go_up.gif Предыдущая часть документа


Другими технологическими средствами защиты являются конструктивные решения компонентов самолета, поглощающие энергию, и совершенствование компоновки кресел с целью уменьшения степени механических повреждений при падении самолета (DeHart 1992 ; DeHart и Beers 1985 г.).

Микрогравитация
С 1960-х гг. астронавты и космонавты совершили большое число полетов в космос, в том числе 6 высадок на луне американцев. Продолжительность полетов составляла от нескольких дней до нескольких месяцев, когда русские космонавты оставались на орбите примерно 1 год. Вслед этим космическим полетам, было написано множество работ физиками и учеными, рассматривающими физиологические отклонения, как в полете, так и после него. В большинстве случаев такие отклонения приписывались воздействию невесомости и микрогравитации. Несмотря на то, что подобные изменения временные, полное восстановление длится от нескольких дней до нескольких месяцев после возвращения на Землю, никто не может утверждать с полной уверенностью, повезет ли астронавтам после космических экспедиций продолжительностью от 2-х до 3-х лет так же, как, например, при путешествии к Марсу и обратно. Основные физические отклонения (и контрмеры) можно отнести к следующим категориям: сердечно-сосудистые, мышечно-скелетные, нейро-вестибулярные, хомотологические и эндокринологические (Nicogossian, Hunton и Pool, 1994 г.).

Опасности для сердечно-сосудистой системы
До сих пор у космонавтов не было случаев возникновения кардиологических проблем во время работы в космосе, таких как сердечный приступ или перебои в работе сердца, хотя у нескольких астронавтов, развился анормальный сердечный ритм временного свойства, в частности во время прогулок в открытом космосе. В одном случае русский космонавт вынужден был вернуться на Землю ранее, чем планировалось, в качестве меры предосторожности.
     
С другой стороны, микрогравитация видимо вызывает понижение кровяного давления и замедление пульса. Хотя это не вызывает ухудшения здоровья или качества работы экипажа во время полета, приблизительно половина астронавтов немедленно после полета испытывает состояние слабости и головокружения, при чем некоторые теряют сознание (обморок) или почти теряют сознание (предобморочное состояние). Причина неспособности находиться в вертикальном положении, сразу по возращении на землю, видимо заключается в падении кровяного давления при повторном возвращении в земное гравитационное поле, осложненное дисфункцией компенсационных механизмов человеческого организма. Отсюда низкое кровяное давление и снижение частоты пульса, которым не противостоит нормальная реакция человеческого организма на подобные физиологические отклонения, приводят к таким симптомам.
     
Несмотря на то, что предобморочные и обморочные состояния быстро проходят и не оставляют последствий, имеются несколько причин для серьезного беспокойства. Прежде всего, в случае экстренного возвращения на Землю космического корабля, например из-за пожара, при приземлении, космонавтам очень трудно будет покинуть горящий корабль. Второе, астронавты приземлились на Луне после определенного периода нахождения в космосе, будут в некоторой степени предрасположены к предобморочному и обморочному состоянию, даже не смотря на то, что гравитационное поле Луны в 6 раз слабее земного. И, наконец, эти кардиологические симптомы могут быть гораздо более сильными или даже повлечь за собой смерть после очень длительных экспедиций.
     
В силу этих причин, осуществлялся энергичный поиск контрмер, предотвращающих или, по крайней мере, снижающих воздействие макрогравитации на сердечно-сосудистую систему.
     
Несмотря на то, что в результате проведенных исследований был выявлен ряд контрмер, внушающих определенные надежды, пока не доказано, что хотя бы одна из них является по-настоящему эффективной. Исследования сосредоточены на определении степени эффективности физических упражнений во время полета с использованием беговой дорожки, велосипедного эргонометра и машины для гребли. Кроме того, проводятся исследования по проблеме отрицательного давления нижней части тела (ODHT). Существуют некоторые свидетельства, что снижение давления вокруг нижней части тела (с пользованием компактного оборудования) улучшает компенсирующие способности организма (например, повышает кровяное давление и пульс, когда они падают слишком низко). Контрмеры ОДНТ смогли бы быть даже более эффективны, если бы астронавты одновременно с ними потребляли бы умеренное количество соленой воды специального состава.
     
Для решения этих проблем, необходимо не только продолжить работу по вышеуказанным контрмерам, но и вести поиск новых.

