Avaruusbiologian kehityksen saavutukset ja näkymät. Tähtitieteen ja biologian projekti aiheesta "kosmonautiikka". Humalaisuus ja mielenterveyshäiriöt

1900-luvun toinen puoli ei leimannut ainoastaan ​​teoreettinen tutkimus tapoja tutkia ulkoavaruutta, vaan myös automaattisten ajoneuvojen käytännöllinen luominen ja laukaisu maapallon kiertoradalle ja muille planeetoille, ensimmäinen miehitetty lento avaruuteen ja pitkäkestoiset lennot kiertoradalla ja ihmisen laskeutuminen kuun pinnalle. Teoreettinen tutkimus avaruusteknologian alalla ja ohjattujen lentokoneiden suunnittelu stimuloi voimakkaasti monien tieteiden kehitystä, mukaan lukien uusi tietämyshaara - avaruuslääketiede.

Avaruuslääketieteen päätehtävät ovat seuraavat:

avaruuslento-olosuhteiden ihmiskehoon kohdistuvien vaikutusten tutkiminen, mukaan lukien avaruuslentojen fysiologisten parametrien muutosten esiintymisen fenomenologian ja mekanismien tutkiminen;

kosmonautien valinta- ja koulutusmenetelmien kehittäminen;

Avaruuslääketiede on historiallisessa kehityksessään edennyt avaruuslennon tekijöiden mallintamisesta laboratorio-olosuhteissa ja eläinlentojen aikana raketteilla ja satelliiteilla kiertorata-asemien pitkäaikaisiin lentoihin ja kansainvälisten miehistöjen lentoihin liittyvään tutkimukseen.

Neuvostoliiton avaruusbiologian ja lääketieteen muodostumisessa ja kehityksessä kosmonautikan perustajien K. E. Tsiolkovskyn, F. A. Zanderin ja muiden teokset muotoilivat useita biologisia ongelmia, joiden ratkaisun oli oltava tutkimuksen välttämätön edellytys. ihmisen ulkoavaruudesta, olivat erittäin tärkeitä. Avaruusbiologian ja lääketieteen teoreettiset näkökohdat perustuvat sellaisten luonnontieteen perustajien, kuten I. M. Sechenovin, K. A. Timirjazevin, I. P. Pavlovin, V. V. Dokuchaev, L. A. Orbelin ja muiden klassisiin säännöksiin, joiden töissä oppi organismin vuorovaikutuksesta ja ulkoinen ympäristö heijastuu punaisena lankana ja kehitetään peruskysymyksiä organismin sopeutumisesta muuttuviin ympäristöolosuhteisiin.

Tärkeä rooli useiden avaruuslääketieteen säännösten ja osien muodostumisessa oli ilmailulääketieteen alalla tehdyllä työllä sekä 50-60-luvulla biofysikaalisilla raketteilla ja avaruusaluksilla tehdyllä tutkimuksella.

Ulkoavaruuden käytännön tutkiminen miehitettyjen lentojen avulla alkoi maailman ensimmäisen kosmonautin Yu. A. Gagarinin historiallisella lennolla 12. huhtikuuta 1961 Vostok-avaruusaluksella. Me kaikki muistamme hänen yksinkertaisen inhimillisen lauseensa. "Let's go", joka lausuttiin Vostok-avaruusaluksen laukaisussa, tämä lause ytimekkäästi ja samalla melko kapasiteetin kuvasi ihmiskunnan suurinta saavutusta. Yu. A. Gagarinin lento oli muun muassa kypsyyskoe sekä kosmonautiikassa yleensä että avaruuslääketieteessä erityisesti.

Ennen tätä lentoa tehdyt biolääketieteelliset tutkimukset ja niiden pohjalta kehitetty elämää ylläpitävä järjestelmä tarjosivat avaruusaluksen hytissä normaalit elinolosuhteet, jotka astronautille tarvittiin lennon suorittamiseen. Siihen mennessä luotu kosmonautien valinta- ja koulutusjärjestelmä, lennon aikana olevan henkilön tilan ja työkyvyn biotelemetrinen seurantajärjestelmä sekä matkustamon hygieniaparametrit määrittelivät lennon mahdollisuuden ja turvallisuuden.

Kaikki aiempi työ, kaikki lukuisat eläinten lennot avaruusaluksilla eivät kuitenkaan pystyneet vastaamaan joihinkin ihmisen lentoon liittyviin kysymyksiin. Joten esimerkiksi ennen Yu. A. Gagarinin lentoa ei tiedetty, kuinka painottomuuden olosuhteet vaikuttavat puhtaasti ihmisen toimintoihin: ajatteluun, muistiin, liikkeiden koordinaatioon, ympäröivän maailman havaintoon ja muihin. Vain ensimmäisen ihmisen lento avaruuteen osoitti, että näissä toiminnoissa ei tehdä merkittäviä muutoksia painottomuudessa. Siksi Yu. A. Gagarinia kutsutaan kaikkialla maailmassa "tähtiteiden" pioneeriksi, mieheksi, joka tasoitti tietä kaikille myöhemmille miehitetyille lennoille.

Yu. A. Gagarinin lennosta kuluneiden 20 vuoden aikana ihmiskunta on jatkanut tasaisesti ja kattavasti ulkoavaruuden tutkimista. Ja tämän kunniakkaan vuosipäivän yhteydessä on mahdollisuus paitsi analysoida tämän päivän saavutuksia avaruuslääketieteessä, myös tehdä historiallinen poikkeama menneisiin ja edeltäviin vuosikymmeniin.

Avaruuslennot koko kehityksensä ajan voidaan jakaa ehdollisesti useisiin vaiheisiin. Ensimmäinen vaihe on miehitetyn lennon valmistelu avaruuteen, se kattoi merkittävän ajanjakson. Siihen liittyi muun muassa seuraavia tutkimuksia: 1) fysiologian ja lentolääketieteen tietojen yleistäminen, jossa tutkittiin haitallisten ympäristötekijöiden vaikutusta eläinten ja ihmisten elimistöön; 2) lukuisten laboratoriotutkimusten tekeminen, joissa jäljiteltiin joitain avaruuslennon tekijöitä ja tutkittiin niiden vaikutusta ihmiskehoon; 3) erityisesti valmistetut eläinkokeet rakettilentojen aikana yläilmakehään sekä maapallon keinotekoisten satelliittien kiertoradalla.

Tärkeimmät tehtävät kohdistuivat sitten miehitettyjen avaruuteenlennon perusmahdollisuuksien tutkimiseen ja ongelman ratkaisemiseen sellaisten järjestelmien luomisesta, jotka varmistavat, että ihminen pysyy avaruusaluksen ohjaamossa kiertoratalennon aikana. Tosiasia on, että tuolloin useilla melko arvovaltaisilla tiedemiehillä oli tietty mielipide ihmiselämän yhteensopimattomuudesta pitkäaikaisen painottomuuden olosuhteiden kanssa, koska tämän väitetään aiheuttavan merkittäviä hengitys- ja verenkiertohäiriöitä. Lisäksi he pelkäsivät, että henkilö ei ehkä kestä lennon aiheuttamaa psyykkistä stressiä.

lisäksi painottomuuden kesto vaihteli lentokorkeudesta riippuen 4-10 minuuttia. Näiden tutkimusten tulosten analyysi osoitti, että raketilla lentäessä havaittiin vain kohtalaisia ​​muutoksia fysiologisissa parametreissa, jotka ilmenivät sydämen sykkeen nousuna ja verenpaineen nousuna, kun se altistui kiihtyvyydille raketin nousun ja laskeutumisen aikana (jossa taipumus normalisoida tai jopa laskea näitä indikaattoreita painottomuuden aikana).

Yleisesti ottaen rakettilentotekijöiden vaikutus ei aiheuttanut merkittäviä häiriöitä eläinten fysiologisissa toiminnoissa. Biologiset kokeet pystysuuntaisilla rakettien laukaisuilla ovat osoittaneet, että koirat kestävät tyydyttävästi melko suuria ylikuormituksia ja lyhytaikaista painottomuutta.

Vuonna 1957 Neuvostoliitto laukaisi toisen keinotekoisen maasatelliitin Laikan koiran kanssa. Tällä tapahtumalla oli perustavanlaatuinen merkitys avaruuslääketieteelle, koska se mahdollisti ensimmäistä kertaa erittäin organisoidun eläimen pysymisen painottomuudessa melko pitkään. Tämän seurauksena eläinten havaittiin sietävän tyydyttävästi avaruuslento-olosuhteita. Myöhemmät kokeet kuudella koiralla Maahan palaavien Neuvostoliiton toisen, kolmannen, neljännen ja viidennen satelliittialuksen lentojen aikana mahdollistivat paljon materiaalia korkeasti organisoituneiden eläinten elimistön pääfysiologisten järjestelmien reaktioista (molemmat lennon aikana ja maan päällä, mukaan lukien lennon jälkeinen ajanjakso).

pieniä säilyneitä laikkuja kanin ja ihmisen ihosta, hyönteisistä, mustavalkoisista laboratoriohiiristä ja -rotista, marsuista. Kaikki satelliittialusten avulla tehdyt tutkimukset tarjosivat laajaa kokeellista materiaalia, joka vakuutti tutkijat vakaasti ihmisen avaruuteen lentämisen turvallisuudesta (terveyden näkökulmasta).

Samaan aikaan ratkaistiin myös astronauttien elämää ylläpitävien järjestelmien luomistehtävät - järjestelmä hapen toimittamiseen matkustamoon, hiilidioksidin ja haitallisten epäpuhtauksien poistamiseen sekä ravitsemus, vesihuolto, lääketieteellinen valvonta ja ihmisten jätetuotteiden hävittäminen . Avaruuslääketieteen asiantuntijat osallistuivat näihin töihin suorimmin.

Toiselle vaiheelle, joka osui samaan aikaan miehitettyjen lentojen ensimmäisen vuosikymmenen (1961-1970) kanssa, oli ominaista lyhytkestoiset ihmisen avaruuslennot (yhdeltä kiertoradalta 108 minuutissa 18 päivään). Se alkaa Yu. A. Gagarinin historiallisella lennosta.

Tänä aikana tehdyn biolääketieteellisen tutkimuksen tulokset ovat luotettavasti osoittaneet paitsi henkilön mahdollisuuden pysyä avaruuslento-olosuhteissa, myös hänen riittävän työkyvyn säilymisen tehdessään erilaisia ​​tehtäviä tilavuudeltaan rajoitetussa avaruusaluksen hytissä ja työskennellessään tukemattomassa tilassa avaruusaluksen ulkopuolella. Kuitenkin useita muutoksia paljastettiin motorisella alueella, sydän- ja verisuonijärjestelmässä, verijärjestelmässä ja muissa ihmiskehon järjestelmissä.

Todettiin myös, että kosmonautien sopeutuminen maanpäällisen olemassaolon tavanomaisiin olosuhteisiin 18 päivää kestäneiden avaruuslentojen jälkeen etenee tietyin vaikeuksin ja siihen liittyy voimakkaampi säätelymekanismien jännitys kuin astronautin sopeutuminen painottomuuteen. Näin ollen lentoajan pidentyessä oli tarpeen luoda sopivia ennaltaehkäiseviä järjestelmiä, parantaa lääketieteellisiä valvontajärjestelmiä ja kehittää menetelmiä miehistön jäsenten kunnon ennustamiseen lennon aikana ja sen jälkeen.

Näiden ohjelmien miehitettyjen lentojen aikana miehistön lääketieteellisten tutkimusten ohella suoritettiin myös biologisia kokeita. Joten laivoilla Vostok-3, Vostok-6, Voskhod, Voskhod-2, Sojuz, oli sellaisia ​​biologisia esineitä kuin lysogeeniset bakteerit, chlorella, tradescantia, hella-solut; ihmisen normaalit ja syöpäsolut, kuivatut kasvien siemenet, kilpikonnat.

Miehitettyjen avaruuslentojen kolmas vaihe liittyy pitkäkestoisiin kosmonautien lentoihin kiertorata-asemilla; se osuu yhteen viime vuosikymmenen (1971-1980) kanssa. Miehitetyille lennoille tässä vaiheessa tunnusomainen piirre ihmisen lennossa oleskelun merkittävän keston lisäksi on vapaan tilan lisääntyminen asuintiloissa - avaruusaluksen ohjaamosta laajoihin asuinalueisiin kiertorata-aseman sisällä. . Jälkimmäisellä seikalla oli avaruuslääketieteelle kaksijakoinen merkitys: toisaalta asemalle tuli mahdolliseksi sijoittaa erilaisia ​​biolääketieteellisen tutkimuksen laitteita ja keinoja painottomuuden haitallisten vaikutusten ehkäisemiseen ja toisaalta merkittävästi vähentää motorista toimintaa rajoittavien tekijöiden vaikutusta ihmiskehoon - hypokinesia (eli vapaan tilan pieneen kokoon liittyvä).

On sanottava, että kiertorata-asemilla voidaan luoda mukavampia elinolosuhteita, henkilökohtaista hygieniaa jne. Ja ennaltaehkäisevien toimenpiteiden kompleksin käyttö voi merkittävästi tasoittaa kehon haitallisia reaktioita painottomuuteen, millä on suuri myönteinen vaikutus. Tämä kuitenkin toisaalta tasoittaa ihmiskehon reaktioita painottomuuteen jossain määrin, mikä vaikeuttaa syntyvien, painottomille olosuhteille ominaisten ihmiskehon eri järjestelmien muutosten analysointia.

Pitkäaikainen kiertorata-asema (Salyut) laukaistiin ensimmäisen kerran Neuvostoliitossa vuonna 1971. Seuraavina vuosina suoritettiin miehitettyjä lentoja Salyut-3, -4, -5, -6 -kiertorata-asemilla (lisäksi Salyut-6”:n neljäs pääretkikunta oli avaruudessa 185 päivää). Lukuisat kiertorata-asemien lennon aikana tehdyt biolääketieteelliset tutkimukset ovat osoittaneet, että henkilön avaruudessa oleskelun keston pidentyessä ei yleensä havaittu kehon reaktioiden vakavuuden etenemistä lento-olosuhteisiin.

Käytetyt ennaltaehkäisevien toimenpiteiden kompleksit varmistivat kosmonautien hyvän terveydentilan ja työkyvyn ylläpidon tällaisten lentojen aikana ja auttoivat myös tasoittamaan reaktioita ja helpottamaan sopeutumista maan olosuhteisiin lennon jälkeisellä kaudella. On tärkeää huomata, että tehdyt lääketieteelliset tutkimukset eivät paljastaneet kosmonautien kehossa muutoksia, jotka estäisivät lentojen keston systemaattisen pidentämisen. Samanaikaisesti ulkopuolelta katsottuna joissakin kehon järjestelmissä havaittiin olevan toiminnallisia muutoksia, joita tarkastellaan edelleen.

Tähän mennessä 99 ihmistä eri maista on tehnyt avaruuslentoja 78 avaruusaluksella ja 6 pitkäaikaisella kiertorata-asemalla2. Kokonaismatka-aika oli noin 8 henkilötyövuotta. 1.1.1981 mennessä Neuvostoliitossa oli suoritettu 46 miehitettyä avaruuslentoa, joihin osallistui 49 Neuvostoliiton kosmonauttia ja 7 kosmonauttia sosialistisista maista. Näin ollen kahden vuosikymmenen aikana miehitetyn avaruuslentojen aikana ihmisen tunkeutuminen ulkoavaruuteen on lisääntynyt nopeasti.

