Kosmoso biologija ir medicina, kaip ir apskritai astronautika, galėjo atsirasti tik tuomet, kai šalies mokslinis ir ekonominis potencialas pasieks pasaulio viršūnes.

Vienas iš pirmaujančių kosmoso biologijos ir medicinos ekspertų yra akademikas Olegas Georgijevičius Gazenko. 1956 m. jis buvo įtrauktas į mokslininkų grupę, kuriai pavesta teikti medicininę pagalbą būsimiems skrydžiams į kosmosą. Nuo 1969 m. Olegas Georgijevičius vadovavo SSRS sveikatos apsaugos ministerijos Medicinos ir biologinių problemų institutui.

O. Gazenko pasakoja apie kosmoso biologijos ir kosmoso medicinos raidą, apie problemas, kurias sprendžia jos specialistai.

Kosmoso medicina

Kartais jie klausia: kur prasidėjo kosmoso biologija ir kosmoso medicina? O atsakant kartais galima išgirsti ir perskaityti, kad tai prasidėjo nuo baimių, su tokiais klausimais kaip: ar žmogus galės kvėpuoti, valgyti, miegoti ir pan., kai nėra gravitacijos?

Žinoma, šie klausimai iškilo. Tačiau viskas buvo kitaip nei, tarkime, didžiųjų geografinių atradimų laikais, kai jūreiviai ir keliautojai leidosi į kelionę nė nenutuokdami, kas jų laukia. Iš esmės žinojome, kas žmogaus laukia kosmose, ir šios žinios buvo gana pagrįstos.

Kosmoso biologija ir kosmoso medicina prasidėjo ne iš niekur. Jie išaugo iš bendrosios biologijos ir perėmė ekologijos, klimatologijos ir kitų disciplinų, įskaitant technines, patirtį. Teorinė analizė, kuris buvo prieš Jurijaus Gagarino skrydį, buvo pagrįstas aviacijos, jūrų ir povandeninės medicinos duomenimis. Buvo ir eksperimentinių duomenų.

Dar 1934 m., iš pradžių čia, o kiek vėliau ir JAV, įtakas buvo bandoma tyrinėti viršutiniai sluoksniai gyvų organizmų atmosfera, ypač vaisinių muselių paveldimumo mechanizmas. Pirmieji gyvūnų – pelių, triušių, šunų – skrydžiai geofizinėmis raketomis datuojami 1949 metais. Šiais eksperimentais įtaka gyvam organizmui buvo tiriama ne tik viršutinių atmosferos sluoksnių sąlygų, bet ir paties raketos skrydžio.

Mokslo gimimas

Visada sunku nustatyti bet kurio mokslo gimimo datą: vakar, sakoma, dar nebuvo, bet šiandien atsirado. Tačiau tuo pat metu bet kurios žinių šakos istorijoje yra įvykis, žymintis jos formavimąsi.

Ir kaip, tarkime, „Galileo“ darbą galima laikyti eksperimentinės fizikos pradžia, taip gyvūnų orbitiniai skrydžiai žymėjo kosminės biologijos gimimą – tikriausiai visi prisimena šunį Laiką, antruoju sovietiniu dirbtiniu Žemės palydovu m. 1957 m.

Tada palydoviniuose laivuose buvo organizuota dar viena biologinių bandymų serija, kuri leido ištirti gyvūnų reakciją į skrydžio į kosmosą sąlygas, stebėti juos po skrydžio, tirti ilgalaikes genetines pasekmes.

Taigi iki 1961 metų pavasario žinojome, kad žmogus sugebės skristi į kosmosą – preliminari analizė parodė, kad viskas turėtų būti gerai. Ir, nepaisant to, kadangi buvo kalbama apie žmogų, visi norėjo turėti tam tikras garantijas nenumatytoms aplinkybėms.

Todėl pirmieji skrydžiai buvo ruošiami su apsauginiais tinklais ir net, jei norite, su perdraudimu. Ir čia tiesiog neįmanoma neprisiminti Sergejaus Pavlovičiaus Korolevo. Galima įsivaizduoti, kiek daug darbo ir rūpesčių turėjo vyriausiasis dizaineris ruošdamas pirmąjį pilotuojamą skrydį į kosmosą.

Ir, nepaisant to, jis gilinosi į visas medicininės ir biologinės skrydžių paslaugos smulkmenas, rūpinosi maksimaliu jos patikimumu. Taigi Jurijui Aleksejevičiui Gagarinui, kurio skrydis turėjo trukti pusantros valandos ir kuris paprastai galėjo išsiversti be maisto ir vandens, buvo duota maisto ir kt. reikalingų prekių kelioms dienoms. Ir jie pasielgė teisingai.

Priežastis ta, kad tada mes tiesiog neturėjome pakankamai informacijos. Pavyzdžiui, jie žinojo, kad esant nulinei gravitacijai gali atsirasti vestibulinio aparato sutrikimų, tačiau buvo neaišku, ar jie bus tokie, kokius mes įsivaizduojame.

Kitas pavyzdys – kosminė spinduliuotė. Jie žinojo, kad tai egzistuoja, tačiau iš pradžių sunku nustatyti, kiek tai pavojinga. Tuo pradiniu laikotarpiu pačios kosmoso tyrinėjimai ir žmogaus atliekami jos tyrinėjimai vyko lygiagrečiai: dar nebuvo ištirtos visos erdvės savybės, bet skrydžiai jau prasidėjo.

Todėl radiacinė apsauga laivuose buvo galingesnė nei reikalaujama realiomis sąlygomis. Čia noriu pabrėžti, kad kosmoso biologijos mokslinis darbas nuo pat pradžių buvo pastatytas ant tvirto, akademinio pagrindo, požiūris į šių iš pažiūros taikomų problemų plėtojimą buvo labai esminis.

Kosmoso biologijos raida

Akademikas V.A.Engelhardtas, tuo metu būdamas SSRS mokslų akademijos Bendrosios biologijos skyriaus akademiku-sekretoriumi, daug pastangų ir dėmesio skyrė tam, kad kosmoso biologijai ir kosmoso medicinai būtų gera pradžia.

Plečiant mokslinius tyrimus ir kuriant naujas komandas bei laboratorijas daug padėjo akademikas N. M. Sissakyanas: jo iniciatyva jau šeštojo dešimtmečio pradžioje kosmoso biologijos ir kosmoso medicinos srityje veikė 14 įvairių akademinių institutų laboratorijų, sutelktas stiprus mokslinis personalas. juose.

Akademikas V. N. Černigovskis įnešė didelį indėlį į kosmoso biologijos ir kosmoso medicinos plėtrą. Kaip Akademijos viceprezidentas medicinos mokslai SSRS, į šių problemų kūrimą jis įtraukė daug savo akademijos mokslininkų.

Tiesioginiai pirmųjų kosmoso biologijos eksperimentų vadovai buvo akademikas V. V. Parinas, specialiai tyrinėjęs kosmoso fiziologijos problemas, ir profesorius V. I. Yazdovskis. Būtina prisiminti pirmąjį Medicinos ir biologinių problemų instituto direktorių profesorių A. V. Lebedinskį.

Nuo pat pradžių darbui vadovavo žymūs mokslininkai, o tai užtikrino gerą tyrimų organizavimą ir dėl to teorinio numatymo gilumą bei tikslumą, ką puikiai patvirtino kosminių skrydžių praktika.

Trys iš jų nusipelno ypatingo dėmesio.

— Tai biologinis eksperimentas su antruoju dirbtiniu palydovu, parodęs, kad gyva būtybė erdvėlaivyje gali būti kosminėje erdvėje nepakenkdama sau.

— Tai Jurijaus Gagarino skrydis, kuris parodė, kad kosmosas neturi neigiamos įtakos emocinei ir psichinei žmogaus sferai (o tokių rūpesčių buvo), kad žmogus, kaip ir Žemėje, gali mąstyti ir dirbti erdvėje. skrydis.

„Ir galiausiai tai yra Aleksejaus Leonovo kosminis žygis: žmogus specialiu skafandru buvo ir dirbo ne laive ir – svarbiausia, kas domino mokslininkus – užtikrintai orientavosi erdvėje.

Į šią kategoriją reikėtų įtraukti ir amerikiečių astronautų nusileidimą Mėnulio paviršiuje. Apollo programa taip pat patvirtino kai kurias teoriškai Žemėje sukurtas koncepcijas.

Pavyzdžiui, buvo patvirtintas žmogaus judėjimo pobūdis Mėnulyje, kur gravitacijos jėga yra daug mažesnė nei Žemėje. Praktika patvirtino ir teorinę išvadą, kad greitas skrydis per Žemę juosiančias radiacijos juostas nėra pavojingas žmonėms.

Sakydamas „praktika“ turiu omenyje ne tik skraidančius žmones. Prieš juos skrido mūsų automatinės stotys, tokios kaip „Luna“ ir „Zond“ bei amerikiečių „Surveyers“, kurios nuodugniai ištyrė situaciją tiek maršrute, tiek pačiame Mėnulyje.

Beje, gyvos būtybės skraidė aplink Mėnulį Zonduose ir saugiai grįžo į Žemę. Taigi žmonių skrydis pas mūsų naktinę žvaigždę buvo paruoštas labai iš esmės.

Kaip matyti iš pateiktų pavyzdžių, labiausiai būdingas bruožas Pirmasis kosmoso biologijos laikotarpis buvo atsakymų į esminius klausimus paieška. Šiandien, kai dažniausiai gaunami šie, o tuo pačiu ir gana išsamūs atsakymai, ieškota giliau.

Kosminio skrydžio kaina

Šiuolaikinei stadijai būdingas nuodugnesnis ir subtilesnis giluminių, fundamentalių biologinių, biofizinių, biocheminių procesų, vykstančių gyvame organizme kosminio skrydžio sąlygomis, tyrimas. Ir ne tik studijuoti, bet ir bandyti valdyti šiuos procesus.

Kaip mes galime tai paaiškinti?

Žmogaus skrydis į kosmosą raketa nėra abejingas kūno būklei. Žinoma, jo prisitaikymo galimybės yra neįprastai didelės ir lanksčios, bet ne neribotos.

Be to, jūs visada turite mokėti už bet kurį įrenginį. Tarkime, skrydžio metu sveikata stabilizuosis, tačiau sumažės darbo efektyvumas.

Nesvarumo būsenoje prisitaikysite prie „nepaprasto lengvumo“, bet prarasite raumenų jėgą ir kaulų stiprumą... Šie pavyzdžiai – paviršiuje. Tačiau akivaizdu, kad gilūs gyvybės procesai taip pat paklūsta šiam dėsniui (ir yra to įrodymų). Jų prisitaikymas nėra toks pastebimas, trumpalaikiuose skrydžiuose jis gali ir nepasireikšti, tačiau skrydžiai vis ilgėja.

Koks mokestis už tokį įrenginį? Ar galiu su tuo sutikti, ar tai nepageidautina? Pavyzdžiui, žinoma, kad astronautų kraujyje skrydžio metu sumažėja eritrocitų – raudonųjų kraujo kūnelių, pernešančių deguonį. Sumažėjimas nežymus, nepavojingas, bet tai trumpas skrydis. Kaip šis procesas vyks ilgo skrydžio metu?

Visa tai reikia žinoti, norint sukurti prevencinę apsaugos sistemą ir taip išplėsti žmogaus galimybes gyventi ir dirbti erdvėje. Ir ne tik astronautams – specialiai atrinktiems ir apmokytiems žmonėms, bet ir mokslininkams, inžinieriams, darbininkams, o gal ir menininkams.

