21 июля мир будет отмечать важную дату: 50-летие высадки человека на Луну. Менее 60 лет назад первопроходец Юрий Гагарин впервые полетел в космос. Никто не мог знать заранее, как скажутся на здоровье человека космические полеты, как будут чувствовать себя люди в условиях невесомости и появятся ли у них «космические» болезни. Понадобились сотни медицинских опытов, прежде чем космическая медицина сформировалась как наука. Мы решили рассказать о самых интересных и актуальных экспериментах в этой области.
Здоровье в космосе
Во время космического полета человек длительное время находится в непривычных для него условиях микрогравитации, искусственной среды обитания, замкнутого пространства. На его организм действует множество факторов, которые вызывают изменения в органах и системах. Наблюдения за космонавтами показали, что в ходе длительных полетов у них атрофируются мышцы, нарушается водно-солевой обмен и функция почек, происходят изменения костной ткани, страдает иммунная и репродуктивная система, у многих теряется острота зрения. Многие из этих процессов приходят в норму, когда человек возвращается на Землю.
Институт медико-биологических проблем РАН проводит различные медицинские эксперименты, которые могут помочь космонавтам максимально сохранить здоровье. Такие программы, как Fluid Shifts, «Коррекция», «Нейроиммунитет», должны помочь в диагностике, профилактике и лечении профессиональных заболеваний космонавтов.
Для поддержания здоровья космонавтов специалистами разработан специальный рацион на 3000 калорий, который не повторяется в течение 16 дней. В режим дня космонавтов включены обязательные двухчасовые тренировки: в российском сегменте установлены беговая дорожка и велоэргометр, в американском — силовой тренажер ARED. Для предотвращения дисбактериоза у космонавтов с 2016 года проходит эксперимент по созданию полезного «кефира» прямо на борту МКС. Разработана простая и удобная технология получения лечебно-профилактического кисломолочного продукта под названием «Пробиовит». Этот продукт предполагается использовать в качестве штатного пробиотика при осуществлении дальних полетов — на Марс и Луну.
Космический доктор
На борту МКС по понятным причинам не всегда доступна медицинская помощь. Для обследования и постановки диагноза космонавтам было разработано специальное оборудование, которое подключается к медицинскому компьютеру служебного модуля МКС. В рамках эксперимента «БИМС» «космический доктор» способен осмотреть уши, нос, ротовую полость, зубы, кожу и ногти членов экипажа и сообщить о ЛОР-заболеваниях, дерматологических и стоматологических проблемах. На основании этих данных космонавты, не покидая орбиту, могут получить медицинскую консультацию и рекомендации по лечению.
Испытание изоляцией
«Роскосмос» и NASA в этом году заявили, что «очень скоро» человек снова полетит на Луну. Ученые всерьез готовятся к длительным космическим полетам, которые уже не выглядят фантастикой: ведутся научные дискуссии не только о полетах на Луну и Марс, но и о возможности проживания на других планетах. Сможет ли человек физически и психически выдержать такое далекое автономное путешествие? Для того чтобы это выяснить, ученые инициируют эксперименты по изоляции потенциальных космонавтов на Земле.
Например, прямо сейчас в Москве подходит к концу 120-дневный изоляционный эксперимент SIRIUS-19, который стартовал 19 марта. Три девушки и трое мужчин, двое из которых — американцы, полностью изолированы от мира. Они живут в цилиндрическом модуле, который специально для эксперимента построили в Институте медико-биологических проблем РАН. Возглавляет экипаж российский космонавт Евгений Тарелкин, имеющий опыт проживания на орбите в течение 143 дней.
