Võimsad jõud vandenõuvad teie vastu – eelkõige gravitatsioon. Kui Maa pinna kohal olev objekt tahab vabalt lennata, peab see sõna otseses mõttes tulistama ülespoole kiirusega üle 43 000 km/h. See toob kaasa suuri rahalisi kulutusi.

Näiteks kulguri Curiosity Marsile saatmiseks kulus ligi 200 miljonit dollarit. Ja kui me räägime meeskonnaliikmetega missioonist, siis see summa suureneb oluliselt.

Lendavate laevade korduvkasutamine aitab säästa raha. Näiteks raketid olid mõeldud korduvkasutatavaks ja nagu me teame, on juba üritatud edukalt maanduda.

2. Lend

Läbi kosmose lendamine on lihtne. Lõppude lõpuks on see vaakum; miski ei aeglusta sind. Kuid raketi käivitamisel tekivad raskused. Mida suurem on objekti mass, seda rohkem on selle liigutamiseks jõudu vaja ja rakettidel on tohutu mass.

Keemiline raketikütus on esmaseks tõukejõuks suurepärane, kuid hinnaline petrooleum põleb ära minutitega. Impulsi kiirendus võimaldab jõuda Jupiterini 5-7 aasta pärast. See on kuradima palju pardafilme. Vajame radikaalselt uut meetodit õhukiiruse arendamiseks.

Palju õnne! Olete raketi edukalt orbiidile saatnud. Kuid enne kosmosesse murdmist ilmub eikusagilt vana satelliidi tükk, mis põrkub teie kütusepaaki. See on kõik, rakett on kadunud.

See on kosmoseprahi probleem ja see on väga reaalne. USA kosmosevalvevõrgustik on avastanud 17 000 objekti – igaüks palli suurune –, mis kihutavad ümber Maa kiirusega üle 28 000 km/h; ja veel peaaegu 500 000 tükki, mis on väiksemad kui 10 cm. Käivitusadapterid, objektiivikatted ja isegi värvilaik võivad kriitilisi süsteeme kraaterdada.

Whipple'i varjestus – metalli ja kevlari kihid – võivad kaitsta pisikeste osade eest, kuid miski ei päästa teid terve satelliidi eest. Neid on Maa orbiidil umbes 4000, kellest enamik hukkus õhus. Lennujuhtimine aitab vältida ohtlikke teid, kuid see pole täiuslik.

Ei ole realistlik neid orbiidilt välja tõrjuda – vaid ühest surnud satelliidist vabanemiseks kuluks terve missioon. Nii et nüüd kukuvad kõik satelliidid ise orbiidilt alla. Nad loobusid lisakütusest ja kasutasid seejärel raketivõimendid või päikesepurje, et lennata Maa poole ja põleda atmosfääris.

4. Navigeerimine

"Open Space Network" antennid Californias, Austraalias ja Hispaanias on ainus kosmose navigatsioonitööriist. Neist sõltub kõik, mis kosmosesse saadetakse, alates üliõpilasprojektide satelliitidest kuni New Horizonsi sondini, mis rändab läbi Copeyre'i vöö.

Kuid rohkemate missioonide korral muutub võrk rahvarohkeks. Lüliti on sageli hõivatud. Nii et NASA töötab lähitulevikus selle nimel, et koormust kergendada. Laevade endi aatomkellad vähendaksid edastusaegu poole võrra, võimaldades kaugusi arvutada ühe teabeedastusega kosmosest. Ja laserite suurenenud võimsus käsitleb suuremaid andmepakette, näiteks fotosid või videosõnumeid.

Kuid mida kaugemale raketid Maast eemalduvad, seda vähem usaldusväärseks see meetod muutub. Muidugi levivad raadiolained valguse kiirusel, kuid ülekanne süvakosmosesse võtab siiski mitu tundi. Ja tähed võivad teile suunda näidata, kuid nad on liiga kaugel, et näidata teile, kus te asute.

Süvakosmose navigatsiooniekspert Joseph Ginn soovib tulevaste missioonide jaoks kavandada autonoomse süsteemi, mis koguks sihtmärkide ja lähedalasuvate objektide pilte ning kasutaks nende suhtelisi asukohti kosmoselaeva koordinaatide kolmnurkseks määramiseks ilma maapealset juhtimist nõudmata.

See on nagu GPS Maa peal. Paigaldate oma autole GPS-vastuvõtja ja probleem on lahendatud.

5. Kiirgus

Väljaspool Maa atmosfääri ja magnetvälja ohutut kookonit ootab teid kosmiline kiirgus ja see on surmav. Lisaks vähile võib see põhjustada katarakti ja võib-olla ka Alzheimeri tõbe.

Kui subatomaarsed osakesed tabavad kosmoseaparaadi keha moodustavaid alumiiniumi aatomeid, plahvatavad nende tuumad, vabastades rohkem ülikiireid osakesi, mida nimetatakse sekundaarseks kiirguseks.

Probleemi lahendus? Üks sõna: plastik. See on kerge ja tugev ning täis vesinikuaatomeid, mille väikesed tuumad ei tekita palju sekundaarset kiirgust. NASA katsetab plastikut, mis võiks kosmoselaevades või kosmoseülikondades kiirgust leevendada.

Või kuidas oleks selle sõnaga: magnetid. Kosmosekiirguse projekti "Superconductivity Shield" teadlased töötavad magneesiumdiboriidi kallal - ülijuhil, mis suunaks laetud osakesed laevast eemale.

6. Toit ja vesi

Eelmise aasta augustis sõid ISS-i astronaudid esimest korda kosmoses kasvatatud salatit. Kuid suuremahuline haljastus nullgravitatsiooniga on keeruline. Vesi hõljub mullidena, selle asemel, et läbi pinnase imbuda, nii et insenerid leiutasid keraamilised torud, et juhtida vett alla taimejuurtele.

Mõned köögiviljad on juba üsna ruumisäästlikud, kuid teadlased töötavad geneetiliselt muundatud kääbusploomi kallal, mille kõrgus on alla meetri. Valke, rasvu ja süsivesikuid saab täiendada mitmekesisemate põllukultuuride – näiteks kartulite ja maapähklite – söömisega.

Kuid see kõik on asjata, kui vesi otsa saab. (ISSi uriini ja vee ringlussevõtu süsteem vajab perioodilist remonti ja planeetidevahelised meeskonnad ei saa loota uute osade taastamisele.) Siin võivad aidata ka GMOd. NASA uurimiskeskuse insener Michael Flynn töötab geneetiliselt muundatud bakteritest valmistatud veefiltri kallal. Ta võrdles seda sellega, kuidas peensool töötleb seda, mida te jood. Põhimõtteliselt olete vee ringlussevõtu süsteem, mille kasutusiga on 75 või 80 aastat.

7. Lihased ja luud

Kaaluta olek hävitab keha: teatud immuunrakud ei suuda oma tööd teha ja punased verelibled plahvatavad. See soodustab neerukivide teket ja teeb südame laisaks.

ISS-i astronaudid treenivad, et võidelda lihaste atroofia ja luuhõrenemise vastu, kuid nad kaotavad kosmoses siiski luumassi ja need nullgravitatsiooniga pöörlevad tsüklid ei aita muid probleeme. Kunstlik gravitatsioon parandaks selle kõik.

Endine astronaut Lawrence Young viib oma laboris Massachusettsi Tehnoloogiainstituudis läbi katseid tsentrifuugil: katsealused lamavad külili platvormil ja pedaalevad jalgu liikumatul rattal, samal ajal kui kogu konstruktsioon pöörleb järk-järgult ümber oma telje. Tekkiv jõud mõjub astronautide jalgadele, meenutades ähmaselt gravitatsioonimõju.

Yangi simulaator on liiga piiratud, seda saab kasutada rohkem kui tund-kaks päevas, pideva gravitatsiooni jaoks peaks kogu kosmoselaev muutuma tsentrifuugiks.

8. Vaimne tervis

Kui inimesel on insult või südameatakk, alandavad arstid mõnikord patsiendi temperatuuri, aeglustades tema ainevahetust, et vähendada hapnikupuudusest tulenevat kahju. See on trikk, mis võib töötada ka astronautide jaoks. Planeetidevaheline reisimine (vähemalt aasta), elamine kitsas kosmoselaevas halva toidu ja nulli privaatsusega on kosmosehulluse retsept.