Seuraavaksi tarkastellaan tänä aikana tehdyn avaruuslääketieteen tutkimuksen päätuloksia. Avaruuslentojen aikana ihmiskeho voi altistua erilaisille haitallisille tekijöille, jotka voidaan ehdollisesti jakaa seuraaviin ryhmiin: 1) ulkoavaruuden luonnehtiminen eräänlaiseksi fyysiseksi ympäristöksi (erittäin alhainen ilmanpaine, hapenpuute, ionisoiva säteily jne. .); 2) johtuen lentokoneen dynamiikasta (kiihtyvyys, tärinä, painottomuus); 3) liittyy astronautien oleskeluun avaruusaluksen paineistetussa hytissä (keinotekoinen ilmakehä, ruokailutottumukset, hypokinesia jne.); 4) avaruuslennon psykologiset piirteet (emotionaalinen jännitys, eristyneisyys jne.).

elämän tuki luo tarvittavat olosuhteet elämään ja työskentelyyn matkustamotilassa. Poikkeuksena tässä tekijäryhmässä on kosminen säteily: joidenkin auringonpurkausten aikana kosmisen säteilyn taso voi nousta niin paljon, että hytin seinät eivät pysty suojaamaan astronauttia kosmisten säteiden vaikutukselta.

ja että tiedemiehet eivät ole vielä oppineet simuloimaan koko kosmisen säteilyn spektriä Maan olosuhteissa. Tämä luo luonnollisesti merkittäviä vaikeuksia kosmisen säteilyn biologisen vaikutuksen tutkimisessa ja suojatoimenpiteiden kehittämisessä.

Tähän suuntaan tehdään erilaisia ​​tutkimuksia sähköstaattisen suojan luomiseksi avaruusalukselle, eli avaruusaluksen ympärille yritetään luoda sähkömagneettinen kenttä, joka ohjaa varautuneita hiukkasia ja estää niitä pääsemästä matkustamoon. Paljon työtä tehdään myös säteilyvammojen ehkäisyyn ja hoitoon tarkoitettujen farmakokemiallisten keinojen kehittämisessä.

Suurin osa toisen ryhmän tekijöistä mallinnetaan onnistuneesti maanpäällisen kokeen olosuhteissa ja niitä on tutkittu pitkään (värinä, melu, ylikuormitukset). Niiden vaikutus ihmiskehoon on varsin selvä, ja näin ollen myös toimenpiteet mahdollisten häiriöiden ehkäisemiseksi ovat selvät. Painottomuustekijä on avaruuslennon tärkein ja erityisin tekijä. On huomattava, että pitkän aikavälin toiminnan aikana sitä voidaan tutkia vain todellisissa lento-olosuhteissa, koska tässä tapauksessa sen simulaatio maan päällä on hyvin likimääräinen.

Lopuksi, kolmas ja neljäs lentotekijöiden ryhmä eivät ole niinkään kosmisia, mutta avaruuslennon olosuhteet vaikuttavat niin paljon omaan, vain tämäntyyppiseen toimintaan, että tässä tapauksessa esiin tulevien psykologisten ominaisuuksien tutkiminen. , samoin kuin työ- ja lepotavat, psyykkinen yhteensopivuus ja muut tekijät ovat erillinen ja hyvin monimutkainen ongelma.

On aivan ilmeistä, että avaruuslääketieteen ongelmien monipuolisuus ei salli meidän tarkastella kaikkia niitä tyhjentävästi, ja tässä keskitymme vain joihinkin näistä ongelmista.

Lääketieteellinen valvonta ja lääketieteellinen tutkimus lennon aikana

Kosmonautien turvallisuutta lennon aikana varmistavassa toimenpidekokonaisuudessa tärkeä rooli on lääketieteellisellä valvonnalla, jonka tehtävänä on arvioida ja ennustaa miehistön jäsenten terveydentilaa sekä antaa suosituksia ennaltaehkäisevistä ja terapeuttisista toimenpiteistä.

Avaruuslentojen lääketieteellisen valvonnan piirre on, että lääkäreiden "potilaat" ovat terveitä, fyysisesti hyvin valmistautuneita ihmisiä. Tässä tapauksessa lääketieteellisen valvonnan tehtävänä on pääasiassa tunnistaa toiminnallisia adaptiivisia muutoksia, joita ihmiskehossa voi tapahtua avaruuslentotekijöiden (ensisijaisesti painottomuuden) vaikutuksesta, arvioida ja analysoida näitä muutoksia, määrittää indikaatioita ennaltaehkäisevän hoidon käyttöön. aineet, ja myös; valita niiden optimaaliset käyttötavat.

Avaruuslentojen lääketieteellisen tutkimuksen tulosten yleistäminen ja lukuisat tutkimukset lentotekijöiden mallintamisesta Maan olosuhteissa mahdollistavat tiedon saamisen erilaisten kuormitusten vaikutuksista ihmiskehoon, fysiologisten parametrien vaihteluiden sallituista rajoista ja kehon reaktioiden ominaisuudet näissä olosuhteissa.

On korostettava, että sellaiset avaruuslääketieteen tutkimukset, jotka selventävät tietoamme ihmiskehon elintärkeän toiminnan normaaleista ilmenemismuodoista ja erottavat selkeämmin sen normaalit ja muuttuneet reaktiot, ovat erittäin tärkeitä poikkeamien alkuperäisten merkkien tunnistamisessa. vain avaruusalusten miehistöissä lennon aikana, mutta myös kliinisessä käytännössä sairauksien alku- ja piilevämuotojen analysoinnissa ja niiden ehkäisyssä.

Tiedonlähteinä käytetään tietoja lääkärin ja astronautien välisistä keskusteluista, astronautien raportteja hyvinvoinnista sekä itse- ja keskinäisen hallinnan tuloksia, radiokeskustelujen analysointia (mukaan lukien puheen spektrianalyysi). Tärkeitä tietolähteitä ovat fysiologisten parametrien objektiivisen rekisteröinnin tiedot, ympäristöindikaattorit avaruusaluksen hytissä (paine, happi- ja hiilidioksidipitoisuus, kosteus, lämpötila jne.) sekä monimutkaisimpien tulosten analysointi. alusten valvontaoperaatiot ja tieteelliset ja tekniset kokeet.

Nämä tiedot lähetetään telemetriajärjestelmien avulla lennonjohtokeskukseen, jossa ne käsitellään tietokoneilla ja lääkärit analysoivat. Tallennettavat ja Maahan lähetettävät fysiologiset parametrit määräytyvät lento-ohjelman erityispiirteiden ja miehistön toiminnan erityispiirteiden mukaisesti. Astronautien terveydentilaa arvioitaessa tieto ihmiskehon tärkeimpien järjestelmien (hengityksen ja verenkierron) tilasta sekä astronautien fyysisen suorituskyvyn muutoksista on ensiarvoisen tärkeää.

epätavallisessa elinympäristössä ne auttavat selvittämään fysiologisten toimintojen muutosten mekanismeja ja kehon sopeutumista painottomuuden olosuhteisiin. Kaikki tämä on välttämätöntä ennaltaehkäisevien toimenpiteiden kehittämiseksi ja lääketieteellisen tuen suunnittelulle myöhempiä lentoja varten.

Biotelemetrialla Maahan siirretyn lääketieteellisen tiedon määrä ei ollut sama eri lennoilla. Vostok- ja Voskhod-ohjelmien ensimmäisillä lennoilla, kun tietomme avaruuslentotekijöiden vaikutuksesta ihmiskehoon oli hyvin rajallinen, kirjattiin melko laaja valikoima fysiologisia parametreja, koska ei ollut tarpeen vain seurata terveydentilaa astronauttien fysiologisia reaktioita, mutta myös tutkia sitä laajasti. Sojuz-ohjelman lennoilla Maahan lähetettyjen fysiologisten indikaattorien määrä on rajallinen ja se oli optimaalinen kosmonautien terveyden seurantaan.

Aiemmin kiertorata-asemien lentojen aikana suoritettiin säännölliset perusteelliset lääkärintarkastukset 7-10 päivän välein. Jälkimmäinen sisälsi kliiniset elektrokardiografiset tutkimukset (levossa ja toimintakokeiden aikana), valtimo- ja laskimopaineen rekisteröintiä, sydämen syklin vaiherakenteen tutkimista kinetokardiografian mukaan, sydämen aivohalvauksen ja minuuttitilavuuden tutkimuksia, pulssiverenkiertoa erilaisiin kehon alueet (käyttämällä reografiamenetelmää) ja useita muita tutkimuksia.

Toiminnallisina testeinä käytettiin kosmonautin kehon annosteltua fyysistä kuormitusta polkupyöräergometrillä ("avaruuspyörä") sekä testiä alipaineella alavartaloon. Jälkimmäisessä tapauksessa "Chibis"-tyhjiösarjan, joka on aallotettu "housu", avulla luotiin alipaine alavatsaan ja alaraajoihin, mikä aiheutti verenpurkauksen näille alueille, samanlaisen kuin tapahtuu maan päällä ihmisen ollessa pystyssä.

Tällainen pystyasennon jäljitelmä mahdollistaa lisätietojen saamisen miehistön odotetusta tilasta lennonjälkeisenä aikana. Tämä seikka näyttää olevan äärimmäisen tärkeä, koska, kuten aikaisemmilla lennoilla on todettu, pitkään painottomuuden oloon liittyy niin sanotun ortostaattisen stabiilisuuden heikkeneminen, mikä ilmenee sydän- ja verisuonijärjestelmän indikaattoreiden voimakkaana siirtymänä. henkilö on pystyasennossa.

Salyut-6-kiertorataasemalla (katso taulukko) mitattiin henkilön paino, sääreen tilavuus sekä vestibulaarilaitteen tilaa ja ulkoisen hengityksen toimintaa. Lennon aikana otettiin näytteitä verestä ja muista ruumiinnesteistä, tutkittiin ulkoisen ihon mikroflooraa, ihmisen limakalvoja ja aseman pintoja sekä analysoitiin ilmanäytteitä. Lennon aikana tutkimusta varten otetut materiaalit toimitettiin vierailevien tutkimusmatkojen yhteydessä Maahan yksityiskohtaista analysointia varten.

Tutkimusmenetelmät avaruuslennoilla

Avaruusalusten laukaisuvuodet Fysiologiset mittausmenetelmät

"Easts" 1961-1963 Elektrokardiografia (1-2 johtoa, pneumografia, seismokardiografia ja kinetokardiografia (sydämen mekaanisen toiminnan kuvaaminen), elektrookulografia (silmien liikkeiden rekisteröinti), elektroenkefalografia (aivokuoren biovirtojen rekisteröinti), galvaaninen ihorefleksi .

"Sunrise" 1964-1965 Elektrokardiografia, pneumografia, seismokardiografia, elektroenkefalografia, motoristen kirjoitustekojen rekisteröinti.

single 1967-1970 Elektrokardiografia, pneumografia, seismokardiografia, ruumiinlämpö.

takoskillografia (verenpaineen mittaamiseen), flebografia (kaulalaskimon pulssikäyrän rekisteröinti ja laskimoiden paineen määrittäminen, regrafia (sydämen aivohalvauksen ja minuuttitilavuuden sekä pulssin verenkierron tutkiminen kehon eri alueilla), painon mittaaminen, säären tilavuus, verinäytteenotto, ulkoisen hengityksen tutkimus, mikrobiologiset tutkimukset sekä vesi-suola-aineenvaihdunnan tutkimukset jne.

Pitkien lentojen aikana Salyut-Sojuzin kiertoratakomplekseilla lääketieteellinen hallinta annettiin erittäin tärkeäksi. Lääketieteellinen hallinta on osa (alajärjestelmä) yleisempää "miehistö - laiva - lennonjohtokeskus" -järjestelmää ja sen toiminnot tähtäävät koko järjestelmän maksimaaliseen organisointiin ylläpitämällä miehistön ja sen terveyttä. tarvittava suorituskyky. Tätä varten sairaanhoito teki tiivistä yhteistyötä miehistön ja lento-ohjelman suunnittelijoiden kanssa. Ohjauksen työelimenä oli lennonjohtokeskuksen lääketieteellinen tukiryhmä, joka otti keskinäisen yhteyden miehistöön, neuvonta- ja ennustusryhmään sekä muihin lennonjohtokeskuksen ryhmiin.

Tutkimustulokset ja niiden perusteella muodostuneet suositukset ennaltaehkäisevien aineiden käytöstä, työ- ja lepojärjestelyistä sekä muista lääkinnällisistä toimenpiteistä keskusteltiin järjestelmällisesti miehistön kanssa ja ne hyväksyttiin toteutettaviksi. Kaikki tämä loi hyväntahtoisuuden ja liiketoiminnallisen yhteistyön ilmapiirin lääketieteellisen tukiryhmän ja miehistön välille miehistön terveyden ylläpitoongelman ratkaisemisessa lennon aikana ja maapallon tapaamisen valmistelussa.

Ehkäisykeinot

edellytys ennaltaehkäisevien toimenpiteiden ja järkevän lääketieteellisen valvonnan kehittämiselle pitkäaikaisilla avaruuslennoilla. Tähän mennessä saatavilla olevan tiedon avulla voimme muotoilla joitain työhypoteesia, joita voidaan pitää jatkotutkimuksen suunnitelmana.

Pääasiallinen linkki painottomuuden tekijän vaikutuksen patogeneesissä on ilmeisesti useiden ihmiskehon järjestelmien toiminnallisen kuormituksen väheneminen painon puutteen ja siihen liittyvän kehon rakenteiden mekaanisen rasituksen vuoksi. Ihmiskehon toiminnallinen alikuormitus painottomuuden tilassa ilmenee luultavasti muutoksena afferentaatiossa mekanoreseptoreista, samoin kuin muutoksena nestemäisten väliaineiden jakautumisessa ja astronautin tuki- ja liikuntaelimistön kuormituksen ja hänen tonic-aineensa vähenemisenä. lihaksia.

rakenteisiin on aina jännitystä painovoiman takia. Samaan aikaan suuri määrä lihaksia, samoin kuin nivelsiteet, jotkut nivelet, jotka estävät tätä suuntausta, ovat jatkuvasti kuormitettuja ihmiskehon asennosta riippumatta. Painon vaikutuksesta myös sisäelimillä on taipumus siirtyä kohti maata ja venyttää niitä kiinnittäviä nivelsiteitä.

Lukuisat lihaksissa, nivelsiteissä, sisäelimissä, verisuonissa jne. sijaitsevat hermoja havaitsevat laitteet (reseptorit) lähettävät keskushermostoon impulsseja, jotka ilmaisevat kehon asennon. Samat signaalit tulevat sisäkorvassa sijaitsevasta vestibulaarisesta laitteesta, jossa hiilidioksidisuolakiteet (stoliths), jotka syrjäyttävät hermopäätteitä painonsa vaikutuksesta, signaloivat kehon liikettä.

