just need võimaldavad leida võimalusi toitumise ja hapnikuga küllastumise probleemi lahendamiseks ning kajutid astronautide mugavaks seisundiks.
2. Valgukeemia ja histokeemia meetodid. Need võimaldavad kontrollida valke ja ensüüme elussüsteemides.
3. Fluorestsentsmikroskoopia kasutamine, ülieraldusvõimega mikroskoopia.
4. Molekulaarbioloogia ja biokeemia kasutusalad ja nende uurimismeetodid.
5. Biotelemeetria- meetod, mis on bioloogilisel alusel inseneride ja arstide kombineeritud töö tulemus. See võimaldab juhtida kõiki keha füsioloogiliselt olulisi funktsioone distantsilt, kasutades inimkeha raadiosidekanaleid ja arvutisalvestit. Kosmosebioloogia kasutab seda meetodit peamise meetodina kosmosetingimuste mõju jälgimiseks astronautide organismidele.
6. Planeetidevahelise ruumi bioloogiline näit. Väga oluline kosmosebioloogia meetod, mis võimaldab hinnata keskkonna planeetidevahelisi seisundeid, saada teavet erinevate planeetide omaduste kohta. Siin on aluseks sisseehitatud anduritega loomade kasutamine. Just katseloomad (hiired, koerad, ahvid) ammutavad orbiitidelt infot, mida maapealsed teadlased analüüsiks ja järeldusteks kasutavad.

Kaasaegsed bioloogiliste uuringute meetodid võimaldavad lahendada mitte ainult kosmosebioloogia, vaid ka universaalseid probleeme.

Kosmosebioloogia probleemid

Kõik ülaltoodud biomeditsiiniliste uuringute meetodid ei ole kahjuks veel suutnud kõiki kosmosebioloogia probleeme lahendada. On mitmeid aktuaalseid teemasid, mis on aktuaalsed tänaseni. Vaatleme peamisi probleeme, millega kosmosemeditsiin ja bioloogia kokku puutuvad.

1. Kosmoselendudeks koolitatud personali valimine, kelle tervislik seisund võiks vastata kõigile arstide nõuetele (sh võimaldada kosmonautidel taluda ranget väljaõpet ja väljaõpet lendudeks).
2. Korralikul tasemel väljaõpe ja varustamine kõige vajalikuga tööruumide brigaadidele.
3. Ohutuse tagamine kõigis aspektides (sealhulgas teiste planeetide tundmatute või võõraste mõjutegurite tõttu) kuni töötavate laevade ja õhusõidukite struktuurideni.
4. Astronautide psühhofüsioloogiline rehabilitatsioon nende Maale naasmisel.
5. Astronautide kaitsmise viiside väljatöötamine ja
6. Normaalsete elutingimuste tagamine kajutites kosmoselendude ajal.
7. Moderniseeritud arvutitehnoloogiate arendamine ja rakendamine kosmosemeditsiinis.
8. Kosmose telemeditsiini ja biotehnoloogia rakendamine. Kasutades nende teaduste meetodeid.
9. Meditsiiniliste ja bioloogiliste probleemide lahendamine astronautide mugavaks lennuks Marsile ja teistele planeetidele.
10. Farmakoloogiliste ainete süntees, mis lahendab ruumi hapnikuvarustuse probleemi.

Biomeditsiiniliste uuringute väljatöötatud, täiustatud ja komplekssed meetodid võimaldavad kindlasti lahendada kõik ülesanded ja olemasolevad probleemid. Millal see aga juhtub, on keeruline ja üsna ettearvamatu küsimus.

Tuleb märkida, et kõigi nende küsimustega ei tegele mitte ainult Venemaa teadlased, vaid ka kõigi maailma riikide akadeemiline nõukogu. Ja see on suur pluss. Ühised uuringud ja otsingud annavad ju ebaproportsionaalselt suurema ja kiirema positiivse tulemuse. Tihe ülemaailmne koostöö kosmoseprobleemide lahendamisel on maavälise kosmose uurimise edu võti.

Kaasaegsed saavutused

Selliseid saavutusi on palju. Iga päev käib ju intensiivne, põhjalik ja vaevarikas töö, mis võimaldab leida järjest uusi materjale, teha järeldusi ja püstitada hüpoteese.

Üks 21. sajandi tähtsamaid avastusi kosmoloogias oli vee avastamine Marsil. See tekitas kohe kümneid hüpoteese elu olemasolu või puudumise kohta planeedil, maalaste Marsile ümberasumise võimalusest jne.