Опасности для мышечно-скелетной системы
Все астронавты, возвращающиеся из космоса, страдают в некоторой степени ослаблением мышц или атрофией, в независимости от длительности экспедиции. Наиболее подвержены риску мышцы рук и ног, что выражается в уменьшении объема и силы мышц, выносливости и работоспособности. Несмотря на то, что механизм изменения мышц плохо определен, частичное объяснение лежит в их длительном бездействии; работа, активность и движение в условиях макрогравитации происходят почти без усилий, так как ничто не имеет вес. Это может быть плюсом для работы астронавтов в космосе, но совершенно ясный минус при возвращении в гравитационное поле, будь то лунное или земное. Ослабление мышц не только препятствует после полетной деятельности (включая работу на лунной поверхности), но также может помешать быстрому спасению космонавтов в случае аварийного возвращения на землю. Другим фактором является возможность возникновения потребности во время деятельности вне космического корабля (орбитальных длительных полетов) проводить ремонтные работы корабля, что требует большого напряжения сил. Контрмеры, которые продолжают изучаться, включают физические упражнения во время полета, электрическую стимуляцию и анаболические препараты (тестетрон и анаболики типа тестетрона). К несчастью, все эти варианты контрмер в лучшем случае замедляют мышечную дисфункцию.
     
Кроме снижения мышечной массы, происходит также медленная, но необратимая потеря объема костей (пример - по 30 мг в день или 0,5% общего объема кальция костей в месяц) отмеченная у всех астронавтов. Это было выявлено в результате полетного просвечивания рентгеновскими лучами костей, особенно тех, которые несут вес человеческого тела (т.е. осевые скелетные). Это вызвано медленным, но не компенсируемым выводом кальция через мочу и фекалии. Следовательно, потеря кальция и эрозия костей, могут стать фактором, лимитирующим работу космонавтов, если бы не будет найдена эффективная контрмера. Несмотря на то, что точный механизм этого важного физиологического отклонения не объяснен полностью, без сомнения отклонение связано с отсутствием действия гравитационных сил на кости, а также бездействия костей, сходных с потерей мышечной массы. Если эрозия костей продолжалась бы неопределенно долго, в частности в очень длительных экспедициях, кости стали бы такими хрупкими, что, в конце концов, возникает риск переломов костей, под воздействием даже более низкого уровня нагрузок. Более того, при постоянном потоке кальция в мочевой пузырь через почки, существует возможность формирования камней в почках, что сопровождается сильной болью, кровотечением и инфекцией. Совершенно ясно, если подобные осложнения возникнут в космосе, это станет серьезной проблемой.
     
К сожалению пока неизвестны контрмеры, которые могли бы эффективно препятствовать потере кальция во время космического полета. Сейчас проверяется несколько методик, включая физические упражнения (беговые дорожки, велосипедный эргометр и машина для гребли). Теоретический посыл состоит в том, чтобы добровольные физические нагрузки нормализуют метаболизм костей, таким образом, предотвращая или, по крайней мере, замедляя потерю объема костей. Другие контрмеры, которые еще исследуются, это кальциевые добавки, витамины и различные препараты (такие как дифосфонаты - класс препаратов, который предотвращает костевые потери у больных остеопорозом). Если эти простые контрмеры окажутся неэффективными, возможно, что решение лежит в искусственной гравитации, которую можно вызвать постоянным или перемежающим вращением космического корабля. Хотя такое движение может вызвать гравитационные силы подобные земным, оно представляет инженерный "кошмар", не говоря уже о высоких дополнительных затратах.

Опасности для нейровестибулярной системы
Более чем половина астронавтов и космонавтов страдают от космической болезни движения (КБД). Хотя симптомы болезни изменяются от индивидуума к индивидууму, большинство страдает от неприятных ощущений в желудке, тошноты, рвоты, головной боли и сонливости. Симптомы обостряются при быстрых движениях головой. Если у астронавта развилась КБД, это обычно случается через несколько часов после запуска, при полной ремиссии в течение 72 часов. Интересно, что иногда симптомы повторяются после возвращения на земле.
     
КБД особенно рвота, не только может быть неприятна членам экипажа, она также может стать причиной ухудшения качества работы больного астронавта. Более того, нельзя игнорировать опасность приступа рвоты, когда космонавт находится в костюме, защищающем от давления (скафандре), так как рвотная масса может вызвать дисфункцию системы жизнеобеспечения. Именно по этим причинам, никакая деятельность вне космического корабля не планируются в течение первых 3 дней космической экспедиции. Если выход астронавта в открытый космос становится необходимостью, например, для проведения срочного ремонта космического судна, экипажу придется взять на себя риск.
     