Kuitenkin pitkän lennon ja sen välttämättömän ominaisuuden - painottomuuden - aikana kehon ja sen yksittäisten osien paino puuttuu. Lihasten, sisäelinten, nivelsiteiden, verisuonten reseptorit toimivat painottomuudessa ikään kuin "toisella tavalla". Tieto kehon asennosta tulee pääosin visuaalisesta analysaattorista, ja koko ihmiskehon kehityksen aikana kehitettyjen avaruusanalysaattoreiden vuorovaikutus (näkö, vestibulaarinen laite, lihasaistimus jne.) häiriintyy. Lihakset, sävy ja koko lihasjärjestelmän kuormitus vähenevät, koska niitä ei tarvitse vastustaa painovoimalla.

Tämän seurauksena nollapainovoimassa keskushermostoon menevien havaitsevien elementtien (reseptoreiden) impulssien kokonaistilavuus pienenee. Tämä johtaa keskushermoston toiminnan vähenemiseen, mikä puolestaan ​​​​vaikuttaa sisäelinten säätelyyn ja muihin ihmiskehon toimintoihin. Ihmiskeho on kuitenkin äärimmäisen plastinen rakenne, ja hetken painottomuuden tilassa elimistö sopeutuu näihin olosuhteisiin ja sisäelinten työ tapahtuu jo uudella, erilaisella (verrattuna järjestelmien välisen vuorovaikutuksen toiminnallinen taso.

painonsa vuoksi taipumus kehon alla oleviin osiin (jalat, alavatsa). Tältä osin astronautin keho kehittää mekanismeja, jotka estävät tällaisen liikkeen. Painottomuudessa ei ole voimaa, paitsi sydämen impulssin energia, joka edistäisi veren liikkumista kehon alaosiin. Tämän seurauksena pään ja rintakehän elimiin virtaa verta.

suonet ja eteiset. Tämä on syy signaalille keskushermostolle sellaisten mekanismien sisällyttämisestä, jotka auttavat vähentämään ylimääräistä nestettä veressä. Tämän seurauksena esiintyy useita refleksireaktioita, jotka johtavat nesteen ja sen mukana suolojen erittymisen lisääntymiseen kehosta. Loppujen lopuksi ruumiinpaino voi laskea ja joidenkin elektrolyyttien, erityisesti kaliumin, pitoisuus, samoin kuin sydän- ja verisuonijärjestelmän tila, voi muuttua.

Veren uudelleenjakautumisella on ilmeisesti tietty rooli vestibulaaristen häiriöiden (kosminen matkapahoinvoinnin muoto) kehittymisessä painottomuuden alkuvaiheessa. Johtava rooli tässä on kuitenkin edelleen luultavasti aistielinten hyvin koordinoidun työn rikkominen painottomuuden olosuhteissa, jotka suorittavat tilasuuntautuneisuutta.

vastaavaan muutokseen ns. painovoiman vastaisissa lihaksissa, niiden sävyn heikkenemiseen, surkastumiseen. Lihasjännityksen ja -voiman heikkeneminen puolestaan ​​vaikuttaa pystyasennon säätelyn heikkenemiseen ja astronautin kävelyn rikkomiseen lennon jälkeisellä kaudella. Samalla prosessissa tapahtuva motorisen stereotypian uudelleenjärjestely voi olla syynä näihin ilmiöihin.

Yllä olevat ajatukset joidenkin ihmiskehon toimintojen muutosmekanismista painottomissa olosuhteissa ovat tietysti melko kaavamaisia, eikä niitä ole vielä kokeellisesti vahvistettu kaikissa linkeissään. Olemme käyneet näitä keskusteluja vain tarkoituksenamme osoittaa astronautin organismin kaikkien toimintojen keskinäinen yhteys, kun muutokset yhdessä linkissä aiheuttavat koko joukon eri järjestelmien reaktioita. Toisaalta on tärkeää korostaa muutosten palautuvuutta, ihmiskehon laajoja mahdollisuuksia sopeutua epätavallisimpien ympäristötekijöiden toimintaan.

Kuvattuja muutoksia astronautin kehon toiminnoissa painottomuuden tilassa voidaan pitää heijastuksena ihmisen mukautuvista reaktioista uusiin olemassaolon olosuhteisiin - painovoiman puuttumiseen. Luonnollisesti nämä muutokset määräävät suurelta osin ihmiskehon osan vastaavat reaktiot, jotka tapahtuvat astronautin palatessa Maahan ja kehonsa myöhemmän sopeutumisen aikana maan olosuhteisiin tai, kuten lääkärit sanovat, uudelleensopeutumisen aikana.

Lyhytaikaisten avaruuslentojen jälkeen paljastuneet muutokset kosmonautin organismin toiminnoissa, jotka etenivät lentojen pituuden kasvaessa, nostivat esiin kysymyksen painottomuuden haitallisten vaikutusten ehkäisemiskeinojen kehittämisestä. Teoreettisesti voitaisiin olettaa, että keinotekoisen painovoiman (IGF) käyttö olisi radikaalein suojakeino painottomuutta vastaan. Tieto- ja viestintätekniikan luominen aiheuttaa kuitenkin useita fysiologisia ongelmia, jotka liittyvät pyörivässä järjestelmässä olemiseen, sekä teknisiä ongelmia, joiden pitäisi varmistaa ICT:n luominen avaruuslennolla.

Tässä yhteydessä tutkijat alkoivat kauan ennen avaruuslentojen alkamista etsiä muita tapoja estää haitallisia muutoksia ihmiskehossa avaruuslennon aikana. Näiden tutkimusten aikana testattiin lukuisia menetelmiä painottomuuden haittavaikutusten ehkäisemiseksi, jotka eivät liity ICT:n käyttöön. Näitä ovat esimerkiksi fyysiset menetelmät, joilla pyritään vähentämään veren uudelleenjakautumista astronautin kehossa lennon aikana tai sen jälkeen, sekä stimuloimaan verenkiertoa sääteleviä neurorefleksimekanismeja kehon pystyasennossa. Tätä varten alipaineen kohdistaminen vartalon alaosaan, puhallettavat hihansuut käsiin ja jalkoihin, puvut positiivisen paine-eron luomiseen, pyöritys pienellä säteellä sentrifugilla, inertiaisku, lihasten sähköinen stimulaatio. alaraajat, joustavat ja anti-g-puvut jne. .

Muiden tällaisen ehkäisyn menetelmien joukossa huomaamme fyysisen toiminnan, jonka tarkoituksena on ylläpitää kehon kuntoa ja stimuloida tiettyjä reseptoriryhmiä (fyysinen harjoittelu, kuormapuvut, luuston kuormitus); ravitsemuksen säätelyyn liittyvät vaikutukset (suolojen, proteiinien ja vitamiinien lisääminen ruokaan, ravinnon ja veden kulutuksen säännöstely); määrätietoinen vaikuttaminen niin sanottujen lääkkeiden ja muunnetun kaasuympäristön avulla.

Ennaltaehkäisevät aineet kosmonautin kehon epäsuotuisia muutoksia vastaan ​​voivat olla tehokkaita vain, jos niitä määrätään ottaen huomioon näiden häiriöiden mekanismi. Painottomuuden osalta profylaktisilla toimenpiteillä tulisi ensisijaisesti tähdätä lihastoiminnan puutetta sekä toistaa vaikutuksia, jotka maan olosuhteissa määräytyvät veren ja kudosnesteen painosta.

fyysiset harjoitukset juoksumatolla ja polkupyöräergometrillä sekä voimaharjoituksia laajentajilla; 2) jatkuvan kuormituksen luominen astronautin tuki- ja liikuntaelimistöön ja luustolihaksille (päivittäinen oleskelu 10-16 tuntia kuormaasuissa); 3) lennon lopussa suoritettava harjoittelu alipaineella alavartaloon; 4) vesi-suola-lisäaineiden käyttö lennon päättymispäivänä; 5) lennon jälkeisen anti-g-puvun käyttö.

Erikoispukujen ja kumisten iskunvaimentimien avulla "tilalatausta" suoritettaessa luotiin 50 kg:n kuorma kehon pituusakselin suunnassa sekä staattinen kuormitus pääryhmiin. painovoiman vastaiset lihakset.

Fyysistä harjoittelua suoritettiin myös polkupyöräergometrillä - polkupyörän kaltaisella laitteella, mutta se oli paikallaan. Siinä astronautit polkivat jaloillaan tai käsillään, mikä loi asianmukaisen kuormituksen vastaaville lihasryhmille.

Kuormapuvut toistivat jatkuvaa staattista kuormitusta astronautin tuki- ja liikuntaelimistöön ja luustolihaksille, mikä kompensoi jossain määrin Maan painovoiman puuttumista. Rakenteellisesti puvut on tehty puoliksi vierekkäisiksi haalareiksi, jotka sisältävät joustavia elementtejä, kuten kumiset iskunvaimentimet.

Alipaineen luomiseksi kehon alaosaan käytettiin tyhjiösarjaa housujen muodossa, jotka ovat ilmatiivis pussi rungossa, johon voidaan luoda tyhjiö. Paineen laskulla luodaan olosuhteet veren virtaukselle jalkoihin, mikä edistää sen jakautumista, mikä on tyypillistä ihmiselle, joka on pystyasennossa maan olosuhteissa.

Vesi-suolalisän tarkoituksena oli pitää vettä kehossa ja lisätä veriplasman tilavuutta. Lennon jälkeinen profylaktinen puku, jota käytettiin avaruuspuvun alla ennen laskeutumista, on suunniteltu luomaan liiallista painetta jalkoihin, mikä estää veren kerääntymisen alaraajoihin maan päällä kehon pystyasennossa ja edistää normaalin verenkierron ylläpitämistä siirtyminen vaaka-asennosta pystyasentoon.

Ihmiskehon perustoimintojen muuttaminen painottomuudessa

Ulkoavaruuden tutkimuksen päätulos (lääketieteellisestä näkökulmasta) oli todiste ihmisen mahdollisuudesta viipyä pitkään avaruuslennolla, vaan myös hänen monipuolisesta toiminnastaan ​​siellä. Tämä antaa nyt oikeuden pitää ulkoavaruutta tulevan ihmisasumisen ympäristönä ja avaruusalusta ja itse lentoa avaruuteen tehokkaimpana, suorimpana tapana tutkia ihmiskehon reaktioita näissä olosuhteissa. Tähän mennessä on kertynyt melko paljon tietoa kosmonautin kehon eri fysiologisten järjestelmien reaktioista lennon eri vaiheissa ja lennon jälkeisellä kaudella.

Ulkoisesti matkapahoinvointia muistuttavaa oireyhtymää (heikentynyt ruokahalu, huimaus, lisääntynyt syljeneritys, pahoinvointi ja joskus oksentelu, tilaharhakuvat) havaitaan vaihtelevalla vaikeusasteella noin joka kolmannella kosmonautilla ja se ilmenee 3-6 ensimmäisen lennon aikana. On tärkeää huomata, että tällä hetkellä on edelleen mahdotonta ennustaa luotettavasti näiden ilmiöiden ilmenemisastetta kosmonauteissa lennon aikana. Jotkut kosmonautit osoittivat myös matkapahoinvoinnin merkkejä ensimmäisenä päivänä Maahan palaamisen jälkeen. Matkapahoinvoinnin oireyhtymän kehittyminen lennon aikana selittyy tällä hetkellä muutoksella astronautin vestibulaarilaitteen toiminnallisessa tilassa ja hänen sensoristen järjestelmiensä vuorovaikutuksen rikkomisella sekä hemodynaamisilla ominaisuuksilla (veren uudelleenjakautuminen) painottomissa olosuhteissa. .

Oirekompleksi veren jakautumisesta kehon yläosaan esiintyy melkein kaikilla lennon aikana olevilla astronauteilla, esiintyy ensimmäisenä päivänä ja sitten eri aikoina, keskimäärin viikon sisällä, tasoittuu vähitellen (mutta ei aina katoa kokonaan) . Tämä oireyhtymä ilmenee verenpurkauksen ja painon tunteena päässä, nenän tukkoisuudesta, ryppyjen tasoittumisesta ja kasvojen turvotuksesta, verenkierron ja paineen lisääntymisestä kaulan suonissa sekä veren täyttymisen indikaattoreina. pää. Jalan volyymi pienenee. Kuvatut ilmiöt liittyvät veren uudelleenjakaumaan sen painon puutteen vuoksi painottomuudessa, mikä johtaa veren kertymisen vähenemiseen alaraajoissa ja verenvirtauksen lisääntymiseen ylävartaloon.

joitakin työtehtäviä ja useiden liikkeiden suorittamiseen vaadittavaa lihasvoimaa on vaikea arvioida. Kuitenkin jo ensimmäisten lentopäivien aikana nämä liikkeet saavat tarvittavan tarkkuuden, niiden suorittamiseen tarvittavat ponnistelut vähenevät ja moottorin suorituskyvyn tehokkuus kasvaa. Maahan palatessa esineiden ja oman kehon paino kasvaa subjektiivisesti ja pystyasennon säätely muuttuu. Lennon jälkeinen tutkimus kosmonauttien motorisesta pallosta paljastaa alaraajojen tilavuuden pienenemisen, jonkin verran lihasmassan menetystä ja painovoiman vastaisten lihasten, pääasiassa selän pitkien ja leveiden lihasten, subatrofiaa.

Muutokset sydän- ja verisuonijärjestelmän toiminnassa pitkien avaruuslentojen aikana ilmenevät taipumuksena tiettyjen valtimopaineindikaattoreiden lievään laskuun, laskimopaineen nousuna kaulan suonten alueella ja sen laskuna. säären alue. Veren poisto sydämen supistumisen aikana (iskutilavuus) kasvaa aluksi ja verenkierron minuuttitilavuus yleensä ylittää lentoa edeltävät arvot lennon aikana. Pään verentäytön indikaattorit yleensä nousivat, niiden normalisoituminen tapahtui 3-4 kuukauden lennon jälkeen ja väheni säärialueella.

Sydän- ja verisuonijärjestelmän vaste toiminnallisiin testeihin alipaineella alavartaloon ja fyysiseen aktiivisuuteen muuttui lennon aikana. Testin aikana alipaineella astronautin reaktiot, toisin kuin maanpäällisissä, olivat voimakkaampia, mikä osoitti ortostaattisten rasitusilmiöiden kehittymistä. Samaan aikaan rasitustoleranssi kuuden kuukauden lennoilla arvioitiin lähes kaikissa tutkimuksissa hyväksi, eivätkä reaktiot laadullisesti eronneet lentoa edeltävästä ajasta. Tämä osoitti, että ennaltaehkäisevien toimenpiteiden avulla on mahdollista vakauttaa kehon reaktio toiminnallisiin testeihin ja jopa saavuttaa joissakin tapauksissa vähemmän vakavuus kuin ennen lentoa.

