Главная / Уход

Влияние космических полетов на организм человека. На орбиту за долголетием: как полёт в космос влияет на организм человека. Изучение состава крови

ФГОУ ВПО «Курганская сельскохозяйственная академия имени Т.С. Мальцева»

Влияние авиакосмических полётов на организм человека

Выполнил студент: 2 курса, 2группы,

отделения (ПБ) Ксения Аверина.

Проверил преподаватель:

И. А. Гениатулина

Курган 2012г.

1. Авиаперелёты

1 Влияние авиаперлётов на здоровье человека

2 Заболевания, при которых нужно соблюдать особую осторожность во время авиапутешествий

3 Факторы, которые действуют на человеческий организм при авиаперелетах

Космические полёты

1 Иммунитет при космическом полёте

2 Влияние невесомости

1. Авиаперелёты

Авиаперелеты на сегодняшний день самый удобный и быстрый способ перемещения на близкие и самые дальние расстояния в любую точку земного шара. Цель их может быть самой разнообразной: путешествие, посещение родных, командировки.

Самолет, по утверждению специалистов, самый безопасный вид транспорта. Над этим работаю сотни и тысячи людей.

Удобство авиаперелётов заключается во многом в том, что разные компании предлагают сервис бронирование авиабилетов <#"justify">несвертываемость или повышенная свертываемость крови;

заболевания дыхательной системы: хронический бронхит, эмфизема легких, облитерирующий бронхиолит;

сахарный диабет;

иные хронические заболевания жизненно важных органов и систем.

Во всех этих случаях перед авиаперелетом нужно проконсультироваться с врачом - обсудить возможные риски и принять необходимые меры.

Достаточно много споров вызывает тема авиаперелетов при беременности <#"justify">.3 Факторы, которые действуют на человеческий организм при авиаперелетах

авиаперелет космический невесомость здоровье

Любое авиапутешествие - это всегда ограничение подвижности. Чем дольше мы пребываем в сидячей позе, тем сильнее нагрузка на нижнюю часть тела. Кровообращение в ногах замедляется, сосуды сужаются, ноги отекают и болят. Растет риск венозного тромбоза - закупорки вен из-за образования кровяных сгустков. Немалую роль при этом играют и перепады давления в салоне самолета.

1) Вынужденная малоподвижность

Как не допустить застоя крови в венах нижних конечностей? Самый простой способ - хоть немного, но передвигаться. Желательно каждые полчаса-час вставать с места и проходить по салону туда-обратно. Можно взять место у прохода, чтобы иметь возможность почаще вставать, вытянуть ноги, сгибать и разгибать их. Полезно сделать пару элементарных физических упражнений. А вот сидеть в кресле, закинув ногу на ногу, не стоит. От этого сосуды пережимаются еще сильнее. Нежелательно также долгое время держать ноги согнутыми под острым углом. Лучше, если угол в колене будет составлять 90 градусов или больше.

2) Перегрузки при взлёте и посадке

Перегрузки при взлете и посадке доставляют пассажирам немало неприятных ощущений. Тело реагирует на них совершенно определенным образом - напряжением, а иногда и болью в мышцах. Кроме того, при наборе высоты и при снижении неизбежны перепады давления. При этом появляется боль в ушах. Чтобы выровнять давление в ушах, нужно «продуваться» - совершать движения, аналогичные зеванию. При этом в уши через евстахиевы трубы попадает дополнительный объем воздуха из носоглотки. Однако при «заложенности» носа «продувание» на взлете и снижении затрудняется, и неприятных ощущений в ушах становится гораздо больше. Кроме того, вместе с воздухом из носоглотки в ухо могут попасть микробы, и тогда недалеко и до отита - воспаления среднего уха. По этой причине не рекомендуется отправляться в полет с такими заболеваниями, как ОРЗ, гайморит или синусит.

3) Иное атмосферное давление

Давление в салоне самолета примерно равно давлению на высоте 1500 - 2500 метров над уровнем моря. Это основной фактор риска для сердечно- сосудистых больных. При пониженном атмосферном давлении напряжение кислорода (Pa O2) в воздухе салона падает. Критические значения отмечаются уже на высоте более 3000 метров, а при длительных перелетах самолет может набирать высоту до 11000 м. Соответственно, уменьшается поступление кислорода в кровь, а это весьма опасно. Некоторым больным в такой ситуации требуется ингаляция кислорода, но сделать ее на борту крайне затруднительно. Большинство авиакомпаний запрещают брать кислородные подушки на борт, поскольку этот газ является взрывоопасным веществом. Самый приемлемый выход из данного положения - заказать услугу кислородной ингаляции за двое, а лучше за трое суток до полета. Делать это должен врач.

4) Низкая влажность воздуха в салоне самолета

При заболеваниях глаз могут возникнуть осложнения из-за низкой влажности воздуха в самолете. Ее уровень обычно составляет примерно 20%, а иногда и меньше, тогда как комфортное для человека значение - 30%. При более низкой влажности начинают высыхать слизистые оболочки глаз и носа, что мы и ощущаем при авиаперелетах во всей полноте. Немало неприятных моментов это доставляет прежде всего тем, кто носит контактные линзы. Врачи-офтальмологи рекомендуют брать в полет капли «искусственная слеза», чтобы периодически орошать слизистую. Это особенно важно в рейсах, длящихся более 4 часов. Альтернативный вариант - отправляться в полет не в линзах, а в очках. Снимать линзы непосредственно в самолете не стоит, так как обстановка в любом транспорте недостаточно гигиенична. Прекрасному полу врачи советуют минимально пользоваться косметикой при длительных перелетах, так как чувствительность глаз повышается, и тушь или тени могут вызвать раздражение.

Чтобы восполнить недостаток влаги, в полете рекомендуется пить больше соков или простой негазированной воды. А вот чай, кофе и алкоголь водный баланс организма не восстанавливают. Напротив, они выводят влагу из организма.

2. Космические полёты

При полете в космическое пространство живые организмы сталкиваются с целым рядом условий и факторов, резко отличных по своим свойствам от условий и факторов биосферы Земли. Факторы космического полета, которые способны оказать влияние на живые организмы, делят на три группы.

К первой относятся факторы, связанные с динамикой полета космического корабля: перегрузки, вибрации, шумы, невесомость. Изучение воздействия их на живые организмы - важная задача космической биологии.

Ко второй группе относятся факторы космического пространства. Космическое пространство характеризуется многими особенностями и свойствами, которые не совместимы с требованиями земных организмов к условиям окружающей среды. Это прежде всего почти полное отсутствие газов, входящих в состав атмосферы, в том числе молекулярного кислорода, высокая интенсивность ультрафиолетового и инфракрасного излучения, ослепляющая яркость видимого света Солнца, губительные дозы ионизирующих (проникающих) излучений (космические лучи и гамма-кванты, рентгеновское излучение и др.), своеобразие теплового режима в условиях космоса и т. д. Космическая биология изучает влияние всех этих факторов, их комплексное воздействие на живые организмы и способы защиты от них.

2.1 Иммунитет при космическом полёте

После длительных полётов у космонавтов происходит снижение общей иммунологической реактивности организма, что проявляется: - уменьшением содержания в крови и реактивности Т-лимфоцитов;

снижением функциональной активности Т-хелперов и натуральных киллеров; - ослаблением синтеза важнейших биорегуляторов: ИЛ-2, а- и р-интерферона и др.; - увеличением микробной обсеменённости кожных покровов и слизистых оболочек; - развитием дисбактериальных сдвигов; - повышением устойчивости ряда микроорганизмов к антибиотикам, появлением и усилением признаков их патогенности.

Значение выявленных изменений иммунологической реактивности и аутомикрофлоры организма космонавта, находящегося как в космическом полете, так и после него состоит в том, что эти изменения могут способствовать повышению вероятности развития аутоиммунных заболеваний, а также заболеваний бактериальной, вирусной и аллергической природы. Все это необходимо учитывать при планировании и медицинском обеспечении длительных космических полётов.

2.2 Влияние невесомости

Состояние невесомости возникает, когда к телу, находящемуся в пространстве, не приложены никакие внешние силы, кроме силы притяжения. Если космический аппарат находится в центральном поле тяготения и не вращается вокруг своего центра масс, он испытывает невесомость, характерным признаком которой является то, что ускорения всех элементов конструкции, деталей приборов и частиц человеческого тела равны ускорению силы тяжести.

Положительное свойство невесомости - возможность применения в космосе ажурных, тонких и очень легких конструкций (в том числе надувных) при создании крупномасштабных сооружений на орбите (например, гигантских антенн радиотелескопов, панелей солнечных батарей орбитальных электростанций и т. п.).