Seetõttu ütleb John Bradford, et me peaksime kosmosereisi ajal magama. Inseneribüroo SpaceWorks president ja NASA pikkade missioonide aruande kaasautor Bradford usub, et meeskondade krüogeenne külmutamine vähendaks toitu, vett ja hoiaks ära meeskonna vaimse lagunemise.

9. Maandumine

Tere planeet! Olete olnud kosmoses mitu kuud või isegi mitu aastat. Kauge maailm on lõpuks nähtav läbi teie illuminaatori. Kõik, mida pead tegema, on maa. Kuid te liigute hõõrdumiseta ruumis kiirusega 200 000 miili tunnis. Oh jah, ja siis on planeedi gravitatsioon.

Maandumisprobleem on endiselt üks pakilisemaid, mida insenerid peavad lahendama. Pidage meeles ebaõnnestunud Marsi.

10. Vahendid

Kui kosmoselaevad lähevad pikale teekonnale, võtavad nad Maalt kaasa varud. Kuid kõike ei saa kaasa võtta. Seemned, hapnikugeneraatorid, võib-olla mõned masinad infrastruktuuri ehitamiseks. Ülejäänu peavad aga asunikud ise tegema.

Õnneks pole ruum täiesti viljatu. "Igal planeedil on kõik keemilised elemendid, kuigi kontsentratsioonid on erinevad," ütleb Londoni ülikooli Birkbecki planeediteadlane Ian Crawford. Kuus on palju alumiiniumi. Marsil on kvarts ja raudoksiid. Lähedal asuvad asteroidid on suur süsiniku- ja plaatinamaakide – ja vee – allikas, kui pioneerid mõistavad, kuidas ainet kosmoses plahvatada. Kui kaitsmed ja puurid on laeval kandmiseks liiga rasked, peavad nad fossiile eraldama muude meetoditega: sulatamise, magneti või metalli seedivate mikroobide abil. Ja NASA uurib 3D-printimise protsessi tervete hoonete printimiseks – ja selleks pole vaja erivarustust importida.

11. Uurimine

Koerad aitasid inimestel Maad koloniseerida, kuid nad poleks Maal ellu jäänud. Uude maailma levimiseks vajame uut parimat sõpra: robotit.

Planeedi koloniseerimine nõuab palju rasket tööd ja robotid saavad kaevata terve päeva, ilma et nad peaksid sööma või hingama. Praegused prototüübid on suured ja mahukad ning neil on raskusi maapinnal liikumisega. Nii et robotid peaksid meist erinevad olema; see võib olla kerge, juhitav, ekskavaatorikujuliste küünistega robot, mille NASA on kavandanud Marsil jää kaevamiseks.

Kui aga töö nõuab osavust ja täpsust, siis inimese sõrmed on asendamatud. Tänapäeva skafandriülikond on mõeldud kaaluta olemiseks, mitte eksoplaneedil kõndimiseks. NASA Z-2 prototüübil on painduvad liigendid ja kiiver, mis annab selge ülevaate mis tahes peeneteralise juhtmestiku vajadusest.

12. Ruum on tohutu

Kiireim, mida inimesed on kunagi ehitanud, on sond nimega Helios 2. See ei tööta enam, kuid kui kosmoses kostaks heli, kuuleksite selle karjumist, kui see ikka tiirleb ümber päikese kiirusega, mis on suurem kui 157 000 miili tunnis. See on peaaegu 100 korda kiirem kui kuul, kuid isegi sellisel kiirusel kuluks meie lähima tähe Alpha Centaurini jõudmiseks umbes 19 000 aastat. Nii pika lennu ajal vahetuksid tuhanded põlvkonnad. Ja vaevalt keegi unistab kosmoselaevas vanadusse suremisest.

Aja ületamiseks vajame energiat – palju energiat. Võib-olla saaksite Jupiterile piisavalt heeliumi 3 termotuumasünteesi jaoks (muidugi pärast seda, kui oleme termotuumasünteesimootorid leiutanud). Teoreetiliselt saab valguselähedast kiirust saavutada aine ja antiaine annihilatsioonienergia abil, kuid seda teha Maal on ohtlik.

"Te ei tahaks kunagi Maal seda teha," ütleb NASA tehnik Les Johnson, kes töötab hullumeelsete Starshipi ideede kallal. "Kui teete seda avakosmoses ja midagi läheb valesti, ei hävita te mandrit." Liiga palju? Aga päikeseenergia? Kõik, mida vajate, on Texase suurune purje.

Palju elegantsem lahendus universumi lähtekoodi murdmiseks on füüsika kasutamine. Miguel Alcubierre'i teoreetiline ajam suruks teie laeva ees ruumiaja kokku ja laiendaks seda selle taga, et saaksite liikuda valguse kiirusest kiiremini.

Inimkond vajab veel mõnda Einsteini, kes töötaks sellistes kohtades nagu Large Hadron Collider, et kõik teoreetilised sõlmed lahti harutada. On täiesti võimalik, et teeme mõne avastuse, mis kõike muudab, kuid praegust olukorda see läbimurre tõenäoliselt ei päästa. Kui tahad rohkem avastusi, pead neisse rohkem raha investeerima.

13. On ainult üks Maa

Paar aastakümmet tagasi visandas ulmekirjanik Kim Stanley Robinson Marsil tulevase utoopia, mille ehitasid teadlased ülerahvastatud, ülepaisutatud Maalt. Tema “Marsi triloogia” andis võimsa tõuke koloniseerimisele. Aga tegelikult, miks me lisaks teadusele kosmose poole püüdleme?

Uurimisvajadus on meie geenides sees, see on ainus argument – ​​teerajaja vaim ja soov oma eesmärki välja selgitada. "Mõni aasta tagasi hõivasid meie kujutlusvõime unistused kosmose vallutamisest," meenutab NASA astronoom Heidi Hummel. - Rääkisime julgete kosmoseuurijate keelt, kuid kõik muutus pärast New Horizonsi jaama 2015. aasta juulis. Meie ees on avanenud kogu Päikesesüsteemi maailmade mitmekesisus.

Kuidas on lood inimkonna saatuse ja eesmärgiga? Ajaloolased teavad paremini. Lääne laienemine oli maa hõivamine ja suured maadeavastajad olid selles peamiselt ressursside või varanduse pärast. Inimlik ekslemishimu väljendub ainult poliitiliste või majanduslike soovide teenimises.

Muidugi võib tõukejõuks olla Maa eelseisev hävitamine. Ammendage planeedi ressursid, muutke kliimat ja kosmosest saab ainus ellujäämislootus.

Kuid see on ohtlik mõttekäik. See tekitab moraalset ohtu. Inimesed arvavad, et kui me seda teeme, võime alustada kuskil Marsil nullist. See on vale otsus.

Niipalju kui me teame, on Maa teadaolevas universumis ainus elamiskõlblik koht. Ja kui kavatseme sellelt planeedilt lahkuda, peaks see olema meie soov, mitte lootusetu olukorra tagajärg.

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

"Süda töötab kosmoses hoopis teisiti kui Maa gravitatsioonis, mis omakorda võib viia lihasmassi vähenemiseni," ütleb NASA doktor James Thomas.

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

Eksperdid märgivad, et pärast Maale naasmist saab süda oma esialgse kuju tagasi, kuid keegi ei tea, kuidas meie keha üks tähtsamaid organeid pärast pikki lende käituma hakkab. Arstid teavad juba juhtumeid, kus naasvad astronaudid kogesid pearinglust ja desorientatsiooni. Mõnel juhul on vererõhu järsk muutus (toimub järsk langus), eriti kui inimene üritab uuesti jalule tõusta. Lisaks kogevad mõned astronaudid missioonide ajal arütmiat (ebaregulaarne südamerütm).

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

Nüüd on alanud viieaastane uurimisprogramm kosmosega kokkupuute taseme määramiseks, et kiirendada astronautide ateroskleroosi (veresoonkonnahaiguse) arengut.