Teine avastus oli, et teadlased on kindlaks määranud vanusepiirid, mille piires saab inimene kosmoses viibida võimalikult mugavalt ja ilma tõsiste tagajärgedeta. See vanus algab 45-aastaselt ja lõpeb umbes 55-60-aastaselt. Kosmosesse suunduvad noored kannatavad pärast Maale naasmist psühholoogiliselt ja füsioloogiliselt äärmiselt tugevalt, neid on raske kohaneda ja uuesti üles ehitada.

Vett avastati ka Kuul (2009). Maa satelliidilt leiti ka elavhõbedat ja suur kogus hõbedat.

Bioloogiliste uuringute meetodid, aga ka inseneri- ja füüsikalised näitajad võimaldavad kindlalt järeldada ioonide kiirguse ja kosmoses kokkupuute kahjutu (vähemalt mitte kahjulikum kui Maal) kohta.

Teaduslikud uuringud on tõestanud, et pikk kosmoses viibimine ei mõjuta astronautide füüsilist tervist. Psühholoogilised probleemid jäävad aga alles.

On tehtud uuringuid, mis tõestavad, et kõrgemad taimed reageerivad kosmoses viibimisele erinevalt. Mõnede uuringus osalenud taimede seemned ei näidanud mingeid geneetilisi muutusi. Teised, vastupidi, näitasid molekulaarsel tasemel ilmseid deformatsioone.

Elusorganismide (imetajate) rakkude ja kudedega tehtud katsed tõestasid, et ruum ei mõjuta nende elundite normaalset seisundit ja talitlust.

Erinevat tüüpi meditsiinilised uuringud (tomograafia, MRI, vere- ja uriinianalüüsid, kardiogramm, kompuutertomograafia ja nii edasi) viisid järeldusele, et inimrakkude füsioloogilised, biokeemilised ja morfoloogilised omadused jäävad muutumatuks, kui nad viibivad kosmoses kuni 86 päeva. .

Laboratoorsetes tingimustes taastati kunstlik süsteem, mis võimaldab jõuda kaaluta olekule võimalikult lähedale ja seeläbi uurida selle seisundi mõju kehale kõiki aspekte. See omakorda võimaldas välja töötada mitmeid ennetavaid meetmeid, et vältida selle teguri mõju inimesele nullgravitatsiooniga lennu ajal.

Eksobioloogia tulemustest on saanud andmed, mis näitavad orgaaniliste süsteemide olemasolu väljaspool Maa biosfääri. Seni on saanud võimalikuks nende eelduste vaid teoreetiline sõnastamine, kuid peagi kavatsevad teadlased hankida praktilisi tõendeid.

Tänu bioloogide, füüsikute, arstide, ökoloogide ja keemikute uurimistööle selgusid inimese biosfäärile avalduva mõju sügavad mehhanismid. Selle saavutamine sai võimalikuks, luues planeedilt välja tehisökosüsteeme ja avaldades neile samasugust mõju nagu Maal.

Need pole kõik kosmosebioloogia, kosmoloogia ja meditsiini saavutused tänapäeval, vaid ainult peamised. Seal on suur potentsiaal, mille realiseerimine on loetletud teaduste tulevikuülesanne.

Elu kosmoses

Kaasaegsete ideede kohaselt võib elu kosmoses eksisteerida, kuna hiljutised avastused kinnitavad, et mõnel planeedil on elu tekkeks ja arenguks sobivad tingimused. Teadlaste arvamused selles küsimuses jagunevad aga kahte kategooriasse:

• mujal peale Maa pole elu, pole kunagi olnud ega tule olema;
• avakosmose avarustel on elu, kuid inimesed pole seda veel avastanud.

Milline hüpoteesidest on õige, jääb igaühe enda otsustada. Tõendeid ja ümberlükkamist on piisavalt nii ühele kui ka teisele.

GOU Lütseum nr 000

Peterburi Kalininski rajoon

Uurimine

Biomeditsiinilised uuringud kosmoses

Guršev Oleg

Juhataja: bioloogiaõpetaja

Peterburi, 2011

Sissejuhatus 2

Biomeditsiiniliste uuringute algus 20. sajandi keskel. 3

Kosmoselendude mõju inimkehale. 6

Eksobioloogia. kümme

Teadustöö arendamise väljavaated. neliteist

Kasutatud allikate loetelu. 17

Rakendus (esitlus, katsed) 18

Sissejuhatus

Kosmosebioloogia ja meditsiin- kompleksteadus, mis uurib inimese ja teiste organismide elu iseärasusi kosmoselennul. Kosmosebioloogia ja -meditsiini valdkonna uuringute põhiülesanne on vahendite ja meetodite väljatöötamine elu toetamiseks, kosmoselaevade ja jaamade meeskonnaliikmete tervise ja jõudluse säilitamiseks erineva kestuse ja keerukusastmega lendude ajal. Kosmosebioloogia ja meditsiin on astronautikaga lahutamatult seotud, astronoomia, astrofüüsika, geofüüsika, bioloogia, lennumeditsiin ja paljud teised teadused.