Pati „kosmoso medicinos ir biologijos“ sąvoka gilinama. Pagal planą tai taikomasis mokslas, kuris, remdamasis bendrais biologijos duomenimis, kuria savo rekomendacijas, metodus ir metodikas žmogaus elgesiui erdvėje. Iš pradžių buvo taip. Tačiau dabar paaiškėjo, kad kosmoso biologija ir kosminė medicina yra ne bendrosios biologijos darinys, o visa biologija kaip visuma, tik tyrinėjanti organizmus ypatingomis egzistavimo sąlygomis.

Abipusiai mokslo interesai

Juk viską, ką žmogus daro Žemėje, jis pradeda daryti kosmose: valgo, miega, dirba, ilsisi, labai tolimuose skrydžiuose žmonės gims ir mirs – žodžiu, žmogus pradeda gyventi kosmose. visapusiška biologinė prasmė. Ir todėl dabar tikriausiai nerasime nei vienos mums abejingos biologijos ir medicinos žinių skyriaus.

Dėl to tyrimų mastai išaugo: jei pirmuosiuose kosmoso biologijos ir kosmoso medicinos žingsniuose dalyvavo dešimtys mokslininkų, tai dabar šimtai institucijų ir tūkstančiai pačių įvairiausių ir kartais netikėtų, iš pirmo žvilgsnio, profilių specialistų. pateko į jos orbitą.

Štai pavyzdys: Organų ir audinių transplantacijos institutas, kuriam vadovauja garsus chirurgas profesorius V.I. Šumakovas. Atrodytų, kas gali būti bendro tarp tyrimo Sveikas kūnas ypatingomis skrydžio į kosmosą sąlygomis ir tokia kraštutinė priemonė gelbėti beviltiškus pacientus kaip organų transplantacija? Tačiau yra kažkas bendro.

Abipusių interesų sritis yra susijusi su imuniteto problemomis – natūralia organizmo apsauga nuo bakterijų, mikrobų ir kt. svetimkūniai. Nustatyta, kad skrydžio į kosmosą metu organizmo imunologinė apsauga susilpnėja. Tam yra daugybė priežasčių, viena iš jų yra tokia.

Įprastame gyvenime mes visada ir visur susiduriame su mikrobais. Erdvinio laivo uždaroje erdvėje atmosfera beveik sterili, o mikroflora daug skurdesnė. Imuninė sistema tampa praktiškai „bedarbė“ ir „praranda formą“, kaip ir sportininkas, jei ilgą laiką nesitreniruoja.

Bet net ir organų transplantacijos metu, kad organizmas jų neatmestų, būtina dirbtinai sumažinti imuniteto lygį. Čia yra mūsų bendrus klausimus: kaip organizmas elgiasi tokiomis sąlygomis, kaip apsisaugoti nuo infekcinių ligų?..

Yra dar viena abipusių interesų sritis. Tikime, kad laikui bėgant žmonės skris ir gyvens kosmose labai ilgai. Tai reiškia, kad jie gali susirgti. Todėl reikia, pirma, įsivaizduoti, kokios tai galėtų būti ligos, antra, aprūpinti skrendančius žmones diagnostine įranga ir, žinoma, gydymu.

Tai gali būti vaistai, bet gali būti ir dirbtinis inkstas – negalime atmesti galimybės, kad tokių lėšų prireiks tolimose ekspedicijose. Tad kartu su Organų ir audinių transplantacijos instituto specialistais galvojame, kaip būsimų kosminių ekspedicijų dalyvius aprūpinti „atsarginėmis dalimis“ ir kokia turėtų būti „remonto technologija“.

Tačiau operacija erdvėje, žinoma, yra kraštutinis atvejis. Pagrindinis vaidmuo teks ligų prevencijai ir prevencijai. O štai mityba gali vaidinti svarbų vaidmenį kaip medžiagų apykaitos ir jos pokyčių, jei jie atsiranda, valdymo, ir neuroemocinio streso mažinimo priemonė.

Tam tikru būdu paruošta dieta, įtraukiant į maistą atitinkamus vaistus, atliks savo darbą žmogaus nepastebimai, procedūra neturės vaisto vartojimo. SSRS medicinos mokslų akademijos Mitybos institute, vadovaujant SSRS medicinos mokslų akademijos akademikui A. A. Pokrovskiui, keletą metų atlikome atitinkamus tyrimus.

Kitas pavyzdys: N. N. Priorovo vardo Centrinis traumatologijos ir ortopedijos institutas (CITO), kuriam vadovauja SSRS medicinos mokslų akademijos akademikas M. V. Volkovas. Instituto domėjimosi sritis yra žmogaus skeleto sistema. Be to, tiriami ne tik lūžių ir sumušimų gydymo būdai, protezavimo metodai, bet ir visokie pokyčiai. kaulinis audinys.

Pastarasis taip pat mus domina, nes tam tikri kaulinio audinio pokyčiai vyksta ir erdvėje. Šių procesų įtakos metodai, naudojami tiek kosmose, tiek klinikoje, iš esmės yra labai panašūs.

Mūsų laikais paplitusi hipokinezija – mažas mobilumas – erdvėje dar ryškesnė. Po du mėnesius trukusios ligos iš lovos pakylančio žmogaus būklė prilygsta iš skrydžio grįžtančio astronauto būklei: abiem iš naujo reikia išmokti vaikščioti žeme.

Faktas yra tas, kad esant nulinei gravitacijai, dalis kraujo juda iš apatinės kūno dalies į viršutinę dalį, teka į galvą. Be to, raumenys, negaudami įprasto krūvio, silpsta. Maždaug tas pats nutinka, kai ilgai guli lovoje. Žmogui sugrįžus į Žemę (arba atsikėlus po ilgos ligos), vyksta atvirkštinis procesas – kraujas greitai teka iš viršaus į apačią, o tai lydi galvos svaigimas ir gali net apalpti.

Kad išvengtų tokių reiškinių, skrydžio metu astronautai savo raumenis apkrauna ant specialaus treniruoklio ir naudoja vadinamąją vakuuminę sistemą, kuri padeda dalį kraujo perkelti į apatinę kūno pusę. Grįžę iš skrydžio jie kurį laiką dėvi profilaktinius kostiumus po skrydžio, kurie, priešingai, neleidžia greitai nutekėti kraujui iš viršutinės kūno dalies.

Dabar naudojami panašūs įrankiai gydymo įstaigos. CITO erdvės tipo treniruokliai leidžia pacientams „vaikščioti“ neišlipant iš lovos. O kostiumai po skrydžio buvo sėkmingai išbandyti A. V. Višnevskio chirurgijos institute – su jų pagalba pacientai tiesiogine to žodžio prasme greičiau atsistoja ant kojų.

Kraujo persiskirstymas organizme yra ne tik mechaninis procesas, bet ir veikia fiziologines funkcijas todėl jis yra labai svarbus tiek kosmoso biologijai, tiek medicinai, tiek klinikinei kardiologijai. Be to, sveikų žmonių kraujotakos reguliavimo klausimai keičiant kūno erdvinę padėtį dar nėra pakankamai ištirti.

O atlikdami bendrus tyrimus su A. L. Myasnikovo Kardiologijos institutu ir Organų ir audinių transplantacijos institutais gavome pirmųjų įdomių duomenų apie tai, kaip, pavyzdžiui, kinta slėgis įvairūs laivai o širdies ertmės, kai keičiasi kūno padėtis erdvėje. Apie tai, kaip ir kokiu tempu keičiasi per fizinė veikla kraujo, tekančio iš smegenų, arba iš kepenų, arba iš raumenų, biocheminė sudėtis, tai yra atskirai nuo kiekvieno organo.

Tai leidžia giliau įvertinti jo darbą ir būklę. Aptariamas tyrimas neįprastai praturtina mūsų žinias apie žmogaus fiziologiją ir biochemiją; tai yra fundamentalaus žmogaus biologinės esmės tyrimo pavyzdys. Ir tai ne vienintelis pavyzdys.

Jau minėjau, kad kosmose žmogaus raudonųjų kraujo kūnelių skaičius mažėja ir svarbu suprasti šio reiškinio priežastis. Specialūs tyrimai, ypač su palydovu Cosmos-782, parodė, kad kosmose šių ląstelių stabilumas (atsparumas) mažėja, todėl jos sunaikinamos dažniau nei įprastomis žemiškomis sąlygomis, sumažėja vidutinė jų gyvenimo trukmė.

Dabar, žinoma, turėsime išsiaiškinti, kaip išlaikyti raudonųjų kraujo kūnelių stabilumą. Tai svarbu erdvei, bet taip pat gali būti naudinga kovojant su anemija ir kitomis kraujo ligomis.

Tai, kad kosmoso biologija labai neabejotinai dalyvauja fundamentiniuose žmogaus kūno tyrimuose, charakterizuoja dabartinį jo raidos etapą.Fundamentalūs tyrimai sudaro pagrindą tolesnei praktinės veiklos plėtrai. Mūsų atveju padėti pamatai tolimesniam žmogaus žengimui į kosmosą.

Kas skris į kosmosą

Jau dabar kosmoso tyrinėjimų poreikiai verčia mokslininkus galvoti apie į kosmosą skrendančių specialistų skaičiaus didinimą.

Artimiausiais metais galime tikėtis, kad orbitoje atsiras mokslininkų – kosmoso tyrinėtojų, inžinierių – įvairių Žemėje neįmanomų medžiagų nežemiškos gamybos organizatorių, kosminių objektų surinkimo ir gamybos įrenginių aptarnavimo darbuotojų ir kt.

Šiems specialistams, matyt, teks plėsti šiuo metu gana siaurus medikų atrankos „vartus“, tai yra sumažinti formalius sveikatos būklės reikalavimus ir mažinti parengiamųjų mokymų apimtį.

Kartu, žinoma, turi būti garantuotas visiškas šių žmonių saugumas ir, sakyčiau, skrydžio nekenksmingumas.

Orbitinio skrydžio metu tai padaryti gana paprasta: galite ne tik nuolat stebėti įgulos būklę, bet ir kaip paskutinė priemonė, visada galima grąžinti žmogų į Žemę per kelias valandas. Tarpplanetiniai skrydžiai yra kitas dalykas, jie bus daug savarankiškesni.

Ekspedicija, tarkime, į Marsą užtruks 2,5–3 metus. Tai reiškia, kad požiūris į tokių ekspedicijų organizavimą turėtų būti kitoks nei skrendant orbitoje. Čia, aišku, negalima mažinti sveikatos reikalavimų renkantis kandidatus.

Be to, man atrodo, kad kandidatai turėtų pasižymėti ne tik puikia sveikata, bet ir tam tikromis specifinėmis savybėmis – tarkime, gebėjimu lengvai prisitaikyti prie besikeičiančių aplinkos sąlygų ar tam tikro reakcijos į ekstremalias įtakas pobūdį.

Labai svarbus organizmo gebėjimas prisitaikyti prie biologinių ritmų pokyčių. Faktas yra tas, kad mums būdingi ritmai yra grynai žemiškos kilmės. Pavyzdžiui, svarbiausia iš jų – dieninė – tiesiogiai susijusi su dienos ir nakties kaita. Tačiau žemiškoji diena egzistuoja tik Žemėje, kitose planetose diena natūraliai skiriasi, ir jūs turėsite prie jų prisitaikyti.

Ką veikti skrydžio metu

Klausimai, susiję su moraliniu klimatu, kuris bus sukurtas laive, tampa labai svarbūs. Ir čia esmė ne tik asmeninėse žmonių savybėse, bet ir jų darbo organizavime, kasdieniame gyvenime – apskritai gyvenime, atsižvelgiant į kiekvieno ekipažo nario poreikius, įskaitant ir estetinius. Šis klausimų spektras yra bene sudėtingiausias.

Pavyzdžiui, laisvo laiko problema. Manoma, kad skrydžio į Marsą metu darbo krūvis kiekvienam įgulos nariui bus ne didesnis nei 4 valandos per dieną. 8 valandas skirkime miegui, liks 12. Ką su jomis daryti? Ribotoje erdvėlaivio erdvėje su pastovia įgulos sudėtimi tai padaryti nėra taip paprasta. Knygos? Muzika? Filmai? Taip, bet ne bet koks. Muzika, net mėgstama muzika, gali sukelti pernelyg didelį emocinį susijaudinimą ir padidinti atsiskyrimo nuo namų jausmą.