Joomine ja vaimsed häired

Hoolimata asjaolust, et NASA läbi viidud anonüümne küsitlus kõrvaldas kahtlused astronautide sagedases joomises, oli 2007. aastal kaks juhtumit, kus tegelikult purjus NASA astronautidel lubati lennata Venemaa kosmoselaeva Sojuz sees. Samas lubati inimestel lennata ka pärast seda, kui neid astronaude lennuks ette valmistanud arstid, aga ka teised missioonil osalejad ülemustele kolleegide väga kuumast seisundist rääkisid.

Tolleaegse ohutuspoliitika kohaselt rääkis NASA astronautidel ametlikust alkoholitarbimise keelustamisest 12 tundi enne treeninglende. Seda reeglit eeldati vaikivalt kehtima ka kosmoselendude ajal. Pärast ülalkirjeldatud intsidenti oli NASA aga nördinud astronautide hoolimatusest, et agentuur otsustas selle kosmoselende puudutava reegli ametlikuks muuta.

Kunagi ütles endine astronaut Mike Mullane, et astronaudid jõid enne lendu alkoholi, et keha dehüdreerida (alkohol dehüdreerib), et lõpuks saaks põie koormust vähendada ja äkki ei tahaks stardihetkel tualetti minna.

Kosmosemissioonide ohtude hulgas oli oma koht ka psühholoogiline aspekt. Skylab 4 kosmosemissiooni ajal olid astronaudid kosmoselendude juhtimisega suhtlemisest nii "väsinud", et lülitasid raadioside peaaegu üheks päevaks välja ja ignoreerisid NASA-lt tulnud sõnumeid. Pärast juhtunut on teadlased püüdnud tuvastada ja käsitleda potentsiaalseid negatiivseid psühholoogilisi mõjusid, mis võivad tekkida stressirohkemate ja pikemate Marsi-missioonide ajal.

Unepuudus ja unerohu kasutamine

Kümme aastat kestnud uuringus leiti, et astronaudid on stardieelsetel nädalatel ja kosmosemissioonide alguses märkimisväärselt unepuuduses. Küsitletutest tunnistas kolm neljast, et kasutasid und soodustavaid ravimeid, kuigi selliste ravimite kasutamine võib kosmoseaparaadiga lennates või muude seadmete kasutamisel olla ohtlik. Kõige ohtlikum olukord sel juhul võib olla see, kui astronaudid võtsid samaaegselt sama ravimit. Sel juhul, kui tekib hädaolukord, mis nõuab erakorralist lahendust, võiksid nad selle lihtsalt maha magada.

Ehkki NASA nõudis, et iga astronaut magaks vähemalt kaheksa ja pool tundi päevas, puhkasid enamik missioonidel viibides iga päev umbes kuus tundi. Selle keha stressi raskust suurendas veelgi asjaolu, et viimase kolme kuu jooksul enne lendu treenitud inimesed magasid vähem kui kuus ja pool tundi päevas.

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

"Need meetmed võivad hõlmata muudatusi tööde ajakavas, mida tehakse, võttes arvesse inimese kokkupuudet teatud valguslainetega, samuti muudatusi meeskonna käitumisstrateegias mugavamaks uneseisundisse sisenemiseks, mis on hädavajalik taastumiseks. tervist, jõudu ja head tuju järgmisel päeval"

Kuulmislangus

näitas, et alates kosmosesüstiku missioonide ajast on mõned astronaudid kogenud ajutisi märkimisväärseid ja vähem olulisi kuulmiskaotusi. Neid märgiti kõige sagedamini siis, kui inimesed puutusid kokku kõrgete helisagedustega. Nõukogude kosmosejaama Saljut 7 ja Vene Miri meeskonnaliikmed kogesid pärast Maale naasmist kerget kuni väga märkimisväärset kuulmiskaotust. Jällegi, kõigil neil juhtudel oli osalise või täieliku ajutise kuulmiskaotuse põhjuseks kokkupuude kõrgete helisagedustega.

Rahvusvahelise kosmosejaama meeskond on kohustatud iga päev kandma kõrvatroppe. Müra vähendamiseks ISS-i pardal tehti muuhulgas ettepanek kasutada jaama seinte sees spetsiaalseid heliisolatsioonipatju, samuti paigaldada vaiksemad ventilaatorid.

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

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

Kivid neerudes

Igal kümnendal inimesel Maal tekib varem või hiljem neerukivide probleem. See probleem muutub aga astronautide puhul palju teravamaks, sest kosmosetingimustes hakkavad keha luud toitaineid kaotama isegi kiiremini kui Maal. Keha sees eralduvad soolad (kaltsiumfosfaat), mis tungivad läbi vere ja kogunevad neerudesse. Need soolad võivad tiheneda ja olla kivide kujul. Veelgi enam, nende kivide suurus võib varieeruda mikroskoopilistest kuni üsna tõsiste - kuni kreeka pähkli suuruseni. Probleem on selles, et need kivid võivad blokeerida veresooni ja muid voolusid, mis toidavad elundit või eemaldavad neerudest jäätmeid.

Astronautide jaoks on neerukivide tekke oht ohtlikum, sest mikrogravitatsioonitingimused võivad vähendada vere mahtu keha sees. Lisaks ei joo paljud astronaudid päevas 2 liitrit vedelikku, mis omakorda võib tagada nende keha täieliku hüdratatsiooni ja takistada kivide stagnatsiooni neerudes, väljutades nende osakesed koos uriiniga.

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

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

Kopsuhaigused

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

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

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

Teadlased märgivad kahetsusega, et nad ei suuda modelleerida Kuu pinnast ega viia läbi kõiki vajalikke teste, et teha kindlaks Kuu tolmu mõju kehale. Üks raskusi selle probleemi lahendamisel on see, et Maal ei ole tolmuosakesed vaakumis ega puutu pidevalt kokku kiirgusega. Ainult Kuu enda pinnal, mitte laboris tehtud tolmu täiendavad uuringud annavad teadlastele vajalikke andmeid, et töötada välja tõhusad kaitsemeetodid nende pisikeste mürgiste tapjate vastu.

Immuunsüsteemi rike

Meie immuunsüsteem muutub ja reageerib kõikidele, isegi kõige väiksematele muutustele meie kehas. Unepuudus, ebapiisav toitainete tarbimine või isegi lihtne stress võivad meie immuunsüsteemi nõrgendada. Aga see on Maal. Immuunsüsteemi muutus kosmoses võib lõppkokkuvõttes põhjustada nohu või põhjustada palju tõsisemate haiguste arengut.
Kosmoses ei muutu immuunrakkude jaotus organismis kuigi palju. Muutused nende rakkude toimimises võivad kujutada endast palju suuremat ohtu tervisele. Kui rakkude funktsioneerimine langeb, võivad juba allasurutud viirused inimkehas uuesti ärgata. Ja tehke seda praktiliselt varjatult, ilma haiguse sümptomeid näitamata. Kui immuunrakkude aktiivsus suureneb, reageerib immuunsüsteem stiimulitele üle, põhjustades allergilisi reaktsioone ja muid kõrvalmõjusid, näiteks nahalööbeid.

NASA immunoloog Brian Krushin ütleb, et sellised asjad nagu kiirgus, mikroobid, stress, mikrogravitatsioon, unehäired ja isegi isolatsioon võivad mõjutada meeskonnaliikmete immuunsüsteemi.

"Pikad kosmosemissioonid suurendavad astronautidel infektsioonide, ülitundlikkuse ja autoimmuunprobleemide tekke ohtu."

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

Kiirgusohud

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

"Kuigi sellised sündmused ei pea tingimata heidutama pikki missioone Kuule, asteroididele või isegi Marsile, on galaktiline kosmiline kiirgus ise tegur, mis võib piirata nende missioonide kavandatud aega," ütleb Nathan Schwadron instituudist. Maapealne, ookeaniline. ja kosmoseuuringud.

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

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

"Kumulatiivse annuse osas on see sama, mis kogu keha CT-skannimine iga 5-6 päeva järel," ütleb teadlane Carey Zeitlin.

Kognitiivsed probleemid

Kosmoses viibimise oleku simuleerimisel avastasid teadlased, et kokkupuude tugevalt laetud osakestega, isegi väikestes annustes, pani laborirotid oma keskkonnale palju aeglasemalt reageerima ja samal ajal muutusid närilised ärrituvamaks. Rottide jälgimine näitas ka muutusi nende aju valgu koostises.