Полет в невесомости требует закрепления на своих местах аппаратуры и оборудования, а также оснащения обитаемого космического аппарата средствами фиксации космонавтов, предметов их труда и быта.

Первичными эффектами невесомости являются снятие гидростатического давления крови и тканевой жидкости, весовой нагрузки на костно-мышечный аппарат, а также отсутствие гравитационных стимулов специфических гравирецепторов афферентных систем. Реакции организма, обусловленные длительным пребыванием в невесомости, выражают, по существу, его приспособление к новым условиям внешней среды и протекают по типу «неупотребления» или «атрофии от бездействия».

Состояние невесомости в начальный период часто вызывает нарушения пространственной ориентации, иллюзорные ощущения и симптомы болезни движения (головокружение, дискомфорт в желудке, тошнота и рвота), что связывают главным образом с реакциями вестибулярного аппарата и приливом крови к голове. Наблюдаются также изменения субъективного восприятия нагрузок и некоторые другие изменения, вызываемые реакциями чувствительных органов, которые настроены на земную силу тяжести. В течение первых десяти дней пребывания в невесомости в зависимости от индивидуальной чувствительности человека, как правило, происходит адаптация к указанным проявлениям невесомости и самочувствие восстанавливается.

В условиях невесомости происходит перестройка координации движений, развивается детренированность сердечно-сосудистой системы.

Невесомость влияет на баланс жидкости в организме, обмен белков, жиров, углеводов, минеральный обмен, а также на некоторые эндокринные функции. Наблюдаются потери воды, электролитов (в частности, калия, натрия), хлоридов и другие изменения в обмене веществ.

Ослабление действия внешних сил на структуры, несущие весовую нагрузку, приводит к потере кальция и других веществ, важных для поддержания прочности костей. После длительного воздействия невесомости возможны явления легкой мышечной атрофии, некоторая слабость мускулатуры конечностей и т. д.

К числу наиболее общих проявлений неблагоприятного влияния невесомости на организм в сочетании с другими особенностями условий жизни на космическом корабле относится астенизация, отдельные признаки которой (ухудшение работоспособности, быстрая утомляемость) обнаруживаются уже в процессе самого полета. Однако наиболее заметно астенизация сказывается при возвращении на Землю. Снижение массы тела, мышечной массы, минеральной насыщенности костей, уменьшение силы, выносливости, физической работоспособности ограничивают переносимость стрессовых воздействий, характерных для этого периода перегрузок, и действия земной силы тяжести.

Изменения иммунологических реакций и устойчивости к инфекциям сопровождаются возрастанием восприимчивости к заболеваниям, что может привести к возникновению критической ситуации во время полета. В кратковременных полетах значительных изменений со стороны иммунологической реактивности не отмечалось.

Существует определенная вероятность того, что и некоторые другие сдвиги в функциональном состоянии организма могут влиять на продолжительность безопасного пребывания в условиях длительной невесомости. Одни из них определяются процессами перестройки механизмов нервной и гормональной регуляции вегетативных и двигательных функций, другие зависят от степени структурных изменений (например, мышечной и костной ткани), детренированности сердечно-сосудистой системы и обменных сдвигов. Разработка и внедрение системы мероприятий по профилактике этих расстройств являются одной из важных задач медицинского обеспечения длительных космических полетов.

В принципе возможны два способа профилактики влияния невесомости. Первый состоит в том, чтобы предотвратить адат ацию организма к невесомости, создавая на КА искусственную силу тяжести, эквивалентную земной; это наиболее радикальны.!, но сложный и дорогостоящий способ, причем исключающий прецизионные наблюдения за внешним пространством и возможности экспериментов в условиях невесомости. Второй способ допускает частичную адаптацию организма к невесомости, но вместе с тем предусматривает и принятие мер по профилактике или уменьшению неблагоприятных последствий адаптации. Профилактическое действие защитных средств рассчитано в первую очередь на поддержание достаточного уровня физической работоспособности, двигательной координации и ортоетатической устойчивости (переносимости перегрузок и вертикальной позы), поскольку по современным данным изменения этих функций, возникающие в реадаптационный период, представляются наиболее критическими.

Восполнение дефицита весовой нагрузки на костно-мышечный аппарат в условиях невесомости относится к числу весьма перспективных направлений в разработке профилактических мероприятий и обеспечивается за счет физической тренировки с использованием пружинных или резиновых эспандеров, велоэргометров, тренажеров типа «бегущей дорожки» и нагрузочных костюмов, создающих статическую нагрузку на тело и отдельные мышечные группы за счет резиновых тяг.

В системе профилактики сдвигов, преимущественно обусловленных отсутствием весовой нагрузки на опорно-двигательный аппарат, могут найти применение и другие методы воздействия, в частности, электростимуляция мышц, применение гормональных препаратов, нормализующих белковый и кальциевый обмен, а также различные способы повышения устойчивости организма к инфекциям.

В общей системе защитных мероприятий должна быть учтена также возможность повышения неспецифической сопротивляемости организма за счет снижения неблагоприятного воздействия стресс-факторов космического полета (снижение уровня шумов, оптимизация температуры, создание надлежащих гигиенических и бытовых удобств), обеспечения достаточного водопотребления, полноценного и хорошо сбалансированного питания с повышенной витаминной насыщенностью, обеспечения условий для отдыха, сна и т. д. Увеличение внутреннего объема космических кораблей и создание на них улучшенных бытовых удобств заметно способствуют смягчению неблагоприятных реакций на невесомость.

Список используемой литературы

1. "Космические аппараты" \\Под общей редакцией проф. К.П. Феоктистова - Москва: Военное издательство, 1983 - с.319

Влияние длительного космического полета на человеческий организм - страница №1/1

ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО КОСМИЧЕСКОГО ПОЛЕТА НА ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ ОРГАНИЗМ

(Некоторые результаты медико-биологических исследований в связи с полетом космического корабля «Союз-9»)

Член-корреспондент АН СССР

О. Г. ГАЗЕНКО,

кандидат медицинских наук

Б. С. АЛЯКРИНСКИЙ

Практически освоение космоса в настоящее время - это прежде всего удлинение как орбитальных, так и межпланетных полетов, а следовательно, неизбежное увеличение сроков пребывания человека в необычных условиях существования. Совершенно очевидно, что от длительности этих сроков будет непосредственно зависеть результат воздействия на человеческий организм всех факторов космического полета, и прежде всего наиболее значимых - таких, как невесомость, повышенный уровень радиации, измененная по составу и количеству афферентация, во многом отличная от «земной» система датчиков времени (раздражителей, регулирующих суточные ритмы всех функций организма). Однако о конкретных особенностях такой зависимости известно еще очень мало. Наука располагает в этом отношении крайне скудными данными. Между тем вопрос о том, как долго человек без ущерба для здоровья и работоспособности может пробыть в космосе, является одним из самых актуальных в современной космонавтике. Поэтому-то столь большое внимание привлекает к себе полет советского космического корабля «Союз-9» с двумя космонавтами на борту, которые находились в космосе 18 суток, т. е. на 4 суток больше американских космонавтов Ф. Бормана и Д. Ловелла, прежних обладателей мирового рекорда длительности орбитального полета.

Уже в период планирования и практической подготовки полета «Союза-9» предусматривалась возможность получить в результате медико-биологических наблюдений и исследований данные, отличные от тех, которые были доставлены предыдущими полетами как советских, так и американских космонавтов. Действительность не обманула этих ожиданий, чему во многом способствовали большая полнота и систематичность медицинского обследования космонавтов до, во время и после полета, а главное - длительность пребывания А. Г. Николаева и В. И. Севастьянова на орбите.

Полет космического корабля «Союз-9» проходил точно по программе. Параметры микроклимата в его жилых отсеках колебались в предусмотренных пределах: общее давление - 732-890 мм рт. ст., парциальное давление кислорода-157-285, углекислоты 1,3-10,7 мм рт. ст., относительная влажность - 50-75%, температура воздуха - от 17 до 28° С. Космонавты питались консервами из натуральных продуктов 4 раза в сутки, калорийность суточного рациона в среднем составляла 2700 ккал. Питьевой режим предусматривал потребление каждым космонавтом около 2 л жидкости в сутки (включая метаболическую воду). Дважды в течение дня космонавтами выполнялся комплекс специально разработанных для полета физических упражнений.

В связи с прецессией орбиты и необходимостью произвести посадку корабля в дневные часы распорядок сна и бодрствования космонавтов значительно отличался от обычного. На первом этапе полета они ложи-

лись спать в / час. утра по московскому времени, а затем начало сна постепенно перемещалось на более ранние часы, приближаясь к полуночи. Таким образом, на борту корабля «Союз-9» был использован вариант так называемых мигрирующих суток с первоначальным 9-часовым сдвигом фазы.