Проект имитирует основные этапы реального космического полета на Луну, включая стыковку и выходы на поверхность в лунных скафандрах. Научная программа SIRIUS включает 70 экспериментов, в том числе биомедицинские исследования и психологические наблюдения за отношениями в разнополом коллективе. Космонавты ведут личные журналы, где отчитываются о работе, общении с внешним миром, адаптации и своем самочувствии. В долгосрочной перспективе изоляция приводит к психологическим проблемам, поэтому подобные эксперименты проходят при участии не только врачей, но и психологов. Первый изоляционный опыт проводился в Институте медико-биологических проблем еще 50 лет назад: три добровольца Герман Мановцев, Борис Улыбышев и Андрей Божко целый год прожили в тесном модуле площадью 12 м² с ноября 1967 по ноябрь 1968 года. Наблюдения за участниками стали основой для будущих длительных полетов.
Психолог на борту
Стресс и длительная изоляция не могут не сказываться на групповых отношениях в экипаже. Чтобы помочь космонавтам решить их психологические проблемы, проводятся эксперименты «Взаимодействие» и «Контент». Отношение к себе и к членам команды, конфликтам и сложностями в общении оценивает специально разработанная компьютерная методика PSPA («Личностная самооценка и отношения»). С ее помощью было замечено, что космонавты по-разному воспринимают своих соотечественников и иностранных членов экипажей МКС. По мере полета они считают иностранцев, с которыми общаются по формальным правилам, более идеальными, так как своих соотечественников, с которыми активно взаимодействуют, знают ближе, примечая их сильные и слабые стороны. Также психологи заметили, что под влиянием стресса космонавты начинают менее адекватно видеть себя и окружающих, их оценки сужаются до «черное — белое», «хороший — плохой». Также специалисты указывают на то, что в ходе полета увеличивается психологическая дистанция между экипажем и Центром управления (ЦУП).
Ученые понимают, насколько важны дистанционный мониторинг и психологическая поддержка космонавтов, поэтому с эпохи первых длительных космических полетов в российском ЦУПе постоянно дежурит группа психологов и психоневрологов, которые слушают радиопереговоры космонавтов с Землей и периодически сами проводят индивидуальные сеансы связи с космонавтами.
Послеполетная реабилитация
После длительных полетов космонавты нуждаются в реабилитации. Некоторых нужно буквально заново учить ходить, ведь космический полет влияет на локомоцию, а проще говоря — на координацию, моторику, походку. Результаты исследований показали, что даже относительно короткие экспедиции (от 72 часов до 16 суток) делают походку неустойчивой и ведут к возникновению моторных нарушений. Поэтому после возвращения космонавты не спешат домой, а вынуждены заниматься своим здоровьем по специальной реабилитационной программе, которая также была разработана учеными.
Другие опыты
Медицинские опыты — постоянная составляющая космических экспедиций. Часть из них проходит на животных, часть — на людях. Есть довольно болезненные: например, в рамках эксперимента «Альгометрия» ученые измеряют болевую чувствительность членов экипажа МКС. Космонавты защемляют себе пальцы и нажимают кнопку, когда боль становится слишком сильной. Болевой порог замеряется с помощью аппарата «Тензо-термоальгометр». Ощущения сравниваются до, во время и после полета. Также оценивается чувствительность к температуре: при помощи устройства «Термощуп». Ученые предполагают, что в космосе ощущения «больно» и «горячо» несколько отличаются от земных.
В декабре 2018 года на МКС был доставлен 3D-биопринтер. В космосе впервые были напечатаны хрящевая ткань человека и щитовидная железа мыши. Опыт прошел успешно, сейчас все образцы напечатанных тканей находятся на исследовании в наземной лаборатории. Магнитный биопринтер был создан для выращивания живых тканей, а впоследствии и органов, но также его можно будет использовать для изучения влияния условий космоса на живые объекты в длительных полетах. Еще одно прикладное применение технологии состоит в том, что она может пригодиться для пополнения рациона космонавтов искусственным мясом, выращенным в лаборатории на МКС. Аппарат останется на станции до 2024 года, он вошел в состав научной аппаратуры российского сегмента МКС.