Kuid teadlased rõhutavad kiiresti, et mitte kõigil rottidel ei ilmnenud sama mõju. Kui see reegel kehtib astronautide kohta, usuvad teadlased, et suudavad tuvastada bioloogilise markeri, mis näitab ja ennustab nende mõjude ilmnemist astronautidel. Võib-olla võimaldaks see marker isegi leida viisi kiirgusega kokkupuute negatiivsete tagajärgede vähendamiseks.

Tõsisem probleem on Alzheimeri tõbi.

"Kiirguse tase, mis on võrdne sellega, mida inimene kogeb Marsi missioonil, võib aidata kaasa kognitiivsete probleemide tekkele ja kiirendada muutusi ajufunktsioonis, mida kõige sagedamini seostatakse Alzheimeri tõvega," ütleb neuroloog Kerry O'Banion.

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

Üks lohutav fakt on see, et teadlased on juba uurinud üht kiirgusega kokkupuute halvimat stsenaariumi. Nad avaldasid laborihiirtele korraga kiirguse taset, mis oleks olnud tüüpiline kogu Marsi-missiooni jaoks. Marsile lennates puutuvad inimesed omakorda kokku doseeritud kiirgusega kolme lennuaasta jooksul. Teadlased usuvad, et inimkeha suudab selliste väikeste annustega kohaneda.

Lisaks märgitakse, et plast- ja kergmaterjalid võivad pakkuda inimestele tõhusamat kiirguskaitset kui praegu kasutatav alumiinium.

Nägemise kaotus

Mõnel astronaudil tekivad pärast kosmoses viibimist tõsised nägemishäired. Mida kauem kosmosemissioon kestab, seda suurem on selliste kohutavate tagajärgede võimalus.

Alates 1989. aastast meditsiiniliselt kontrollitud vähemalt 300 Ameerika astronaudi hulgas täheldati nägemisprobleeme 29 protsendil kosmoses viibivatest inimestest kahenädalaste kosmosemissioonide ajal ja 60 protsendil inimestest, kes töötasid mitu kuud rahvusvahelises kosmosejaamas.

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

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

Kui probleemi põhjustab ainult koljusisene rõhk, siis üheks võimalikuks lahenduseks oleks kunstliku gravitatsiooni tingimuste loomine iga päev kaheksa tundi, samal ajal kui astronaudid magavad. Siiski on veel vara öelda, kas see meetod aitab või mitte.

"See probleem tuleb lahendada, sest vastasel juhul võib see olla peamine põhjus, miks pikaajaline kosmosereis on võimatu," ütleb teadlane Mark Shelhamer.

Kogu kosmosetööstus ja ROSCOSMOS töötavad kosmosetehnoloogiate juurutamise nimel meditsiinis. Lenta.ru uuris, millised kosmosest pärit leiutised ja arendused aitavad päästa elusid ja parandada tervist pärast raskeid haigusi.

Kiired tulemused

ROSCOSMOSesse kuuluvad ettevõtted lahendavad ka meditsiinilisi probleeme. Näiteks kosmoseinstrumentide uurimisinstituut lõi ainulaadse analüsaatori "BIOFOT-311": selle abil saate kiiresti teha vere kiirteste nii kosmoses kui ka maal. Üldiselt on see mõeldud seerumi ja vereplasma, uriini, aga ka muude biokeemiliste vedelike kiireteks biokeemilisteks uuringuteks ning on mõeldud laialdaseks kasutamiseks.

Lisaks on KP Teadusinstituut välja töötanud püstoli välimusega biopsiaseadme, mis on ette nähtud siseorganite diagnoosimiseks (biopsiaks), võttes koeproovi histoloogiliseks analüüsiks ja eelkõige patoloogiliste moodustiste põhjuste väljaselgitamiseks. elundi struktuur, hinnates ravimeetmete tõhusust. Varem kasutati selliseid tehnoloogiaid eranditult kosmosemeditsiinis, kuid nüüd on need edukalt ja tõhusalt integreeritud maisesse meditsiini.

Orbitaalne tihend

Täiustatud tehnoloogiaid, sealhulgas meditsiinilisi, testitakse sageli kosmoses. Nii allkirjastas ROSCOSMOSe liige United Rocket and Space Corporation hiljuti lepingu ettevõttega 3D Bioprinting Solutions (Skolkovo elanik), et luua ainulaadne bioprinter kudede ja elundite konstruktsioonide magnetiliseks biotöötlemiseks nullgravitatsiooni tingimustes. Rahvusvaheline kosmosejaam (ISS).

Magnetilise bioprinteri loomine võimaldab trükkida kosmosesse kosmilise kiirguse mõjude suhtes ülitundlikke kudesid ja elundite konstruktsioone - valvurorganeid (näiteks kilpnääre) kosmilise kiirguse negatiivsete mõjude bioseireks pika viibimise ajal. kosmoses ja ennetavate vastumeetmete väljatöötamine. Tulevikus saab kolmemõõtmelise magnetilise bioprintimise tehnoloogia abil korrigeerida astronautide kudede ja elundite kahjustusi pikaajaliste kosmoselendude ajal. Maal saaks sellist tehnoloogiat kasutada inimkudede ja elundite kiiremaks bioprintimiseks. Plaanitakse, et bioprinter on valmis saatma Rahvusvahelise Kosmosejaama pardale 2018. aastaks. Kogu katse ettevalmistamise ja läbiviimisega seotud tööd tehakse tihedas koostöös PJSC RSC Energia ja Riigi Teaduskeskusega IMPB RAS.

Mitte ainult eksoskelett

Juba enne Juri Gagarini kosmosesse saatmist oli ilmne, et lennu ajal kogeb inimene kolossaalseid koormusi. Ja Maale naastes vajab astronaut spetsiaalsete arenduste abil taastusravi. Fakt on see, et kaaluta olemise tõttu on astronautide motoorne funktsioon kõige vastuvõtlikum halvenemisele. Põhjus on gravitatsiooni puudumises, sest just tänu sellele on meil võimas luustik, arenenud lihassüsteem ja luu- ja lihaskonna süsteem.

Veelgi enam, kuna maavälised ekspeditsioonid muutusid järjest pikemaks, tuli taastumisperiood aina hoolikamalt läbi mõelda. Kõik sai alguse tehnoloogiatest, mida meeskond sai kasutada kaaluta oleku ja piiratud ruumi tingimustes. Üks esimesi selliseid arendusi oli Pingviini ülikond, mis oli mõeldud luu- ja lihaskonna aksiaalse koormuse tekitamiseks ning astronautide tugi- ja propriotseptiivsete funktsioonide puudumise kompenseerimiseks. Venemaa Teaduste Akadeemia Biomeditsiiniprobleemide Instituudi spetsialistid lõid ülikonna juba 1960. aastate lõpus ja katsetasid seda esmakordselt kosmosetingimustes 1971. aastal.

1990. aastate alguses otsustasid Venemaa teadlased muuta Penguini liikumishäiretega, näiteks tserebraalparalüüsiga patsientide raviks ja taastusraviks. Esimene loodud prototüüp kandis nime "Adele" ja seda kasutati tserebraalparalüüsiga laste raviks. Ülikond võimaldab endiselt arendada õigeid kõndimisoskusi ja kinnistada uut motoorset stereotüüpi, taastades funktsionaalsed seosed ja suurendades vastavate kudede trofismi.

Lisaks tekkis kiiresti küsimus ülikonna loomise kohta, mis aitaks taastada motoorseid funktsioone inimestel, kes olid saanud insuldi või traumaatilise ajukahjustuse ning kannatasid seetõttu halvatuse ja pareesi all. Selleks loodi varasemate arenduste põhjal ja uut oskusteavet kasutades Regent aksiaallaadimisega meditsiiniülikond.

Süsteem toimib nii: ülikond tekitab või suurendab skeletistruktuuridele pikisuunalist koormust ja suurendab lihaste koormust liigutuste sooritamisel, mis omakorda aitab parandada ainevahetusprotsesside regulatsiooni. Lisaks kompenseerib "Regent" propriotseptiivsete funktsioonide puudumist, soodustades seeläbi patsientide täielikku või osalist rehabilitatsiooni.

