Дек 24

Основные подходы к исследованию влияния невесомости на организм человека

Столь необычные факторы космической среды, как субгравитация и невесомость, стали предметом многих теоретических и экспериментальных исследований. Уже в ранних трудах К. Э. Циолковского (1883, 1895, 1911 гг.) содержится описание специфических условий, которые ожидают человека в космосе: отсутствие веса тела и его давления на окружающие предметы, возможность удержания в руках любой массы без ощущения ее веса, отсутствие таких понятий, как «верх» и «низ». Циолковский предсказал также изменение или потерю пространственной ориентировки и ухудшение сенсомоторной функции в условиях космоса, сдвиги со стороны распределения крови и возникновение анатомических изменений в организме человека. Хотя Циолковский предполагал, что человек в конечном счете приспособится к условиям невесомости, он предложил вращение космического корабля для создания искусственной гравитации. Позже Герман Оберт (Н. Oberth) рассмотрел влияние невесомости на человека при осуществлении межпланетных полетов. «Если длительное состояние потери весомости приведет к нежелательным последствиям, что, однако, кажется сомнительным…,– пишет Оберт,– то необходимо 2 корабля соединить кабелем длиной несколько километров и вращать один относительно другого». Он распознал возможность неблагоприятного влияния сил Кориолиса, возникающих во вращающихся кораблях с искусственной гравитацией.

Первые экспериментальные исследования влияния невесомости на организм млекопитающих были проведены при запусках ракет одновременно в США и СССР после Второй мировой войны. Ученые обеих стран наблюдали за состоянием различных физиологических функций и поведенческих реакций у мелких животных, в частности, исследовали частоту сердечных сокращений и дыхания, кровяное давление, температуру тела, сенсорные реакции и характер движений, а также рефлекторные реакции и поведение, обусловленные участием центральной нервной системы, и другие функции при изменяющихся ускорениях и кратковременных периодах состояния нулевого G. Хотя некоторые животные погибли вследствие отказов техники, результаты, полученные у возвращенных на Землю животных, показали, что стресс, связанный с полетом на ракете, включая периоды невесомости, не превышал пределов биологической устойчивости организма млекопитающих. Этот вывод позже был подтвержден более широкими исследованиями и экспериментами, проведенными на орбитальных космических кораблях.

Кратковременные периоды невесомости воспроизводились также на самолете при полете по кеплеровской траектории. Эти «параболические полеты» были связаны в первую очередь с изучением сенсорных, двигательных и вегетативных реакций у животных и человека, а также состояния высшей нервной деятельности. Результаты исследований показали, что при использовании некоторых мер предосторожности воздействие невесомости длительностью от нескольких секунд до одной минуты не оказывает повреждающего влияния на функциональное состояние и работоспособность человека и что, следовательно, он может безболезненно подвергаться воздействию невесомости такой же продолжительности в космическом полете.

Суборбитальные и орбитальные полеты космонавтов открыли новую главу в космической биологии и медицине. По мере последовательного увеличения продолжительности полетов от нескольких минут до нескольких недель были проведены обширные медико-биологические исследования, как в космосе, так и на Земле.

Они включали предполетные и послеполетные функциональные пробы и обследования космонавтов, медицинские наблюдения в полете, телеметрическую регистрацию физиологических и психологических функций и оценку параметров внешней среды в космическом корабле. Космонавты, среди которых были и врачи, принимали участие в этих исследованиях в качестве, как испытуемых, так и экспериментаторов.

Первостепенный интерес представляло изучение показателей, характеризующих здоровье и работоспособность космонавтов при длительном воздействии невесомости. В том числе исследовались:

состояние жизненно важных функций, заболеваемость, устойчивость к нагрузочным воздействиям в полете и после его завершения;

простые и сложные двигательные реакции, координация движений, возможности выполнения рабочих операций, в том числе в критических ситуациях, способность проводить научные наблюдения и оценивать их результаты в полете;

приспособленность космических кораблей для жизни, работы и отдыха космонавтов в состоянии невесомости.

Сведения, полученные в ходе этих исследований, использовались для совершенствования отбора, подготовки космонавтов, улучшения конструкции космических летательных аппаратов, а также для разработки средств профилактики неблагоприятного влияния длительной невесомости на организм человека.

Поскольку истинная невесомость возникает лишь в условиях полета, который связан с выполнением большого количества рабочих операций и, следовательно, мало приспособлен для систематических исследований, были разработаны различные типы лабораторных моделей. Последние включают водную иммерсию, системы для удержания во взвешенном состоянии отдельных частей тела, пневматические опоры и другие средства, уменьшающие трение, длительное пребывание в горизонтальном положении, а также различные способы сенсорной депривации. В исследованиях с полным погружением в воду длительностью до 7 суток и соблюдением постельного режима продолжительностью до 120 суток были изучены реакции на имитированную невесомость со стороны антигравитационных структур организма, внутрисосудистого гидростатического давления, метаболизма, водно-солевого обмена, функций сердечно-сосудистой и дыхательной систем и другие параметры. При погружении в воду изучались регуляция позы, способы фиксации, возможности выполнения работ в космическом пространстве с использованием ручного инструмента, а также другие виды деятельности. Цель исследований с имитацией невесомости состояла в том, чтобы выяснить характер возникающих при этом нежелательных реакций и разработать принципы, методы и средства их профилактики при длительных воздействиях. В частности, в ходе исследований была оценена эффективность таких мероприятий, как отбор космонавтов, их обучение и тренировка, выполнение физических упражнений, нормирование рациона питания, а также использование лекарственных препаратов и средств, имитирующих гидростатическое давление крови. Другие эксперименты относились к выяснению влияния гипокинезии на различные структуры и функции: мышечную ткань и костные структуры, процессы метаболизма, баланс воды и жидкостей, сопротивляемость инфекционным заболеваниям, устойчивость против деструктивных процессов и различных стресс-факторов.

Наряду с накоплением экспериментальных данных, имеющих прямое отношение к обеспечению космических полетов человека, было исследовано большое количество научных проблем и более общего характера. Они включали в себя:

теории, касающиеся биодинамических и биогравитационных реакций (т. е. реакций, обусловленных ускорениями и гравитацией), и систематические исследования биологических проблем, связанных с космическим полетом;

исследование процессов и механизмов детренированности, адаптации, гомеостаза, а также биологических ритмов в невесомости;

изучение специфических реакций со стороны органов чувств и взаимодействия анализаторов;

определение состояния гормональных, иммунологических, регенераторных функций и системы крови в невесомости;

использование методов математического моделирования и статистической оценки данных в интересах медицинских и психологических проблем, связанных с пониженной весомостью и невесомостью.

Большинство медико-биологических проблем, возникших на ранних этапах космических полетов, было решено благодаря тщательному отбору и практическому использованию результатов теоретических и экспериментальных исследований. Обильная информация, уже полученная в этой области, приложима не только к проблеме пребывания человека в космосе, но и к повседневным нуждам человечества.

Похожие статьи:

  1. Основные результаты исследований на орбитальной станции «Скайлэб» Результаты полетов экипажей на орбитальной станции «Скайлэб» подтвердили способность человека...
  2. Медико-биологические эффекты невесомости, процессы адаптации к отсутствию веса и реадаптации к наземным условиям В настоящее время накоплен обширный экспериментальный материал, характеризующий многообразные проявления...
  3. Устойчивость человека к ускорениям и критерии ее оценки Оценка устойчивости организма к действию ускорений зависит от характера выбранного...

автор admin \\ теги: , , ,



Написать ответ

Вы должны войти чтобы комментировать.