Teema aktuaalsus on meie kaasaegsel ja kiirel XXI sajandil üsna suur.

Teema “Meditsiinilised ja bioloogilised uuringud” on mulle huvi pakkunud viimased kaks aastat, alates sellest ajast, kui otsustasin oma elukutse valiku üle, mistõttu otsustasin teha sel teemal uurimistööd.

2011. aasta on juubeliaasta – 50 aastat inimese esimesest kosmoselennust.

Biomeditsiiniliste uuringute algus keskelXXsajandil

Kosmosebioloogia ja -meditsiini arengu lähtekohtadeks loetakse järgmisi verstaposte: 1949 - esmakordselt ilmnes võimalus teha raketilendude ajal bioloogilisi uuringuid; 1957 – esimest korda saadeti elusolend (koer Laika) teisel Maa tehissatelliidil Maa-lähedasele orbitaallennule; 1961 – esimene mehitatud lend kosmosesse, täiuslik. Inimese meditsiiniliselt ohutu kosmosesselennu võimalikkuse teaduslikuks põhjendamiseks uuriti kosmoseaparaadi (SCV) stardile, orbitaallennule, laskumisele ja maandumisele Maale iseloomulike löökide taluvust ning biotelemeetriaseadmete tööd. ja testiti astronautide elu toetavaid süsteeme. Põhitähelepanu pöörati kaaluta oleku ja kosmilise kiirguse mõju uurimisele kehale.

Laika (koer-astronaut) 1957

R Rakettide, teise tehissatelliidi (1957), pöörlevate kosmoselaevade-satelliitide (1960-1961) bioloogiliste katsete käigus saadud tulemused koos maapealsete kliiniliste, füsioloogiliste, psühholoogiliste, hügieeniliste ja muude uuringute andmetega avas inimesele tee kosmosesse. Lisaks võimaldasid bioloogilised katsed kosmoses esimese inimese kosmoselennu ettevalmistamise etapis tuvastada mitmeid funktsionaalseid muutusi, mis kehas lennutegurite mõjul toimuvad, mis oli aluseks järgnevate loomkatsete kavandamisel. ja taimeorganismid mehitatud kosmoselaevade, orbitaaljaamade ja biosatelliitide lendude ajal. Maailma esimene bioloogiline satelliit katseloomaga - koer "Laika". Saabunud orbiidile 11.03.1957 ja viibis seal 5 kuud. Satelliit eksisteeris orbiidil kuni 14. aprillini 1958. Satelliidil oli kaks raadiosaatjat, telemeetriasüsteem, programmeerimisseade, teaduslikud instrumendid päikesekiirguse ja kosmiliste kiirte uurimiseks, regeneratsiooni- ja soojusjuhtimissüsteemid, et hoida salongis vajalikke tingimusi. looma olemasolu. Saadud on esimene teaduslik teave elusorganismi seisundi kohta kosmoselennu tingimustes.

Saavutused kosmosebioloogia ja meditsiini valdkonnas määrasid suuresti ette edu mehitatud astronautika arendamisel. Koos lennuga , mis pandi toime 12. aprillil 1961, tuleb ära märkida sellised epohaalsed sündmused astronautika ajaloos nagu maandumine 21. juulil 1969. aastal. astronaudid Armstrong(N. Armstrong) ja Aldrin(E. Aldrin) Kuu pinnale ja mitmekuulised (kuni aasta) meeskonnalennud Saljuti ja Miri orbitaaljaamades. See sai võimalikuks tänu kosmosebioloogia ja -meditsiini teoreetiliste aluste väljatöötamisele, kosmoselendudel meditsiiniliste ja bioloogiliste uuringute läbiviimise metoodikale, astronautide valiku ja lennueelse väljaõppe meetodite põhjendamisele ja rakendamisele, samuti elu toetamise, meditsiinilise kontrolli arendamine, meeskonnaliikmete tervise ja töövõime säilitamine lennu ajal.

Apollo 11 meeskond (vasakult paremale): Neil. A. Armstrong, juhtimismooduli piloot Michael Collins, komandör Edwin (Buzz) E. Aldrin.