В процессе полета с помощью специальной бортовой аппаратуры медицинского контроля на Землю систематически передавались данные регистрации электрокардиограммы, сейсмокардиограммы и пневмограммы космонавтов как в покое, так и при выполнении функциональных проб, рабочих операций. В порядке взаимоконтроля космонавты измеряли друг у друга кровяное давление. С помощью установки «Вертикаль» исследовалась способность к пространственной ориентировке. По заранее составленной программе космонавты сообщали о своем самочувствии. Радиопереговоры и данные телевизионного наблюдения дополняли эти сообщения.

Полет корабля проходил в благоприятной радиационной обстановке.

Предстартовый период и период полета. Приближение времени старта сопровождалось у обоих космонавтов естественным для такой ситуации учащением сердечных сокращений и дыхания. Если накануне старта максимальная частота пульса у А. Г. Николаева равнялась 90, а у В. И. Севастьянова 84 уд/мин, то в период часовой готовности она достигала соответственно 114 и 96 уд/мин. Аналогичная реакция отмечалась и в отношении дыхания: накануне старта максимальная частота дыхания у А. Г. Николаева равнялась 15, у В. И. Севастьянова - 18, а в период часовой готовности она повысилась у обоих до 24 в минуту.

На активном участке полета частота пульса и дыхания у космонавтов находилась на уровне предстартового периода.

После выхода корабля на орбиту на 6-м витке полета частота сердечных сокращений приблизилась к зарегистрированной за месяц до старта и принятой в качестве фоновой. В дальнейшем частота пульса продолжала падать. К 3-м суткам полета она снизилась по отношению к фону у А. Г. Николаева на 8-10, у В. И. Севастьянова на 13 уд/мин и удерживалась на этом уровне около 10 суток, после чего стала постепенно повышаться и в последней трети полета статистически значимо не отличалась от фоновых показателей. При закрутке корабля, коррекции его орбиты, ориентации, а также при выполнении космонавтами физических упражнений и проведении некоторых экспериментов отмечалось выраженное увеличение частоты сердечных сокращений у обоих членов экипажа. Так, на 33-м витке, когда бортинженер В. И. Севастьянов, выполняя эксперимент по астроориентации, взял на себя управление кораблем, частота его пульса возросла до 110 уд/мин.

Частота дыхания на протяжении всего полета статистически значимо не отличалась от зарегистрированной в фоновых исследованиях (А. Д. Егоров и др.).

С выходом корабля на орбиту у обоих членов экипажа возникло ощущение прилива крови к голове, сопровождавшееся появлением одутловатости и покраснением кожи лица. Это ощущение на 2-е сутки полета значительно уменьшилось, но в дальнейшем обострялось при фиксации па нем внимания. Острота ощущения заметно снижалась при закрутке корабля, когда космонавты располагались по вектору центростремительной силы головой к центру вращения.

Сенсорно-моторная координация у космонавтов была несколько нарушена в течение 3-4 суток полета, что находило свое выражение в некоторой несоразмерности, неточности движений. На 4-е сутки движения начали приобретать свойственную им четкость.

42 О. Г. ГАЗЕНКО, Б. С. АЛЯКРИНСКИЙ

Процесс ориентирования в пространстве был затруднен в течение всего периода невесомости как у А. Г. Николаева, так и у В. И. Севастьянова. Это выражалось в том, что при свободном плавании с закрытыми глазами они быстро утрачивали представление о положении своего тела по отношению к координатам кабины. Определяя вертикальное направление с открытыми и закрытыми глазами при помощи установки «Вертикаль», космонавты в каждом исследовании допускали ошибки, более значительные, чем до полета.

Анализ суточной мочи, собранной в 1-е, 2-е и 18-е сутки полета, показал нарастание экскреции калия, кальция, серы, фосфора и азота. Количество оксикортикостероидов в первых двух порциях мочи было понижено, в третьей - приближалось к фоновому уровню (Г. И. Козыревская и др.).

Данные радиопереговоров, сообщений, передаваемых с борта корабля, и телевизионного наблюдения свидетельствуют о том, что на всем протяжении полета поведение космонавтов полностью соответствовало их индивидуально-психологическим особенностям и конкретным ситуациям.

Начиная с 12-13-х суток полета появилась усталость после выполнения сложных экспериментов и насыщенного трудового дня.

По сообщениям космонавтов, аппетит у них в полете был нормальным, чувство жажды несколько снижено, сон в основном глубокий, освежающий, продолжительностью 7-9 часов.

Послеполетный период. При первичном врачебном осмотре после полета космонавты выглядели усталыми, лица у них были одутловаты, кожные покровы бледны. Сохранение вертикальной позы требовало известных усилий, поэтому они предпочитали лежачее положение. Ведущим ощущением у них в это время было кажущееся увеличение веса головы, всего тела. Это ощущение по интенсивности было примерно равным тому, которое возникает при перегрузке в 2,0-2,5 единицы. Предметы, с которыми им приходилось манипулировать, представлялись исключительно тяжелыми. Эта своеобразная иллюзия увеличения веса, постепенно ослабевая, сохранялась около 3 суток.

Проведенную в это время укороченную (5-минутную) ортостатическую пробу космонавты перенесли с выраженным напряжением.

Вес у А. Г. Николаева оказался сниженным на 2,7 кг, а у В. И. Севастьянова - на 4,0 кг.

На 2-е сутки после полета при стабилографическом обследовании было отмечено значительное увеличение амплитуды колебаний общего центра тяжести тела у обоих космонавтов. Тонус мышц нижних конечностей был понижен, коленный рефлекс резко усилился. Становая сила у А. Г. Николаева снизилась на 40 кг, у В. И. Севастьянова - на 65 кг. Периметры голени и бедра у обоих уменьшились.

Восстановление ортостатической устойчивости продолжалось около 10 дней послеполетного периода.

Определение с помощью рентгенофотометрических и ультразвуковых методов плотности некоторых участков скелета космонавтов показало, что она уменьшилась, особенно значительно в нижних конечностях. Это уменьшение на 2-е сутки после полета достигало в пяточных костях 8,5 - 9,6%, а в основных фалангах пальцев кисти - всего 4,26-5,56% (Е. Н. Бирюков, И. Г. Красных).

На 22-е сутки послеполетного периода оптическая плотность костей еще не достигла исходного уровня.

При исследовании аутомикрофлоры кожных покровов и слизистой носа был отмечен выраженный дисбактериоз. Дисбактериотические сдвиги

ВЛИЯНИЕ КОСМИЧЕСКОГО ПОЛЕТА НА ОРГАНИЗМ

в основном сводились к появлению на гладкой коже и слизистой носа космонавтов большого количества грамм-положительных неспороносных палочек, которые до полета не обнаруживались, что, по-видимому, дает основания отнести их к представителям «заносной флоры» (В. Н. Залогуев).

Материалы медицинского наблюдения, полученные во время полета корабля «Союз-9» и в послеполетный период, свидетельствуют о принципиальной возможности существования человека в космосе в течение 18 суток с сохранением достаточной психической и физической работоспособности. Вместе с тем этот материал приводит к выводу, что в целом цикл «адаптация-реадаптация» в условиях космос - Земля требует длительного напряжения приспособительных механизмов организма и что реадаптация к привычным условиям жизни является более трудным процессом.

Разработка средств и способов, облегчающих этот процесс, является важной задачей космической медицины. Для ее успешного решения необходимо с достаточной полнотой выяснить удельное значение каждого фактора космического полета в том влиянии, которое их комплекс оказывает на организм человека. Не меньшее значение имеет также изучение механизмов ответных реакций организма на каждый из этих факторов. Прогресс в этом направлении может быть обеспечен только путем накопления большого фактического материала.

Значение 18-суточного полета советских космонавтов с этой точки зрения едва ли может быть преувеличено. Он является, несомненно, крупным шагом в решении вопроса о дифференциальном значении условий космического полета, о доле их участия в изменении физиологических функций у космонавтов на орбите и после возвращения на Землю.

Какие же условия на борту «Союза-9» были ответственны за эти изменения?

Из числа этих условий сразу же можно исключить радиацию. В самом деле, общая доза облучения, полученная каждым космонавтом, была значительно ниже допустимого уровня.

Роль нервно-эмоционального напряжения в общей ответной реакции космонавтов на полет также, по-видимому, была сравнительно невелика. Во всяком случае содержание оксикортикостероидов в моче у них оказалось сниженным по отношению к условной норме, хотя известно, что всякое нервно-эмоциональное напряжение сопровождается повышением количества этих веществ в крови и моче. Так, у лиц (непилотов), совершивших 50-минутный полет в зоне аэродрома, уровень стероидных гормонов повышался на 40-50% по сравнению с предполетными показателями (X. Хэйл, 1959). У профессиональных летчиков после кратковременных, но весьма сложных полетов на хорошо освоенных ими реактивных самолетах количество 17-ОН-кортикостероидов в моче на протяжении первых двух-трех часов после полета повышается на 50-60% (И. В. Федоров, 1963).