Ülikond on läbinud ulatusliku testimise sadade patsientide peal Venemaa Teaduste Akadeemiale ja tervishoiuministeeriumile alluvates asutustes. Selle tulemusena leidsid teadlased, et "Regent" avaldab positiivset mõju mitte ainult motoorsele, vaid ka kõrgematele vaimsetele funktsioonidele! Seega taastus paljudel patsientidel pärast selle regulaarset kasutamist kõne ja keskendumisvõime palju kiiremini.

Foto: Vene Föderatsiooni presidendi administratsioon, föderaalse riigieelarve asutuse kliiniline haigla nr 1

Kuid kosmosemeditsiini keskus sellega ei piirdunud - seal lõid nad astronautide rehabiliteerimiseks seadme Corvit, mis jäljendab inimese jalgade tugireaktsiooni. Seadme ainulaadsus seisneb selles, et see võimaldab simuleerida jala füüsilise mõju näitajaid kõndimisel: surve suurus, ajalised omadused. Tugistimulatsiooni meetod, mille põhjal Corvit loodi, osutus kasulikuks mitte ainult astronautidele, vaid ka tervetele patsiendirühmadele. Eelkõige kasutatakse seda tserebraalparalüüsiga patsientide kompleksseks rehabilitatsiooniks, kuna Corvit võimaldab maksimaalselt normaliseerida seismist ja kõndimist, parandada koordinatsiooni ning taastada painutaja- ja sirutajalihaste tasakaal.

Samuti on arstide ja nende patsientide käsutuses mitmesuguseid simulaatoreid ja muid seadmeid, mis aitavad kaasa nende taastumisele ja tavaellu naasmisele.

Täielik stimulatsioon

Teine huvitav tehnoloogia, mida varem kasutati eranditult kosmosemeditsiinis, on madalsageduslik elektriline stimulatsioon. Algselt töötati see meetod välja selleks, et vältida kosmoses viibimise negatiivset mõju inimkehale. Eelkõige räägime inimese lihaste funktsionaalsete võimete taastamisest ja säilitamisest hüpokineesia ja mikrogravitatsiooni tingimustes.

Selle probleemi lahendamiseks on teadlased välja töötanud täieõigusliku ülikonna ja kaasaskantava elektristimulaatori. Esimesed katsetused toimusid Mir jaamas, edaspidi on meetod end täielikult tõestanud ja vastavaid seadmeid kasutab ROSCOSMOS ISS-is siiani.

Lisaks on madalsageduslikku elektrilist stimulatsiooni Maal edukalt kasutatud traumaatiliste haigustega patsientide, aga ka erinevate luu- ja lihaskonna probleemide all kannatavate patsientide raviks. Seda silmas pidades on eriti oluline võime meetodi abil säilitada ja taastada lihasomadusi osaliselt või täielikult immobiliseeritud patsientidel. Neid tehnoloogiaid kasutatakse aktiivselt ka spordimeditsiinis.

Lendame!

Isegi esimesi kosmonaute koolitades seisid teadlased silmitsi vajadusega simuleerida Maal kaaluta olekut. Selle tegevuse üheks viljaks oli kuivkümblusmeetodi väljatöötamine, mida kasutatakse aktiivselt astronautide väljaõppeks ja hilisemaks rehabilitatsiooniks. Eelkõige on eriti populaarne nn sukelvannide kasutamine.

Nende kasutamine soodustab lihaste lõdvestamist, aitab vabaneda spasmidest ja taastada lihastoonust. Lisaks on kümblusvannid kasulikud depressioonist, tursetest ja valudest vabanemiseks ning avaldavad mõju ka südant koormavale ja vererõhku langetavale toimele.

Viimasel ajal on selliseid komplekse kasutatud enneaegsete imikute rehabilitatsiooniks ja säilitamiseks. Kuid veelgi varem hakati keelekümblusvanne kasutama taastavaks raviks psühhoneuroloogias, traumatoloogias, ortopeedias ja muudes valdkondades.

Ohud ja palju muud

Vene teadlased töötasid ROSCOSMOSe toel välja meditsiinilise adsorptsiooniga hapnikukontsentraatori, et luua hapnikuga rikastatud atmosfäär otse ümbritsevast õhust, näiteks siseruumides. Tänapäeval kasutavad seda seadet sageli päästjad ja teised hädaabiteenistused anesteesia ja elustamise ajal.

Samuti on ekstreemmeditsiini esindajate käsutuses nüüd termokeemilised hapnikugeneraatorid, mis loodi algselt hapniku varuallikaks mehitatud missioonidel peamiste hapnikutootmissüsteemide rikke korral. Nüüd kasutavad neid generaatoreid kaitseministeerium, eriolukordade ministeerium ja Venemaa siseministeerium.

Kosmosejaamade varuhapniku varustamiseks töötati välja ka Courieri kompleks, mida praegu kasutatakse aktiivselt katastroofimeditsiinis ümbritsevast õhust hapniku saamiseks. Samal ajal on kompleks võimeline tootma hapnikku otse tarbimiskohas ega vaja tarbitavate materjalide varusid.

Lõpuks on Venemaa teadlased loonud seadme "Malysh", et päästa inimene asustatud suletud objektil, näiteks kosmoselaeva salongis. Seade põhineb tehisgaasikeskkonna moodustamise kontseptsioonil ja nüüd võetakse see kasutusele ekstreemteenistuste jaoks.

Seega on ruum palju lähemal, kui tundub: see aitab inimesi ravida ja nende elusid päästa. Ja ROSCOSMOS ja tema liitlased sellel üllal missioonil ei peatu sellega ja liiguvad edasi.

Kosmosebioloogia ja -meditsiin, nagu astronautika üldiselt, võiksid ilmuda alles siis, kui riigi teaduslik ja majanduslik potentsiaal saavutab maailma tipptaseme.

Üks juhtivaid kosmosebioloogia ja -meditsiini eksperte on akadeemik Oleg Georgievich Gazenko. 1956. aastal arvati ta teadlaste rühma, kelle ülesandeks oli pakkuda meditsiinilist tuge tulevasteks kosmoselendudeks. Alates 1969. aastast juhtis Oleg Georgievitš NSVL Tervishoiuministeeriumi meditsiiniliste ja bioloogiliste probleemide instituuti.

O. Gazenko räägib kosmosebioloogia ja kosmosemeditsiini arengust, probleemidest, mida selle spetsialistid lahendavad.

Kosmose meditsiin

Mõnikord küsitakse: kust said alguse kosmosebioloogia ja kosmosemeditsiin? Ja vastuseks võib vahel kuulda ja lugeda, et see sai alguse hirmudest, küsimustest nagu: kas inimene saab nullgravitatsioonis hingata, süüa, magada jne?

Loomulikult tekkisid need küsimused. Kuid sellegipoolest olid asjad teisiti kui näiteks suurte geograafiliste avastuste ajastul, mil meremehed ja reisijad asusid teele, teadmata, mis neid ees ootab. Põhimõtteliselt teadsime, mis inimest kosmoses ees ootab, ja see teadmine oli üsnagi põhjendatud.

Kosmosebioloogia ja kosmosemeditsiin ei saanud alguse tühjalt kohalt. Nad kasvasid välja üldisest bioloogiast ja võtsid endasse ökoloogia, klimatoloogia ja teiste, sealhulgas tehniliste erialade kogemused. Juri Gagarini lennule eelnenud teoreetiline analüüs põhines lennunduse, merenduse ja allveemeditsiini andmetel. Oli ka eksperimentaalseid andmeid.

Veel 1934. aastal püüti algul siin ja veidi hiljem USA-s uurida atmosfääri ülemiste kihtide mõju elusorganismidele, eelkõige äädikakärbeste pärilikkuse mehhanismile. Loomade – hiirte, jäneste, koerte – esimesed lennud geofüüsikalistel rakettidel pärinevad 1949. aastast. Nendes katsetes ei uuritud mitte ainult atmosfääri ülemiste kihtide tingimuste, vaid ka raketilennu enda mõju elusorganismile.