Kosmoselendude mõju inimkehale

Kosmoselennul mõjutab inimkeha lennudünaamikaga seotud tegurite kompleks (kiirendus, vibratsioon, müra, kaaluta olek), piiratud mahuga suletud ruumis viibimine (muutunud gaasikeskkond, hüpokineesia, neuro-emotsionaalne stress jne). .), samuti kosmose kui elupaiga tegurid (kosmiline kiirgus, ultraviolettkiirgus jne).

Kosmoselennu alguses ja lõpus mõjutavad keha lineaarsed kiirendused . Nende suurused, tõusugradient, aeg ja toimesuund kosmoseaparaadi maalähedasele orbiidile stardi ja maalähedasele orbiidile viimise perioodil sõltuvad raketi ja kosmosekompleksi omadustest ning Maale naasmise perioodil ballistiliste omadustest. lennust ja kosmoselaeva tüübist. Orbiidil manöövrite sooritamisega kaasneb ka kiirenduste mõju kehale, kuid nende suurused on tänapäevaste kosmoselaevade lendude ajal tühised.

Kosmoselaeva Sojuz TMA-18 start Baikonuri kosmodroomilt rahvusvahelisse kosmosejaama

Lennumeditsiini, kosmosebioloogia ja meditsiini valdkonna uuringute käigus saadi põhiteave kiirenduste mõju kohta inimorganismile ja nende kahjulike mõjude eest kaitsmise viiside kohta. Leiti, et kaaluta seisundis viibimine, eriti pikaajaline, viib organismi vastupanuvõime vähenemiseni kiirenduste toimele. Sellega seoses lülituvad kosmonaudid paar päeva enne orbiidilt laskumist füüsilise treeningu erirežiimile ja vahetult enne laskumist saavad nad vee-soola toidulisandeid, et suurendada keha hüdratatsiooni taset ja ringleva vere mahtu. . Välja on töötatud spetsiaalsed toolid - öömajad ja anti-g ülikonnad, mis suurendavad astronautide Maale naasmisel kiirenduste taluvust.

Kõigist kosmoselennu teguritest on kaaluta olukord konstantne ja laboritingimustes praktiliselt reprodutseerimatu. Selle mõju kehale on mitmekesine. Seal on nii kroonilisele stressile iseloomulikud mittespetsiifilised adaptiivsed reaktsioonid kui ka mitmesugused spetsiifilised muutused, mis on põhjustatud keha sensoorsete süsteemide koostoime rikkumisest, vere ümberjaotumisest keha ülaosas, dünaamika vähenemisest. ja peaaegu täielik staatiliste koormuste eemaldamine luu- ja lihaskonna süsteemist.

ISS suvi 2008

Kosmonautide uuringud ja arvukad loomkatsed Kosmose biosatelliitide lendude ajal võimaldasid kindlaks teha, et liikumishaiguse (haiguse) kosmosevormi sümptomite kompleksis kombineeritud spetsiifiliste reaktsioonide ilmnemisel on juhtiv roll vestibulaarsel aparatuuril. . Selle põhjuseks on otoliidi ja poolringikujuliste kanaliretseptorite erutuvuse suurenemine kaaluta tingimustes ning vestibulaarse analüsaatori ja teiste keha sensoorsete süsteemide koostoime katkemine. Kaalutaoleku tingimustes ilmnevad inimestel ja loomadel südame-veresoonkonna süsteemi väljatreenimise tunnused, veremahu suurenemine rindkere veresoontes, ülekoormus maksas ja neerudes, muutused ajuvereringes ja plasmamahu vähenemine. Seoses sellega, et kaaluta oleku tingimustes muutub antidiureetilise hormooni, aldosterooni sekretsioon ja neerude funktsionaalne seisund, tekib organismi hüpohüdratsioon. Samal ajal väheneb rakuvälise vedeliku sisaldus ja suureneb kaltsiumi, fosfori soolade eritumine organismist. lämmastik, naatrium, kaalium ja magneesium. Lihas-skeleti süsteemi muutused toimuvad peamiselt nendes osakondades, mis Maal normaalsetes elutingimustes kannavad suurimat staatilist koormust, see tähendab selja- ja alajäsemete lihaseid, alajäsemete ja selgroolülide luudes. Nende funktsionaalsus väheneb, periosteaalse luu moodustumise kiirus aeglustub, käsnjas aine osteoporoos, dekaltsifikatsioon ja muud muutused, mis põhjustavad luude mehaanilise tugevuse vähenemist.