Neigiamų reakcijų gali sukelti ir dramatiško ar tragiško pobūdžio knygos bei filmai, tačiau nuotykių, fantazijos žanras, keliautojų, poliarinių tyrinėtojų, speleologų knygos, kuriose yra medžiagos palyginimui ir įsijautimui, neabejotinai bus sutikti gerai. Galite spręsti kryžiažodžius ir galvosūkius, tačiau žaisti šachmatais ar šaškėmis vargu ar rekomenduojama, nes tokiuose žaidimuose yra nepageidautinas konkurencijos elementas tokioje situacijoje.

Visi šie svarstymai kilo iš jau vykdomų tyrimų. Jos, mano nuomone, labai skatina artimą žmogaus psichologijos studiją, ir manau, kad laikui bėgant, kai įvardintos problemos bus pakankamai išvystytos, jos duos didelę naudą žemiškajai praktikai – organizuojant žmonių darbą ir laisvalaikį.

Gyvybės palaikymas ekspedicijoms

Ypatingą vietą tarpplanetinių skrydžių plėtroje užima ekspedicijų gyvybės palaikymas. Dabar astronautai tiesiog pasiima viską, ko reikia skrydžio iš Žemės metu (atmosfera atsinaujina tik iš dalies, kai kuriuose skrydžiuose buvo atlikta eksperimentinė vandens regeneracija).

Tačiau su savimi negalite pasiimti trejų metų prekių. Tarpplanetiniame laive būtina sukurti uždarą ekologinę sistemą, panašią į žemiškąją, bet miniatiūrinę, kuri aprūpins įgulą maistu, vandeniu, grynas oras ir išmesti atliekas.

Užduotis yra neįtikėtinai sunki! Iš esmės kalbame apie konkurenciją su gamta: tai, ką gamta kūrė daugybę milijonų metų visoje planetoje, žmonės bando atgaminti laboratorijoje, o paskui perkelti į erdvėlaivį.

Toks darbas jau daugelį metų buvo vykdomas mūsų institute, Krasnojarsko fizikos institute, pavadintame L. V. Kirenskio vardu. Kai kurie dalykai jau padaryti, bet mes vis dar negalime kalbėti apie didelę sėkmę. Daugelis ekspertų paprastai mano, kad reali praktinė sėkmė gali būti pasiekta tik per 15-20 metų. Galbūt, žinoma, anksčiau, bet ne per daug.

Genetika

Galiausiai, genetikos ir reprodukcijos problemos. Mūsų institutas kartu su Maskvos valstybiniu universitetu ir SSRS mokslų akademijos Vystymosi biologijos institutu atlieka tyrimus, kuriais siekiama nustatyti nesvarumo poveikį embriogenezei ir morfogenezei.

Eksperimentai, ypač su palydovu Cosmos-782, parodė, kad nesvarumas netrukdo vabzdžiams (vaisinėms muselėms) susilaukti normalių palikuonių, o sudėtingesniuose organizmuose - žuvyse, varlėse - daugeliu atvejų buvo pažeidimai ir nukrypimai nuo normos. atrado. Tai rodo, kad normaliam vystymuisi pirmaisiais embriono gyvenimo tarpsniais jiems reikia gravitacijos jėgos, todėl ši jėga turėtų būti sukurta dirbtinai.

Ilgalaikių skrydžių į kosmosą problemos

Taigi ilgalaikių skrydžių į kosmosą problema šiandien yra pati svarbiausia mūsų darbe. Ir čia teisėtas klausimas: kiek gali trukti žmogaus buvimas erdvėje? Šiuo metu neįmanoma tiksliai atsakyti. Skrydžio metu organizme vyksta nemažai procesų, kurių dar negalima suvaldyti. Jie iki galo neištirti, juk žmogus dar neskrido daugiau nei tris mėnesius, o kaip šie procesai vyks ilgesniais skrydžio laikotarpiais, nežinome.

Būtinas objektyvus, eksperimentinis patikrinimas, o klausimas dėl, tarkime, trejų metų žmogaus buvimo kosmose galimybės turi būti išspręstas žemoje Žemės orbitoje. Tik tada turėsime garantiją, kad tokia ekspedicija vyks saugiai.

Bet manau, kad šiame kelyje žmogus nesusidurs su neįveikiamomis kliūtimis. Šią išvadą galima padaryti remiantis dabartinėmis žiniomis. Juk dar tik prasidėjo žmonijos kosminis amžius, o, vaizdžiai tariant, dabar dar tik ruošiamės ilgai žmonijos laukiančiai kelionei erdvėje.

Savivaldybės biudžetinė švietimo įstaiga

8 pagrindinė vidurinė mokykla

Regioninis konkursas „Kosmonautika“

Nominacija „Kosmoso biologija ir medicina“

„Žmogus ir erdvė: biologiniai ir medicininiai tyrimai kosmose“

Darbas baigtas

Viničenko Natalija Vasiljevna

matematikos ir fizikos mokytojas

Donecko miestas, Rostovo sritis

2016 m

Įvadas Kosmoso biologija ir medicina - sudėtingas mokslas, tiriantis žmogaus ir kitų organizmų ypatybes skrydžio į kosmosą sąlygomis. Pagrindinis kosmoso biologijos ir medicinos tyrimų uždavinys yra gyvybės palaikymo priemonių ir metodų kūrimas, išsaugant erdvėlaivių ir stočių įgulos narių sveikatą ir darbingumą įvairios trukmės ir sudėtingumo skrydžio metu. Kosmoso biologija ir medicina yra neatsiejamai susijusios su kosmonautika, astronomija, astrofizika, geofizika, biologija, aviacijos medicina ir daugeliu kitų mokslų.

Temos aktualumas yra gana didelis mūsų šiuolaikiniame ir greitame XXI amžiuje.

Tema „Medicininiai ir biologiniai tyrimai kosmose“ mus sudomino ir nusprendėme tai padaryti tiriamasis darbas apie šią temą.

2016-ieji yra jubiliejiniai metai – sukanka 55 metai nuo pirmojo žmogaus skrydžio į kosmosą. Nuo seniausių laikų žmogų traukė ir traukė žvaigždėtas dangus. Svajonė sukurti lėktuvą atsispindi beveik visų pasaulio tautų mituose, legendose ir pasakose. Vyras labai norėjo skristi. Pirmiausia jis nusprendė pasidaryti sparnus kaip paukštis. Jis pakilo aukščiau į kalnus ir su tokiais sparnais nušoko žemyn. Tačiau dėl to jis susilaužė tik rankas ir kojas, tačiau tai neprivertė žmogaus atsisakyti svajonės. Jis sugalvojo metalinį paukštį su pritvirtintais sparnais ir pavadino jį lėktuvu. Praėjo metai ir vystėsi moderni aviacija. Jo raida yra visa istorija su daugybe gražių ir labai įdomių puslapių Mokslai. Ekspedicijos vyksta į visus Žemės kampelius. Mokslininkai ieško, randa ir iš naujo tyrinėja nežinomybę, kad galėtų ją suteikti žmonėms. Į kosmosą prasiskverbę žmonės atrado ne tik naują erdvę, bet ir didžiulį, neįprastą pasaulį, panašų į neištirtą žemyną. Unikalios sąlygos – vakuumas, nesvarumas, žema temperatūra – sukūrė naujas mokslo ir gamybos šakas.

Mūsų nuostabus mokslininkas K. E. Ciolkovskis sakė:

"...Žmonija neliks amžinai Žemėje, bet, siekdama šviesos ir erdvės, pirmiausia nedrąsiai prasiskverbs už atmosferos ribų, o tada užkariaus visą aplinkinę erdvę."

Dabar matome, kaip pildosi pranašiški mokslininko žodžiai. Spartus mokslo ir technologijų vystymasis leido 1957 metų spalį paleisti pirmąjį dirbtinį Žemės palydovą į žemąją Žemės orbitą. 1961 metais žmogus pirmą kartą išlipo iš savo „lopšio“ į didžiules visatos platybes. O po ketverių metų jis išėjo iš erdvėlaivio ir pro ploną skafandro stiklą pažvelgė į Žemę iš šono. Taip prasidėjo žmonijos kosminis amžius, prasidėjo kosmoso tyrinėjimai, pradėjo formuotis nauja ypatinga profesija – astronauto. Šios profesijos pradžią padėjo pirmojo planetos kosmonauto Yu. A. Gagarino skrydis.

Astronautas yra žmogus, kuris išbando kosmoso technologijas ir valdo jas kosmose.

Astronautas yra tyrinėtojas. Kiekviena diena orbitoje yra eksperimentinis darbas kosminėje laboratorijoje.

Astronautas atlieka biologo vaidmenį, atlieka gyvų organizmų stebėjimus.

Kosmonautas yra medikas, kai dalyvauja medicininiuose įgulos narių sveikatos tyrimuose.

Kosmonautas yra statybininkas, montuotojas.

Mokslininkai įsitikino, kad gyvos būtybės gali gyventi nesvarumo sąlygomis. Kelias į kosmosą buvo atviras. O Gagarino skrydis įrodė, kad žmogus gali pakilti į kosmosą ir nesužalotas grįžti į Žemę.
Pradėti. vidurio medicininiai ir biologiniai tyrimai.

Kosmoso biologijos ir medicinos raidos atspirties taškais laikomi šie etapai: 1949 m. – pirmą kartą atsirado galimybė atlikti biologinius tyrimus raketų skrydžių metu; 1957 m. – pirmą kartą gyva būtybė (šuo Laika) buvo išsiųsta į orbitinį skrydį netoli Žemės antruoju dirbtiniu Žemės palydovu; 1961 m. – pirmasis pilotuojamas skrydis į kosmosą, kurį atliko Yu. A. Gagarinas. Siekiant moksliškai pagrįsti mediciniškai saugaus žmogaus skrydžio į kosmosą galimybę, buvo ištirta erdvėlaivio paleidimui, orbitiniam skrydžiui, nusileidimui ir nusileidimui į Žemę būdingų smūgių tolerancija, biotelemetrinės įrangos ir astronautų gyvybės palaikymo sistemų veikimas. buvo išbandytas. Didžiausias dėmesys buvo skiriamas nesvarumo ir kosminės spinduliuotės poveikio organizmui tyrimams. Laika (šuo kosmonautas) 1957 mR rezultatai, gauti atliekant biologinius eksperimentus su raketomis, antruoju dirbtiniu palydovu (1957), besisukančiais erdvėlaiviais-palydovais (1960-1961), kartu su antžeminių klinikinių, fiziologinių, psichologinių, higieninių ir kitų tyrimų duomenimis, iš tikrųjų atvėrė kelią žmogui. į kosmosą. Be to, biologiniai eksperimentai erdvėje ruošiantis pirmajam žmogaus skrydžiui į kosmosą leido nustatyti daugybę funkcinių pokyčių, kurie organizme vyksta veikiant skrydžio veiksniams, ir tai buvo pagrindas planuojant vėlesnius eksperimentus su gyvūnais. ir augalų organizmai pilotuojamų erdvėlaivių, orbitinių stočių ir biopalydovų skrydžių metu. Pirmasis pasaulyje biologinis palydovas su eksperimentiniu gyvūnu – šunimi „Laika“. Į orbitą paleistas 1957 m. lapkričio 3 d. Ir išbuvo ten 5 mėnesius. Palydovas orbitoje egzistavo iki 1958 m. balandžio 14 d. Palydovas turėjo du radijo siųstuvus, telemetrinę sistemą, programinį įrenginį, mokslinius prietaisus Saulės spinduliuotei ir kosminiams spinduliams tirti, regeneravimo ir šiluminės kontrolės sistemas sąlygoms salone palaikyti. būtinas gyvūno egzistavimui. Gauta pirmoji mokslinė informacija apie gyvo organizmo būklę skrydžio į kosmosą sąlygomis.