Эти и многие другие данные позволяют полагать, что нервно-эмоциональное напряжение членов экипажа «Союз-9» не было сколько-нибудь значительным, по крайней мере в 1-е, 2-е и 18-е сутки. А поскольку как раз в эти дни следовало ожидать наиболее интенсивной эмоциональной реакции у космонавтов, естественной на старте и финише, эмоциогенные факторы нельзя считать существенной причиной отмеченных у них изменений физиологических функций.

По всей вероятности, острота переживаний А. Г. Николаева и В. И. Севастьянова была снижена в связи с успешным, ничем не осложнявшимся

О. Г. ГАЗЕНКО, Б. С. АЛЯКРИНСКИЙ

выполнением программы полета, благоприятной радиационной обстановкой, бесперебойной радио- и телесвязью в часы запланированных сеансов, хорошей предварительной подготовкой обоих членов экипажа, а также тем, что один из космонавтов уже летал и его уверенность в успешном выполнении полета передавалась партнеру.

Значение нарушения «афферентной обеспеченности» организма космонавтов в полете «Союз-9» оценить с достаточной полнотой и достоверностью довольно трудно, если вообще возможно. Однако некоторые соображения в этом отношении заслуживают внимания.

В опытах по изучению так называемой сенсорной недостаточности, проведенных в наземных условиях, было показано, что обеднение общего афферентного потока не проходит для человека бесследно. Первый и главный его результат - различные нарушения в психической сфере, которые бывают наиболее выраженными в случаях максимально полного исключения зрительных, слуховых, тактильных, кинестезических и других ощущений. В таких экспериментах у испытуемых были зарегистрированы различные изменения сознания, вплоть до галлюцинаций. Главным отличием этих экспериментов от условий космических полетов является невозможность исключить на Земле афферентацию, идущую с гравирецепторов, в то время как в космосе она ослабевает и, по-видимому, видоизменяется.

В течение всего полета ни у А. Г. Николаева, ни у В. И. Севастьянова не было ни одного случая нарушений психической деятельности. Их поведение в самом широком смысле этого слова, качество выполнения рабочих и исследовательских операций, их речь и содержание передаваемой информации, записи в бортжурнале и т. д. свидетельствуют о том, что космонавты не переживали состояния сенсорной депривации, во всяком случае в той форме, которая характерна для наземных экспериментов. Влияние измененной по составу и количеству афферентации (прежде всего, про-приоцептивной и тактильной, а также в какой-то мере вестибулярной, зрительной и слуховой) на психику космонавтов было либо весьма незначительным, либо хорошо купировалось.

Таким образом, ни радиация, ни нервно-эмоциональное напряжение, ни сенсорная недостаточность не могут рассматриваться в качестве значимых причин изменений физиологических функций. Есть все основания отнести к числу наиболее важных причин этих сдвигов невесомость, а также необычный ритм сна и бодрствования членов экипажа корабля «Союз-9».

Проблема невесомости продолжает оставаться ареной ожесточенных дискуссий между представителями различных точек зрения. В то время как одни исследователи не придают невесомости сколько-нибудь серьезного значения (Л. Маллон, 1956; И. Уолрат, 1959), другие полагают, что она является грозным повреждающим фактором и что существование земных организмов в условиях невесомости невозможно. Более того, есть мнение, что даже длительное изменение направления силы тяжести при низменной величине веса может оказаться роковым для организма (В. Я. Бровар, 1960).

На основании данных сравнительной физиологии формулируется даже такой вывод: эволюция животных по существу представляет собой эволюцию приспособлений, направленных на преодоление сил гравитации, что было связано с усиленными тратами энергии, для высвобождения которой необходимо значительное количество кислорода, а следовательно, и гемоглобина. С этой точки зрения в невесомости эритропоэтическая функция будет постепенно снижаться, вследствие чего начнется прогрессирующая атрофия костного мозга (П. А. Коржуев, 1968).

В многочисленных работах отечественных и зарубежных авторов подчеркивается негативное влияние невесомости не только на функцию кост-

ВЛИЯНИЕ КОСМИЧЕСКОГО ПОЛЕТА НА ОРГАНИЗМ

ного мозга, но фактически на все системы организма, на организм в целом. Особенно отмечается «ранимость» в условиях невесомости сердечнососудистой и опорно-мышечной систем.

Эксперименты, проведенные в бассейнах и лифтах, во время полета специально оборудованных самолетов по баллистической кривой, данные, полученные в орбитальных полетах, и теоретические разработки позволяют с большой долей вероятности отнести к результатам воздействия на организм человека невесомости следующие явления: различные нарушения пространственной ориентировки, некоторые виды так называемых вестибулярных иллюзий, в частности окулогиральную, изменение временно-пространственно-силовой структуры двигательных навыков, гемодинамические сдвиги (одним из симптомов которых является гиперемия и одутловатость лица, связанные с увеличенным притоком крови к голове), снижение физической силы и атрофические явления в мышечной ткани и декальцинация скелета.

При возвращении в гравитационное поле Земли последействие невесомости выражается в повышенной лабильности сердечно-сосудистой системы, одним из проявлений которой является ортостатическая неустойчивость, в нарушении функциональных двигательных структур, ответственных за поддержание позы и локомоцию, в появлении иллюзии увеличения веса собственного тела и знакомых по весу предметов.

При сопоставлении этого сложного, многокомпонентного ответа организма только на невесомость с теми реакциями на полет в целом, которые были зарегистрированы у А. Г. Николаева и В. И. Севастьянова, нельзя не прийти к выводу, что в космосе, по-видимому, ведущим фактором является невесомость.

Однако есть основания связать некоторые реакции космонавтов, отмеченные у них на орбите, не только с невесомостью, но и со своеобразием режима их труда и отдыха. Как уже было отмечено, космонавты жили по схеме так называемых мигрирующих суток с первоначальным сдвигом фазы около 9 часов. Сейчас уже очень многочисленные данные специальных исследований говорят о том, что режим труда и отдыха человека оказывается тем более близким к оптимальному, чем ближе распорядок сна и отдыха в этом режиме совпадает с присущими организму человека суточными ритмами его психо-физиологических функций. Многочисленные факты свидетельствуют о непосредственной зависггмости благополучия организма от этих ритмов. Так, К. Питтендрай (1964) указывает, что циркадные ритмы являются неотъемлемым свойством живых систем, составляют основу их организации и что любое отклонение от нормального хода ритма приводит к нарушениям в работе всего организма. Нормальный ход ритма поддерживается циклически изменяющимися факторами внешнего мира, которые в биоритмологии получили название синхронизаторов или датчиков времени. Большинство из них является результатом вращения Земли вокруг собственной оси. Во всех случаях рассогласования циклов датчиков времени и ритмов организма последний переживает состояние так называемого десинхроноза, который по отношению к человеку принимает форму выраженного утомления, переутомления или даже различных реакций невротического типа.

Десинхроноз может возникнуть во всех случаях нарушения привычной системы датчиков времени: при быстром пересечении нескольких временных поясов (трансмеридиональные перелеты), при работе в ночное время, в условиях Арктики и Антарктики, в космических полетах. Одной из причин десинхроноза является также миграция суток, т. е. постоянная или периодическая смена начала сна, а отсюда и бодрствования, в суточном. режиме труда и отдыха.

4$ О. Г. ГАЗЕНКО, Б. С. АЛЯКРИНСКИЙ

Мигрирующие сутки, принятые на борту корабля «Союз-9», могут быть одной из причин утомления космонавтов, отмеченного ими впервые на 12- 13-е сутки полета. Есть основания полагать, что негативное влияние невесомости усиливалось периодическими изменениями ритма сна и бодрствования (Б. С. Алякринский).

Ранжирование экстремальных факторов применительно к условиям полета корабля «Союз-9» может быть полезным для конкретизации профилактических мероприятий, направленных на снижение негативного влияния этих факторов. Поскольку удельное значение невесомости представляется наибольшим, идея искусственной гравитации (т. е. использование принципа центрифугирования) получает дополнительный аргумент в свою пользу.

Мышечная атрофия, которая наметилась у космонавтов только по отношению к нижним конечностям, по-видимому, может быть успешно предотвращена специально подобранными физическими упражнениями.