Lennon jälkeisellä jaksolla, siirryttäessä vaaka-asennosta pystyasentoon sekä ortostaattisen testin aikana (passiivinen pystyasento kaltevalla pöydällä) reaktioiden vakavuus on suurempi kuin ennen lentoa. Tämä selittyy sillä, että maan olosuhteissa veri saa takaisin painonsa ja ryntää alaraajoihin, ja astronauttien verisuonten ja lihasten sävyn heikkenemisen seurauksena tänne voi kertyä enemmän verta kuin tavallisesti. Seurauksena on veren virtaus aivoista.

verenpaine voi laskea jyrkästi, aivot kokevat veren ja siten hapen puutteen.

suolaa lennon jälkeen. Välittömästi lentojen jälkeen munuaisten nesteen erittyminen vähenee ja kalsium- ja magnesiumionien sekä kaliumionien erittyminen lisääntyy. Negatiivinen kaliumtase yhdistettynä lisääntyneeseen typen erittymiseen viittaa luultavasti solumassan vähenemiseen ja solujen kyvyn heikkenemiseen imeä kaliumia täysin. Joidenkin munuaisten toimintojen tutkimukset stressitesteillä paljastivat ionosäätelyjärjestelmän yhteensopimattomuuden monisuuntaisten muutosten muodossa nesteen ja joidenkin ionien erittymisessä. Saatua tietoa analysoitaessa syntyy vaikutelma, että vesi-suolatasapainon muutokset johtuvat säätelyjärjestelmien ja hormonaalisen tilan muutoksista lentotekijän vaikutuksesta.

Useilla lennoilla havaittiin luukudoksen mineraalien kyllästymisen lasku (kalsiumin ja fosforin menetys luissa). Näin ollen 175 ja 185 päivän lentojen jälkeen nämä tappiot olivat 3,2-8,3 %, mikä on huomattavasti vähemmän kuin pitkittyneen vuodelevon jälkeen. Tällainen suhteellisen pieni mineraalikomponenttien väheneminen luukudoksessa on erittäin merkittävä seikka, sillä monet tutkijat ovat pitäneet luukudoksen demineralisaatiota yhtenä tekijänä, joka voi olla esteenä avaruuslentojen keston pidentämiselle.

Biokemialliset tutkimukset ovat osoittaneet, että pitkäaikaisten avaruuslentojen vaikutuksesta aineenvaihduntaprosessit järjestyvät uudelleen, koska kosmonautin keho on sopeutunut painottomuuden olosuhteisiin. Tässä tapauksessa ei havaita selkeitä muutoksia aineenvaihdunnassa.

ja toipuu noin 1-1,5 kuukautta lennon jälkeen. Veren punasolupitoisuuden tutkimukset lentojen aikana ja niiden jälkeen ovat erittäin mielenkiintoisia, sillä kuten tiedetään, punasolujen keskimääräinen elinikä on 120 päivää.

veriplasman tilavuus. Tämän seurauksena aktivoituvat kompensaatiomekanismit, jotka pyrkivät ylläpitämään kiertävän veren perusvakiot, mikä johtaa (veriplasman tilavuuden vähenemisen vuoksi) erytrosyyttimassan riittävään vähenemiseen. Punasolumassan nopea palautuminen Maahan palaamisen jälkeen on mahdotonta, koska erytrosyyttien muodostuminen tapahtuu hitaasti, kun taas veren nestemäinen osa (plasma) palautuu! huomattavasti nopeampi. Tämä nopea verenkierron palautuminen johtaa punasolujen määrän ilmeiseen laskuun edelleen, mikä palautuu 6-7 viikon kuluttua lennon päättymisestä.

Näin ollen pitkien avaruuslentojen aikana ja niiden jälkeen saatujen hematologisten tutkimusten tulokset mahdollistavat optimistisen arvioinnin astronautin verijärjestelmän mahdollisuudesta sopeutua lento-oloihin ja toipumiseen lennon jälkeisenä aikana. Tämä seikka on erittäin tärkeä, sillä erikoiskirjallisuudessa pitkillä avaruuslennoilla odotettavissa olevat mahdolliset hematologiset muutokset nähdään yhtenä ongelmista, joka voi estää lentojen keston pidentymisen edelleen.

lennon jälkeen. Silti on sanottava, että emme vieläkään tiedä kaikkea astronautien reaktioista pitkällä lennolla, emme voi taistella kaikkia haitallisia ilmiöitä vastaan. Tässä asiassa on vielä paljon tehtävää.

Länsimainen lääketieteellinen tutkimus ja 12 astronautin havainnointi osoittivat, että pitkäaikaisessa mikropainovoimalle altistumisessa ihmisen sydän muuttuu 9,4 prosenttia pallomaisemmaksi, mikä puolestaan ​​voi aiheuttaa erilaisia ​​​​ongelmia sen työssä. Tämä ongelma voi tulla erityisen kiireelliseksi pitkäaikaisen avaruusmatkan aikana, esimerkiksi Marsiin.

"Sydän avaruudessa toimii hyvin eri tavalla kuin se, miten se toimii maan painovoimassa, mikä puolestaan ​​voi johtaa sen lihasmassan menettämiseen", sanoo tohtori James Thomas NASA:sta.

"Kaikella tällä on vakavia seurauksia, kun palaamme maan päälle, joten etsimme parhaillaan mahdollisia tapoja välttää tai ainakin vähentää tätä lihasmassan menetystä."

Asiantuntijat huomauttavat, että palattuaan Maahan sydän saa alkuperäisen muotonsa, mutta kukaan ei tiedä, kuinka yksi kehomme tärkeimmistä elimistä käyttäytyy pitkien lentojen jälkeen. Lääkärit ovat jo tietoisia tapauksista, joissa palaavat astronautit kokivat huimausta ja sekavuutta. Joissakin tapauksissa verenpaineessa on jyrkkä muutos (se laskee jyrkästi), varsinkin kun henkilö yrittää nousta seisomaan. Lisäksi jotkut astronautit kokevat rytmihäiriöitä (epänormaalia sydämen rytmiä) tehtävien aikana.

Tutkijat huomauttavat, että on tarpeen kehittää menetelmiä ja sääntöjä, joiden avulla syvän avaruuden matkustajat voivat välttää tämäntyyppisiä ongelmia. Kuten todettiin, tällaiset menetelmät ja säännöt voivat olla hyödyllisiä paitsi astronauteille, myös tavallisille ihmisille maan päällä - niille, joilla on sydänongelmia, sekä niille, joille on määrätty vuodelepo.

Viisivuotinen tutkimusohjelma on nyt alkanut selvittää avaruuden vaikutusta astronauttien ateroskleroosin (verisuonitaudin) kehittymisen nopeuttamiseen.

Humalaisuus ja mielenterveyshäiriöt

Vaikka NASAn anonyymi kysely selvitti epäilykset astronautien toistuvasta alkoholijuomisesta, vuonna 2007 havaittiin kaksi tapausta, joissa todella humalassa NASAn astronautit saivat lentää venäläisen Sojuz-avaruusaluksen sisällä. Samaan aikaan ihmiset saivat lentää senkin jälkeen, kun näitä astronautit lentoon valmistaneet lääkärit sekä muut tehtävään osallistujat kertoivat viranomaisille kollegoidensa erittäin kuumasta tilasta.

Aikaisen turvallisuuspolitiikan mukaan NASA puhui virallisesti astronautien alkoholinkäytön kieltämisestä 12 tuntia ennen harjoituslentoa. Tämän säännön toimivuus oletettiin implisiittisesti myös avaruuslentojen ajaksi. Kuitenkin yllä kuvatun tapauksen jälkeen NASA oli tyrmistynyt astronautien huolimattomuudesta, jonka mukaan virasto päätti tehdä tästä avaruuslentoa koskevasta säännöstä virallisen.

Entinen astronautti Mike Mullane sanoi kerran, että astronautit joivat alkoholia ennen lentoa kuivattaakseen kehoa (alkoholi kuivattaakseen), jotta he lopulta vähentäisivät virtsarakon kuormitusta ja yhtäkkiä eivät halunneet mennä wc: hen laukaisuhetkellä.

Myös psykologisella aspektilla oli paikkansa avaruuslentojen vaarojen joukossa. Skylab 4 -avaruustehtävän aikana astronautit olivat niin "väsyneitä" kommunikoimaan avaruuslennon ohjauskeskuksen kanssa, että he sulkivat radioviestinnän melkein päiväksi ja jättivät huomiotta NASA:n viestit. Tämän tapauksen jälkeen tutkijat ovat yrittäneet tunnistaa ja puuttua mahdollisiin kielteisiin psykologisiin vaikutuksiin, joita stressaavammat ja pidemmät Mars-lentomatkat voivat aiheuttaa.

Unettomuus ja unilääkkeiden käyttö

10 vuotta kestänyt tutkimus on osoittanut, että astronautit ovat selvästi univajeita viimeisten viikkojen aikana ennen laukaisua ja avaruuslentojen alkaessa. Haastatelluista kolme neljästä myönsi käyttäneensä nukahtamista auttavia lääkkeitä, vaikka tällaisten lääkkeiden käyttö voi olla vaarallista avaruusaluksella lentäessä ja työskennellessä muiden laitteiden kanssa. Vaarallisin tilanne tässä tapauksessa voisi olla se, että astronautit ottivat samaa lääkettä ja samaan aikaan. Tässä tapauksessa hätätilanteessa, joka vaatii hätäratkaisua, he voivat yksinkertaisesti nukkua sen yli.

Huolimatta siitä, että NASA on määrännyt jokaiselle astronautille vähintään kahdeksan ja puoli tuntia unta vuorokaudessa, useimmat heistä saavat vain noin kuusi tuntia lepoa päivässä tehtävissä ollessaan. Tällaisen kehon kuormituksen vakavuutta pahensi se, että kolmen viimeisen harjoituskuukauden aikana ennen lentoa ihmiset nukkuivat alle kuusi ja puoli tuntia vuorokaudessa.

"Tulevat tehtävät Kuuhun, Marsiin ja muualle edellyttävät tehokkaampien toimenpiteiden kehittämistä univajeen torjumiseksi ja ihmisen suorituskyvyn optimoimiseksi avaruuslentojen aikana", sanoi aiheen vanhempi tutkija, tohtori Charles Kseiler.

"Nämä toimenpiteet voivat sisältää muutoksia työaikataulussa, jotka tehdään ottaen huomioon ihmisen altistuminen tietyille valoaaltoille, sekä muutoksia miehistön käyttäytymisstrategiaan, jotta unitilaan päästään mukavammin. välttämätön terveyden, voiman ja hyvän mielen palauttamiseksi seuraavana päivänä.

kuulon menetys

ovat osoittaneet, että avaruussukkuloiden ajoista lähtien jotkut astronautit ovat kokeneet tilapäisiä merkittäviä ja vähemmän merkittäviä kuulonmenetyksiä. Ne havaittiin useimmiten, kun ihmiset altistuvat korkeille äänitaajuuksille. Neuvostoliiton avaruusaseman Saljut 7:n ja venäläisen Mirin miehistön jäsenet kokivat myös lieviä tai vakavia kuulonalenemia palattuaan Maahan. Jälleen kaikissa näissä tapauksissa osittaisen tai täydellisen tilapäisen kuulonmenetyksen syy oli altistuminen korkeille äänitaajuuksille.

Kansainvälisen avaruusaseman miehistön on käytettävä korvatulppia joka päivä. Melun vähentämiseksi ISS-aluksella muun muassa ehdotettiin erityisten äänieristystyynyjen käyttöä aseman seinien sisällä sekä hiljaisempien tuulettimien asentamista.

Meluisen taustan lisäksi kuulon heikkenemiseen voivat vaikuttaa myös muut tekijät: esimerkiksi aseman sisäilman tila, kohonnut kallonsisäinen paine sekä kohonneet hiilidioksidipitoisuudet aseman sisällä.

Vuonna 2015 NASA aikoo alkaa tutkia tapoja välttää kuulon heikkeneminen vuoden kestävien tehtävien aikana ISS:n miehistön avulla. Tiedemiehet haluavat nähdä, kuinka kauan nämä vaikutukset voidaan välttää, ja kuulon heikkenemiseen liittyvän hyväksyttävän riskin. Kokeen keskeinen tavoite on selvittää, kuinka kuulonalenema voidaan minimoida kokonaisuudessaan, ei vain tietyn avaruustehtävän aikana.

Kivet munuaisissa

Joka kymmenes ihminen maapallolla kehittää ennemmin tai myöhemmin munuaiskivien ongelman. Tämä ongelma tulee kuitenkin paljon akuutemmaksi astronautien suhteen, koska avaruudessa kehon luut alkavat menettää hyödyllisiä aineita jopa nopeammin kuin maan päällä. Kehon sisällä vapautuu suoloja (kalsiumfosfaattia), jotka tunkeutuvat veren läpi ja kerääntyvät munuaisiin. Nämä suolat voidaan tiivistää ja olla kivien muodossa. Samaan aikaan näiden kivien koko voi vaihdella mikroskooppisesta melko vakaviin - pähkinän kokoon asti. Ongelmana on, että nämä kivet voivat tukkia suonet ja muut virrat, jotka ruokkivat elintä tai poistavat ylimääräisiä aineita munuaisista.

Astronautien kannalta riski saada munuaiskiviä on vaarallisempi, koska mikrogravitaatioolosuhteissa kehon veren tilavuus voi pienentyä. Lisäksi monet astronautit eivät juo 2 litraa nesteitä päivässä, mikä puolestaan ​​voisi varmistaa heidän kehonsa täydellisen nesteytyksen eivätkä anna kivien pysähtyä munuaisiin, jolloin hiukkaset poistuvat virtsan mukana.

On huomattava, että ainakin 14 amerikkalaista astronautia kehitti munuaiskiviin liittyvän ongelman lähes välittömästi avaruustehtävänsä päätyttyä. Vuonna 1982 neuvostoliiton Salyut-7-aseman miehistön jäsenessä kirjattiin akuutti kipu. Kosmonautti kärsi kovista kipuista kaksi päivää, kun taas hänen toverillaan ei ollut muuta vaihtoehtoa kuin katsoa avuttomasti kollegansa kärsimystä. Aluksi kaikki luulivat, että se oli akuutti umpilisäke, mutta hetken kuluttua astronautti sai virtsan mukana pienen munuaiskiven.

Tiedemiehet ovat pitkään kehittäneet erityistä työpöytäkokoista ultraäänilaitetta, joka voi havaita munuaiskivet ja poistaa ne ääniaaltojen pulssien avulla. Näyttäisi siltä, ​​että Marsiin matkalla olevassa laivassa sellainen voisi ehdottomasti olla hyödyllinen.

keuhkosairaus

Vaikka emme vielä tiedä tarkalleen, mitä kielteisiä terveysvaikutuksia muiden planeettojen tai asteroidien pöly voi aiheuttaa, tiedemiehet tietävät joitain erittäin epämiellyttäviä vaikutuksia, joita voi esiintyä kuun pölylle altistumisesta.

Pölyn hengittämisen vakavin vaikutus on todennäköisimmin keuhkoissa. Kuitenkin uskomattoman terävät kuupölyhiukkaset voivat aiheuttaa vakavia vaurioita keuhkojen lisäksi myös sydämelle, samalla aiheuttaen joukon erilaisia ​​vaivoja vakavista elintulehduksista syöpään. Samanlaisia ​​vaikutuksia voi aiheuttaa esimerkiksi asbesti.

Terävät pölyhiukkaset voivat vahingoittaa paitsi sisäelimiä, myös aiheuttaa tulehdusta ja hankausta iholla. Suojaamiseksi on tarpeen käyttää erityisiä monikerroksisia Kevlarin kaltaisia ​​materiaaleja. Kuupöly voi helposti vaurioittaa silmien sarveiskalvoa, mikä puolestaan ​​voi olla vakavin hätätilanne avaruudessa olevalle ihmiselle.