Mažai kas žino, kad prieš išsiunčiant žmogų į kosmosą buvo atlikta daugybė eksperimentų su gyvūnais, siekiant nustatyti nesvarumo, radiacijos, ilgo skrydžio ir kitų veiksnių poveikį gyvam organizmui. Gyvūnai atliko pirmuosius skrydžius į stratosferą. Pirmuoju skrydžiu karšto oro balionas vyras atsiuntė aviną, gaidį ir antį. 1951–1960 metais buvo atlikta daugybė eksperimentų, skirtų tirti gyvo organizmo reakciją į perkrovas, vibracijas ir nesvarumą geofizinių raketų paleidimo metu. Antroje paleidimų serijoje 1954–1956 m. iki 110 km aukščio, eksperimentų tikslas buvo išbandyti gyvūnams skirtus skafandrus kabinos slėgio mažinimo sąlygomis. Gyvūnai su skafandrais buvo išmesti: vienas šuo iš 75-86 km aukščio, antrasis iš 39-46 km aukščio.Skrydžiai su gyvūnais nesiliauja iki šiol. Gyvūnų skrydžiai į kosmosą vis dar suteikia daug naudingos informacijos. Taigi vieną mėnesį trukęs palydovo Bion-M skrydis su įvairiais gyvais organizmais suteikė daug medžiagos radiacijos ir užsitęsusio nesvarumo poveikiui gyvybinėms organizmo funkcijoms tirti.

ESJei anksčiau mokslininkai domėjosi perkrovų ir kosminės spinduliuotės poveikiu gyviems organizmams, dabar didžiausias dėmesys skiriamas nervų ir imuninės sistemos darbui. Taip pat svarbu ištirti skrydžio į kosmosą veiksnių įtaką regeneracinėms ir reprodukcinėms organizmo funkcijoms. Ypač įdomi yra užduotis atkurti visą biologinio dauginimosi ciklą nesvarumo sąlygomis. Kodėl?Anksčiau ar vėliau mūsų laukia gyvenvietės kosmose ir itin ilgi skrydžiai į kitas žvaigždes.

Tačiau kol skrydžiai į kosmosą nepavyko, bandymų metu žuvo 18 šunų. Jų mirtis nebuvo beprasmiška. Tik gyvūnų dėka žmonėms tapo įmanomas skrydis į kosmosą. Ir šiandien niekas neabejoja, kad erdvė žmonėms reikalinga. Prieš pirmąjį ilgą 18 dienų skrydį Nikolajevas ir Sevastjanovas 22 dienoms išsiuntė į kosmosą šunis Veteroką ir Ugolyą. Įdomu tai, kad į kosmosą visada buvo siunčiami tik mišrūnai. Priežastis? Protingesni ir ištvermingesni už jų grynaveislius kolegas. Veterokas ir Ugolekas iš kosmoso grįžo visiškai nuogi. Tai yra, be kailio, kuris liko prastai prigludusiuose skafandruose, kuriuos šunys trynė visas šias nesibaigiančias dienas. Įrodyta, kad pagrindinis aplinkos veiksnys Stebimi kūno poslinkiai skrydžio į kosmosą metu yra nesvarumas. Tačiau tai nesukelia genų ir chromosomų mutacijų, ląstelių dalijimosi mechanizmas, kaip taisyklė, nėra sutrikdytas.

1990 metų kovo 22 dieną putpelės specialiame kosminiame inkubatoriuje nulaužė margas pilkai rudos spalvos kiaušinio lukštą ir tapo pirmuoju gyvu padaru, gimusiu kosmose. Tai buvo sensacija! Galutinis eksperimentų su japoniškomis putpelėmis be gravitacijos tikslas – sukurti erdvėlaivių įgulų gyvybės palaikymo sistemą itin ilgų tarpplanetinių kosminių skrydžių metu. Į orbitinę stotį Mir kartu su krovininiu laivu nukeliavo konteineris su 48 putpelių kiaušiniais, kuriuos astronautai atsargiai įdėjo į kosminį „lizdą“. Laukimas buvo įtemptas, tačiau lygiai 17 dieną pirmasis dėmėtasis kiaušinis sprogo į orbitą. Vos 6 gramus sveriantis naujas kosmoso gyventojas įsmeigė kiautą. Biologų džiaugsmui tas pats nutiko ir kontroliniame inkubatoriuje Žemėje. Po pirmos vištos atsirado antra, trečia... Sveikos, vikrios, gerai reagavo į garsą ir šviesą, turėjo pešimo refleksą. Tačiau neužtenka gimti erdvėje, reikia prisitaikyti prie atšiaurių jos sąlygų. Deja...

Putpelės nesugebėjo prisitaikyti prie nesvarumo. Jie, kaip pūkai, chaotiškai skraidė salono viduje, negalėdami prisikabinti prie grotų. Dėl to, kad kūnas nebuvo pritvirtintas erdvėje, jie negalėjo maitintis patys ir vėliau mirė. Tačiau į Žemę grįžo 3 jaunikliai, taip pat išgyvenę skrydį atgal. Tačiau, pasak biologų, šis eksperimentas įrodė pagrindinį dalyką – nesvarumas nepasirodė neįveikiama kliūtimi organizmo vystymuisi.

Prieš žmonėms išskrendant į kosmosą, siekiant ištirti kosminių kelionių biologinį poveikį, kai kurie gyvūnai buvo paleisti į orbitinius ir suborbitinius skrydžius į kosmosą, įskaitant daugybę fiziologiškai žmonėms artimiausių beždžionių. Ruošdamiesi skrydžiams, mokslininkai išsiaiškino, kad kosminiams skrydžiams skirtos beždžionės šią užduotį įveikia vos per 2 mėnesius ir iš tikrųjų tam tikra prasme yra pranašesnės už žmones. Pavyzdžiui, reakcijos greičiu. Beždžionei prireikė 19 minučių, kad atliktų „taikinio gesinimo“ pratimą. Ir žmogus turi valandą atlikti tą pačią užduotį! Bandymai raketų ir pirmųjų dirbtinių Žemės palydovų skrydžio metu atvėrė žmogui kelią į kosmosą ir iš esmės nulėmė pilotuojamos astronautikos vystymąsi. Buvo nustatyti šie pokyčiai: ląstelių inaktyvacija; genų ir chromosomų mutacijų atsiradimas; galimos žalos atsiradimas, kuris tik po kurio laiko realizuojasi mutacijose; mitozės eigos sutrikimai.

Visa tai rodo, kad skrydžio į kosmosą veiksniai gali sukelti visą genetinių pokyčių tūrį chromosomose. Pažanga kosmoso biologijos ir medicinos srityse labai prisidėjo sprendžiant bendrosios biologijos ir medicinos problemas. Erdvės biologija turėjo didelę įtaką ekologijai, pirmiausia žmogaus ekologijai ir gyvybės procesų bei abiotinių aplinkos veiksnių santykio tyrimams. Kosmoso biologijos darbas atliekamas su įvairių tipų gyvais organizmais – nuo ​​virusų iki žinduolių. SSRS tyrimams kosminėje erdvėje jau panaudota per 56 ir daugiau nei 36 rūšių biologinių objektų, o JAV – per 36.

Šie biologiniai tyrimai turi ilgą istoriją, apimančią pastaruosius 40 metų, o NASA ir Rusija bendradarbiavo visą tą laiką, o tai yra nuostabu“, – sako NASA projekto vadovė Nicole Raoult. Nors projektui vadovauja tarptautinė mokslininkų komanda Roscosmos. prižiūri eksperimentų misijas: „Bion-M1“ yra pirmoji Rusijos misija paleisti gyvūnus į kosmosą per 17 metų, paskutinė „Bion“ misija, 1996 m., siunčianti į orbitą 15 dienų rezus makakas, gekonus ir varliagyvius.

„Bion-M1“ sukurta siekiant padėti mokslininkams suprasti, kaip ilgalaikiai skrydžiai į kosmosą gali paveikti astronautus. "Unikalus šios misijos pobūdis yra tas, kad tai 30 dienų trukmės misija. Dauguma kitų misijų nebuvo išsiųsti gyvūnų į kosmosą tokį ilgą laiką", - praneša Raoult. “ Didelė svarba mums yra tai, kad gausime duomenų palyginimui su tai, kas jau yra šiandien.“ Vienas iš NASA eksperimentų yra skirtas tam, kaip mikrogravitacija ir radiacija veikia pelių spermatozoidų judrumą. Jei žmonės planuoja aplankyti kitas planetas ilgais skrydžiais, svarbu suprasti, ar jiems pavyks daugintis erdvėje. Kai kurioms misijoms atlikti gali prireikti dešimtmečių, todėl gali prireikti replikacijos erdvėje. Nors vienas iš NASA mokslininkų tirs pelių spermatozoidų judrumą, nėra tikimybės, kad gyvūnai poruotųsi skrydžio metu, todėl į šią kelionę buvo atrinkti tik patinai. Be mokslinio aparato Bion-M, raketa Sojuz-2.1a į orbitą iškels šešis mažus palydovus, tarp jų rusišką AIST, amerikiečių Dove-2, Pietų Korėjos palydovą G.O.D.Sat, vokišką BeeSat-2, Beesat- 3 ir SOMP.

Skrydžio Sojuz-13 metu buvo tiriama skrydžio į kosmosą veiksnių įtaka žemesniųjų augalų – chlorelės ir ančiuko – vystymuisi. Buvo atliktas dviejų tipų mikroorganizmų - vandenilio bakterijų ir urobakterijų - vystymosi nesvarumo sąlygomis tyrimas ir eksperimento rezultatas buvo gauta baltymų masė tolesnei analizei. biocheminė sudėtis. Tarpplanetiniai skrydžiai gali tapti realybe tik tada, kai bus sukurtos patikimos uždaro ciklo gyvybės palaikymo sistemos. Atlikti eksperimentai prisidėjo prie šios sudėtingos problemos sprendimo. Sojuz-13 laive buvo uždara ekologinė sistema „Oasis-2“ – biologinė ir techninė sistema, skirta tam tikrų tipų mikroorganizmams auginti. Šią instaliaciją sudarė du cilindrai – mikroorganizmų fermentatoriai, kuriuose buvo skysčiai ir dujos, kurios pereidavo iš vieno cilindro į kitą. Į vieną iš fermentatorių buvo patalpintos vandenilį oksiduojančios bakterijos – mikroorganizmai, naudojami kaip energijos šaltinis augimui, daugiausia laisvasis vandenilis, gautas elektrolizės būdu iš vandens. Kitame fermentatoriuje buvo urobakterijų, galinčių suskaidyti karbamidą. Jie sugerdavo pirmame cilindre susidariusį deguonį ir išskirdavo anglies dioksidą. Savo ruožtu anglies dioksidą naudojo vandenilį oksiduojančios bakterijos biomasei sintetinti. Tokiu būdu veikė uždara sistema, nuolat buvo atkuriami dviejų tipų mikroorganizmai.Sistema buvo visiškai izoliuota nuo laivo atmosferos, tačiau iš esmės mikroorganizmai taip pat lengvai galėjo absorbuoti anglies dvideginį iš kajutės atmosferos ir biomasė galėtų tarnauti kaip maistas astronautams. Įgulos narių surinkti masės mėginiai buvo sugrąžinti į Žemę, kad būtų atliktas kruopštus tyrimas. Mikrobų kultūros biomasė Oasis-2 sistemoje skrydžio metu padidėjo daugiau nei 35 kartus. Šio eksperimento rezultatai tapo svarbiu žingsniu kuriant naujas gyvybės palaikymo sistemas.