Kaalutaolekuga kohanemise algperioodil (võtab keskmiselt umbes 7 päeva) kogeb ligikaudu iga teine ​​kosmonaut pearinglust, iiveldust, liigutuste koordinatsiooni, kehaasendi tajumise halvenemist ruumis, verevoolu tunnet pähe, raskusi ninahingamine ja söögiisu halvenemine. Mõnel juhul toob see kaasa üldise töövõime languse, mis raskendab ametiülesannete täitmist. Juba lennu algstaadiumis ilmnevad esmased märgid muutustest jäsemete lihastes ja luudes.

Kaalutaolekus viibimise kestuse pikenedes kaovad või siluvad paljud ebameeldivad aistingud. Samal ajal edenevad praktiliselt kõigil astronautidel, kui õigeid meetmeid ei võeta, muutused kardiovaskulaarsüsteemi seisundis, ainevahetuses, lihas- ja luukoes. Ebasoodsate nihete vältimiseks kasutatakse laia valikut ennetusmeetmeid ja vahendeid: vaakum mahutavus, veloergomeeter, jooksulint, treeningkoormusülikonnad, elektromüostimulaator, treeningekspanderid, soolalisandite võtmine jne. See võimaldab hoida meeskonnaliikmete head tervist ja kõrget efektiivsust pikaajalistel kosmoselendudel.

Iga kosmoselennu vältimatu kaasnev tegur on hüpokineesia – motoorse aktiivsuse piiramine, mis vaatamata lennu ajal toimuvale intensiivsele füüsilisele treeningule toob kaaluta tingimustes kaasa keha üldise väljatreenimise ja asteenia. Arvukad uuringud on näidanud, et pikaajaline hüpokineesia, mis tekib voodis, peaotsaga viltu (-6°), mõjub inimorganismile peaaegu sama palju kui pikaajaline kaaluta olek. Seda meetodit kaaluta oleku mõningate füsioloogiliste mõjude modelleerimiseks laboritingimustes kasutati laialdaselt NSV Liidus ja USA-s. Sellise ENSV Tervishoiuministeeriumi Biomeditsiiniprobleemide Instituudis läbiviidud mudeleksperimendi maksimaalne kestus oli üks aasta.

Spetsiifiline probleem on kosmilise kiirguse mõju uurimine kehale. Dosimeetriline ja radiobioloogiline Katsed võimaldasid luua ja praktikas kasutusele võtta kosmoselendude kiirgusohutuse tagamise süsteemi, mis hõlmab dosimeetrilise kontrolli ja lokaalse kaitse vahendeid ning radioprotektiivseid preparaate (radioprotektoreid).

Orbitaaljaam "MIR"

Kosmosebioloogia ja -meditsiini ülesannete hulka kuulub kosmoselaevadel ja jaamadel tehiselupaiga loomise bioloogiliste põhimõtete ja meetodite uurimine. Selleks valitakse välja elusorganismid, mis on paljulubavad lülidena suletud ökoloogilisse süsteemi, uuritakse nende organismide populatsioonide produktiivsust ja stabiilsust, modelleeritakse elus- ja eluta komponentide eksperimentaalseid ühtseid süsteeme - biogeotsenoose, nende funktsionaalseid omadusi. ning tehakse kindlaks praktilise kasutamise võimalused kosmoselendudel.

Edukalt areneb ka selline kosmosebioloogia ja -meditsiini suund nagu eksobioloogia, mis uurib elusaine olemasolu, levikut, iseärasusi ja evolutsiooni universumis. Maapealsete mudelkatsete ja kosmoseuuringute põhjal saadi andmed, mis viitavad orgaanilise aine teoreetilisele võimalikkusele väljaspool. biosfäär. Samuti viiakse läbi programm maaväliste tsivilisatsioonide otsimiseks, registreerides ja analüüsides kosmosest tulevaid raadiosignaale.