Tutkijat pahoittelevat, etteivät he pysty simuloimaan kuun maaperää ja suorittamaan kaikkia testejä, jotka ovat tarpeen kuun pölyn vaikutusten määrittämiseksi kehossa. Yksi tämän ongelman ratkaisemisen vaikeuksista on se, että maapallolla pölyhiukkaset eivät ole tyhjiössä eivätkä ole jatkuvasti alttiina säteilylle. Vain enemmän tutkimusta itse Kuun pinnalla olevasta pölystä laboratorion sijaan antaa tutkijoille tiedot, joita he tarvitsevat tehokkaiden puolustusmenetelmien kehittämiseksi näitä pieniä myrkyllisiä tappajia vastaan.

Immuunijärjestelmän vika

Immuunijärjestelmämme muuttuu ja reagoi kaikkiin, pienimpiinkin muutoksiin kehossamme. Unen puute, riittämätön ravintoaineiden saanti tai jopa tavallinen stressi heikentävät immuunijärjestelmäämme. Mutta tämä on maan päällä. Immuunijärjestelmän muuttaminen avaruudessa voi lopulta muuttua flunssaksi tai sisältää mahdollisen vaaran paljon vakavampien sairauksien kehittymisessä.
Avaruudessa immuunisolujen jakautuminen kehossa ei muutu paljon. Paljon suuremman uhan terveydelle voivat aiheuttaa muutokset näiden solujen toiminnassa. Kun solun toiminta heikkenee, ihmiskehossa jo tukahdutetut virukset voivat herätä uudelleen. Ja tehdä tämä itse asiassa salaa, ilman taudin oireiden ilmenemistä. Kun immuunisolut muuttuvat yliaktiivisiksi, immuunijärjestelmä ylireagoi ärsyttäviin aineisiin aiheuttaen allergisia reaktioita ja muita sivuvaikutuksia, kuten ihottumaa.

"Säteily, mikrobit, stressi, mikrogravitaatio, unihäiriöt ja jopa eristäminen voivat kaikki muuttaa miehistön jäsenen immuunijärjestelmän toimintaa", NASAn immunologi Brian Krushin sanoo.

"Pitkäaikaiset avaruustehtävät lisäävät astronauttien infektioiden, yliherkkyyden ja autoimmuuniongelmien riskiä."

Immuunijärjestelmän ongelmien ratkaisemiseksi NASA aikoo käyttää uusia säteilysuojamenetelmiä, uutta lähestymistapaa tasapainoiseen ravitsemukseen ja lääkkeisiin.

Säteilyuhat

Nykyinen erittäin epätavallinen ja erittäin pitkä auringon toiminnan poissaolo voi myötävaikuttaa vaarallisiin muutoksiin avaruuden säteilytasoissa. Mitään tällaista ei ole tapahtunut lähes 100 vuoteen.

"Vaikka tällaiset tapahtumat eivät välttämättä pysäytä pitkiä retkiä Kuuhun, asteroideihin ja jopa Marsiin, galaktinen kosminen säteily itsessään on yksi tekijä, joka voi rajoittaa näiden tehtävien suunniteltua aikaa", sanoo Nathan Schwadron maanpäällisen, valtameren ja valtameren instituutista. avaruustutkimus.

Tällaisen altistumisen seuraukset voivat olla hyvin erilaisia, säteilysairaudesta syövän kehittymiseen tai sisäelinten vaurioihin. Lisäksi vaaralliset taustasäteilytasot vähentävät avaruusaluksen säteilysuojan tehokkuutta noin 20 prosenttia.

Vain yhdellä Mars-matkalla astronautti saattoi altistua 2/3 turvallisesta säteilyannoksesta, jolle ihminen pahimmassa tapauksessa voisi altistua koko elämänsä aikana. Tämä säteily voi aiheuttaa muutoksia DNA:ssa ja lisätä syöpäriskiä.

"Jos puhumme kumulatiivisesta annoksesta, se on sama kuin koko kehon CT-skannaus 5-6 päivän välein", tutkija Cary Zeitlin sanoo.

kognitiivisia ongelmia

Avaruudessa olemisen tilaa simuloiessaan tutkijat ovat havainneet, että altistuminen erittäin varautuneille hiukkasille, jopa pieninä annoksina, saa laboratoriorotat reagoimaan ympäristöönsä paljon hitaammin ja samalla jyrsijät ärtyisivät. Rottien havainnointi osoitti myös muutoksen proteiinin koostumuksessa heidän aivoissaan.

Tutkijat huomauttavat kuitenkin nopeasti, että kaikilla rotilla ei ollut samoja vaikutuksia. Jos tämä sääntö pätee myös astronauteihin, tutkijat uskovat voivansa tunnistaa biologisen markkerin, joka osoittaa ja ennustaa, että astronautit kehittävät pian näitä vaikutuksia. Ehkä tämän merkkiaineen avulla voisimme jopa löytää tavan vähentää säteilylle altistumisen kielteisiä vaikutuksia.

Alzheimerin tauti on vakavampi ongelma.

"Altistuminen säteilylle, joka vastaa Mars-matkalla olevan ihmisen säteilytasoa, voi edistää kognitiivisia ongelmia ja nopeuttaa Alzheimerin tautiin yleisimmin liittyviä aivomuutoksia", sanoo neurotieteilijä Kerry O'Banion.

"Mitä kauemmin olet avaruudessa, sitä suurempi on taudin riski."

Yksi lohdullisista tosiasioista on se, että tutkijat ovat jo onnistuneet tutkimaan yhden valitettavaimmista säteilylle altistumisen skenaarioista. He altistivat laboratoriohiiret kerralla sellaiselle säteilytasolle, joka olisi tyypillistä koko Mars-matkan ajan. Marsiin lentäessään ihmiset puolestaan ​​altistuvat säteilylle annosteltuna kolmen lennon vuoden aikana. Tutkijat uskovat, että ihmiskeho voi sopeutua niin pieniin annoksiin.

Lisäksi on todettu, että muovit ja kevyet materiaalit voivat tarjota ihmisille tehokkaamman suojan säteilyltä kuin nykyisin käytetty alumiini.

näön menetys

Jotkut astronautit ovat kehittäneet vakavia näköongelmia avaruudessa olemisen jälkeen. Mitä pidempään avaruustehtävä kestää, sitä todennäköisemmin tällaisten valitettavien seurausten mahdollisuus.

Vähintään 300 yhdysvaltalaisesta astronautista, jotka on tutkittu lääketieteellisesti vuodesta 1989 lähtien, 29 prosentilla ihmisistä, jotka ovat olleet avaruudessa kahden viikon avaruustehtävissä, ja 60 prosentilla ihmisistä, jotka ovat työskennelleet kansainvälisellä avaruusasemalla useita kuukausia, on ollut näköongelmia. .

Texasin yliopiston lääkärit tekivät aivoskannauksen 27 astronautille, jotka olivat olleet avaruudessa yli kuukauden. 25 prosentilla heistä havaittiin yhden tai kahden silmämunan anterior-posterior -akselin tilavuuden pieneneminen. Tämä muutos johtaa kaukonäköisyyteen. Jälleen todettiin, että mitä kauemmin ihminen on avaruudessa, sitä todennäköisemmin tämä muutos on.

Tutkijat uskovat, että tämä kielteinen vaikutus voidaan selittää nesteen nousulla päähän muuttoliikkeen olosuhteissa. Tässä tapauksessa aivo-selkäydinneste alkaa kerääntyä kalloon, kallonsisäinen paine nousee. Neste ei pääse tihkumaan luun läpi, joten se alkaa muodostaa painetta silmien sisäpuolelle. Tutkijat eivät ole vielä varmoja, väheneekö tämä vaikutus astronauteilla, jotka viipyvät avaruudessa yli kuusi kuukautta. On kuitenkin aivan ilmeistä, että se on tarpeen selvittää ennen ihmisten lähettämistä Marsiin.

Jos ongelma johtuu yksinomaan kallonsisäisestä paineesta, yksi mahdollinen ratkaisu olisi luoda keinotekoiset painovoimaolosuhteet joka päivä kahdeksan tunnin ajan astronautien nukkuessa. On kuitenkin liian aikaista sanoa, auttaako tämä menetelmä vai ei.

"Tähän ongelmaan on puututtava, koska muuten se voi olla suurin syy pitkän aikavälin avaruusmatkailun mahdottomuudelle", sanoo tutkija Mark Shelhamer.

Biologian tieteeseen kuuluu paljon eri osa-alueita, suuria ja pieniä tytäryhtiöitä. Ja jokainen niistä on tärkeä paitsi ihmisen elämässä, myös koko planeetalle.

Toisen vuosisadan peräkkäin ihmiset ovat yrittäneet tutkia paitsi elämän maanpäällistä monimuotoisuutta sen kaikissa ilmenemismuodoissa, myös selvittää, onko planeetan ulkopuolella, ulkoavaruudessa elämää. Näitä kysymyksiä käsittelee erityinen tiede - avaruusbiologia. Siitä keskustellaan katsauksessamme.

Luku

Tämä tiede on suhteellisen nuori, mutta erittäin intensiivisesti kehittyvä. Tutkimuksen pääkohdat ovat:

1. Ulkoavaruuden tekijät ja niiden vaikutus elävien olentojen eliöihin, kaikkien elävien järjestelmien elintärkeään toimintaan avaruudessa tai lentokoneessa.
2. Elämän kehittyminen planeetallamme avaruuden osallistuessa, elävien järjestelmien kehitys ja biomassan olemassaolon todennäköisyys planeettamme ulkopuolella.
3. Mahdollisuudet rakentaa suljettuja järjestelmiä ja luoda niihin todellisia elinoloja organismien mukavalle kehitykselle ja kasvulle ulkoavaruudessa.

Avaruuslääketiede ja -biologia ovat läheisesti toisiinsa liittyviä tieteitä, jotka yhdessä tutkivat elävien olentojen fysiologista tilaa avaruudessa, niiden yleisyyttä planeettojen välisissä tiloissa ja evoluutiota.

Näiden tieteiden tutkimuksen ansiosta oli mahdollista valita optimaaliset olosuhteet ihmisten löytämiseksi avaruudesta aiheuttamatta haittaa terveydelle. Valtavaa materiaalia on kerätty elämän olemassaolosta avaruudessa, kasvien ja eläinten (yksisoluiset, monisoluiset) kyvystä elää ja kehittyä painottomuudessa.

Tieteen kehityksen historia

Avaruusbiologian juuret juontavat muinaisiin aikoihin, jolloin filosofit ja ajattelijat - luonnontieteilijät Aristoteles, Herakleitos, Platon ja muut - katselivat tähtitaivasta yrittäen tunnistaa Kuun ja Auringon suhdetta Maahan, ymmärtääkseen syitä niiden syntymiseen. vaikutus maatalousmaahan ja eläimiin.

Myöhemmin, keskiajalla, alettiin määrittää Maan muoto ja selittää sen pyörimistä. Ptolemaioksen luoma teoria oli pitkään olemassa. Hän puhui siitä, että Maa on ja kaikki muut planeetat ja taivaankappaleet liikkuvat sen ympärillä

Kuitenkin löydettiin toinen tiedemies, napalainen Nicolaus Copernicus, joka osoitti näiden väitteiden virheellisyyden ja ehdotti omaa, heliosentristä järjestelmää maailman rakenteesta: keskellä on aurinko ja kaikki planeetat liikkuvat. Aurinko on myös tähti. Hänen näkemyksiään tukivat Giordano Brunon, Newtonin, Keplerin ja Galileon seuraajat.

Avaruusbiologia tieteenä ilmestyi kuitenkin paljon myöhemmin. Vasta 1900-luvulla venäläinen tiedemies Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky kehitti järjestelmän, jonka avulla ihmiset voivat tunkeutua avaruuden syvyyksiin ja tutkia niitä hitaasti. Häntä pidetään oikeutetusti tämän tieteen isänä. Myös Einsteinin, Bohrin, Planckin, Landaun, Fermin, Kapitsan, Bogolyubovin ja muiden löydöillä fysiikan ja astrofysiikan, kvanttikemian ja mekaniikan aloilla oli suuri rooli kosmobiologian kehityksessä.

Uusi tieteellinen tutkimus, joka antoi ihmisille mahdollisuuden tehdä pitkään suunniteltuja lentoja avaruuteen, mahdollisti erityisten lääketieteellisten ja biologisten perusteiden korostamisen Tsiolkovskyn muotoilemien maan ulkopuolisten olosuhteiden turvallisuudelle ja vaikutukselle. Mikä heidän pointtinsa oli?

1. Tutkijoille annettiin teoreettinen perustelu painottomuuden vaikutukselle nisäkäsorganismeihin.
2. Hän mallinsi useita vaihtoehtoja tilaolosuhteiden luomiseksi laboratoriossa.
3. Hän ehdotti vaihtoehtoja, joilla astronautit saisivat ruokaa ja vettä kasvien ja aineiden kierron avulla.

Siten Tsiolkovski asetti kaikki astronautiikan peruspostulaatit, jotka eivät ole menettäneet merkitystään nykyään.

Painottomuus

Nykyaikainen biologinen tutkimus, joka koskee dynaamisten tekijöiden vaikutusta ihmiskehoon avaruusolosuhteissa, antaa astronauteille mahdollisuuden päästä eroon näiden samojen tekijöiden negatiivisesta vaikutuksesta maksimaalisesti.

On kolme päädynaamista ominaisuutta:

• tärinä;
• kiihtyvyys;
• painottomuutta.

Painottomuus on epätavallisin ja tärkein ihmiskehoon kohdistuvan vaikutuksensa kannalta. Tämä on tila, jossa painovoima katoaa eikä sitä korvata muilla inertiaalisilla vaikutuksilla. Tässä tapauksessa henkilö menettää täysin kyvyn hallita kehon sijaintia avaruudessa. Tällainen tila alkaa jo kosmoksen alemmissa kerroksissa ja jatkuu koko sen avaruudessa.

Lääketieteelliset ja biologiset tutkimukset ovat osoittaneet, että seuraavat muutokset tapahtuvat ihmiskehossa painottomuuden tilassa:

1. Sydämen syke kiihtyy.
2. Lihakset rentoutuvat (tonus katoaa).
3. Vähentynyt suorituskyky.
4. Spatiaaliset hallusinaatiot ovat mahdollisia.

Painottomuudessa oleva ihminen voi viipyä jopa 86 päivää ilman terveyshaittoja. Tämä on todistettu empiirisesti ja vahvistettu lääketieteellisestä näkökulmasta. Yksi avaruusbiologian ja lääketieteen tehtävistä nykyään on kuitenkin toimenpiteiden kehittäminen painottomuuden vaikutuksen estämiseksi ihmiskehoon yleensä, väsymyksen poistamiseksi, normaalin suorituskyvyn lisäämiseksi ja vahvistamiseksi.