Совершенно ясно, что самое серьезное внимание следует уделять поддержанию присущих организму суточных ритмов его функций в длительных космических полетах. Трудности приспособления к необычным суточным ритмам нужно иметь в виду уже при постановке системы отбора космонавтов. Экспериментально было показано, что люди по-разному реагируют на экстренную смену режима труда и отдыха. Для некоторых эта смена исключительно легка, для других, наоборот, она представляет трудную задачу. Надежной профилактикой десинхроноза на борту космического корабля является строгое соблюдение космонавтами рациональных режимов труда и отдыха, разработанных на основе данных биоритмологии.

Исследование проблемы длительного существования человека в космосе только начинается. Эта проблема может быть разрешена лишь путем накопления все новых и новых фактов в длительных космических полетах, со специально разработанной программой медицинских наблюдений. К числу таких полетов относится и полет космического корабля «Союз-9».

К факторам, оказывающим наиболее существенное влияние на состояние организма человека в космических полетах, относятся:

1) ускорения и вызываемые ими перегрузки на активных участках полета (при взлете космического корабля и во время спуска);

2) невесомость; 3) стрессорные воздействия, в частности эмоциональные.

Кроме того, на состояние космонавтов оказывают влияние изменения ритма суточной периодики, в различной степени выраженная сенсорная изоляция, замкнутая среда обитания с особенностями микроклимата, периодически некоторая запыленность искусственной атмосферы космического корабля, шум, вибрация и т.д. Воздействие ионизирующей радиации учитывается при обеспечении космических кораблей радиационной защитой, при планировании выходов человека в открытый космос.

Ускорения, перегрузки. Ускорения выражены в начале полета при взлете космического корабля и в конце полета при спуске корабля с орбиты (вхождение в плотные слои атмосферы и приземление).

Ускорение - векторная величина, характеризующая быстроту изменений скорости движения или направления движения. Величина ускорения выражается в метрах в секунду в квадрате (м/с 2).

«Перегрузка» - это сила инерции, возникающая при движении с ускорением, действует в направлении, противоположном движению. Величины перегрузок выражаются в относительных единицах, обозначающих, во сколько раз при данном ускорении возрастает вес тела по сравнению с весом в условиях обычной земной гравитации. Величины ускорений и перегрузок обозначают буквой G - начальной буквой слова «гравитация» (притяжение, тяготение). Величина земной гравитации принимается за относительную единицу. При свободном падении тела в безвоздушном пространстве она вызывает ускорение 9,8 м/с 2 . При этом в условиях земного притяжения сила, с которой тело давит на опору и испытывает противодействие со стороны ее, обозначается как вес.

В авиационной и космической медицине перегрузки различают по ряду показателей, в том числе по величине и длительности

(длительные - более 1 с, ударные - менее 1 с), скорости и характеру нарастания (равномерные, пикообразные и т.д.).

По соотношению вектора к продольной оси тела человека различают перегрузки продольные положительные (в направлении от головы к ногам), продольные отрицательные (от ног к голове), поперечные положительные (грудь-спина), поперечные отрицательные (спина-грудь), боковые положительные (справа налево) и боковые отрицательные (слева направо).

Значительные по величине перегрузки обусловливают перераспределение массы крови в сосудистом русле, нарушение оттока лимфы, смещение органов и мягких тканей, что в первую очередь отражается на кровообращении, дыхании, состоянии центральной нервной системы. Перемещение значительной массы крови сопровождается переполнением сосудов одних регионов организма и обескровливанием других. Соответственно изменяются возврат крови к сердцу и величина сердечного выброса, реализуются рефлексы с барорецепторных зон, принимающих участие в регуляции работы сердца и тонуса сосудов. Здоровый человек наиболее легко переносит поперечные положительные перегрузки (в направлении грудь-спина). Большинство здоровых людей свободно переносят в течение одной минуты равномерные перегрузки в этом направлении величиной до 6-8 единиц. При кратковременных пиковых перегрузках их переносимость значительно возрастает.

При поперечных перегрузках, превышающих предел индивидуальной переносимости, нарушается функция внешнего дыхания, изменяется кровообращение в сосудах легких, резко учащаются сокращения сердца. При возрастании величины поперечных перегрузок возможны механическое сжатие отдельных участков легких, нарушение кровообращения в малом круге, снижение оксигенации крови. При этом в связи с углублением гипоксии учащение сокращений сердца сменяется замедлением.

Более тяжело по сравнению с поперечными переносятся продольные перегрузки. При положительных продольных перегрузках (в направлении от головы к ногам) затрудняется возврат крови к сердцу, уменьшаются кровенаполнение полостей сердца и соответственно сердечный выброс, снижается кровенаполнение сосудов краниальных отделов тела и головного мозга. На снижение артериального давления в сонных артериях реагирует рецепторный аппарат синокаротидных зон. В результате возникает тахикардия, в ряде случаев появляются нарушения ритма сердца. При

превышении предела индивидуальной устойчивости наблюдаются выраженные аритмии сердца, нарушения зрения в виде пелены, нарушения дыхания, появляются боли в эпигастральной области. Переносимость продольных положительных перегрузок в большинстве случаев находится в пределах 4-5 единиц. Однако уже при перегрузке в 3 единицы в некоторых случаях возникают выраженные аритмии сердца.

Еще более тяжело переносятся продольные отрицательные перегрузки (в направлении ноги-голова). В этих случаях происходит переполнение кровью сосудов головы. Повышение артериального давления в области рефлексогенных зон сонных артерий вызывает рефлекторное замедление сокращений сердца. При этом виде перегрузок аритмии сердца в некоторых случаях отмечены уже при ускорениях величиной 2 единицы, а продолжительная асистолия - при ускорении величиной 3 единицы. При превышении пределов индивидуальной устойчивости возникают головная боль, расстройства зрения в виде пелены перед глазами, аритмии сердца, нарушается дыхание, возникает предобморочное состояние, а затем происходит потеря сознания.

Переносимость перегрузок зависит от многих условий, включая величину, направление и длительность ускорений, характер их нарастания, положение тела человека и его фиксацию, тренированность, индивидуальную реактивность и т.д.

Невесомость (состояние «нулевой гравитации»). Состояние невесомости возникает в определенных условиях. Согласно закону всемирного тяготения Ньютона любые две материальные частицы притягиваются друг к другу с силой (F), прямо пропорциональной произведению их масс (m 1 , m 2) и обратно пропорциональной квадрату расстояния (r) между ними:

К.Э. Циолковский определял невесомость как состояние, в котором силы земного притяжения «совсем не действуют на наблюдаемые тела или действуют на них весьма слабо...». Статическая невесомость возникает в различных ситуациях, например, находясь в космосе на большом удалении от Земли, тело не испытывает земного притяжения. Динамическая невесомость возникает в условиях, когда действие силы земного притяжения уравновешивается противоположно направленными центробежными силами.

В орбитальном космическом полете тела движутся в основном под влиянием инерционной силы (исключая периоды работы двигателей, корректирующие траекторию полета). В орбитальном полете инерционная сила уравновешивается силой притяжения Земли. Это определяет состояние невесомости космического корабля и всех движущихся с ним объектов.

В связи с отсутствием гравитации в невесомости исчезают механическое напряжение и давление собственного веса на структуры тела. Соответственно изменяется нагрузка на опорно-двигательный аппарат: исчезает вес крови и, следовательно, гидростатическое давление жидкости в кровеносных сосудах; возникают условия для существенного перераспределения крови в сосудистом русле и жидкости в организме; исчезает ощущение опоры; меняются условия функционирования реагирующих на направление силы тяжести анализаторных систем; происходит рассогласование деятельности различных отделов вестибулярного анализатора.

Изменения кровообращения в невесомости обусловлены несколькими факторами. В условиях земной гравитации транспорт жидкости через стенки капилляров согласно уравнению Старлинга определяется соотношениями гидростатического и коллоидноосмотического давления в капиллярах и окружающих их тканях. Поскольку гидростатическое давление снижается по направлению от артериального конца капилляра к венозному, фильтрация жидкости из сосудов в ткани сменяется ее реабсорбцией из тканей в сосуды. В невесомости соотношение фильтрации и реабсорбции изменяется. Это проявляется в возрастании абсорбции жидкости на уровне капилляров и венул и является одним из факторов, вызывающих в начале полета возрастание объема циркулирующей крови и обезвоживание тканей определенных регионов организма (преимущественно ног). Высота столба жидкости перестает оказывать влияние на давление и в мелких, и в крупных кровеносных сосудах. В условиях невесомости оно зависит от нагнетательной и присасывающей функций сердца, эластических свойств стенок сосудов и давления окружающих тканей.