Biologinių tyrimų 1 etapas .

1940–1950 metais buvo vykdomi šunų skrydžiai, siekiant ištirti: kabinos sandarumą. Išstūmimo ir šokinėjimo parašiutu iš didelio aukščio metodai. Biologinis kosminės spinduliuotės poveikis

Išvada: Labai organizuotų gyvūnų tolerancija pagreičio režimams raketos skrydžio metu ir dinamiško nesvarumo būsenoje iki 20 minučių

2 tyrimo etapas. Ilgas šuns Laikas skrydis sovietiniu AES-2.

3 biologinių tyrimų etapas susijęs su erdvėlaivių-palydovų (SCS) kūrimu, kuris leido smarkiai išplėsti naujų biologinių objektų „įgulą“šunys, žiurkės, pelės, jūrų kiaulytės, varlės, vaisinės musės, aukštesni augalai (Tradescantia, kviečių sėklos, žirniai, svogūnai, kukurūzai, nigelos, įvairių vystymosi stadijų augalų daigai), ant sraigių kiaušinėlių, vienaląsčių dumblių (chlorella), kultivuoti žmogaus ir gyvūnų audinius, bakterijų kultūras, virusus, fagus, kai kuriuos fermentus.

tyrimų programas maršrutu Žemė-Mėnulis-Žemė

Tyrimus nuo 1968 m. rugsėjo iki spalio vykdė „3ond“ serijos stotys, kuriose buvo laikomi vėžliai, vaisinės muselės, svogūnai, augalų sėklos, įvairios chlorelės padermės, E. coli.

Buvo tiriamas jonizuojančiosios spinduliuotės poveikio poveikis.

Dėl to pušų ir miežių sėklose buvo pastebėta daug chromosomų persitvarkymų, o chlorelėje – mutantų skaičiaus padidėjimas.. Salmonella tapo agresyvesnė.Sovietiniame palydove „Cosmos-368“ (1970) buvo atliktas eksperimentų rinkinys su įvairiais biologiniais objektais (sėklomis, aukštesniais augalais, varlių kiaušinėliais, mikroorganizmais ir kt.).

Biologinių tyrimų metu nustatyta, kad žmogus gali gyventi ir dirbti kosminių skrydžių sąlygomis gana ilgą laiką.

Kadangi žmonija gana netolimoje ateityje pradės kolonizuoti Mėnulį ir kitus kosminius mūsų saulės sistemos kūnus, greičiausiai jūs norėtumėte sužinoti apie pavojus ir sveikatos problemas, kurios su tam tikra tikimybe gali atsirasti erdvėje. kolonistai?

Tyrimai atskleidė 10 labiausiai tikėtinų sveikatos problemų, su kuriomis susidurs žmonių kosmoso kolonizacijos eros pradininkai (jei iki šiol jų neišspręsime).

Širdies problemos

Vakarų medicinos tyrimas ir 12 astronautų stebėjimas parodė, kad ilgai veikiant mikrogravitacijai žmogaus širdis tampa 9,4 procento sferiškesnė, o tai savo ruožtu gali sukelti įvairių jos veikimo problemų. Ši problema gali tapti ypač aktuali ilgų kosminių kelionių metu, pavyzdžiui, į Marsą.

„Kosmose širdis veikia visiškai kitaip nei Žemės gravitacija, o tai savo ruožtu gali lemti raumenų masės praradimą“, – sako NASA daktaras Jamesas Thomasas.

„Visa tai turės rimtų pasekmių, kai grįšime į Žemę, todėl šiuo metu ieškome galimų būdų, kaip išvengti ar bent sumažinti šio raumenų masės praradimo.

Specialistai pastebi, kad grįžus į Žemę širdis atgauna pirminę formą, tačiau niekas nežino, kaip po ilgų skrydžių elgsis vienas svarbiausių mūsų kūno organų. Gydytojai jau žino atvejų, kai grįžę astronautai patyrė galvos svaigimą ir dezorientaciją. Kai kuriais atvejais pastebimas staigus kraujospūdžio pokytis (staigus sumažėjimas), ypač kai žmogus bando atsistoti. Be to, kai kurie astronautai misijų metu patiria aritmiją (nereguliarų širdies ritmą).

Tyrėjai pažymi, kad reikia sukurti metodus ir taisykles, kurios leistų keliautojams giliai kosmose išvengti tokio pobūdžio problemų. Kaip pažymėta, tokie metodai ir taisyklės gali būti naudingi ne tik astronautams, bet ir paprastiems žmonėms Žemėje – turintiems širdies problemų, taip pat tiems, kuriems nustatytas lovos režimas.

Dabar pradėta vykdyti penkerių metų trukmės tyrimų programa, skirta nustatyti kosmoso poveikio lygį, siekiant paspartinti astronautų aterosklerozės (kraujagyslių ligos) vystymąsi.

Miego trūkumas ir migdomųjų tablečių vartojimas

Dešimt metų trukęs tyrimas atskleidė, kad astronautai gerokai pritrūksta miego likus kelioms savaitėms iki starto ir kosminių misijų pradžioje. Tarp apklaustųjų trys iš keturių prisipažino vartoję vaistus, padedančius užmigti, nors tokių vaistų vartojimas gali būti pavojingas skrendant erdvėlaiviu ar valdant kitą įrangą. Pavojingiausia situacija šiuo atveju gali būti tada, kai astronautai tuo pačiu metu vartojo tą patį vaistą. Tokiu atveju, susidarius avarinei situacijai, kuriai reikia avarinio sprendimo, jie galėtų ją tiesiog užmigti.

Nors NASA įpareigojo, kad kiekvienas astronautas miegotų bent aštuonias su puse valandos per dieną, dauguma misijų metu ilsisi tik apie šešias valandas per dieną. Šio streso kūnui sunkumą dar labiau apsunkino tai, kad per paskutinius tris treniruočių mėnesius prieš skrydį žmonės kasdien miegodavo mažiau nei šešias su puse valandos.

„Būsimoms misijoms į Mėnulį, Marsą ir kitur reikės sukurti veiksmingesnes priemones, skirtas kovoti su miego trūkumu ir optimizuoti žmogaus veiklą skrendant į kosmosą“, – sakė vyresnysis tyrėjas šiuo klausimu dr. Charlesas Kzeileris.

„Šios priemonės gali apimti darbo grafiko pakeitimus, kurie bus atliekami atsižvelgiant į žmogaus poveikį tam tikroms šviesos bangoms, taip pat įgulos elgesio strategijos pokyčius patogiau patekti į miego būseną, o tai būtina sveikatos, jėgų ir Geros nuotaikos kitą dieną".

Klausos praradimas

Tyrimai parodė, kad nuo erdvėlaivio misijų kai kurie astronautai patyrė laikinų reikšmingų ir ne tokių reikšmingų klausos praradimų. Dažniausiai jie buvo pastebėti, kai žmonės buvo veikiami aukštų garso dažnių. Sovietinės kosminės stoties „Salyut 7“ ir Rusijos „Mir“ įgulos nariai, grįžę į Žemę, taip pat patyrė nuo lengvo iki labai didelio klausos praradimo. Vėlgi, visais šiais atvejais dalinio ar visiško laikino klausos praradimo priežastis buvo aukštų garso dažnių poveikis.

Tarptautinės kosminės stoties įgula privalo kasdien nešioti ausų kištukus. Siekiant sumažinti triukšmą TKS laive, be kitų priemonių, buvo pasiūlyta stoties sienų viduje naudoti specialias garso izoliacines trinkeles, taip pat įrengti tylesnius ventiliatorius.

Tačiau, be triukšmingo fono, klausos praradimui įtakos gali turėti ir kiti veiksniai: pavyzdžiui, atmosferos būklė stoties viduje, padidėjęs intrakranijinis slėgis ir padidintas lygis anglies dioksidas stoties viduje.

2015 metais NASA, padedama TKS įgulos, pradėjo tyrinėti galimus būdus, kaip išvengti klausos praradimo padarinių per metus trunkančias misijas. Mokslininkai nori pamatyti, kiek laiko galite išvengti panašus poveikis ir nustatyti priimtiną riziką, susijusią su klausos praradimu. Pagrindinis eksperimento tikslas bus nustatyti, kaip visiškai sumažinti klausos praradimą, o ne tik konkrečios kosminės misijos metu.

Akmenys inkstuose

Kas dešimtam žmogui Žemėje anksčiau ar vėliau išsivysto inkstų akmenų problema. Tačiau ši problema tampa daug opesnė, kai kalbama apie astronautus, nes kosmoso sąlygomis kūno kaulai pradeda nykti. naudinga medžiaga net greičiau nei Žemėje. Kūno viduje išsiskiria druskos (kalcio fosfatas), kurios prasiskverbia per kraują ir kaupiasi inkstuose. Šios druskos gali suspausti ir įgauti uolienų pavidalą. Be to, šių akmenų dydis gali skirtis nuo mikroskopinių iki gana rimtų – iki graikinio riešuto dydžio. Problema ta, kad šie akmenys gali užblokuoti kraujagysles ir kitus srautus, kurie maitina organą arba pašalina atliekas iš inkstų.

Astronautams rizika susirgti inkstų akmenimis yra pavojingesnė, nes mikrogravitacijos sąlygos gali sumažinti kraujo kiekį organizme. Be to, daugelis astronautų negeria 2 litrų skysčių per dieną, o tai savo ruožtu gali užtikrinti, kad jų kūnas būtų visiškai hidratuotas ir neleistų akmenims sustingti inkstuose, išskiriant jų daleles kartu su šlapimu.

Pastebima, kad mažiausiai 14 amerikiečių astronautų beveik iš karto po kosminės misijos pabaigos susidarė inkstų akmenų problema. 1982 metais buvo užfiksuotas atvejis ūminis skausmas iš įgulos nario sovietinėje Salyut 7 stotyje. Astronautas dvi dienas kentėjo stiprų skausmą, o jo bendražygiui neliko nieko kito, kaip bejėgiškai stebėti kolegos kančias. Iš pradžių visi manė, kad tai ūmus apendicitas, tačiau po kurio laiko astronautui kartu su šlapimu iškrito ir mažas inkstų akmenukas.

Mokslininkai labai ilgą laiką kūrė specialų stalinio kompiuterio dydžio ultragarsinį aparatą, galintį aptikti inkstų akmenis ir juos pašalinti impulsų pagalba. garso bangos. Atrodo, kad laive, vykstančiame į Marsą, toks dalykas tikrai galėtų praversti.

Plaučių ligos

Nors dar tiksliai nežinome, kokį neigiamą poveikį sveikatai gali sukelti kitų planetų dulkės ar asteroidai, mokslininkai žino kai kuriuos nemalonių pasekmių, kuris gali atsirasti dėl mėnulio dulkių poveikio.

Rimčiausias dulkių įkvėpimo poveikis greičiausiai bus plaučiams. Tačiau neįtikėtinai aštrios mėnulio dulkių dalelės gali sukelti rimta žala ne tik į plaučius, bet ir į širdį, tuo pačiu sukeldamas visą puokštę įvairių negalavimų, nuo sunkių organų uždegimų iki vėžio. Panašų poveikį gali sukelti, pavyzdžiui, asbestas.

Aštrios dulkių dalelės gali pakenkti ne tik vidaus organams, bet ir sukelti odos uždegimus bei įbrėžimus. Apsaugai būtina naudoti specialias daugiasluoksnes į kevlarą panašias medžiagas. Mėnulio dulkės gali lengvai pažeisti akių rageną, o tai savo ruožtu gali būti rimčiausia avarinė situacijažmogui kosmose.