Большое количество нейровестибулярных исследований было направлены на нахождение путей предотвращения и лечения КБД. Различные методы, включая пилюли и порошки против КБД, использование предполетных адаптационных тренажеров таких, как вращающиеся кресла для привития навыков астронавтов, были применены с очень ограниченным успехом. Однако, в недавние годы было обнаружено, что антигистамин фенерган, введенный с помощью инъекции, является чрезвычайно эффективным средством. Теперь, это средство всегда находится на кораблях и, при необходимости, применяется астронавтами. Эффективность его как предупредительного средства нуждается в подтверждении.
     
Другими нейровестибулярными симптомами, о которых сообщают астронавты, слабость, головокружение, потеря равновесия или галлюцинации при движении и движении их окружения, временами затрудняют передвижение на ногах на короткий период после приземления. Механизм этого давления очень сложный и полностью не понятен. Все эти явления могут создать проблему, частности в течение нескольких дней после высадки на Луну или после нескольких дней или недель в космосе. К настоящему времени, против этого заболевания нет известных контрмер.
     
Нейровестибулярные нарушения наиболее вероятно вызваны дисфункцией внутреннего уха (семициркулярных каналов) вследствие макрогравитации. Или же посылаются ошибочные сигналы центральной нервной системе или сигналы неверно интерпретируются. В любом случае, результатом являются вышеперечисленные симптомы. После того как механизм будет лучше понимаем, можно будет найти эффективные контрмеры.

Опасности для кровеносной системы
Мкрогравитация влияет на красные и белые кровяные клетки. Первые служат как конвейер передачи кислорода тканям, а последние как иммунологическая система для защиты организма от вторжения чужеродных микроорганизмов. Следовательно, любая дисфункция может вызвать ослабление организма. По неясным причинам, астронавты теряют от 7% до 17% массы своих красных кровяных клеток в начале полета. По-видимому, величина потери стабилизируется в течение нескольких месяцев, возвращаясь к нормальной в течение 4-8 недель после приземления.
     
По настоящее время это явление не приобрело клиническую важность, а просто является лабораторным открытием. Однако, ясно прослеживается потенциал того, что потеря красных кровяных телец может быть очень серьезным отклонением от нормы. Возникает опасение того, что при выполнении очень длительных космических экспедиций, осуществление которых предвидится в 21 веке, масса красных кровяных телец будет уменьшаться с возрастающей скоростью и в гораздо больших количествах. Если это случится, может развиться анемия в такой степени, что астронавт серьезно заболеет. Есть надежда, что такое не произойдет, и что потеря красных кровяных останется небольшой, в зависимости от продолжительности полета. Кроме того, гравитация воздействует, на некоторые компоненты системы белых кровяных телец, например, происходит общее увеличение в белых кровяных тельцах, в основном, нейтрофилов, по снижению количества микроцитов. Так же имеются свидетельства того, что некоторые белые кровяные тельца не функционируют нормально.
     
Пока, несмотря на эти изменения, никакие заболевания не приписываются таким изменениям в белых кровяных тельцах. Неизвестно, приведет ли длительная экспедиция к дальнейшему уменьшению числа и дисфункции белых кровяных шариков. Если это произойдет, иммунная система организма будет нарушена, делая организм астронавтов очень чувствительным к инфекционным заболеваниям, что ведет к возможной потере трудоспособности даже при небольшом заболевании, которое в других условиях были бы легко отражено нормально функционирующей иммунной системой.
     
Как и с изменениями в красных кровяных тельцах, изменение белых кровяных телец, во время экспедиций длительностью примерно в один год, не имеют клинического значения. В виду потенциального риска серьезного заболевания во время или после полета, очень важно, чтобы исследователи продолжали изучение воздействия микрогравитации на кровеносную систему.

Опасности для эндокринной системы
Было замечено, что в течение космического полета происходит ряд изменений в жидкостях и минералах внутри организма, частично объясняемые изменениями в эндокринной системе. В основном, происходит потеря объема жидкостей в организме, а также крахмала и кальция. Точный механизм этого не поддается определению, хотя частично объяснение можно найти в изменениях различных гормональных уровней. Результаты лабораторных исследований часто противоречат результатам обследования астронавтов, делая невозможным предложить гипотезу, имеющую прикладное значение, для объяснения причин этих физиологических отклонений. Несмотря на некоторую неясность, утешительно то, что эти изменения не наносят ущерб здоровью астронавтов или влияют на качество работы в полете. Неизвестна важность эндокринных изменений в длительных полетах, так же как и то, являются ли они предвестниками очень серьезных последствий.
     
Признательность: Авторы хотели бы выразить свою высокую оценку работ в этой области Воздушно-космической Медицинской Ассоциации.