В невесомости различия венозного давления в сосудах предплечий и голеней сглаживаются. Исчезновение веса крови облегчает ее движение из вен нижней половины тела к сердцу. Отток крови из вен головы, облегчавшийся на Земле действием гравитации, в условиях невесомости затруднен. Это вызывает увеличение объема крови в сосудах головы, отечность мягких тканей лица, а также

ощущение распирания головы, иногда головную боль в первые дни полета (период острой адаптации). В ответ на эти нарушения возникают рефлексы, изменяющие тонус сосудов головного мозга.

Перераспределение крови в сосудистом русле, изменение венозного возврата, исчезновение такого существенного фактора, как гидростатическое давление, снижение общих энергозатрат организма - все это влияет на работу сердца. В условиях невесомости изменяется соотношение нагрузки на левые и правые отделы сердца. В результате изменяются фазы сердечного цикла, биоэлектрическая активность миокарда, диастолическое кровенаполнение полостей сердца, переносимость функциональных проб. В связи с перераспределением крови в сосудистом русле центр тяжести тела смещается в краниальном направлении. В раннем периоде пребывания в невесомости существенное перераспределение крови в сосудистом русле и изменение кровенаполнения полостей сердца воспринимаются афферентными системами организма как информация об увеличении объема циркулирующей крови и вызывают рефлексы, направленные на сброс жидкости.

Изменения водно-электролитного обмена в раннем периоде пребывания в невесомости объясняются преимущественно уменьшением секреции антидиуретического гормона и ренина, а затем и альдостерона, а также увеличением почечного кровотока, возрастанием клубочковой фильтрации и снижением канальцевой реабсорбции. В опытах на животных при моделировании невесомости отмечено, что уменьшается содержание воды в организме, в мышцах возрастает содержание натрия и уменьшается содержание калия, что, возможно, является следствием изменений микроциркуляции.

В невесомости исчезает нагрузка на позвоночник, прекращается давление на межпозвоночные хрящи, становятся ненужными статические усилия антигравитационных мышц, противодействующие силам земного притяжения и позволяющие на Земле удерживать положение тела в пространстве, снижается общий тонус скелетной мускулатуры, уменьшаются усилия на перемещение тела и предметов, изменяются координация движений и характер стереотипных двигательньгх актов. Длительное пребывание в невесомости может вызвать изменения структуры и функции костно-мышечной системы.

Как известно, костная ткань отличается высокой пластичностью и чувствительностью к регуляторным влияниям и изменениям нагрузок. Одним из факторов, влияющих на структуру костей,

является механическая нагрузка. При сжатии и напряжении кости в ее структуре возникает отрицательный электрический потенциал, стимулирующий процесс костеобразования. При снижении нагрузки на кости возникающие нарушения зависят от генерализованных нарушений обменных и регуляторных процессов. При отсутствии нагрузки на кости скелета снижается минеральная насыщенность костной ткани, наблюдаются выход кальция из костей и общие потери кальция, возникают генерализованные изменения белкового, фосфорного и кальциевого обмена и т.д.

Длительное снижение нагрузки на скелетную мускулатуру (при отсутствии профилактических мер) вызывает атрофические процессы, а также отражается на энергообмене, общем уровне метаболических процессов и состоянии регуляторных систем, в том числе на тонусе высших вегетативных центров головного мозга. Известно, что релаксация мышц сопровождается снижением тонуса вегетативных центров гипоталамуса. Под влиянием невесомости снижается потребление кислорода тканями, в мышцах уменьшается активность ферментов цикла Кребса и сопряженность процессов окислительного фосфорилирования, возрастает содержание продуктов гликолиза.

После космических полетов отмечается снижение эритроцитарной массы. Восстановление гематологических показателей происходит в течение 1,5 месяца после завершения полета. Эти сдвиги объясняются компенсаторным уменьшением объема циркулирующей крови в полетах и значительно более быстрым восстановлением объема плазмы крови, чем массы эритроцитов после полетов. Кроме того, эти изменения в невесомости предположительно связывают с уменьшением мышечной массы тела и компенсаторной реакцией, направленной на увеличение кислородного запроса тканей.

Стрессорные воздействия. В условиях космического полета человек подвергается стрессам (см. раздел 4.1), в основе которых лежит комбинация факторов: изменения влияния гравитации, напряжение внимания, интенсивные нагрузки и т.д. Период острой адаптации к невесомости можно характеризовать как стресс-реакцию, возникшую в ответ на действие комплекса специфических (нулевая гравитация) и неспецифических факторов (эмоциональное и физическое напряжение, измененные суточные ритмы, нарушения кровообращения).

Космическая форма болезни движения, имеющая сходство с морской болезнью, проявляется на протяжении первых дней полета. При быстрых движениях головой наблюдаются головокружение, бледность кожных покровов, слюнотечение, выделение холодного пота, изменение частоты сокращений сердца, подташнивание, рвота, изменение состояния центральной нервной системы. Перечисленные расстройства вызваны в основном изменениями микроциркуляции в сосудах головного мозга.

В генезе космической формы болезни движения большую роль играют частичное выпадение информации, поступающей от различных анализаторных систем, обеспечивающих пространственную ориентацию. Например, информация от различных структур вестибулярного аппарата рассогласована (в условиях невесомости сохраняется функция полукружных каналов, реагирующих на угловые ускорения при быстрых движениях головы, и выпадает функция отолитов). Текущая информация от сенсоров в условиях невесомости не соответствует стереотипам, хранящимся в долговременной памяти центральной нервной системы.

В большинстве случаев космонавты сравнительно быстро адаптируются к факторам, вызывающим болезнь движения, и ее проявления исчезают по прошествии первых трех суток полета. В ранние сроки полета изменения состояния сенсорных систем могут сопровождаться нарушениями пространственной ориентации, иллюзорными ощущениями перевернутого положения тела, трудностями координации движения.

Иммунологическая реактивность организма. После космических полетов, превышающих 30 суток, как правило, отмечается снижение функциональной активности клеточных популяций, относящихся к Т-системе иммунитета, и в некоторых случаях появляются признаки сенсибилизации к микробным и химическим аллергенам. Эти изменения повышают степень риска возникновения инфекционных и аллергических заболеваний и могут быть следствием перестройки системы иммунитета в процессе адаптации к комплексу факторов полета.

Течение процессов адаптации четко прослеживается и в наземных исследованиях, моделирующих влияние факторов космического полета на организм. В условиях строгого постельного режима (гипокинезии) в антиортостатическом положении, при котором головной конец кровати спущен под углом 4 °C к горизонтальной плоскости, наблюдаются изменения, имеющие сходство с возника-

ющими в невесомости. Проявления гипокинезии (при отсутствии профилактических мер более выражены, чем в космических полетах): 1) изменения системной гемодинамики, снижение нагрузки на миокард, детренированность сердечно-сосудистой системы, ухудшение переносимости ортостатических проб; 2) изменения регионарного кровообращения (в бассейнах сонных и вертебральных артерий), что вызвано затруднением венозного оттока из сосудов головы и соответствующими компенсаторными изменениями регуляции сосудистого тонуса; 3) изменения объема циркулирующей крови и уменьшение эритроцитарной массы; 4) изменения водноэлектролитного обмена (потеря калия); 5) изменения состояния центральной нервной системы и вегетативно-сосудистых сдвигов, явления вегетативной дисфункции и астенизации; 6) частичная атрофия мышц и нервно-мышечные нарушения; 7) разбалансированность регуляторных систем.

В условиях антиортостатической гипокинезии изменяется микроциркуляция. Например, в сосудах конъюнктивы глаза снижается количество перфузируемых капилляров, изменяется соотношение диаметра артериол и венул; в сосудах глазного дна наблюдаются застойные явления. В отличие от системной гемодинамики компенсаторные изменения в системе микроциркуляции возникают в более поздние сроки гипокинезии.

Под влиянием гипокинезии существенно возрастают предрасположенность к возникновению эмоциональных стрессов и выраженность их вегетативных проявлений - сердечных (аритмии) и сосудистых (гипертензивные реакции). В космических полетах возникновение этих изменений удается предупредить с помощью системы профилактических мероприятий. Вместе с тем при снижении требований к здоровью космонавтов или внимания к осуществлению профилактических мероприятий отчетливо возрастает фактор риска.

Реадаптация. При завершении полета переход от нулевой гравитации к перегрузкам во время спуска и возвращение к земной гравитации с момента приземления сочетаются со значительным эмоциональным напряжением и являются, по существу, комбинированным стрессом, протекающим в условиях напряженных адаптационных реакций. При этом изменения состояния организма отражают динамику адаптационных и стрессорных реакций.