Mokslininkai apgailestaudami pažymi, kad jie negali modeliuoti Mėnulio dirvožemio ir atlikti visų testų, būtinų Mėnulio dulkių poveikiui organizmui nustatyti. Vienas iš sunkumų sprendžiant šią problemą yra tas, kad Žemėje dulkių dalelės nėra vakuume ir nėra nuolatos veikiamos radiacijos. Tik papildomų tyrimų dulkės tiesiai ant paties Mėnulio paviršiaus, o ne laboratorijoje, galėtų suteikti mokslininkams duomenų, kurių jiems reikia norint sukurti veiksmingus apsaugos nuo šių mažyčių toksiškų žudikų metodus.

Imuninės sistemos sutrikimas

Mūsų imuninė sistema keičiasi ir reaguoja į bet kokius, net ir menkiausius mūsų kūno pokyčius. Miego trūkumas, nepakankama mityba ar net paprastas stresas silpnina mūsų imuninę sistemą. Bet tai yra Žemėje. Imuninės sistemos pakeitimas erdvėje galiausiai gali sukelti peršalimas arba nešioti galimas pavojus vystantis daug rimtesnėms ligoms.
Pasiskirstymas erdvėje imuninės ląstelės organizme nelabai keičiasi. Šių ląstelių funkcionavimo pokyčiai gali kelti daug didesnę grėsmę sveikatai. Ląstelių funkcionavimui susilpnėjus, jau nuslopinti virusai žmogaus organizme gali vėl pabusti. Ir darykite tai praktiškai slaptai, nerodydami ligos simptomų. Kai padidėja imuninių ląstelių aktyvumas, imuninė sistema per daug reaguoja į dirgiklius, sukeldama alergines reakcijas ir kitus šalutinius poveikius, tokius kaip odos bėrimai.

„Tokie dalykai kaip radiacija, mikrobai, stresas, mikrogravitacija, miego sutrikimai ir net izoliacija gali turėti įtakos įgulos narių imuninės sistemos funkcijai“, – sako NASA imunologas Brianas Krushinas.

„Ilgos kosminės misijos padidins astronautų infekcijų, padidėjusio jautrumo ir autoimuninių problemų riziką.

Norėdami išspręsti problemas su Imuninė sistema NASA planuoja panaudoti naujus antiradiacinės apsaugos metodus, naują požiūrį į subalansuotą mitybą ir vaistus.

Radiacinės grėsmės

Dabartinis labai neįprastas ir labai ilgas saulės aktyvumo nebuvimas gali prisidėti prie pavojingų radiacijos lygio pokyčių erdvėje. Nieko panašaus per pastaruosius 100 metų neįvyko.

„Nors tokie įvykiai nebūtinai atgraso nuo ilgalaikių misijų į Mėnulį, asteroidus ar net Marsą, pati galaktikos kosminė spinduliuotė yra veiksnys, galintis apriboti planuojamą šių misijų laiką“, – sako Nathanas Schwadronas iš instituto. , vandenyno ir kosmoso tyrinėjimai.

Tokio poveikio pasekmės gali būti labai skirtingos, nuo spindulinė liga ir baigiant vėžio išsivystymu ar vidaus organų pažeidimais. Be to, pavojingas foninės spinduliuotės lygis sumažina erdvėlaivio apsaugos nuo spinduliuotės efektyvumą maždaug 20 procentų.

Tik vienos misijos į Marsą metu astronautas gali būti veikiamas 2/3 saugios radiacijos dozės, kurią žmogus būtų veikiamas blogiausiu atveju per visą savo gyvenimą. Ši spinduliuotė gali sukelti DNR pokyčius ir padidinti vėžio riziką.

„Kalbant apie kaupiamąją dozę, tai tas pats, kas daryti viso kūno kompiuterinę tomografiją kas 5–6 dienas“, – sako mokslininkė Carey Zeitlin.

Kognityvinės problemos

Imituodami buvimo kosmose būseną, mokslininkai išsiaiškino, kad stipriai įkrautų dalelių poveikis, net ir mažomis dozėmis, paskatino laboratorines žiurkes daug lėčiau reaguoti į aplinką, o tuo pačiu metu graužikai tapo irzlesni. Žiurkių stebėjimas taip pat parodė jų smegenų baltymų sudėties pokyčius.

Tačiau mokslininkai skuba pabrėžti, kad ne visos žiurkės pasižymėjo vienodu poveikiu. Jei ši taisyklė galioja astronautams, mokslininkai mano, kad jie galėtų nustatyti biologinį žymeklį, kuris rodo ir prognozuoja šių padarinių atsiradimą astronautams. Galbūt šis žymeklis netgi galėtų rasti būdą sumažinti Neigiamos pasekmės nuo radiacijos poveikio.

Rimtesnė problema yra Alzheimerio liga.

„Radiacijos lygis, prilyginamas tam, kurį žmogus patirtų misijoje į Marsą, gali prisidėti prie pažinimo problemų vystymosi ir paspartinti smegenų funkcijos pokyčius, kurie dažniausiai siejami su Alzheimerio liga“, – sako neurologė Kerry O'Banion.

"Kuo ilgiau esate kosmose, tuo didesnė rizika susirgti šia liga."

Vienas guodžiantis faktas yra tai, kad mokslininkai jau ištyrė vieną iš blogiausių radiacijos poveikio scenarijų. Jie vienu metu laboratorines peles paveikė radiacijos lygiu, kuris būtų būdingas visai misijai į Marsą. Savo ruožtu, skrisdami į Marsą, žmonės bus veikiami dozuotos spinduliuotės per trejus skrydžio metus. Mokslininkai tuo tiki Žmogaus kūnas gali prisitaikyti prie tokių mažų dozių.

Be to, pažymima, kad plastikas ir lengvos medžiagos gali suteikti žmonėms daugiau veiksminga apsauga nuo radiacijos, palyginti su šiuo metu naudojamu aliuminiu.

Regėjimo praradimas

Kai kurie astronautai sukūrė rimtų problemų su regėjimu po buvimo erdvėje. Kuo ilgiau trunka kosminė misija, tuo didesnė tokių baisių pasekmių tikimybė.

Tarp mažiausiai 300 amerikiečių astronautų, nuo 1989 m. patikrintų mediciniškai, regėjimo sutrikimai pastebėti 29 procentams žmonių, esančių kosmose per dvi savaites trukusias kosmines misijas, ir 60 procentų žmonių, kurie keletą mėnesių dirbo Tarptautinėje kosminėje stotyje.

Teksaso universiteto gydytojai atliko smegenų skenavimą 27 astronautams, kurie praleido daugiau nei mėnesį kosmose. 25 procentams iš jų sumažėjo vieno ar dviejų akies obuolių priekinės-užpakalinės ašies tūris. Šis pokytis veda į toliaregystę. Vėlgi, buvo pastebėta, kad kuo ilgiau žmogus yra erdvėje, tuo didesnė tikimybė, kad šis pokytis.

Mokslininkai mano, kad šį neigiamą poveikį galima paaiškinti skysčių pakilimu į galvą migracijos sąlygomis. IN tokiu atveju pradeda kauptis kaukolėje cerebrospinalinis skystis, padidėja intrakranijinis spaudimas. Skystis negali prasiskverbti per kaulą, todėl jis pradeda daryti spaudimą akies viduje. Mokslininkai dar nėra tikri, ar šis poveikis sumažės astronautams, kosmose išbuvusiems ilgiau nei šešis mėnesius. Tačiau visiškai akivaizdu, kad prieš siunčiant žmones į Marsą tai reikės išsiaiškinti.

Jei problemą sukelia tik intrakranijinis slėgis, vienas iš galimų sprendimų būtų sukurti dirbtinės gravitacijos sąlygas kiekvieną dieną aštuonias valandas, kol astronautai miega. Tačiau kalbėti apie tai, ar tai padės šis metodas ar ne – dar per anksti.

„Šią problemą reikia išspręsti, nes priešingu atveju tai gali būti pagrindinė priežastis, kodėl ilgalaikės kelionės į kosmosą yra neįmanomos“, – sako mokslininkas Markas Shelhameris.

Medicininiai kaulų tyrimai kosmose

2011 m. iš Baikonūro MSK paleistas antrasis Rusijos skaitmeninis erdvėlaivis Sojuz su tarptautine ISS-28/29 įgula, kurią sudaro rusas Sergejus Volkovas, Japonijos kosmoso agentūros astronautas Satoshi Furukawa ir NASA astronautas Michaelas Fossumas. Medicininiai tyrimai buvo įtraukti į kosmoso programą. Yra žinoma, kad norėdami atlikti eksperimentus, įskaitant eksperimentus, skirtus tirti kosminės spinduliuotės poveikį organizmams, astronautai į orbitą tyrimams pristatys žmogaus kaulų fragmentus. Tikslas mokslinis darbas- išsiaiškinti priežastį ir stebėti kalcio išplovimo iš kaulinio audinio proceso dinamiką. Su šia problema susiduria visi kosmose dirbantys specialistai. Gydytojai negalėjo išsamiai ištirti šios problemos, nes negali paimti iš TKS grįžusių gyvų astronautų kaulų fragmentų analizei. Todėl gydytojų arsenale buvo tik šlapimo tyrimas, kuris nesuteikia galimybės plačiai pažvelgti į šį klausimą.

Taip pat žinoma, kad kosmonautas Volkovas į orbitą paleido naujas bakterijų padermes. Jo pieštukų dėkle yra Skirtingos rūšys augalų ląstelės biotechnologiniam eksperimentui „Ženšenis-2“ atlikti. Jų biomasę mokslininkai planuoja panaudoti vaistams ruošti ir kosmetologijoje.

Volkovas taip pat dalyvavo Matryoshka eksperimente, kurio tikslas buvo nustatyti kosminės spinduliuotės poveikio kritiniams žmogaus organams laipsnį. Tai leido sukurti efektyvius apsaugos būdus. Visų pirma tęskite vadinamosios apsauginės užuolaidos testavimą. Remiantis informacija, priklausomai nuo užuolaidos atstumo nuo išorinės stoties sienos, spinduliuotės dozė sumažinama 20-60 proc.

Išvada.

Pažanga kosmoso biologijos ir medicinos srityse labai prisidėjo sprendžiant bendrosios biologijos ir medicinos problemas. Idėjos apie gyvybės ribas biosferoje išsiplėtė, o sukurti eksperimentiniai dirbtinių biogeocenozių modeliai – gana uždara medžiagų apykaita – leido pateikti tam tikrą kiekybinį antropogeninio poveikio biosferai įvertinimą. Erdvės biologija turėjo didelę įtaką ekologijai, pirmiausia žmogaus ekologijai ir gyvybės procesų bei abiotinių aplinkos veiksnių santykio tyrimams. Atlikti tyrimai leido geriau suprasti žmonių ir gyvūnų biologiją, daugelio organizmo sistemų reguliavimo ir funkcionavimo mechanizmus.

Kosmoso biologijos ir medicinos tyrimai ir toliau bus ypač reikalingi daugeliui klausimų, ypač naujų kosmoso maršrutų biologiniam tyrimui, išspręsti. Kosmoso biologija ir medicina taip pat atliks itin svarbų vaidmenį kuriant ilgalaikiams skrydžiams būtinus biokompleksus arba uždaras ekologines sistemas. Kosmosas dabar tampa tarptautinio bendradarbiavimo arena. 1972 m. buvo pasirašytas SSRS ir JAV vyriausybių susitarimas dėl bendradarbiavimo tiriant ir naudojant kosmosą taikiems tikslams, kuriame numatytas bendradarbiavimas kosmoso biologijos srityje.