Sojuz TMA-6

Eksobioloogia

Üks kosmosebioloogia valdkondi; tegeleb elusaine ja orgaaniliste ainete otsimisega kosmoses ja teistel planeetidel. Eksobioloogia peamine eesmärk on saada otseseid või kaudseid andmeid elu olemasolu kohta ruumis. Selle aluseks on komplekssete orgaaniliste molekulide (vesiniktsüaniidhape, formaldehüüd jt) prekursorite leiud, mis tuvastati kosmoses spektroskoopiliste meetoditega (kokku leiti kuni 20 orgaanilist ühendit). Eksobioloogia meetodid on erinevad ja mõeldud mitte ainult tulnukate eluilmingute tuvastamiseks, vaid ka võimalike maaväliste organismide omaduste saamiseks. Et oletada elu olemasolu maavälistes tingimustes, näiteks teistel Päikesesüsteemi planeetidel, on oluline välja selgitada organismide võime ellu jääda nende tingimuste eksperimentaalsel paljunemisel. Paljud mikroorganismid võivad eksisteerida absoluutse nulli lähedasel ja kõrgel (kuni 80–95 °C) temperatuuril; nende eosed taluvad sügavat vaakumit ja pikki kuivamisaegu. Nad kannavad palju suuremaid ioniseeriva kiirguse doose kui kosmoses. Maavälistel organismidel peaks olema tõenäoliselt suurem kohanemisvõime eluga väheses koguses vett sisaldavas keskkonnas. Anaeroobsed tingimused ei takista elu arengut, seetõttu võib teoreetiliselt eeldada, et ruumis eksisteerivad oma omaduste poolest kõige mitmekesisemad mikroorganismid, mis suudaksid kohaneda ebatavaliste tingimustega erinevate kaitseseadmete väljatöötamisega. NSV Liidus ja USA-s läbiviidud katsed ei andnud tunnistust elu olemasolust Marsil, Veenusel ja Merkuuril elu puudub, ebatõenäoline on see ka hiidplaneetidel, samuti nende satelliitidel. Päikesesüsteemis on elu tõenäoliselt ainult Maal. Mõnede ideede kohaselt on elu väljaspool Maad võimalik ainult meie planeedile omaselt vesi-süsiniku baasil. Teine seisukoht ei välista räni-ammoniaagi alust, kuid inimkonnal ei ole veel meetodeid maaväliste eluvormide tuvastamiseks.

"Viiking"

Viikingite programm

Viikingite programm- NASA kosmoseprogramm Marsi uurimiseks, eelkõige elu olemasolu kohta sellel planeedil. Programm hõlmas kahe identse kosmoseaparaadi - "Viking-1" ja "Viking-2" - starti, mis pidid läbi viima uuringuid orbiidil ja Marsi pinnal. Vikingi programm oli Marsi uurimise missioonide seeria kulminatsioon, mis algas 1964. aastal Mariner 4-ga, millele järgnesid Mariner 6 ja Mariner 7 1969. aastal ning Mariner 9 orbitaalmissioonid 1971. ja 1972. aastal. Viikingid võtsid oma koha Marsi uurimise ajaloos kui esimene Ameerika kosmoselaev, mis maandus ohutult pinnale. See oli üks informatiivsemaid ja edukamaid missioone punasele planeedile, kuigi sellega ei õnnestunud Marsil elu tuvastada.

Mõlemad sõidukid lasti turule 1975. aastal Florida osariigis Cape Canaveralist. Enne lendu steriliseeriti maandurid hoolikalt, et vältida Marsi saastumist maapealsete eluvormidega. Lennuaeg kestis veidi alla aasta ja Marsile jõudsid nad aastal 1976. Vikingi missioonide kestuseks oli planeeritud 90 päeva peale maandumist, kuid iga seade töötas sellest perioodist palju rohkem. Orbiter "Viking-1" töötas kuni 7. august 1980. aasta maandur – enne 11. novembril 1982 Orbiiter Viking-2 töötas kuni 25. juuli 1978. aasta maandur – enne 11. aprill 1980. aasta

Lumega kaetud kõrb Marsil. Pilt Viking-2-st

BION programm

BION programm hõlmab kosmosebioloogia, meditsiini ja biotehnoloogia huvides kompleksseid loom- ja taimorganismide uuringuid spetsiaalsete satelliitide (biosatelliitide) lendudel. Aastatel 1973–1996 saadeti kosmosesse 11 biosatelliiti.

Juhtiv teadusasutus: Vene Föderatsiooni Riiklik Teaduskeskus - Venemaa Teaduste Akadeemia Biomeditsiiniprobleemide Instituut (Moskva)
Disaini osakond: SNP RCC "TsSKB-Progress" (Samara)
Lennu kestus: 5 kuni 22,5 päeva.
Käivitamise koht: Plesetski kosmodroom
Maandumisala: Kasahstan
Osalevad riigid: NSVL, Venemaa, Bulgaaria, Ungari, Saksamaa, Kanada, Hiina, Holland, Poola, Rumeenia, USA, Prantsusmaa, Tšehhoslovakkia

Uuringud rottide ja ahvidega biosatelliidi lendudel on näidanud, et kokkupuude kaaluta olemisega põhjustab olulisi, kuid pöörduvaid funktsionaalseid, struktuurseid ja metaboolseid muutusi imetajate lihastes, luudes, müokardis ja neurosensoorses süsteemis. Kirjeldatakse fenomenoloogiat ja uuritakse nende muutuste tekkemehhanismi.