В период реадаптации прекращается действие факторов, вызывавших в невесомости дегидратацию, перераспределение крови в

сосудистом русле и т.д. Одновременно возникает необходимость экстренной мобилизации адаптационных механизмов, обеспечивающих нормальное функционирование организма в условиях земной гравитации. В ближайшее время после завершения полета проявляются детренированность сердечно-сосудистой системы, остаточные нарушения микроциркуляции в сосудах головы, изменения реактивности организма и состояния его регуляторных систем. Кровообращение быстро адаптируется к земной гравитации. В частности, после многомесячных полетов застойные явления в области глазного дна и признаки перипапиллярного отека сетчатки глаза исчезают в течение первой недели после окончания полета.

После космических полетов продолжительностью до 14 суток отмечено возрастание активности гипоталамо-гипофизарной и симпатоадреналовой систем. После полетов, продолжавшихся от 2 до 7 месяцев, обнаружено повышение активности симпатоадреналовой системы при отсутствии признаков повышения активности гипоталамо-гипофизарной системы. Так, после многомесячных полетов характерно возрастание секреции адреналина (максимально в первые сутки) и норадреналина (максимально на 4-5-е сутки после приземления) при неизменной концентрации адренокортикотропного, тиреотропного и соматотропного гормонов, циклических нуклеотидов в крови и сниженной концентрации простагландинов прессорной группы и активности ренина плазмы в эти сроки. Соотношения гормонального и медиаторного обмена являются одним из показателей некоторой разбалансированности регуляторных систем организма.

В связи со снижением ортостатической устойчивости и измененным стереотипом двигательных актов космонавтам в первые часы после приземления трудно находиться в вертикальном положении и передвигаться без посторонней помощи. В результате адаптационной перестройки быстро восстанавливается стереотип двигательных актов, нормализуются обменные процессы, состояние регуляторных и исполнительных систем организма.

Проблемы, разрабатываемые современной космической медициной, охватывают широкий круг вопросов, включающих выяснение механизмов адаптации человека к действию факторов полета в невесомости, механизмов реадаптации при возвращении к условиям земной гравитации, совершенствование эффективности управления этими процессами.

2. Космические полёты

К первой относятся факторы, связанные с динамикой полета космического корабля: перегрузки, вибрации, шумы, невесомость. Изучение воздействия их на живые организмы -- важная задача космической биологии.

К третьей группе относятся факторы, связанные с изоляцией организмов в искусственных условиях космического корабля. Полет в космическое пространство неизбежно связан с более или менее длительной изоляцией организмов в сравнительно небольших герметизированных кабинах космических кораблей. Ограниченность пространства и свободы движения, монотонность и однообразие обстановки, отсутствие многих привычных для жизни на Земле раздражителей создают совершенно особые условия. Поэтому необходимы специальные исследования физиологии высшей нервной деятельности, устойчивости высокоорганизованных существ, в том числе и человека, к длительной изоляции, сохранения в этих условиях работоспособности.

Во время космического полета на человека оказывают действие, помимо комплекса факторов внешней среды, в которой протекает полет космического объекта (статические факторы полета), также и факторы, обусловленные динамикой полета. К ним в первую очередь относятся ускорения и обусловливаемые ими перегрузки, вибрации, невесомость, шум, оказывающие воздействие как на конструкцию корабля, так и на его обитателей.

В зависимости от продолжительности и назначения космического полета влияние тех или иных динамических факторов проявляется в разной степени. При изучении их влияния на космонавта особое внимание обращается на повышение устойчивости организма к экстремальным воздействиям, а также на разработку мер безопасности и снижения неблагоприятного влияния этих факторов на космонавта.

Ускорения

В авиационной и космической медицине в связи со специфичностью реакций организма ускорения подразделяют на ударные, т. е. кратковременные, и длительнодействующие.

Наряду с термином "ускорение" здесь используют термин "перегрузка". Перегрузка показывает, во сколько раз равнодействующая внешних сил превышает вес тела. Направление ускорения обозначают в координатах тела человека, например, голова - таз (от головы к тазу), грудь - спина и т. п.

Ударное ускорение характеризуется малой продолжительностью (менее 1 секунды) и большой скоростью нарастания перегрузки (от нескольких сот до нескольких тысяч g/сек). В космическом полете ударное ускорение возникает при катапультировании, при аварийном отделении (отстреле) капсулы с космонавтом от ракеты-носителя и, наконец, при посадке корабля. На рисунке показана установка для изучения ударных перегрузок.

Устойчивость организма к ударному приложению механических сил определяется в первую очередь прочностью органов и тканей. Нарушения функций организма при ударном ускорении могут также возникнуть на уровне микроструктур и не иметь четкой локализации в общеклиническом представлении. Непосредственно перед воздействием ускорений отмечается ряд эмоционально обусловленных реакций - повышение пульса и частоты дыхания, рост артериального давления и т. п. В ряде случаев тотчас после воздействия можно наблюдать выраженную тормозную реакцию (замедление пульса, падение артериального давления, снижение двигательной активности и т. п.). При отсутствии травматических повреждений довольно быстро наступает нормализация функций.

Длительнодействующие ускорения в космическом полете возникают при взлете и спуске космического корабля, а также иногда могут появиться во время маневров корабля в процессе полета. В лабораторных условиях с целью тренировки и для изучения влияния длительнодействующих ускорений на организм человека и животных используют специальные центрифуги.

Длительнодействующее ускорение субъективно оценивается как повышение веса тела с выраженным затруднением дыхательных движений и движений конечностей. Постепенно развивается чувство утомления. Иногда могут возникнуть боли в загрудинной и подложечной областях. Если длительнодействующее ускорение направлено по оси ноги - голова или голова - ноги, то ощущается прилив крови к лицу и боль в конечностях, усиливающаяся к кистям рук и ступням. Это явление связано с тем, что под влиянием инерционных сил происходит резкое перераспределение крови в сосудах конечностей. Если длительнодействующее ускорение направлено по оси спина - грудь или грудь - спина, использование кресла с индивидуально моделированным ложементом предохраняет пилота от указанных явлений, связанных с перераспределением крови. Если предусматривается противоположное направление длительнодействующего ускорения, то большее внимание должно быть уделено рациональному выбору привязной системы, на которой космонавт фактически повисает. Большое значение при этом приобретает фиксация головы и конечностей.

Ускорения изменяют функциональное состояние централь ной нервной системы, что может быть связано не только с нарушением кровоснабжения и повышенной нервной импульсацией, но и с непосредственным действием инерционных сил на ткань головного мозга. Функция зрения изменяется при поперечном направлении ускорений в меньшей степени, чем при продольном их направлении. Меньше страдает и слуховой анализатор. Его функция по дифференцированному приему информации практически сохраняется до тех пор, пока не потеряно сознание.

Довольно часто в практике авиационной медицины в качестве критерия при оценке переносимости человеком длительнодействующих ускорений используют зрительные расстройства. Обусловлено это тем, что нарушения функции зрения в виде сужения поля зрения, возникновение "серой", а затем и "черной" пелены при продольно направленном (ноги - голова) длительнодействующем ускорении или "красной" пелены (при направлении голова - ноги) являются предвестниками потери сознания как следствия снижения уровня мозгового кровообращения. По-иному обстоит дело при поперечных длительнодействующих ускорениях. Хотя в этом случае зрительные расстройства также свидетельствуют о нарушении кровоснабжения сетчатки, однако они обусловлены в первую очередь нарушением регионарного кровообращения в сосудах глаза за счет инерционных сил, действующих в направлении лоб - затылок, и фактически не являются предвестниками снижения общего уровня мозгового кровообращения.

Изменения функционального состояния центральной нервной системы и анализаторных систем, а также затруднение в движениях конечностей при ускорениях приводят к снижению работоспособности человека. Значительно изменяется и состояние вегетативных функций. Сердечно-сосудистая система реагирует повышением частоты сердечных сокращений и артериального давления (на уровне сердца). Нарушается гемодинамика большого и малого кругов кровообращения. При больших величинах ускорения (10 g и выше), несмотря на рост потребности организма в кислороде, понижается вентиляция легких за счет уменьшения глубины дыхания. При 20-22 g дыхательный объем приближается к объему "мертвого пространства", когда вдыхаемый воздух фактически попадает не в легкие, а лишь в верхние дыхательные пути. Данные рентгенографии свидетельствуют, что в изменении функции внешнего дыхания немалая роль принадлежит изменению конфигурации и уровня стояния диафрагмы. Глубокие изменения претерпевает газообмен в организме, в том числе и в легких. Отмечаются эндокринно-гуморальные изменения, а также морфологические нарушения в органах и тканях, степень которых зависит от силы, длительности, направления и повторности ускорения. Изменяется напряжение мышечной ткани.

При исследовании влияния длительных поперечных ускорений (равных 7, 9, 10 g) на организм человека было выявлено значительное увеличение частоты дыхательных движений, а также резкое снижение дыхательного объема легких и, следовательно, легочной вентиляции.