Taigi per ateinančius dešimtmečius bus įgyvendinta daugybė sudėtingų kosmoso programų, skirtų pagerinti gyvenimą kosmose ir Žemėje. Dėl ilgėjančių kosminių ekspedicijų trukmės, ne laivų veiklos ir įrengimo darbų apimčių, tyrimų komplikacijos, keliami astronautų sveikatos išsaugojimo, efektyvios profesinės veiklos ir aukšto kosmonautų darbo rezultatų reikalavimai. veikla. Vykdant ekspedicijas į Mėnulį ir ypač į Marsą, rizika žymiai padidės, palyginti su buvimu netoli Žemės orbitose. Todėl daugelis medicininių ir biologinių problemų bus išspręstos atsižvelgiant į naujas realijas. Prioritetinė „gyvybės mokslų“ plėtra ne tik užtikrins sėkmingą perspektyvių astronautikos problemų sprendimą, bet ir įneš neįkainojamą indėlį į žemiškąją sveikatos priežiūrą kiekvieno žmogaus labui..

Naudotos literatūros sąrašas:

1. Didžiosios vaikų enciklopedijos visata: populiariojo mokslo leidimas. – Rusijos enciklopedinė partnerystė, 1999 m.

2. Didžiosios enciklopedijos visata. - M.: Leidykla „Astrel“, 1999 m.

3. Svetainė http://spacembi.nm.ru/

4. Enciklopedijos visata („ROSMEN“)

5. Vikipedijos svetainė (paveikslėliai)

6.Erdvė tūkstantmečių sandūroje. Dokumentai ir medžiagos. M., Tarptautiniai santykiai (2000)

7. Ciolkovskis K. E., Kelias į žvaigždes, M., 1960;

8. Gazenko O. G., Kai kurios kosmoso biologijos problemos, „SSRS mokslų akademijos biuletenis“, 1962, Nr. 1;

9. Gazenko O. G., Kosmoso biologija, knygoje: Biologijos raida SSRS, M., 1967; Gazenko O. G., Parfenovas G. P., Tyrimų rezultatai ir perspektyvos kosmoso genetikos srityje, „Kosmoso biologija ir medicina“.

Turinys.

1. Įvadas

2. Pradžia. vidurio biomedicininiai tyrimai.

Gyvūnai, kurie atvėrė žmogui kelią į kosmosą.

3. Biologinių tyrimų etapai.

4. Mokslinių tyrimų plėtros perspektyvos.

10 medicininių problemų, kurios gali trukdyti giliai tyrinėti kosmosą

5. Išvada

6. Naudotų šaltinių sąrašas.

Biologijos mokslas apima daugybę skirtingų skyrių, didelių ir mažų pagalbinių mokslų. Ir kiekvienas iš jų turi svarbu ne tik žmogaus gyvenime, bet ir visoje planetoje.

Jau antrą šimtmetį iš eilės žmonės bando tyrinėti ne tik žemiškąją gyvybės įvairovę visomis jos apraiškomis, bet ir išsiaiškinti, ar yra gyvybės už planetos, kosmose. Šiuos klausimus sprendžia specialus mokslas – kosmoso biologija. Tai bus aptarta mūsų apžvalgoje.

skyrius

Šis mokslas palyginti jaunas, bet labai intensyviai besivystantis. Pagrindiniai tyrimo aspektai yra šie:

1. Kosmoso veiksniai ir jų įtaka gyvų būtybių organizmams, visų gyvų sistemų gyvybinei veiklai erdvėje ar orlaiviuose.
2. Gyvybės vystymasis mūsų planetoje dalyvaujant kosmosui, gyvųjų sistemų evoliucija ir tikimybė, kad biomasė egzistuotų už mūsų planetos ribų.
3. Galimybė statyti uždaras sistemas ir sukurti jose realias gyvenimo sąlygas patogiam organizmų vystymuisi ir augimui kosminėje erdvėje.

Kosminė medicina ir biologija yra glaudžiai susiję mokslai, kurie kartu tiria gyvų būtybių fiziologinę būklę erdvėje, jų paplitimą tarpplanetinėse erdvėse ir evoliuciją.

Šių mokslų tyrimų dėka atsirado galimybė atrinkti optimalias sąlygas už žmonių radimą kosmose, nesukeliant jokios žalos sveikatai. Surinkta daug medžiagos apie gyvybės buvimą erdvėje, augalų ir gyvūnų (vienaląsčių, daugialąsčių) galimybes gyventi ir vystytis nesvarumo sąlygomis.

Mokslo raidos istorija

Kosmoso biologijos šaknys siekia senovės laikai, kai filosofai ir mąstytojai – gamtininkai Aristotelis, Herakleitas, Platonas ir kiti – stebėjo žvaigždėtą dangų, bandydami identifikuoti Mėnulio ir Saulės ryšį su Žeme, suprasti jų įtakos žemės ūkio paskirties žemei ir gyvūnams priežastis.

Vėliau, viduramžiais, pradėta bandyti nustatyti Žemės formą ir aiškinti jos sukimąsi. Ilgą laiką buvo girdima Ptolemėjaus sukurta teorija. Ji sakė, kad Žemė yra ir visos kitos planetos bei dangaus kūnai juda aplink ją

Tačiau buvo kitas mokslininkas lenkas Nikolajus Kopernikas, kuris įrodė šių teiginių klaidingumą ir pasiūlė savo heliocentrinę pasaulio sandaros sistemą: centre yra Saulė, o visos planetos juda aplinkui. Be to, Saulė taip pat yra žvaigždė. Jo nuomones palaikė Giordano Bruno, Newton, Kepler ir Galileo pasekėjai.

Tačiau kosmoso biologija kaip mokslas atsirado daug vėliau. Tik XX amžiuje rusų mokslininkas Konstantinas Eduardovičius Ciolkovskis sukūrė sistemą, leidžiančią žmonėms prasiskverbti į kosmoso gelmes ir lėtai jas tyrinėti. Jis pagrįstai laikomas šio mokslo tėvu. Taip pat didelis vaidmuo Einšteino, Bohro, Planko, Landau, Fermio, Kapitsos, Bogolyubovo ir kitų atradimai fizikos ir astrofizikos, kvantinės chemijos ir mechanikos srityse suvaidino svarbų vaidmenį plėtojant kosmobiologiją.

Nauji moksliniai tyrimai, leidę žmonėms atlikti ilgai planuotus skrydžius į kosmosą, leido nustatyti konkrečius medicininius ir biologinius ekstraplanetinių sąlygų saugos ir įtakos pagrindimus, kuriuos suformulavo Ciolkovskis. Kokia buvo jų esmė?

1. Mokslininkams buvo pateiktas teorinis nesvarumo poveikio žinduoliams pagrindimas.
2. Jis imitavo keletą galimybių laboratorijoje sukurti erdvės sąlygas.
3. Jis pasiūlė astronautams galimybę gauti maisto ir vandens naudojant augalus ir medžiagų ciklą.

Taigi būtent Ciolkovskis išdėstė visus pagrindinius astronautikos postulatus, kurie šiandien neprarado savo aktualumo.

Nesvarumas

Šiuolaikiniai biologiniai tyrimai dinaminių veiksnių įtakos žmogaus kūnui erdvėje srityje leidžia kiek įmanoma labiau atleisti astronautus nuo neigiamos tų pačių veiksnių įtakos.

Yra trys pagrindinės dinaminės charakteristikos:

• vibracija;
• pagreitis;
• nesvarumas.

Labiausiai neįprastas ir svarbiausias poveikis žmogaus organizmui yra nesvarumas. Tai būsena, kai gravitacijos jėga išnyksta ir nepakeičiama kitų inercinių įtakų. Tokiu atveju žmogus visiškai praranda galimybę kontroliuoti kūno padėtį erdvėje. Ši būsena prasideda jau apatiniuose erdvės sluoksniuose ir išlieka visoje erdvėje.

Medicininiai ir biologiniai tyrimai parodė, kad nesvarumo būsenoje žmogaus organizme vyksta šie pokyčiai:

1. Širdies susitraukimų dažnis didėja.
2. Raumenys atsipalaiduoja (nyksta tonusas).
3. Našumas mažėja.
4. Galimos erdvinės haliucinacijos.

Nulinėje gravitacijos sąlygomis žmogus gali išbūti iki 86 dienų, nepakenkdamas sveikatai. Tai buvo eksperimentiškai įrodyta ir mediciniškai patvirtinta. Tačiau vienas iš kosmoso biologijos ir medicinos uždavinių šiandien yra sukurti priemonių kompleksą, skirtą užkirsti kelią nesvarumo įtakai žmogaus organizmui apskritai, pašalinti nuovargį, padidinti ir įtvirtinti normalų darbingumą.

Yra keletas sąlygų, kurias astronautai stebi norėdami įveikti nesvarumą ir išlaikyti kūno kontrolę:

Siekdami gerų rezultatų įveikdami nesvarumą, astronautai Žemėje kruopščiai treniruojasi. Deja, šiuolaikinės technologijos dar neleidžia sukurti tokių sąlygų laboratorijoje. Mūsų planetoje neįmanoma įveikti gravitacijos. Tai taip pat vienas iš ateities iššūkių kosmoso ir medicinos biologijai.

Perkrovos erdvėje (pagreičiai)

Kitas svarbus veiksnys, turintis įtakos žmogaus kūnui erdvėje, yra pagreitis arba perkrova. Šių veiksnių esmė yra netolygus kūno apkrovos pasiskirstymas atliekant stiprius didelius judesius erdvėje. Yra du pagrindiniai pagreičio tipai:

• trumpalaikis;
• Ilgai besitęsiantis.

Kaip rodo biomedicininiai tyrimai, abu pagreičiai yra labai svarbūs darant įtaką fiziologinei astronauto kūno būklei.

Pavyzdžiui, veikiant trumpalaikiams pagreičiams (jie trunka mažiau nei 1 sekundę), organizme gali atsirasti negrįžtamų pakitimų molekuliniu lygmeniu. Taip pat, jei organai nėra ištreniruoti ir yra pakankamai silpni, gresia jų membranų plyšimas. Tokie smūgiai gali atsirasti, kai erdvėje yra atskirta kapsulė, kurioje yra astronautas, kai jis išmetamas arba kai erdvėlaivis nusileidžia į orbitą.

Todėl labai svarbu, kad prieš skrisdami į kosmosą astronautai atliktų išsamų medicininį patikrinimą ir tam tikrą fizinį pasirengimą.

Ilgalaikis pagreitis atsiranda raketos paleidimo ir tūpimo metu, taip pat skrydžio metu kai kuriose erdvinėse erdvėse. Tokių pagreičių poveikis organizmui, remiantis mokslinių medicininių tyrimų duomenimis, yra toks:

• širdies plakimas ir pulso padidėjimas;
• kvėpavimas pagreitėja;
• pastebimas pykinimas ir silpnumas, blyški oda;
• kenčia regėjimas, prieš akis atsiranda raudona arba juoda plėvelė;
• gali būti sąnarių ir galūnių skausmo pojūtis;
• sumažėja raumenų tonusas;
• neurohumoralinio reguliavimo pokyčiai;
• dujų mainai plaučiuose ir visame kūne pasikeičia;
• gali atsirasti prakaitavimas.

Perkrovos ir nesvarumas medicinos mokslininkus verčia sugalvoti įvairių metodų. leidžia mums pritaikyti ir apmokyti astronautus taip, kad jie galėtų atlaikyti šių veiksnių poveikį be pasekmių sveikatai ir neprarandant našumo.

Vienas iš efektyviausių būdų astronautus išmokyti įsibėgėti – centrifuginė mašina. Būtent jame galite stebėti visus pokyčius, kurie atsiranda organizme veikiant perkrovoms. Tai taip pat leidžia treniruotis ir prisitaikyti prie šio faktoriaus įtakos.

Kosminis skrydis ir medicina

Skrydžiai į kosmosą, be abejo, turi labai didelę įtaką žmonių, ypač netreniruotų ar sergančių lėtinėmis ligomis, sveikatai. Todėl svarbus aspektas yra medicininiai tyrimai apie visas skrydžio subtilybes, visas organizmo reakcijas į įvairiausias ir neįtikėtinas ekstraplanetinių jėgų įtakas.