On olemassa useita olosuhteita, joita astronautit tarkkailevat painottomuuden voittamiseksi ja kehon hallinnan ylläpitämiseksi:

Saavuttaakseen hyviä tuloksia painottomuuden voittamisessa astronautit käyvät läpi perusteellisen koulutuksen maan päällä. Mutta valitettavasti nykyaikaiset eivät toistaiseksi salli tällaisten olosuhteiden luomista laboratoriossa. Planeetallamme ei ole mahdollista voittaa painovoimaa. Se on myös yksi avaruuden ja lääketieteellisen biologian tulevaisuuden haasteista.

G-voimat avaruudessa (kiihtyvyydet)

Toinen tärkeä ihmiskehoon avaruudessa vaikuttava tekijä on kiihtyvyys eli ylikuormitus. Näiden tekijöiden olemus vähenee kehon kuormituksen epätasaiseen jakautumiseen voimakkaiden nopeiden liikkeiden aikana avaruudessa. On olemassa kaksi päätyyppiä kiihtyvyyttä:

• Lyhytaikainen;
• pitkä.

Kuten biolääketieteen tutkimukset osoittavat, molemmat kiihtyvyydet ovat erittäin tärkeitä kosmonautin kehon fysiologiseen tilaan vaikuttamisessa.

Joten esimerkiksi lyhytaikaisten kiihtyvyyksien vaikutuksesta (ne kestävät alle 1 sekunnin) kehossa voi tapahtua peruuttamattomia muutoksia molekyylitasolla. Lisäksi, jos elimet eivät ole koulutettuja, tarpeeksi heikkoja, on olemassa riski niiden kalvojen repeämisestä. Tällaisia ​​​​vaikutuksia voidaan tehdä kapselin erottamisen aikana astronautin kanssa avaruudessa, hänen heittäytymisensä aikana tai avaruusaluksen laskeutuessa kiertoradalle.

Siksi on erittäin tärkeää, että astronautit käyvät läpi perusteellisen lääkärintarkastuksen ja tietyn fyysisen harjoittelun ennen avaruuteen lentämistä.

Pitkävaikutteinen kiihtyvyys tapahtuu raketin laukaisun ja laskeutumisen aikana sekä lennon aikana joissakin avaruuspaikoissa. Tällaisten kiihtyvyyksien vaikutus kehoon tieteellisen lääketieteellisen tutkimuksen antamien tietojen mukaan on seuraava:

• lisääntynyt syke ja pulssi;
• hengitys nopeutuu;
• esiintyy pahoinvointia ja heikkoutta, ihon kalpeutta;
• näkö kärsii, silmien eteen ilmestyy punainen tai musta kalvo;
• mahdollinen kivun tunne nivelissä, raajoissa;
• lihasten sävy laskee;
• neurohumoraalisen säätelyn muutokset;
• kaasunvaihto keuhkoissa ja koko kehossa muuttuu erilaiseksi;
• hikoilua voi esiintyä.

G-kuormat ja painottomuus pakottavat lääketieteen tutkijat keksimään erilaisia ​​menetelmiä. mahdollistaa sopeutumisen, kouluttaa astronautit niin, että he voivat kestää näiden tekijöiden toiminnan ilman terveysvaikutuksia ja ilman tehokkuuden heikkenemistä.

Yksi tehokkaimmista tavoista kouluttaa astronautit kiihtymään on sentrifugilaite. Siinä voit tarkkailla kaikkia kehossa tapahtuvia muutoksia ylikuormituksen vaikutuksesta. Sen avulla voit myös harjoitella ja sopeutua tämän tekijän vaikutuksiin.

Avaruuslento ja lääketiede

Avaruuslennoilla on varmasti erittäin suuri vaikutus ihmisten terveyteen, erityisesti kouluttamattomien tai kroonisia sairauksia sairastavien. Siksi tärkeä näkökohta on lääketieteellinen tutkimus kaikista lennon hienouksista, kaikista kehon reaktioista maan ulkopuolisten voimien monipuolisimpiin ja uskomattomimpiin vaikutuksiin.

Lentäminen painottomuudessa pakottaa modernin lääketieteen ja biologian keksimään ja muotoilemaan (samalla tietysti toteuttamaan) joukon toimenpiteitä, joilla astronauteille tarjotaan normaali ravinto, lepo, hapen saanti, työkyvyn ylläpitäminen ja niin edelleen.

Lisäksi lääketiede on suunniteltu tarjoamaan kosmonauteille arvokasta apua odottamattomissa hätätilanteissa sekä suojaa muiden planeettojen ja tilojen tuntemattomien voimien vaikutuksilta. Se on melko vaikeaa, se vaatii paljon aikaa ja vaivaa, laajaa teoreettista pohjaa, vain uusimpien nykyaikaisten laitteiden ja valmistelujen käyttöä.

Lisäksi lääketieteen ja fysiikan ja biologian tehtävänä on suojella astronauteja avaruusolosuhteiden fyysisiltä tekijöiltä, ​​kuten:

• lämpötila;
• säteily;
• paine;
• meteoriitit.

Siksi kaikkien näiden tekijöiden ja ominaisuuksien tutkiminen on erittäin tärkeää.

biologiassa

Avaruusbiologialla, kuten kaikilla muillakin biologisilla tieteillä, on tietty joukko menetelmiä, jotka mahdollistavat tutkimuksen suorittamisen, teoreettisen materiaalin keräämisen ja sen vahvistamisen käytännön johtopäätöksillä. Nämä menetelmät eivät pysy muuttumattomina ajan myötä, niitä päivitetään ja modernisoidaan nykyajan mukaisesti. Historiallisesti vakiintuneet biologian menetelmät ovat kuitenkin edelleen merkityksellisiä tähän päivään asti. Nämä sisältävät:

1. havainto.
2. Koe.
3. Historiallinen analyysi.
4. Kuvaus.
5. Vertailu.

Nämä biologisen tutkimuksen menetelmät ovat perustavanlaatuisia, olennaisia ​​milloin tahansa. Mutta tieteen ja teknologian, elektronisen fysiikan ja molekyylibiologian kehityksen myötä on syntynyt joukko muita. Niitä kutsutaan moderneiksi ja niillä on suurin rooli kaikkien biologis-kemiallisten, lääketieteellisten ja fysiologisten prosessien tutkimuksessa.

Nykyaikaiset menetelmät

1. Geenitekniikan ja bioinformatiikan menetelmät. Tämä sisältää agrobakteeri- ja ballistisen transformaation, PCR:n (polymeraasiketjureaktiot). Tämäntyyppisen biologisen tutkimuksen rooli on suuri, koska juuri niiden avulla on mahdollista löytää vaihtoehtoja ravitsemus- ja happisaturaatio-ongelman ratkaisemiseksi sekä hytit astronautien mukavaan tilaan.
2. Proteiinikemian ja histokemian menetelmät. Niiden avulla voidaan hallita proteiineja ja entsyymejä elävissä järjestelmissä.
3. Fluoresenssimikroskopian käyttö, superresoluutioinen mikroskopia.
4. Molekyylibiologian ja biokemian käyttötarkoitukset ja heidän tutkimusmenetelmiään.
5. Biotelemetria- menetelmä, joka on tulos insinöörien ja lääkäreiden yhdistelmästä biologisesti. Sen avulla voit ohjata kaikkia kehon fysiologisesti tärkeitä toimintoja etäältä käyttämällä ihmiskehon radioviestintäkanavia ja tietokonetallenninta. Avaruusbiologia käyttää tätä menetelmää päämenetelmänä, jolla seurataan avaruusolosuhteiden vaikutuksia astronautien organismeihin.
6. Biologinen osoitus planeettojen välisestä avaruudesta. Erittäin tärkeä avaruusbiologian menetelmä, jonka avulla voidaan arvioida ympäristön planeettojen välisiä tiloja, saada tietoa eri planeettojen ominaisuuksista. Lähtökohtana on eläinten käyttö sisäänrakennetuilla antureilla. Juuri koe-eläimet (hiiret, koirat, apinat) poimivat kiertoradalta tietoa, jota maatutkijat käyttävät analyyseihin ja johtopäätöksiin.

Nykyaikaiset biologisen tutkimuksen menetelmät mahdollistavat paitsi avaruusbiologian, myös yleismaailmallisten ongelmien ratkaisemisen.

Avaruusbiologian ongelmat

Kaikki edellä mainitut biolääketieteellisen tutkimuksen menetelmät eivät valitettavasti ole vielä pystyneet ratkaisemaan kaikkia avaruusbiologian ongelmia. On olemassa joukko ajankohtaisia ​​kysymyksiä, jotka ovat kiireellisiä tähän päivään asti. Tarkastellaanpa avaruuslääketieteen ja -biologian tärkeimpiä ongelmia.

1. Koulutetun henkilöstön valinta avaruuslennoille, joiden terveydentila voisi täyttää kaikki lääkäreiden vaatimukset (mukaan lukien kosmonautien tiukka koulutus ja koulutus).
2. Kunnollinen koulutus ja kaikki tarvittava tarjonta työtilamiehistöille.
3. Turvallisuuden varmistaminen kaikilta osin (mukaan lukien tuntemattomien tai vieraiden muiden planeettojen vaikutustekijät) toimiville laivoille ja lentokonerakenteille.
4. Astronautien psykofysiologinen kuntoutus heidän palatessaan Maahan.
5. Kehitetään tapoja suojella astronautteja ja
6. Normaalien elinolojen varmistaminen hytissä avaruuslentojen aikana.
7. Modernisoitujen tietokonetekniikoiden kehittäminen ja soveltaminen avaruuslääketieteessä.
8. Avaruustelelääketieteen ja bioteknologian toteuttaminen. Käyttämällä näiden tieteiden menetelmiä.
9. Lääketieteellisten ja biologisten ongelmien ratkaiseminen astronautien mukaville lennoille Marsiin ja muille planeetoille.
10. Farmakologisten aineiden synteesi, joka ratkaisee hapen toimitusongelman avaruudessa.

Kehitetyt, parannetut ja monimutkaiset biolääketieteellisen tutkimuksen menetelmät mahdollistavat varmasti kaikkien tehtävien ja olemassa olevien ongelmien ratkaisemisen. Kuitenkin, milloin tämä tapahtuu, on monimutkainen ja melko arvaamaton kysymys.

On huomattava, että paitsi venäläiset tutkijat, myös kaikkien maailman maiden akateeminen neuvosto käsittelevät kaikkia näitä kysymyksiä. Ja tämä on iso plussa. Loppujen lopuksi yhteiset tutkimukset ja haut antavat suhteettoman suuremman ja nopeamman positiivisen tuloksen. Tiivis globaali yhteistyö avaruusongelmien ratkaisemisessa on avain menestykseen maan ulkopuolisen avaruuden tutkimisessa.

Nykyaikaisia ​​saavutuksia

Tällaisia ​​saavutuksia on monia. Loppujen lopuksi intensiivistä työtä tehdään joka päivä, perusteellista ja huolellista, jonka avulla voit löytää yhä enemmän uutta materiaalia, tehdä johtopäätöksiä ja muotoilla hypoteeseja.

Yksi 2000-luvun tärkeimmistä kosmologian löydöistä oli veden löytäminen Marsista. Tämä synnytti välittömästi kymmeniä hypoteeseja elämän olemassaolosta tai poissaolosta planeetalla, mahdollisuudesta sijoittaa maan asukkaita Marsiin ja niin edelleen.

Toinen löytö oli, että tutkijat ovat määrittäneet ikärajat, joiden sisällä ihminen voi olla avaruudessa mahdollisimman mukavasti ja ilman vakavia seurauksia. Tämä ikä alkaa 45 vuodesta ja päättyy noin 55-60 vuoteen. Avaruuteen lähtevät nuoret kärsivät psyykkisesti ja fysiologisesti äärimmäisen psyykkisesti ja fysiologisesti palattuaan Maahan, heitä on vaikea sopeutua ja rakentaa uudelleen.

Vesi löydettiin myös Kuusta (2009). Maan satelliitista löydettiin myös elohopeaa ja suuri määrä hopeaa.

Biologisen tutkimuksen menetelmät sekä tekniset ja fysikaaliset indikaattorit antavat mahdollisuuden päätellä luottavaisin mielin ionisäteilyn ja avaruudessa altistumisen vaikutusten vaarattomuudesta (ainakaan haitallisemmasta kuin maan päällä).

Tieteellinen tutkimus on osoittanut, että pitkä avaruudessa oleskelu ei vaikuta astronautien fyysiseen terveyteen. Psykologiset ongelmat ovat kuitenkin edelleen olemassa.

On tehty tutkimuksia, jotka osoittavat, että korkeammat kasvit reagoivat eri tavalla avaruudessa olemiseen. Joidenkin kasvien siemenet tutkimuksessa eivät osoittaneet geneettisiä muutoksia. Toiset päinvastoin osoittivat ilmeisiä muodonmuutoksia molekyylitasolla.

Elävien organismien (nisäkkäiden) soluilla ja kudoksilla tehdyt kokeet osoittivat, että avaruus ei vaikuta näiden elinten normaaliin tilaan ja toimintaan.

Erilaiset lääketieteelliset tutkimukset (tomografia, magneettikuvaus, veri- ja virtsatutkimukset, kardiogrammi, tietokonetomografia ja niin edelleen) johtivat siihen johtopäätökseen, että ihmissolujen fysiologiset, biokemialliset ja morfologiset ominaisuudet pysyvät muuttumattomina, kun ne oleskelevat avaruudessa jopa 86 päivää. .

Laboratorio-olosuhteissa luotiin uudelleen keinotekoinen järjestelmä, jonka avulla on mahdollista päästä mahdollisimman lähelle painottomuuden tilaa ja siten tutkia kaikkia tämän tilan vaikutuksen näkökohtia kehoon. Tämä puolestaan ​​mahdollisti joukon ennaltaehkäiseviä toimenpiteitä, joilla estetään tämän tekijän vaikutus ihmisen lennon aikana nollapainovoimassa.

Eksobiologian tuloksista on tullut tietoa, joka osoittaa orgaanisten järjestelmien läsnäolon Maan biosfäärin ulkopuolella. Toistaiseksi vain näiden oletusten teoreettinen muotoilu on tullut mahdolliseksi, mutta pian tutkijat aikovat hankkia käytännön todisteita.

Biologien, fyysikkojen, lääkäreiden, ekologien ja kemistien tutkimuksen ansiosta paljastettiin syvät mekanismit ihmisen vaikutuksesta biosfääriin. Tämän saavuttaminen tuli mahdolliseksi luomalla keinotekoisia ekosysteemejä planeetan ulkopuolelle ja kohdistamalla niihin sama vaikutus kuin maan päällä.

Nämä eivät ole kaikki avaruusbiologian, kosmologian ja lääketieteen saavutuksia nykyään, vaan vain tärkeimmät. Siinä on suuri potentiaali, jonka toteuttaminen on lueteltujen tieteiden tulevaisuuden tehtävä.

Elämä avaruudessa

Nykyaikaisten ideoiden mukaan elämää avaruudessa voi olla, koska viimeaikaiset löydöt vahvistavat, että joillakin planeetoilla on sopivat olosuhteet elämän syntymiselle ja kehitykselle. Tutkijoiden mielipiteet tästä asiasta on kuitenkin jaettu kahteen luokkaan:

• ei ole elämää muualla kuin maapallolla, ei koskaan ollut eikä tule olemaan;
• avaruudessa on elämää, mutta ihmiset eivät ole vielä löytäneet sitä.