Teaduse sünd

Iga teaduse sünnikuupäeva on alati raske kindlaks teha: eile nad ütlevad, et seda polnud veel olemas, kuid täna see ilmus. Kuid samal ajal on mis tahes teadmiste haru ajaloos sündmus, mis tähistab selle kujunemist.

Ja nagu näiteks Galileo tööd võib pidada eksperimentaalfüüsika alguseks, tähistasid loomade orbitaallennud ka kosmosebioloogia sündi – ilmselt mäletavad kõik koer Laikat, kes saadeti aastal kosmosesse teisel Nõukogude tehissatelliidil Maa. 1957. aastal.

Seejärel korraldati satelliitlaevadel veel üks bioloogiliste testide sari, mis võimaldas uurida loomade reaktsiooni kosmoselennutingimustele, jälgida neid pärast lendu ja uurida pikaajalisi geneetilisi tagajärgi.

Seega teadsime 1961. aasta kevadeks, et inimene suudab kosmoselennu sooritada – esialgne analüüs näitas, et kõik peaks korras olema. Ja sellegipoolest, kuna me rääkisime inimesest, soovisid kõik ettenägematute asjaolude korral teatud garantiisid.

Seetõttu valmistati esimesed lennud ette turvavõrkudega ja isegi, kui soovite, edasikindlustusega. Ja siin on lihtsalt võimatu mitte meeles pidada Sergei Pavlovitš Korolevit. Võib ette kujutada, kui palju tööd ja muret oli peakonstruktoril, kui ta valmistas ette esimest mehitatud lendu kosmosesse.

Ja sellest hoolimata süvenes ta kõigisse meditsiinilise ja bioloogilise lennuteenuse üksikasjadesse, hoolitsedes selle maksimaalse töökindluse eest. Nii anti Juri Aleksejevitš Gagarinile, kelle lend pidi kestma poolteist tundi ja kes sai üldiselt ilma toidu ja veeta hakkama, mitmeks päevaks süüa ja muud vajalikku. Ja nad tegid õigesti.

Põhjus on siin selles, et meil polnud siis lihtsalt piisavalt teavet. Nad teadsid näiteks, et nullgravitatsiooni korral võivad tekkida vestibulaaraparaadi häired, kuid oli ebaselge, kas need on sellised, nagu me neid ette kujutame.

Teine näide on kosmiline kiirgus. Nad teadsid, et see on olemas, kuid kui ohtlik see oli, oli alguses raske kindlaks teha. Sel algperioodil kulges kosmose enda uurimine ja selle uurimine inimese poolt paralleelselt: kõiki kosmose omadusi polnud veel uuritud, kuid lennud olid juba alanud.

Seetõttu oli kiirguskaitse laevadel võimsam, kui reaalsed tingimused seda nõudsid. Siinkohal tahaksin rõhutada, et kosmosebioloogiaalane teadustöö oli algusest peale asetatud kindlale akadeemilisele alusele, nende näiliselt rakenduslike probleemide väljatöötamine oli väga põhimõtteline.

Kosmosebioloogia areng

Akadeemik V.A.Engelhardt, olles tol ajal NSVL Teaduste Akadeemia üldbioloogia osakonna akadeemik-sekretär, pühendas palju vaeva ja tähelepanu sellele, et kosmosebioloogiale ja kosmosemeditsiinile saaks hea alguse.

Akadeemik N. M. Sissakyan aitas palju kaasa teadustöö laiendamisele ning uute meeskondade ja laborite loomisele: tema initsiatiivil töötas juba 60ndate alguses kosmosebioloogia ja kosmosemeditsiini valdkonnas 14 erinevate akadeemiliste instituutide laborit, kuhu koondati tugev teaduspersonal. neis.

Akadeemik V. N. Tšernigovsky andis suure panuse kosmosebioloogia ja kosmosemeditsiini arengusse. NSVL Meditsiiniteaduste Akadeemia asepresidendina kaasas ta nende probleemide väljatöötamisse palju oma akadeemia teadlasi.

Esimeste kosmosebioloogia eksperimentide vahetud juhid olid akadeemik V. V. Parin, kes uuris spetsiaalselt kosmosefüsioloogia probleeme, ja professor V. I. Yazdovsky. Tuleb meeles pidada meditsiiniliste ja bioloogiliste probleemide instituudi esimest direktorit, professor A. V. Lebedinskyt.

Tööd juhtisid algusest peale väljapaistvad teadlased ning see tagas hea uurimistöö korralduse ning sellest tulenevalt ka teoreetilise ettenägelikkuse sügavuse ja täpsuse, mida kosmoselendude praktika suurepäraselt kinnitas.

Kolm neist väärivad eraldi äramärkimist.

— See on bioloogiline katse teisel tehissatelliidil, mis näitas, et kosmoselaeva elusolend võib viibida avakosmoses ennast kahjustamata.

— See on Juri Gagarini lend, mis näitas, et kosmosel ei ole negatiivset mõju inimese emotsionaalsele ja vaimsele sfäärile (ja selliseid muresid oli), et inimene, nagu Maal, suudab kosmoses mõelda ja töötada. lendu.

"Ja lõpuks on see Aleksei Leonovi kosmosekäik: spetsiaalses skafandris mees oli ja töötas väljaspool laeva ning - mis teadlasi huvitas - orienteerus enesekindlalt kosmoses.

Sellesse kategooriasse tuleks lisada ka Ameerika astronautide maandumine Kuu pinnale. Apollo programm kinnitas ka mõningaid Maal teoreetiliselt välja töötatud kontseptsioone.

Näiteks leidis kinnitust inimeste liikumiste olemus Kuul, kus gravitatsioonijõud on palju väiksem kui Maal. Praktika on kinnitanud ka teoreetilist järeldust, et kiire lend läbi Maad ümbritsevate kiirgusvööde pole inimesele ohtlik.

"Harjutamise" all ei pea ma silmas ainult inimeste lendamist. Neile eelnesid meie automaatjaamade nagu “Luna” ja “Zond” ning Ameerika “Surveyers” lennud, mis uurisid põhjalikult olukorda nii marsruudil kui ka Kuul endal.

Muide, elusolendid lendasid Sondidel ümber Kuu ja jõudsid turvaliselt Maale tagasi. Nii et inimeste lend meie öötähe juurde oli ette valmistatud väga põhimõtteliselt.

Nagu toodud näidetest nähtub, oli kosmosebioloogia esimese perioodi kõige iseloomulikum joon vastuste otsimine fundamentaalsetele küsimustele. Tänapäeval, kui need vastused ja seejuures üsna üksikasjalikud vastused on valdavalt laekunud, on otsingud läinud sügavamale.

Kosmoselennu maksumus

Kaasaegset staadiumi iseloomustab elusorganismis kosmoselennu tingimustes toimuvate sügavate fundamentaalsete bioloogiliste, biofüüsikaliste, biokeemiliste protsesside põhjalikum ja peenem uurimine. Ja mitte ainult õppides, vaid ka püüdes neid protsesse juhtida.

Kuidas me saame seda seletada?

Inimese lend kosmosesse raketiga ei jää ükskõikseks keha seisundi suhtes. Muidugi on selle kohanemisvõimed ebatavaliselt suured ja paindlikud, kuid mitte piiramatud.

Pealegi peate iga seadme eest alati midagi maksma. Oletame, et teie tervis stabiliseerub lennu ajal, kuid teie töö efektiivsus väheneb.

Kohanete kaalutaolekus “erakordse kergusega”, kuid kaotate lihasjõu ja luude tugevuse... Need näited on pealiskaudsed. Kuid ilmselgelt alluvad sellele seadusele ka sügavad eluprotsessid (ja selle kohta on tõendeid). Nende kohanemine pole nii märgatav, lühiajalistel lendudel ei pruugi see üldse ilmneda, kuid lennud muutuvad järjest pikemaks.

Mis on sellise seadme tasu? Kas ma saan sellega nõustuda või on see ebasoovitav? Teatavasti väheneb näiteks erütrotsüütide – hapnikku kandvate punaste vereliblede – arv astronautide veres lennu ajal. Vähenemine on ebaoluline, mitte ohtlik, kuid see on lühike lend. Kuidas see protsess pikal lennul kulgeb?