Biosatelliitide "BION" lendudel viidi esimest korda ellu idee luua kunstlik gravitatsioonijõud (IGF). Rottidega tehtud katsetes leiti, et IST, mis on loodud loomade pöörlemisel tsentrifuugis, takistab ebasoodsate muutuste teket lihastes, luudes ja müokardis.

Venemaa föderaalse kosmoseprogrammi raames aastateks 2006-2015. jaotises "Ruumitööriistad fundamentaalsetele kosmoseuuringud» on plaanis BION programmi jätkamine, kosmoselaeva BION-M stardid on kavandatud 2010., 2013. ja 2016. aastasse.

"BION"

Teadustöö arendamise väljavaated

Avakosmose uurimise ja uurimise praegust etappi iseloomustab järkjärguline üleminek pikaajalistelt orbitaallendudelt planeetidevahelistele lendudele, millest lähim on näha. ekspeditsioon Marsile. Sel juhul muutub olukord radikaalselt. See ei muutu mitte ainult objektiivselt, mis on seotud kosmoses viibimise, teisele planeedile maandumise ja Maale naasmise kestuse olulise pikenemisega, vaid ka, mis on subjektiivselt väga oluline, kuna juba Maa orbiidilt lahkudes. harjumuspäraseks jäävad astronaudid (väga lühikese ajaga).oma rühma suuruseks kolleegid) "üksik" universumi avarustes.

Samal ajal kerkivad esile põhimõtteliselt uued probleemid, mis on seotud kosmilise kiirguse intensiivsuse järsu suurenemisega, vajadusega kasutada taastuvaid hapniku, vee ja toidu allikaid ning mis kõige tähtsam, psühholoogiliste ja meditsiiniliste probleemide lahendamisega.

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

Sellise süsteemi juhtimise raskus piiratud hermeetiliselt suletud mahus on nii suur, et ei saa loota selle varajast kasutuselevõttu praktikas. Suure tõenäosusega toimub üleminek bioloogilisele elu toetavale süsteemile järk-järgult, kui selle üksikud lülid on valmis. BSZhO väljatöötamise esimeses etapis on ilmne, et hapniku hankimise ja süsinikdioksiidi kasutamise füüsikalis-keemiline meetod asendatakse bioloogilisega. Teatavasti on peamised hapniku "tarnijad" kõrgemad taimed ja fotosünteetilised ainuraksed organismid. Keerulisem ülesanne on vee- ja toiduvarude täiendamine.

Joogivesi on ilmselgelt veel väga pikka aega "maapealse päritoluga" ja tehnilist vett (kasutatakse majapidamistarbeks) täiendatakse juba õhuniiskuse kondensaadi (CDA), uriini ja muude allikate regenereerimise kaudu.

Kahtlemata on tulevase suletud ökoloogilise süsteemi põhikomponendiks taimed. Kosmoselaevade pardal kõrgemate taimede ja fotosünteetiliste ainuraksete organismide uuringud on näidanud, et kosmoselennu tingimustes läbivad taimed kõik arenguetapid alates seemnete idanemisest kuni esmaste organite moodustumiseni, õitsemise, viljastumise ja uue põlvkonna seemnete küpsemiseni. Seega tõestati eksperimentaalselt taimede täieliku arengutsükli (seemnest seemneni) elluviimise põhimõtteline võimalus mikrogravitatsiooni tingimustes. Kosmosekatsete tulemused olid nii julgustavad, et võimaldasid juba 1980. aastate alguses järeldada, et bioloogiliste elu toetavate süsteemide arendamine ja selle alusel ökoloogiliselt suletud süsteemi loomine piiratud hermeetilises mahus ei olegi nii raske ülesanne. . Kuid aja jooksul sai selgeks, et probleemi ei saa täielikult lahendada, vähemalt enne, kui on kindlaks määratud (arvutatud või katseliselt) peamised parameetrid, mis võimaldavad selle süsteemi massi- ja energiavoogusid tasakaalustada.

Toiduvarude uuendamiseks on vaja süsteemi tuua ka loomi. Muidugi peaksid need esimestel etappidel olema loomamaailma "väikesed" esindajad - molluskid, kalad, linnud ja hiljem võib-olla küülikud ja muud imetajad.