Kumpi hypoteeseista pitää paikkansa, on jokaisen päätettävissä. Todisteita ja todisteita riittää sekä toiselle että toiselle.

GOU Lyseum nro 000

Kalininsky-alue Pietarissa

Tutkimustyö

Biolääketieteen tutkimus avaruudessa

Gurshev Oleg

Päällikkö: biologian opettaja

Pietari, 2011

Johdanto 2

Biolääketieteen tutkimuksen alku 1900-luvun puolivälissä. 3

Avaruuslennon vaikutus ihmiskehoon. 6

Eksobiologia. kymmenen

Tutkimuksen kehittämisen näkymät. neljätoista

Luettelo käytetyistä lähteistä. 17

Sovellus (esittely, kokeet) 18

Johdanto

Avaruusbiologia ja lääketiede- monimutkainen tiede, joka tutkii ihmisen ja muiden organismien elämän piirteitä avaruuslennolla. Avaruusbiologian ja -lääketieteen tutkimuksen päätehtävänä on kehittää keinoja ja menetelmiä elämän ylläpitämiseksi, avaruusalusten ja asemien miehistön jäsenten terveyden ja suorituskyvyn ylläpitämiseksi eripituisten ja monimutkaisten lentojen aikana. Avaruusbiologia ja lääketiede liittyvät erottamattomasti astronautiikkaan, tähtitiede, astrofysiikka, geofysiikka, biologia, ilmailulääketiede ja monet muut tieteet.

Aiheen relevanssi on melko suuri nykyaikaisella ja nopeatempoisella XXI-luvullamme.

Aihe "Lääketieteellinen ja biologinen tutkimus" on kiinnostanut minua viimeiset kaksi vuotta siitä lähtien, kun päätin ammatinvalintani, joten päätin tehdä tutkimustyötä aiheesta.

2011 on juhlavuosi - 50 vuotta ensimmäisestä ihmisen avaruuteen lennosta.

Biolääketieteen tutkimuksen alku keskelläXXvuosisadalla

Seuraavia virstanpylväitä pidetään avaruusbiologian ja lääketieteen kehityksen lähtökohtina: 1949 - ensimmäistä kertaa ilmestyi mahdollisuus suorittaa biologista tutkimusta rakettilentojen aikana; 1957 - ensimmäistä kertaa elävä olento (koira Laika) lähetettiin maapallon kiertoradalle toisella keinotekoisella maasatelliitilla; 1961 - ensimmäinen miehitetty lento avaruuteen, täydellinen. Ihmisen lääketieteellisesti turvallisen lennon mahdollisuuden avaruuteen perustelemiseksi tieteellisesti tutkittiin avaruusaluksen (SCV) laukaisulle, kiertoradalle, laskeutumiselle ja laskeutumiselle ominaisten vaikutusten sietokykyä ja biotelemetristen laitteiden toimintaa. ja astronauttien elämää ylläpitäviä järjestelmiä testattiin. Päähuomio kiinnitettiin painottomuuden ja kosmisen säteilyn vaikutuksen tutkimiseen kehossa.

Laika (koiran astronautti) 1957

R Tulokset, jotka on saatu biologisissa kokeissa raketteilla, toisella keinotekoisella satelliitilla (1957), pyörivillä avaruusalussatelliiteilla (1960-1961), yhdistettynä maanpäällisistä kliinisistä, fysiologisista, psykologisista, hygieenisista ja muista tutkimuksista saatuihin tietoihin. avasi ihmiselle tien avaruuteen. Lisäksi biologiset kokeet avaruudessa ensimmäisen ihmisen avaruuslennon valmisteluvaiheessa mahdollistivat joukon toiminnallisia muutoksia, jotka tapahtuvat kehossa lentotekijöiden vaikutuksesta, mikä oli perusta myöhempien eläinkokeiden suunnittelulle. ja kasviorganismit miehitettyjen avaruusalusten, kiertorata-asemien ja biosatelliittien lentojen aikana. Maailman ensimmäinen biologinen satelliitti, jossa on koe-eläin - koira "Laika". Laukaistiin kiertoradalle 11.3.1957 ja viipyi siellä 5 kuukautta. Satelliitti oli kiertoradalla 14. huhtikuuta 1958 saakka. Satelliitissa oli kaksi radiolähetintä, telemetriajärjestelmä, ohjelmointilaite, tieteelliset instrumentit auringon säteilyn ja kosmisten säteiden tutkimiseen, regeneraatio- ja lämmönsäätöjärjestelmät matkustamon olosuhteiden ylläpitämiseksi. eläimen olemassaolosta. Ensimmäiset tieteelliset tiedot elävän organismin tilasta avaruuslentojen olosuhteissa on saatu.

Saavutukset avaruusbiologian ja lääketieteen alalla määrittelivät suurelta osin menestyksen miehitetyn astronautiikan kehityksessä. Lennon mukana , joka tehtiin 12. huhtikuuta 1961, on huomioitava sellaiset käänteentekevät tapahtumat astronautiikan historiassa kuin laskeutuminen 21. heinäkuuta 1969. astronautit Armstrong(N. Armstrong) ja Aldrin(E. Aldrin) kuun pinnalle ja usean kuukauden (jopa vuosi) miehistön lennot Salyut- ja Mir-kiertorata-asemilla. Tämä mahdollisti avaruusbiologian ja -lääketieteen teoreettisten perusteiden kehittämisen, lääketieteellisen ja biologisen tutkimuksen avaruuslentojen metodologian, astronautien valinta- ja lentoa edeltävien koulutuksen menetelmien perustelun ja toteutuksen ansiosta. elämisen tukemisen, lääketieteellisen valvonnan kehittäminen, miehistön jäsenten terveyden ja työkyvyn ylläpitäminen lennon aikana.

Apollo 11 -tiimi (vasemmalta oikealle): Neil. A. Armstrong, komentomoduulin pilotti Michael Collins, komentaja Edwin (Buzz) E. Aldrin.

Avaruuslennon vaikutus ihmiskehoon

Avaruuslennolla ihmiskehoon vaikuttaa joukko tekijöitä, jotka liittyvät lentodynamiikkaan (kiihtyvyys, tärinä, melu, painottomuus), oleskelu rajoitetun tilavuuden suljetussa huoneessa (muuttunut kaasuympäristö, hypokinesia, neuro-emotionaalinen stressi jne. .), sekä ulkoavaruuden tekijät elinympäristönä (kosminen säteily, ultraviolettisäteily jne.).

Avaruuslennon alussa ja lopussa kehoon vaikuttavat lineaariset kiihtyvyydet . Niiden suuruusluokka, nousugradientti, aika ja toimintasuunta avaruusaluksen laukaisun ja lähelle maapallon kiertoradalle asettamisen aikana riippuvat raketin ja avaruuskompleksin ominaisuuksista ja maapallolle paluujakson aikana ballistisista ominaisuuksista. lennosta ja avaruusaluksen tyypistä. Myös kiertoradalla tapahtuviin liikkeisiin liittyy kiihtyvyyksien vaikutus kehoon, mutta niiden suuruudet nykyaikaisten avaruusalusten lentojen aikana ovat merkityksettömiä.

Sojuz TMA-18 -avaruusaluksen laukaisu kansainväliselle avaruusasemalle Baikonurin kosmodromista

Ilmailulääketieteen, avaruusbiologian ja lääketieteen alan tutkimuksessa saatiin perustietoa kiihtyvyyden vaikutuksista ihmiskehoon ja tavoista suojautua niiltä haitallisilta vaikutuksilta. Todettiin, että painottomuudessa pysyminen, varsinkin pitkäaikainen, heikentää kehon vastustuskykyä kiihtyvyyden vaikutuksille. Tältä osin kosmonautit siirtyvät muutama päivä ennen laskeutumista kiertoradalta erityiseen fyysiseen harjoitteluun ja välittömästi ennen laskeutumista he saavat vesi-suolalisäaineita kehon nesteytysasteen ja kiertävän veren määrän lisäämiseksi. . Erikoistuoleja on kehitetty - majoituksia ja anti-g-pukuja, jotka lisäävät kiihtyvyyden sietokykyä astronautien palatessa Maahan.

Kaikista avaruuslennon tekijöistä painottomuus on vakio ja käytännössä toistamaton laboratorio-olosuhteissa. Sen vaikutus kehoon on monipuolinen. On olemassa sekä krooniselle stressille ominaisia ​​epäspesifisiä adaptiivisia reaktioita että erilaisia ​​​​spesifisiä muutoksia, jotka johtuvat kehon aistijärjestelmien vuorovaikutuksen rikkomisesta, veren jakautumisesta kehon yläosassa, dynaamisen vähenemisestä ja lähes täydellinen tuki- ja liikuntaelimistön staattisen kuormituksen poistaminen.

ISS:n kesä 2008

Kosmonautien tutkimukset ja lukuisat eläinkokeet Kosmosin biosatelliittien lentojen aikana mahdollistivat, että johtava rooli matkapahoinvoinnin (sairaus) avaruusmuodon oirekompleksiin yhdistettyjen spesifisten reaktioiden esiintymisessä kuuluu vestibulaarilaitteelle. . Tämä johtuu otoliitin ja puoliympyrän muotoisten kanavareseptorien kiihtyvyyden lisääntymisestä painottomissa olosuhteissa ja häiriöstä vestibulaarisen analysaattorin ja muiden kehon aistijärjestelmien vuorovaikutuksessa. Painottomuuden olosuhteissa ihmisillä ja eläimillä on merkkejä sydän- ja verisuonijärjestelmän heikkenemisestä, veren tilavuuden kasvusta rintakehän verisuonissa, tukkoisuudesta maksassa ja munuaisissa, aivoverenkierron muutoksissa ja plasman tilavuuden pienenemisestä. Koska painottomuuden olosuhteissa antidiureettisen hormonin, aldosteronin eritys ja munuaisten toimintatila muuttuvat, kehittyy kehon hypohydraatio. Samalla solunulkoisen nesteen pitoisuus vähenee ja kalsiumin, fosforin suolojen erittyminen kehosta lisääntyy. typpeä, natriumia, kaliumia ja magnesiumia. Tuki- ja liikuntaelimistön muutoksia tapahtuu pääasiassa niillä osastoilla, jotka maan normaaleissa elämänolosuhteissa kantavat suurimman staattisen kuormituksen, eli selän ja alaraajojen lihaksissa, alaraajojen ja nikamien luissa. Niiden toimivuus heikkenee, periosteaalisen luun muodostumisnopeus hidastuu, sienimäisen aineen osteoporoosi, kalkinpoisto ja muut muutokset, jotka johtavat luiden mekaanisen lujuuden heikkenemiseen.

Painottomuuteen sopeutumisen alkuvaiheessa (kestää keskimäärin noin 7 vuorokautta) noin joka toinen kosmonautti kokee huimausta, pahoinvointia, liikkeiden koordinaatiohäiriöitä, kehon asennon havaitsemisen heikkenemistä avaruudessa, verenpurkauksen tunnetta päähän, hengitysvaikeuksia. nenähengitys ja ruokahalun heikkeneminen. Joissakin tapauksissa tämä johtaa yleisen suorituskyvyn heikkenemiseen, mikä vaikeuttaa ammattitehtävien suorittamista. Jo lennon alkuvaiheessa ilmaantuu ensimmäisiä merkkejä raajojen lihasten ja luuston muutoksista.

Kun painottomuuden kesto pitenee, monet epämiellyttävät tuntemukset katoavat tai tasoittuvat. Samaan aikaan käytännössä kaikilla astronauteilla, jos asianmukaisia ​​toimenpiteitä ei tehdä, muutokset sydän- ja verisuonijärjestelmän tilassa, aineenvaihdunnassa, lihas- ja luukudoksessa etenevät. Haitallisten muutosten estämiseksi käytetään monenlaisia ​​ennaltaehkäiseviä toimenpiteitä ja keinoja: tyhjiö kapasiteetti, polkupyöräergometri, juoksumatto, harjoituskuormituspuvut, elektromyostimulaattori, harjoituslaajentimet, suolalisän saanti jne. Tämä mahdollistaa miehistön hyvän terveyden ja korkean tehokkuuden ylläpitämisen pitkillä avaruuslennoilla.

Jokaisen avaruuslennon väistämätön tekijä on hypokinesia - motorisen toiminnan rajoittuminen, joka lennon aikaisesta intensiivisestä fyysisestä harjoittelusta huolimatta johtaa kehon yleiseen uupumukseen ja voimattomuuteen painottomissa olosuhteissa. Lukuisat tutkimukset ovat osoittaneet, että pitkittynyt hypokinesia, joka syntyy pysymällä sängyssä päätä kallistettuna (-6°), vaikuttaa ihmiskehoon lähes samalla tavalla kuin pitkittynyt painottomuus. Tätä menetelmää painottomuuden joidenkin fysiologisten vaikutusten mallintamiseksi laboratorio-olosuhteissa käytettiin laajalti Neuvostoliitossa ja Yhdysvalloissa. Neuvostoliiton terveysministeriön biolääketieteellisten ongelmien instituutissa suoritetun mallikokeen enimmäiskesto oli yksi vuosi.

Erityinen ongelma on kosmisen säteilyn vaikutusten tutkiminen kehossa. Dosimetrinen ja radiobiologinen Kokeilut mahdollistivat avaruuslentojen säteilyturvallisuuden varmistavan järjestelmän luomisen ja toteuttamisen, joka sisältää dosimetrisen ohjauksen ja paikallissuojauksen keinot sekä säteilysuojavalmisteet (radiosuojat).

Rataasema "MIR"

Avaruusbiologian ja lääketieteen tehtäviin kuuluu biologisten periaatteiden ja menetelmien tutkiminen keinotekoisen elinympäristön luomiseksi avaruusaluksilla ja asemilla. Tätä varten valitaan elävät organismit, jotka lupaavat sisällyttää linkkeinä suljettuun ekologiseen järjestelmään, tutkitaan näiden organismien populaatioiden tuottavuutta ja vakautta, mallinnetaan kokeellisesti yhtenäisiä elävien ja elottomien komponenttien järjestelmiä - biogeosenoosit, niiden toiminnalliset ominaisuudet. ja käytännön käyttömahdollisuudet avaruuslennoilla selvitetään.

Sellainen avaruusbiologian ja lääketieteen suunta kuin eksobiologia, joka tutkii elävän aineen läsnäoloa, leviämistä, ominaisuuksia ja kehitystä universumissa, on myös menestyksekkäästi kehittymässä. Maan päällä tehtyjen mallikokeiden ja avaruudessa tehtyjen tutkimusten perusteella saatiin tietoa, joka viittaa teoreettiseen mahdollisuuteen orgaanisen aineksen olemassaolosta ulkopuolella. biosfääri. Lisäksi toteutetaan ohjelma maan ulkopuolisten sivilisaatioiden etsimiseksi rekisteröimällä ja analysoimalla avaruudesta tulevia radiosignaaleja.