Seda kõike on vaja teada, et ehitada üles ennetav kaitsesüsteem ja seeläbi avardada inimese elu- ja töövõimet kosmoses. Ja mitte ainult astronautidele – spetsiaalselt valitud ja koolitatud inimestele, vaid ka teadlastele, inseneridele, töötajatele ja võib-olla ka kunstnikele.

Kosmosemeditsiini ja -bioloogia mõistet süvendatakse. Plaani kohaselt on tegemist rakendusteadusega, mis üldistele bioloogiaandmetele tuginedes töötab välja oma soovitused, meetodid ja tehnikad inimkäitumiseks kosmoses. Alguses oli nii. Nüüd on aga selgunud, et kosmosebioloogia ja kosmosemeditsiin ei ole mitte üldbioloogia tuletis, vaid kogu bioloogia tervikuna, uurides vaid organisme eritingimustes eksisteerimise tingimustes.

Teaduse vastastikused huvid

Lõppude lõpuks hakkab kõike, mida inimene Maal teeb, kosmoses tegema: ta sööb, magab, töötab, puhkab, väga kaugetel lendudel sünnivad ja surevad inimesed - ühesõnaga, inimene hakkab elama kosmoses. täielik bioloogiline meel. Ja seetõttu ei leia me praegu tõenäoliselt ühtegi bioloogiliste ja meditsiiniliste teadmiste osa, mis oleks meile ükskõikne.

Selle tulemusena on uuringute ulatus kasvanud: kui kosmosebioloogia ja kosmosemeditsiini esimestel sammudel osales sõna otseses mõttes kümmekond teadlast, siis nüüdseks on sadu institutsioone ja tuhandeid kõige erinevamate ja mõnikord esmapilgul ootamatute profiilide spetsialiste. on selle orbiidile jõudnud.

Siin on näide: elundite ja kudede siirdamise instituut, mida juhib kuulus kirurg professor V. I. Shumakov. Näib, mis võiks ühist olla terve organismi uurimisel kosmoselennu eritingimustes ja sellisel äärmuslikul lootusetute patsientide päästmise meetmel nagu elundisiirdamine? Kuid midagi ühist on.

Ühiste huvide valdkond on seotud immuunsuse probleemidega - organismi loomuliku kaitsega bakterite, mikroobide ja muude võõrkehade mõjude eest. On kindlaks tehtud, et kosmoselendude ajal nõrgeneb keha immunoloogiline kaitse. Sellel on mitu põhjust, üks neist on järgmine.

Tavaelus kohtame mikroobe alati ja igal pool. Kosmoselaeva kinnises ruumis on atmosfäär peaaegu steriilne ja mikrofloora palju vaesem. Immuunsüsteem muutub praktiliselt "töötuks" ja "kaotab oma vormi", nagu ka sportlane kaotab selle, kui ta pikka aega ei treeni.

Kuid isegi elundite siirdamise ajal, et keha neid ei lükkaks, on vaja immuunsuse taset kunstlikult vähendada. Siit kerkivadki meie üldised küsimused: kuidas keha sellistes tingimustes käitub, kuidas teda nakkushaiguste eest kaitsta?..

On veel üks vastastikuste huvide valdkond. Usume, et aja jooksul lendavad inimesed ja elavad kosmoses väga pikka aega. See tähendab, et nad võivad haigestuda. Seetõttu on vaja esiteks ette kujutada, milliste haigustega need võiksid olla, ja teiseks varustada lennul olevaid inimesi diagnostikaseadmetega ja loomulikult ka raviga.

See võib olla ravim, aga see võib olla ka kunstneer – me ei saa välistada, et selliseid vahendeid läheb vaja kaugmaa ekspeditsioonidel. Nii mõtlemegi koos Elundite ja Kudede Transplantatsiooni Instituudi spetsialistidega, kuidas varustada tulevastel kosmoseekspeditsioonidel osalejaid “varuosadega” ja milline peaks olema “parandustehnoloogia”.

Operatsioon kosmoses on aga muidugi äärmuslik juhtum. Peamine roll saab olema haiguste ennetamisel ja ennetamisel. Ja siin võib toitumine mängida olulist rolli nii ainevahetuse ja selle muutuste juhtimisel, kui need tekivad, kui ka neuro-emotsionaalse stressi vähendamise vahendina.

Teatud viisil koostatud dieet koos sobivate ravimite lisamisega toidu sisse teeb oma töö inimesele märkamatult, protseduur ei ole ravimi võtmise iseloomuga. Tegime NSVL Meditsiiniteaduste Akadeemia Toitumisteaduse Instituudiga mitmeid aastaid vastavaid uuringuid NSVL Meditsiiniteaduste Akadeemia akadeemiku A. A. Pokrovski juhtimisel.

Teine näide: N. N. Priorovi nimeline Traumatoloogia ja Ortopeedia Keskinstituut (CITO), mida juhib NSVL Meditsiiniteaduste Akadeemia akadeemik M. V. Volkov. Instituudi huviala on inimese luusüsteem. Pealegi ei uurita mitte ainult luumurdude ja verevalumite ravimeetodeid, proteesimise meetodeid, vaid ka igasuguseid muutusi luukoes.

Viimane huvitab meid ka, sest teatud muutused luukoes toimuvad ka ruumis. Nende protsesside mõjutamise meetodid, mida kasutatakse nii kosmoses kui ka kliinikus, on põhimõtteliselt väga sarnased.

Meie ajal levinud hüpokineesia – vähene liikuvus – on ruumis veelgi enam väljendunud. Kahekuulise haiguse järel voodist tõusnud inimese seisund on võrreldav lennult naasva astronaudi seisundiga: mõlemal on vaja uuesti maapinnal kõndimist õppida.

Fakt on see, et nullgravitatsiooni korral liigub osa verest keha alumisest osast ülemisse ossa, voolates pähe. Lisaks nõrgenevad lihased, mis ei saa tavalist koormust. Umbes sama juhtub ka siis, kui pikalt voodis lamatakse. Kui inimene naaseb Maale (või tõuseb pärast pikka haigust püsti), toimub vastupidine protsess – veri voolab kiiresti ülevalt alla, millega kaasneb pearinglus ja võib isegi minestada.

Selliste nähtuste vältimiseks laadivad astronaudid lennu ajal oma lihased spetsiaalsele simulaatorile ja kasutavad nn vaakumsüsteemi, mis aitab viia osa verest keha alumisse poolde. Lennult naasnuna kannavad nad mõnda aega lennujärgseid profülaktilisi ülikondi, mis, vastupidi, takistavad vere kiiret väljavoolu keha ülaosast.

Nüüd kasutatakse sarnaseid tooteid meditsiiniasutustes. CITO-s võimaldavad kosmosetüüpi simulaatorid patsientidel "kõndida" voodist tõusmata. Ja lennujärgseid ülikondi testiti edukalt A. V. Vishnevski kirurgiainstituudis - nende abiga tõusevad patsiendid sõna otseses mõttes kiiremini jalule.

Vere ümberjaotumine organismis ei ole pelgalt mehaaniline protsess, see mõjutab ka füsioloogilisi funktsioone ning pakub seetõttu märkimisväärset huvi nii kosmosebioloogia ja meditsiini kui ka kliinilise kardioloogia jaoks. Pealegi ei ole tervetel inimestel veel piisavalt uuritud vereringe reguleerimise küsimusi keha ruumilise asendi muutmisel.

Ja ühises uurimistöös A. L. Myasnikovi kardioloogia instituudi ning elundite ja kudede siirdamise instituudiga saime esimesed huvitavad andmed näiteks selle kohta, kuidas muutub rõhk erinevates südame veresoontes ja õõnsustes, kui keha asend ruumis. muudatusi. Sellest, kuidas ja millise tempoga muutub ajust või maksast või lihastest voolava vere biokeemiline koostis füüsilise tegevuse käigus ehk igast organist eraldi.

See võimaldab tema tööd ja seisundit sügavamalt hinnata. Kõnealune uurimus rikastab ebatavaliselt meie teadmisi inimese füsioloogiast ja biokeemiast; see on näide inimese bioloogilise olemuse fundamentaalsest uuringust. Ja see pole ainus näide.