У отдельных лиц наблюдались выраженные нарушения функции возбудимости сердца, которые проявлялись в виде единичных желудочковых экстрасистол. При этом отмечалось заметное снижение артериального давления в сосудах ушной раковины. Вследствие падения артериального давления, уменьшения потребления организмом кислорода возникала гипоксия центральной нервной системы с последующим появлением зрительных расстройств.

При поперечнодействующих ускорениях порядка 10 g происходит резкое нарушение функции внешнего дыхания, заключающееся в задержке дыхательного акта на фазе вдоха, и крайнее перенапряжение сердечно-сосудистой системы.

Длительное пребывание испытуемых с нормальной вестибулярной чувствительностью в условиях вращения вызывает функциональные изменения. При воздействии угловых ускорений, равных 30, 40, 60, 120 град/сек 2 , у испытуемых наблюдались иллюзорные ощущения, нарушение равновесия тела, а у лиц с повышенной вестибулярной чувствительностью изменения положения головы в момент вращения или после одного-двух воздействий углового ускорения вызывали вестибуло-вегетативные реакции: общую слабость, бледность, потливость и тошноту.

Действие поперечного ускорения в 8 g длительностью 3 мин вызывало у людей падение насыщения крови кислородом на 25%. Обнаружено, что действие поперечных ускорений приводит к изменению уровня насыщения кислородом тканей головного мозга. При этом происходит изменение биоэлектрической активности мозга в зависимости от величины и времени действия ускорения.

Эффективным способом повышения переносимости ускорений является погружение человека в жидкость. Защитный механизм этого метода заключается в максимальном распределении перегрузки на всю поверхность тела. Однако применение этого метода вызывает значительные трудности с технической точки зрения.

Вибрация

Фактором механического воздействия на организм являются также вибрации, возникающие при работе двигателей космического корабля.

Вибрации - механические колебания, происходящие с частотой от одного в секунду и выше. На практике вибрация представляет собой сложные колебательные движения, чаще всего имеющие одновременно различные направления и параметры. Простейшая форма вибрации - гармонические колебания, когда тело отклоняется по синусоиде от некоторого устойчивого положения равновесия. Как известно, периодические колебательные движения характеризуются частотой, амплитудой и так называемым виброускорением. Виброускорение, или виброперегрузка, - максимальное изменение скорости в единицу времени (обычно выражается в см/сек 2).

Работа двигателя и аэродинамическая нагрузка корабля создают в космическом полете вибрацию. Частота вибрации, возникающей на активном участке полета, доходит примерно до 50 гц. Величина виброперегрузки при этом не превышает 1 g. При воздействии на человека вибрация вызывает специфические ощущения сотрясения тела.

Принято делить вибрации на низкочастотные (менее 50 гц) и высокочастотные. Степень воздействия вибрации зависит от ее параметров и продолжительности, прежде всего от частоты колебаний. На колебания различной частоты организм отвечает реакциями, разными как по степени выраженности, так и по характеру. Например, низкочастотные вибрации при ограниченном распространении по телу человека вызывают расширение сосудов, а высокочастотные - их спазмы.

Низкочастотные вибрации являются специфическим раздражителем вестибулярного аппарата, приводящим при длительном воздействии к нарушению его функций.

Под влиянием вибраций претерпевают изменения функции дыхания, сердечно-сосудистой системы, пищеварения, опорно-двигательного аппарата и т. д. Нет такого органа или системы в организме человека, которые в той или иной степени не реагировали бы на вибрационное воздействие. При вибрации отмечаются закономерные изменения в использовании кислорода тканями мозга. Потребление кислорода во время вибрирования начиная с первого воздействия резко увеличивается, причем наиболее отчетливо в двигательной области коры головного мозга. После вибрации в течение первых двух часов происходит волнообразное развитие тормозного процесса, характеризующегося уменьшением потребления кислорода тканями мозга.

Длительное воздействие вибрации вызывает боль в суставах, тошноту, головную боль, общую разбитость, заметное снижение работоспособности.

Однако, так как вибрации действуют кратковременно, лишь на активном участке полета (когда работают двигатели), заметного влияния их на организм космонавтов не обнаружено.

Невесомость

Невесомость - состояние, при котором сила гравитации отсутствует или уравновешивается инерционными силами. Это наиболее специфический фактор космического полета.

Невесомость наступает на космическом корабле сразу после выключения ракетных двигателей, при переходе к орбитальному полету.

Отсутствие влияния силы тяготения в значительной степени осложняет работу человека на борту космического корабля-спутника и приводит к потере работоспособности. При этом наступает понижение мышечного тонуса, нарушается координация мышечных движений. Действие невесомости на сердечно-сосудистую систему выражается в небольшом понижении артериального давления и частоты сердцебиений с периодическим учащением пульса. Такие функции, как дыхание, глотание пищи, дефекация и мочеиспускание, не нарушаются.

Научные исследования на космических кораблях позволили выбить некоторые физиологические механизмы влияния невесомости на организм человека. Было установлено, что ортостатические нарушения у человека происходят во время спуска с орбиты, а также непосредственно после посадки корабля. В этот же период выявляются Признаки ослабления тонуса мускулатуры, отмечается сердечная аритмия. Однако было бы опрометчиво в настоящее время объяснять природу этих реакций у космонавтов только предшествующим пребыванием их в состоянии невесомости. Здесь необходимы более тщательные исследования, так как к числу влияющих факторов необходимо отнести еще такие, как длительное пребывание в условиях сниженной мышечной активности, изоляции и пр.

До сих пор не было замечено изменений в психических функциях под влиянием невесомости. Отмечается, однако, возможность появления у человека в условиях невесомости пространственных иллюзий.

Изучение невесомости в лабораторных условиях затруднено тем, что ее невозможно создать искусственно. Полную невесомость в атмосфере Земли длительностью 1-2 сек можно испытать в свободном падении, когда сопротивление воздуха не сказывается из-за первоначально малой скорости падающего тела. Невесомость длительностью 30-40 сек возникает во время полетов на самолетах-лабораториях, летающих по параболическим траекториям.

Некоторое подобие статической невесомости создается, если поместить человека в бассейн с жидкостью, плотность которой равна средней плотности его тела. В этом случае гравитационные силы уравновешиваются поверхностным давлением жидкости, создающим по закону Архимеда выталкивающую силу. Следует подчеркнуть, что гравитационные рецепторы внутренних органов при этом не выключаются и, таким образом, полная имитация невесомости не достигается.

Состояние невесомости предъявляет особые требования к конструкции и оборудованию космического корабля. Так, каждый космонавт должен иметь возможность зафиксировать тело в нужном месте, чтобы не "всплыть" во время работы. Все предметы должны быть укреплены на отведенных им местах. Так как поведение жидкости при невесомости определяется силами поверхностного натяжения, для воды и других жидкостей нужны эластичные сосуды и герметичные контейнеры, предотвращающие их разбрызгивание. В связи с отсутствием при невесомости конвекционного перемешивания воздуха его циркуляция внутри кабины должна обеспечиваться вентиляторами.

Выход человека из корабля в открытое космическое пространство выдвигает на передний план новую проблему - биомеханику управления положением тела и перемещением в безопорном пространстве.

Советские ученые внесли большой вклад в изучение невесомости. Запусками животных на геофизических ракетах (начиная с 1949 г.) была доказана способность живых организмов переносить кратковременную невесомость. Полетом собаки Лайки на втором искусственном спутнике Земли была доказана переносимость длительной невесомости.

Полет Ю. А. Гагарина показал, что невесомость не опасна для организма человека. Вслед за тем Г. С. Титов провел в состоянии невесомости сутки. Последующие полеты советских и американских космонавтов подтвердили, что человек при пребывании в условиях невесомости длительностью в несколько месяцев (до 86 суток) сохраняет здоровье и хорошую работоспособность. Важные научные данные были получены во время 18-суточного полета А. Г. Николаева и В. И. Севастьянова на космическом корабле "Союз-9". Выяснилось, что в состоянии невесомости при хорошей организации труда и отдыха человек может не только нормально жить, но и эффективно выполнять сложные высококоординированные трудовые операции и длительно сохранять хорошую работоспособность. Результаты исследований показали, что после продолжительного пребывания в состоянии невесомости адаптация к земным условиям достигается более значительным напряжением регуляторных систем, чем приспособление к состоянию невесомости.

Вопрос о влиянии на человека длительной невесомости приобретает не только теоретическое, но и чисто практическое значение. Наиболее важной задачей современной науки является изыскание активных способов предотвращения вредного влияния невесомости на организм космонавта и повышения его работоспособности.