Sojuz TMA-6

Eksobiologia

Yksi avaruusbiologian alueista; etsii elävää ainetta ja orgaanisia aineita avaruudesta ja muilta planeetoilta. Eksobiologian päätavoitteena on saada suoraa tai epäsuoraa tietoa elämän olemassaolosta avaruudessa. Syynä tähän ovat monimutkaisten orgaanisten molekyylien esiasteiden (syaanihappo, formaldehydi jne.) löydöt, jotka havaittiin ulkoavaruudesta spektroskooppisilla menetelmillä (yhteensä jopa 20 orgaanista yhdistettä). Eksobiologian menetelmät ovat erilaisia, ja ne on suunniteltu paitsi havaitsemaan vieraan elämän ilmenemismuotoja, myös saamaan joitain ominaisuuksia mahdollisista maan ulkopuolisista organismeista. Jotta voitaisiin ehdottaa elämän olemassaoloa maan ulkopuolisissa olosuhteissa, esimerkiksi muilla aurinkokunnan planeetoilla, on tärkeää selvittää organismien kyky selviytyä näiden olosuhteiden kokeellisessa lisääntymisessä. Monet mikro-organismit voivat esiintyä lämpötiloissa, jotka ovat lähellä absoluuttista nollaa ja korkeissa (jopa 80-95 °C) lämpötiloissa; niiden itiöt kestävät syvän tyhjiön ja pitkiä kuivumisaikoja. Ne kuljettavat paljon suurempia annoksia ionisoivaa säteilyä kuin ulkoavaruudessa. Maan ulkopuolisilla organismeilla pitäisi todennäköisesti olla parempi sopeutumiskyky elämään ympäristössä, joka sisältää pienen määrän vettä. Anaerobiset olosuhteet eivät ole este elämän kehittymiselle, joten avaruudessa voidaan teoriassa olettaa ominaisuuksiltaan mitä erilaisimpien mikro-organismien olemassaoloa, jotka voisivat sopeutua epätavallisiin olosuhteisiin kehittämällä erilaisia ​​suojalaitteita. Neuvostoliitossa ja Yhdysvalloissa tehdyt kokeet eivät antaneet todisteita elämän olemassaolosta Marsissa, Venuksella ja Merkuriuksella ei ole elämää, se on myös epätodennäköistä jättiläisplaneetoilla ja niiden satelliiteilla. Aurinkokunnassa elämää on luultavasti vain maapallolla. Joidenkin käsitysten mukaan elämä Maan ulkopuolella on mahdollista vain vesi-hiilipohjalta, mikä on ominaista planeetallemme. Toinen näkökulma ei sulje pois pii-ammoniakemästä, mutta ihmiskunnalla ei vielä ole menetelmiä maan ulkopuolisten elämänmuotojen havaitsemiseksi.

"Viking"

Viking ohjelma

Viking ohjelma- NASAn avaruusohjelma Marsin tutkimiseksi, erityisesti elämän olemassaolosta tällä planeetalla. Ohjelmaan sisältyi kahden identtisen avaruusaluksen, Viking 1 ja Viking 2, laukaisu, joiden oli määrä suorittaa tutkimusta kiertoradalla ja Marsin pinnalla. Viking-ohjelma oli huipentuma Marsiin vuonna 1964 alkaneille tutkimusmatkoille Mariner 4:llä, jota seurasivat Mariner 6 ja Mariner 7 vuonna 1969 ja Mariner 9 -kiertoradalla vuosina 1971 ja 1972. Viikingit ottivat paikkansa Marsin tutkimushistoriassa ensimmäisenä amerikkalaisena avaruusaluksena, joka laskeutui turvallisesti pinnalle. Se oli yksi informatiivisimmista ja menestyneimmistä tehtävistä punaiselle planeetalle, vaikka se ei onnistunut havaitsemaan elämää Marsissa.

Molemmat ajoneuvot lanseerattiin vuonna 1975 Cape Canaveralista, Floridasta. Ennen lentoa laskeutumisajoneuvot steriloitiin huolellisesti, jotta estetään Marsin saastuminen maanpäällisiltä elämänmuodoilta. Lentoaika kesti hieman alle vuoden ja he saapuivat Marsiin vuonna 1976. Viking-lentojen kestoksi suunniteltiin 90 päivää laskeutumisen jälkeen, mutta jokainen laite toimi paljon enemmän tätä ajanjaksoa. Orbiter "Viking-1" toimi loppuun asti elokuun 7 1980 laskeutuja - ennen 11. marraskuuta 1982 Viking-2 kiertoradalla toimi vuoteen 25. heinäkuuta 1978 laskeutuja - ennen 11. huhtikuuta 1980

Lumen peittämä aavikko Marsissa. Tilannekuva Viking-2:sta

BION ohjelma

BION ohjelma sisältää monimutkaisen tutkimuksen eläin- ja kasviorganismeista erikoistuneiden satelliittien (biosatelliittien) lennoilla avaruusbiologian, lääketieteen ja biotekniikan edun mukaisesti. Vuosina 1973–1996 avaruuteen laukaistiin 11 biosatelliittia.

Johtava tiedelaitos: Venäjän federaation valtion tieteellinen keskus - Venäjän tiedeakatemian biolääketieteellisten ongelmien instituutti (Moskova)
Suunnitteluosasto: SNP RCC "TsSKB-Progress" (Samara)
Lennon kesto: 5 - 22,5 päivää.
Käynnistyspaikka: Plesetskin kosmodromi
Laskeutumisalue: Kazakstan
Osallistujamaat: Neuvostoliitto, Venäjä, Bulgaria, Unkari, Saksa, Kanada, Kiina, Alankomaat, Puola, Romania, USA, Ranska, Tšekkoslovakia

Biosatelliittilennoilla rotilla ja apinoilla tehdyt tutkimukset ovat osoittaneet, että altistuminen painottomuudelle johtaa merkittäviin mutta palautuviin toiminnallisiin, rakenteellisiin ja metabolisiin muutoksiin nisäkkäiden lihaksissa, luissa, sydänlihaksessa ja hermostossa. Fenomenologia kuvataan ja näiden muutosten kehittymismekanismia tutkitaan.

Ensimmäistä kertaa BION-biosatelliittien lennoilla ajatus keinotekoisen painovoiman (IGF) luomisesta toteutettiin käytännössä. Rotilla tehdyissä kokeissa havaittiin, että IST, joka on syntynyt pyörittämällä eläimiä sentrifugissa, estää haitallisten muutosten kehittymisen lihaksissa, luissa ja sydänlihaksessa.

Venäjän liittovaltion avaruusohjelman puitteissa vuosille 2006-2015. osiossa "Avaruustyökalut perusteille avaruustutkimus» BION-ohjelman jatkoa suunnitellaan, BION-M-avaruusalusten laukaisut on suunniteltu vuosille 2010, 2013 ja 2016.

"BION"

Tutkimuksen kehittämisen näkymät

Nykyiselle ulkoavaruuden etsintä- ja tutkimusvaiheelle on ominaista asteittainen siirtyminen pitkäaikaisista kiertoratalennoista planeettojen välisiin lentoihin, joista lähin nähdään retkikunta Marsiin. Tässä tapauksessa tilanne muuttuu radikaalisti. Se ei muutu vain objektiivisesti, mikä liittyy avaruudessa oleskelun keston merkittävään pidentymiseen, toiselle planeetalle laskeutumiseen ja Maahan paluuseen, vaan myös, mikä on erittäin tärkeää subjektiivisesti, koska poistuttuaan Maan kiertoradalta, joka on jo astronautit pysyvät (hyvin lyhyessä ajassa) ryhmänsä kokoisena kollegat) "yksinäinen" maailmankaikkeuden valtavissa avaruudessa.

Samaan aikaan syntyy perustavanlaatuisia uusia ongelmia, jotka liittyvät kosmisen säteilyn voimakkuuden voimakkaaseen kasvuun, tarpeeseen käyttää uusiutuvia hapen, veden ja ruoan lähteitä ja mikä tärkeintä, psykologisten ja lääketieteellisten ongelmien ratkaisemiseen.

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

Tällaisen järjestelmän ohjaamisen vaikeus rajoitetussa hermeettisesti suljetussa tilavuudessa on niin suuri, ettei sen varhaista käyttöönottoa käytännössä voi toivoa. Todennäköisesti siirtyminen biologiseen elämää ylläpitävään järjestelmään tapahtuu vähitellen, kun sen yksittäiset linkit ovat valmiit. BSZhO:n kehittämisen ensimmäisessä vaiheessa on selvää, että fysikaalis-kemiallinen menetelmä hapen saamiseksi ja hiilidioksidin hyödyntäminen korvataan biologisella menetelmällä. Kuten tiedätte, tärkeimmät hapen "toimittajat" ovat korkeammat kasvit ja fotosynteettiset yksisoluiset organismit. Vaikeampi tehtävä on täydentää vesi- ja ruokavarastoja.

Juomavesi tulee ilmeisesti olemaan "maanalkuperää" vielä hyvin pitkään, ja teknistä vettä (kotitalouksien tarpeisiin) täydennetään jo ilmakehän kosteuskondensaatin (CDA), virtsan ja muiden lähteiden regeneroimalla.

Epäilemättä tulevan suljetun ekologisen järjestelmän pääkomponentti ovat kasvit. Tutkimukset korkeammista kasveista ja fotosynteettisistä yksisoluisista organismeista avaruusaluksissa ovat osoittaneet, että avaruuslento-olosuhteissa kasvit käyvät läpi kaikki kehitysvaiheet siementen itämisestä primäärielinten muodostumiseen, kukinnan, hedelmöittymisen ja uuden sukupolven siementen kypsymiseen. Siten perustavanlaatuinen mahdollisuus suorittaa koko kasvin kehityssykli (siemenestä siemeneen) mikrogravitaatioolosuhteissa todistettiin kokeellisesti. Avaruuskokeilujen tulokset olivat niin rohkaisevia, että jo 1980-luvun alussa niistä voitiin päätellä, ettei biologisten elämää ylläpitävien järjestelmien kehittäminen ja sen pohjalta ekologisesti suljetun järjestelmän luominen rajoitetussa hermeettisessä tilavuudessa ole niin vaikea tehtävä. . Ajan myötä kuitenkin kävi selväksi, että ongelmaa ei voida ratkaista kokonaan, ainakaan ennen kuin on määritetty (laskettu tai kokeellisesti) pääparametrit, jotka mahdollistavat tämän järjestelmän massa- ja energiavirtojen tasapainottamisen.

Elintarvikkeiden uusimiseksi on myös tarpeen ottaa järjestelmään eläimiä. Tietenkin ensimmäisissä vaiheissa näiden tulisi olla "pienikokoisia" eläinmaailman edustajia - nilviäisiä, kaloja, lintuja ja myöhemmin ehkä kaneja ja muita nisäkkäitä.

Siten planeettojen välisten lentojen aikana astronautien ei tarvitse vain oppia kasvattamaan kasveja, pitämään eläimiä ja viljelemään mikro-organismeja, vaan myös kehittämään luotettava tapa hallita "avaruusarkkia". Ja tätä varten sinun on ensin selvitettävä, kuinka yksittäinen organismi kasvaa ja kehittyy avaruuslento-olosuhteissa, ja sitten mitä vaatimuksia suljetun ekologisen järjestelmän kukin yksittäinen elementti asettaa yhteisölle.

Päätehtäväni tutkimustyössä oli selvittää, kuinka mielenkiintoista ja jännittävää avaruustutkimus on ollut ja kuinka kauan sitä on vielä jäljellä!

Jos vain kuvittelet, mitä kaikkea elämää planeetallamme on, mitä sitten voidaan olettaa kosmoksesta ...

Universumi on niin suuri ja tuntematon, että tällainen tutkimus on elintärkeää meille, jotka elämme maapallolla. Ja olemme vasta matkan alussa ja meillä on niin paljon tiedettävää ja nähtävää!

Koko tämän työn tekemisen aikana opin niin monia mielenkiintoisia asioita, joita en koskaan epäillyt, opin erinomaisista tutkijoista, kuten Carl Saganista, opin mielenkiintoisimmista 1900-luvun avaruusohjelmista sekä Yhdysvalloissa että Neuvostoliitossa opin paljon nykyaikaisista ohjelmista, kuten BION, ja paljon muuta.

Tutkimus jatkuu...

Luettelo käytetyistä lähteistä

Big Children's Encyclopedia Universe: populaaritieteellinen painos. - Russian Encyclopedic Association, 1999. Sivusto http://spacembi. *****/ Big Encyclopedia Universe. - M.: Kustantaja "Astrel", 1999.

4. Encyclopedia Universe ("ROSMEN")

5. Wikipedia-sivusto (kuvat)

6.Avaruus vuosituhannen vaihteessa. Asiakirjat ja materiaalit. M., Kansainväliset suhteet (2000)

Sovellus.

"Marsin siirto"

"Marsin siirto" Tulevan astronautien biologisen ja teknisen elämäntukijärjestelmän yhden linkin kehittäminen.

Kohde: Uuden tiedon saaminen kaasun ja nesteen syöttöprosesseista juuriasutussa väliaineessa avaruuslennon aikana

Tehtävät: Kapillaarikertoimien kokeellinen määritys diffuusio kosteutta ja kaasuja

Odotetut tulokset: Asennuksen luominen juurtuneella ympäristöllä kasvien kasvattamiseen suhteessa mikrogravitaatioolosuhteisiin

· Aseta "Kokeellinen kyvetti" kosteudensiirtoominaisuuksien (kyllästysrintaman nopeus ja yksittäisten vyöhykkeiden kosteuspitoisuus) määrittämiseen

Videokompleksi LIV kyllästysrintaman liikkeen videotallennukseen

Kohde: Uusien tietokonetekniikoiden käyttö parantaa astronautin oleskelumukavuutta pitkän aikavälin avaruuslennon aikana.

Tehtävät: Aktivoituvat tietyt aivoalueet, jotka ovat vastuussa astronautin visuaalisista assosiaatioista, jotka liittyvät hänen alkuperäisiin paikkoihinsa ja perheeseensä maan päällä, mikä lisää hänen suorituskykyään entisestään. Astronautin tilan analyysi kiertoradalla testaamalla erityismenetelmin.

Käytetyt tieteelliset laitteet:

Block EGE2 (yksittäinen astronautin kiintolevy valokuva-albumilla ja kyselylomakkeella)

"liivi" Tietojen hankkiminen toimenpiteiden kehittämiseksi, joilla estetään lento-olosuhteiden haitalliset vaikutukset ISS:n miehistön terveyteen ja suorituskykyyn.

Kohde: Uuden integroidun vaatetusjärjestelmän arviointi erityyppisistä materiaaleista käytettäväksi avaruuslento-olosuhteissa.

Tehtävät:

yllään "VEST" -vaatteet, jotka on erityisesti suunniteltu italialaisen kosmonautin R. Vittorin lentoa varten ISS RS:llä; saada palautetta astronautilta psykologisesta ja fysiologisesta hyvinvoinnista eli vaatteiden mukavuudesta (mukavuudesta), puetettavuudesta; hänen estetiikkansa; lämmönkestävyyden ja fyysisen hygienian tehokkuus asemalla.

Odotetut tulokset: Uuden integroidun vaatetusjärjestelmän "VEST" toimivuuden vahvistus, mukaan lukien sen ergonominen suorituskyky avaruuslennolla, mikä vähentää pitkillä avaruuslennoilla ISS:lle käytettävien vaatteiden painoa ja tilavuutta.