Seega peavad astronaudid planeetidevaheliste lendude ajal õppima mitte ainult taimi kasvatama, loomi pidama ja mikroorganisme kasvatama, vaid ka välja töötama usaldusväärse viisi "kosmoselaeva" juhtimiseks. Ja selleks tuleb esmalt välja selgitada, kuidas üksik organism kosmoselennul kasvab ja areneb ning seejärel milliseid nõudeid seab suletud ökoloogilise süsteemi iga üksik element kogukonnale.

Minu peamiseks ülesandeks uurimistöös oli välja selgitada, kui huvitav ja põnev on olnud kosmoseuuringud ning kui kaua see veel kestab!

Kui kujutate vaid ette, milline on kogu elu mitmekesisus meie planeedil, siis mida võib siis oletada kosmose kohta ...

Universum on nii suur ja tundmatu, et sedalaadi uuringud on meie, planeedil Maa elavate inimeste jaoks üliolulised. Kuid me oleme alles teekonna alguses ja meil on nii palju teada ja näha!

Kogu selle töö tegemise aja jooksul sain teada nii mõndagi huvitavat, mida ma ei osanudki kahtlustada, sain teada suurepärastest teadlastest nagu Carl Sagan, sain teada kõige huvitavamatest 20. sajandil läbi viidud kosmoseprogrammidest nii USA-s kui ka NSV Liidus õppisin ma palju kaasaegsete programmide, nagu BION, ja paljude muude asjade kohta.

Uurimine jätkub...

Kasutatud allikate loetelu

Big Children's Encyclopedia Universe: populaarteaduslik väljaanne. - Vene Entsüklopeediaühing, 1999. Sait http://spacembi. *****/ Suure entsüklopeedia universum. - M.: Kirjastus "Astrel", 1999.

4. Entsüklopeediauniversum (ROSMEN)

5. Wikipedia sait (pildid)

6.Kosmos aastatuhande vahetusel. Dokumendid ja materjalid. M., Rahvusvahelised suhted (2000)

Lisa.

"Marsi ülekanne"

"Marsi ülekanne" Tulevase astronautide bioloogilise ja tehnilise elu tagamise süsteemi ühe lüli väljatöötamine.

Sihtmärk: Uute andmete saamine gaasi-vedeliku varustamise protsesside kohta juurtega asustatud keskkonnas kosmoselennu ajal

Ülesanded: Kapillaari koefitsientide katseline määramine difusioon niiskus ja gaasid

Oodatud tulemused: Taimede kasvatamiseks juurdunud keskkonnaga installatsiooni loomine mikrogravitatsioonitingimuste suhtes

· Komplekt "Eksperimentaalne küvett" niiskuse ülekande omaduste (immutusfrondi kiirus ja niiskusesisaldus eraldi tsoonides) määramiseks

Videokompleks LIV immutusfrondi liikumise videosalvestuseks

Sihtmärk: Uute arvutitehnoloogiate kasutamine astronaudi viibimise mugavuse parandamiseks pikaajalisel kosmoselennul.

Ülesanded: Konkreetsete ajupiirkondade aktiveerimine, mis vastutavad astronaudi visuaalsete seoste eest, mis on seotud tema põlispaikade ja perekonnaga Maal, koos tema jõudluse edasise suurenemisega. Astronaudi seisundi analüüs orbiidil testimise teel erimeetodite järgi.

Kasutatud teadustehnika:

Blokeeri EGE2 (individuaalne astronaudi kõvaketas fotoalbumi ja küsimustikuga)

"vest" Andmete hankimine meetmete väljatöötamiseks, et vältida lennutingimuste kahjulikku mõju ISS-i meeskonna tervisele ja töövõimele.

Sihtmärk: Erinevat tüüpi materjalide uue integreeritud rõivasüsteemi hindamine kosmoselennu tingimustes kasutamiseks.

Ülesanded:

seljas riided "VEST", mis on spetsiaalselt loodud Itaalia kosmonaudi R. Vittori lennuks ISS RS-il; astronaudilt tagasiside saamine psühholoogilise ja füsioloogilise heaolu ehk riietuse mugavuse (mugavuse), kantavuse kohta; tema esteetika; kuumakindluse ja füüsilise hügieeni tõhusus jaama pardal.

Oodatud tulemused: Uue integreeritud rõivasüsteemi "VEST" funktsionaalsuse kinnitamine, sealhulgas selle ergonoomiline jõudlus kosmoselennul, mis vähendab ISS-i pikaajalistel kosmoselendudel kasutatavate riiete kaalu ja mahtu.