Olen juba maininud, et kosmoses väheneb inimese punaste vereliblede arv ja oluline on mõista selle nähtuse põhjuseid. Spetsiaalsed uuringud, eriti satelliidil Cosmos-782, on näidanud, et kosmoses nende rakkude stabiilsus (takistus) väheneb ja seetõttu hävivad nad sagedamini kui tavalistes maistes tingimustes, lüheneb nende keskmine eluiga.

Nüüd peame loomulikult välja mõtlema, kuidas punaste vereliblede stabiilsust säilitada. See on oluline ruumi jaoks, kuid võib olla kasulik ka aneemia ja muude verehaiguste vastu võitlemisel.

Asjaolu, et kosmosebioloogia on väga kindlalt kaasatud inimkeha fundamentaaluuringutesse, iseloomustab tema praegust arenguetappi.Fundamentaaluuringud panevad aluse praktilise tegevuse edasisele arengule. Meie puhul pannakse alus inimese edasisele kosmosesse edenemisele.

Kes lendab kosmosesse

Juba praegu sunnivad kosmoseuuringute vajadused teadlasi mõtlema kosmosesse lendavate spetsialistide arvu suurendamisele.

Lähiaastatel on oodata teadlaste - kosmoseuurijate, inseneride - mitmesuguste materjalide maavälise tootmise korraldajaid, mida Maalt ei ole võimalik saada, kosmoseobjektide kokkupanemise ja tootmisrajatiste teenindamise töötajaid jne.

Nende spetsialistide jaoks on ilmselt vaja laiendada praegu üsna kitsast arstivaliku “väravat” ehk vähendada vorminõudeid terviseseisundile ja vähendada ettevalmistuskoolituse mahtu.

Samal ajal tuleb loomulikult tagada nende inimeste täielik ohutus ja, ma ütleks, lennu kahjutus.

Orbitaallennul on seda suhteliselt lihtne teha: mitte ainult ei saa luua pidevat meeskonna seisundi jälgimist, vaid äärmuslikel juhtudel on alati võimalik mõne tunniga inimene Maale tagasi saata. Teine asi on planeetidevahelised lennud; need on palju autonoomsemad.

Ekspeditsioon näiteks Marsile võtab aega 2,5–3 aastat. See tähendab, et selliste ekspeditsioonide korraldamine peaks olema teistsugune kui orbiidil lendude ajal. Ilmselgelt ei saa siinkohal kandidaatide valikul tervisenõudeid vähendada.

Veelgi enam, mulle tundub, et kandidaatidel ei peaks olema mitte ainult suurepärane tervis, vaid ka mõned spetsiifilised omadused - näiteks võime kergesti kohaneda muutuvate keskkonnatingimustega või teatud reaktsioon äärmuslikele mõjudele.

Organismi võime kohaneda bioloogiliste rütmide muutustega on väga oluline. Fakt on see, et meile omased rütmid on puhtalt maist päritolu. Näiteks kõige olulisem neist – päevane – on otseselt seotud päeva ja öö vahetumisega. Kuid maapealne päev eksisteerib ainult Maal, teistel planeetidel on päev loomulikult erinev ja peate nendega kohanema.

Mida teha lennu ajal

Väga oluliseks muutuvad pardal kehtestatava moraalse kliimaga seotud küsimused. Ja siin pole mõtet mitte ainult inimeste isiklikes omadustes, vaid ka nende töökorralduses, igapäevaelus - elus üldiselt, võttes arvesse iga meeskonnaliikme vajadusi, sealhulgas esteetilisi. See küsimuste ring on võib-olla kõige keerulisem.

Näiteks vaba aja probleem. Arvatakse, et Marsile lennu ajal ei ole iga meeskonnaliikme töökoormus rohkem kui 4 tundi päevas. Une jaoks paneme 8 tundi, jääb 12. Mida nendega teha? Kosmoselaeva piiratud ruumis ja pideva meeskonna koosseisuga pole seda nii lihtne teha. Raamatud? Muusika? Filmid? Jah, aga mitte ühtegi. Muusika, isegi lemmikmuusika, võib põhjustada liigset emotsionaalset erutust ja suurendada kodust eraldatuse tunnet.

Ka dramaatilise või traagilise iseloomuga raamatud ja filmid on võimelised tekitama negatiivseid reaktsioone, kuid seiklus-, fantaasia-, reisijate, polaaruurijate, speleoloogide raamatud, milles leidub võrdlus- ja kaasaelamisainet, võetakse kahtlemata hästi vastu. Ristsõnu ja mõistatusi saab lahendada, kuid malet või kabet vaevalt soovitatakse, sest sellistes mängudes on võistluselement, mis on sellises olukorras ebasoovitav.

Kõik need kaalutlused tulenevad juba käimasolevatest uuringutest. Minu arvates stimuleerivad need suuresti inimpsühholoogia põhjalikku uurimist ja arvan, et aja jooksul, kui nimetatud probleemid on piisavalt arenenud, toovad need maisele praktikale - inimeste töö ja vaba aja korraldamisel - palju kasu.

Eluabi ekspeditsioonidele

Eriline koht planeetidevaheliste lendude arendamisel on ekspeditsioonide elu toetamisel. Nüüd võtavad astronaudid Maalt lennu ajal lihtsalt kaasa kõik, mida nad vajavad (atmosfäär taastub vaid osaliselt; mõnel lennul viidi läbi eksperimentaalne vee regenereerimine).

Kuid te ei saa kaasa võtta kolme aasta tarvikuid. Planeetidevahelisel laeval on vaja luua suletud ökoloogiline süsteem, mis on sarnane maisele, kuid miniatuurne, mis varustab meeskonda toidu, vee, värske õhu ja jäätmetega.

Ülesanne on uskumatult raske! Sisuliselt räägime konkurentsist loodusega: seda, mida loodus on kogu planeedil miljoneid aastaid loonud, püüavad inimesed laboris paljundada ja seejärel kosmoselaevale üle kanda.

Sellist tööd on meie instituudis, L. V. Kirenski nimelises Krasnojarski füüsikainstituudis, tehtud juba aastaid. Mõned asjad on juba tehtud, aga suurtest kordaminekutest siin veel rääkida ei saa. Paljud eksperdid usuvad üldiselt, et tegelikku praktilist edu võib saavutada alles 15-20 aasta pärast. Võib-olla muidugi varem, kuid mitte palju.

Geneetika

Lõpuks geneetika ja paljunemise probleemid. Meie instituudis koos Moskva Riikliku Ülikooli ja NSV Liidu Teaduste Akadeemia Arengubioloogia Instituudiga tehakse uuringuid kaaluta oleku mõju väljaselgitamiseks embrüogeneesile ja morfogeneesile.

Katsed, eriti satelliidil Cosmos-782, näitasid, et kaaluta olek ei takista putukatel (puukärbestel) normaalseid järglasi tootmast ning keerukamate organismide – kalade, konnade – puhul ilmnes mitmel juhul rikkumisi ja kõrvalekaldeid normist. leitud. See viitab sellele, et normaalseks arenguks embrüo elu esimestel etappidel vajavad nad gravitatsioonijõudu ja seetõttu tuleks see jõud luua kunstlikult.

Pikaajaliste kosmoselendude probleemid

Seega on pikaajaliste kosmoselendude probleem meie tänases töös kõige olulisem. Ja siin on õigustatud küsimus: kui kaua võib inimene kosmoses viibida? Praegu on võimatu täpselt vastata. Lennu ajal toimub kehas mitmeid protsesse, mida pole veel võimalik kontrollida. Neid pole lõpuni uuritud, inimene pole ju veel üle kolme kuu lennanud ja me ei tea, kuidas need protsessid pikemate lennuperioodide jooksul kulgevad.

Vaja on objektiivset eksperimentaalset kontrollimist ja küsimus, kas inimene võib näiteks kolm aastat kosmoses viibida, tuleb lahendada madalal Maa orbiidil. Alles siis on meil garantii, et selline ekspeditsioon läheb ohutult.

Aga ma arvan, et ületamatuid takistusi sellel teel inimene ei kohta. Selle järelduse saab teha praeguste teadmiste põhjal. Inimkonna kosmoseajastu ju alles algas ja piltlikult öeldes valmistume nüüd alles pikaks teekonnaks, mis inimkonda kosmoses ees ootab.