Skrydis nulinės gravitacijos sąlygomis verčia šiuolaikinę mediciną ir biologiją išrasti ir suformuluoti (o kartu, žinoma) ir įgyvendinti priemonių kompleksą, užtikrinantį astronautų normalią mitybą, poilsį, aprūpinimą deguonimi, darbingumo išsaugojimą ir pan.

Be to, medicina raginama suteikti astronautams tinkamą priežiūrą nenumatytų atvejų, avarinės situacijos, taip pat apsauga nuo nežinomų kitų planetų ir erdvių jėgų įtakos. Tai gana sunku, tam reikia skirti daug laiko ir pastangų, didelės teorinės bazės, naudoti tik naujausią modernią įrangą ir vaistus.

Be to, medicina kartu su fizika ir biologija turi užduotį apsaugoti astronautus nuo fiziniai veiksniai erdvės sąlygos, tokios kaip:

• temperatūra;
• spinduliuotė;
• slėgis;
• meteoritai.

Todėl visų šių veiksnių ir savybių tyrimas yra labai svarbus.

biologijoje

Kosmoso biologija, kaip ir bet kuris kitas biologijos mokslas, turi tam tikrą metodų rinkinį, leidžiantį atlikti tyrimus, kaupti teorinę medžiagą ir patvirtinti ją praktinėmis išvadomis. Šie metodai laikui bėgant nesikeičia, tačiau yra atnaujinami ir modernizuojami atsižvelgiant į dabartinį laiką. Tačiau istoriškai nusistovėję biologijos metodai tebėra aktualūs iki šių dienų. Jie apima:

1. Stebėjimas.
2. Eksperimentuokite.
3. Istorinė analizė.
4. Apibūdinimas.
5. Palyginimas.

Šie biologinių tyrimų metodai yra pagrindiniai ir aktualūs bet kuriuo metu. Tačiau yra nemažai kitų, atsiradusių plėtojant mokslą ir technologijas, elektroninę fiziką ir molekulinę biologiją. Jie yra tie, kurie vadinami moderniais ir žaidžia didžiausias vaidmuo tiriant visus biologinius, cheminius, medicininius ir fiziologinius procesus.

Šiuolaikiniai metodai

1. Metodai genetinė inžinerija ir bioinformatika. Tai apima agrobakterinę ir balistinę transformaciją, PGR (polimerazę grandininės reakcijos). Tokio pobūdžio biologinių tyrimų vaidmuo yra didelis, nes būtent jie leidžia rasti mitybos ir deguonies prisotinimo problemos sprendimus bei patogiai astronautų būsenai skirtas kabinas.
2. Baltymų chemijos ir histochemijos metodai. Leidžia kontroliuoti baltymus ir fermentus gyvose sistemose.
3. Naudojant fluorescencinę mikroskopiją, didelės raiškos mikroskopija.
4. Molekulinės biologijos ir biochemijos panaudojimas ir jų tyrimo metodus.
5. Biotelemetrija- metodas, kuris yra biologinio inžinierių ir gydytojų darbo derinio rezultatas. Jis leidžia per atstumą valdyti visas fiziologiškai svarbias organizmo funkcijas radijo ryšio kanalais tarp žmogaus kūno ir kompiuterinio registratoriaus. Kosmoso biologija naudoja šį metodą kaip pagrindinį kosmoso sąlygų poveikiui astronautų organizmams stebėti.
6. Biologinė tarpplanetinės erdvės indikacija. Labai svarbus metodas kosmoso biologija, kuri leidžia įvertinti tarpplanetines aplinkos būsenas ir gauti informacijos apie skirtingų planetų ypatybes. Pagrindas čia yra gyvūnų su įmontuotais jutikliais naudojimas. Būtent eksperimentiniai gyvūnai (pelės, šunys, beždžionės) iš orbitų gauna informaciją, kurią žemės mokslininkai naudoja analizei ir išvadoms.

Šiuolaikiniai biologinių tyrimų metodai leidžia spręsti pažangias ne tik kosmoso biologijos, bet ir universalias problemas.

Kosmoso biologijos problemos

Visi išvardyti medicininių ir biologinių tyrimų metodai, deja, dar nesugebėjo išspręsti visų kosmoso biologijos problemų. Yra keletas neatidėliotinų problemų, kurios išlieka aktualios iki šiol. Panagrinėkime pagrindines problemas, su kuriomis susiduria kosmoso medicina ir biologija.

1. Apmokyto personalo atranka skrydžiams į kosmosą, kurio sveikatos būklė atitiktų visus medicininius reikalavimus (įskaitant galimybę astronautams atlaikyti griežtus mokymus ir mokymus skrydžiams).
2. Padoraus lygio mokymai ir kosmoso įgulos darbuotojų aprūpinimas viskuo, ko reikia.
3. Veikiančių laivų ir orlaivių konstrukcijų saugos užtikrinimas visais atžvilgiais (įskaitant nuo nežinomų ar pašalinių įtakos veiksnių iš kitų planetų).
4. Psichofiziologinė astronautų reabilitacija grįžus į Žemę.
5. Būdų, kaip apsaugoti astronautus ir nuo
6. Įprastų gyvenimo sąlygų kabinose užtikrinimas skrendant į kosmosą.
7. Modernizuotų kompiuterinių technologijų kūrimas ir taikymas kosminėje medicinoje.
8. Kosminės telemedicinos ir biotechnologijų įvadas. Naudojant šių mokslų metodus.
9. Medicininių ir biologinių problemų sprendimas patogiems astronautų skrydžiams į Marsą ir kitas planetas.
10. Sintezė farmakologiniai agentai, kuris išspręs deguonies tiekimo kosmose problemą.

Sukurti, patobulinti ir visapusiškai taikomi biomedicininių tyrimų metodai tikrai leis išspręsti visas pavestas užduotis ir esamas problemas. Tačiau kada tai įvyks, yra sudėtingas ir gana nenuspėjamas klausimas.

Pažymėtina, kad visus šiuos klausimus sprendžia ne tik Rusijos mokslininkai, bet ir visų pasaulio šalių mokslo taryba. Ir tai yra didelis pliusas. Juk bendri tyrimai ir paieškos duos neproporcingai daugiau ir greičiau teigiamas rezultatas. Glaudus pasaulinis bendradarbiavimas sprendžiant kosmoso problemas yra raktas į sėkmę tiriant ekstraplanetinę erdvę.

Šiuolaikiniai pasiekimai

Tokių laimėjimų yra daug. Juk kasdien vyksta intensyvus, kruopštus ir kruopštus darbas, leidžiantis rasti vis naujos medžiagos, daryti išvadas ir suformuluoti hipotezes.

Vienas iš svarbiausių XXI amžiaus atradimų kosmologijoje buvo vandens atradimas Marse. Tai iš karto sukėlė dešimtis hipotezių apie gyvybės buvimą ar nebuvimą planetoje, apie galimybę žemiečiams persikelti į Marsą ir pan.

Kitas atradimas buvo tas, kad mokslininkai nustatė amžiaus intervalą, kuriame žmogus yra patogiausias ir be jo sunkios pasekmės gali būti erdvėje. Šis amžius prasideda nuo 45 metų ir baigiasi maždaug 55–60 metų. Į kosmosą keliaujantys jaunuoliai, grįžę į Žemę, itin psichologiškai ir fiziologiškai kenčia, sunkiai adaptuojasi ir atkuria.

Vanduo taip pat buvo atrastas Mėnulyje (2009 m.). Merkurijus ir didelis skaičius sidabras

Biologinių tyrimų metodai, taip pat inžineriniai ir fizikiniai rodikliai leidžia drąsiai daryti išvadą, kad jonų spinduliuotės ir švitinimo poveikis erdvėje yra nekenksmingas (bent jau nekenksmingesnis nei Žemėje).

Moksliniais tyrimais įrodyta, kad ilgalaikis buvimas erdvėje nepalieka pėdsakų būklei fizinė sveikata astronautai. Tačiau problemos išlieka psichologinės.

Buvo atlikti tyrimai, įrodantys, kad aukštesni augalai skirtingai reaguoja į buvimą kosmose. Kai kurių augalų sėklos tyrimo metu neparodė jokių genetinių pakitimų. Kiti, priešingai, parodė akivaizdžias deformacijas molekuliniame lygmenyje.

Eksperimentai, atlikti su gyvų organizmų (žinduolių) ląstelėmis ir audiniais, įrodė, kad erdvė neturi įtakos normalios būklės ir šių organų funkcionavimą.

Įvairių rūšių medicininiai tyrimai (tomografija, MRT, kraujo ir šlapimo tyrimai, kardiograma, KT skenavimas ir taip toliau) leido daryti išvadą, kad fiziologiniai, biocheminiai, morfologinės savybėsžmogaus ląstelės išlieka nepakitusios per buvimo kosmose metu iki 86 dienų.

Laboratorinėmis sąlygomis buvo atkurta dirbtinė sistema, leidžianti kuo labiau priartėti prie nesvarumo būsenos ir taip ištirti visus šios būsenos įtakos organizmui aspektus. Tai savo ruožtu leido sukurti daugybę prevencinių priemonių, kad būtų išvengta šio veiksnio poveikio žmogui skrendant be gravitacijos.

Į egzobiologijos rezultatus buvo įtraukti duomenys, rodantys organinių sistemų buvimą už Žemės biosferos ribų. Kol kas tapo įmanoma tik teoriškai suformuluoti šias prielaidas, tačiau netrukus mokslininkai planuoja gauti praktinių įrodymų.

Biologų, fizikų, gydytojų, ekologų ir chemikų tyrimų dėka buvo nustatyti gilūs žmogaus įtakos biosferai mechanizmai. Tai tapo įmanoma sukūrus dirbtines ekosistemas už planetos ribų ir darant joms tokią pat įtaką kaip Žemėje.

Tai ne visi šiandieniniai kosmoso biologijos, kosmologijos ir medicinos pasiekimai, o tik pagrindiniai. Yra didelis potencialas, kurio įgyvendinimas yra išvardintų mokslų uždavinys ateičiai.

Gyvenimas erdvėje

Remiantis šiuolaikinėmis idėjomis, gyvybė erdvėje gali egzistuoti, nes naujausi atradimai patvirtina, kad kai kuriose planetose yra tinkamos sąlygos gyvybei atsirasti ir vystytis. Tačiau mokslininkų nuomonės šiuo klausimu skirstomos į dvi kategorijas:

• niekur nėra gyvybės, išskyrus Žemę, niekada nebuvo ir nebus;
• Didžiulėse kosmoso platybėse yra gyvybės, bet žmonės jos dar neatrado.

Kuri hipotezė teisinga, sprendžia kiekvienas. Tiek įrodymų, tiek paneigimų pakanka.

Visa kosmoso pramonė ir ROSCOSMOS stengiasi įdiegti kosmoso technologijas į mediciną. Lenta.ru pasidomėjo, kokie išradimai ir naujovės iš kosmoso padeda išgelbėti gyvybes ir pagerinti sveikatą po sunkių ligų.

Greiti rezultatai

Į ROSCOSMOS įtrauktos įmonės taip pat sprendžia medicinines problemas. Pavyzdžiui, Kosmoso instrumentų tyrimų institute jie sukūrė unikalų analizatorių „BIOFOT-311“: jo pagalba galite greitai atlikti greitus kraujo tyrimus tiek kosmose, tiek žemėje. Apskritai jis skirtas greitiems serumo ir kraujo plazmos, šlapimo, taip pat kitų biocheminių skysčių biocheminiams tyrimams ir yra skirtas plačiai naudoti.

Be to, KP mokslinių tyrimų institutas sukūrė biopsijos prietaisą, kuris atrodo kaip pistoletas, kuris skirtas vidaus organų diagnostikai (biopsijai) paimant audinių mėginį histologinei analizei ir ypač nustatyti patologinių darinių priežastis. organo sandara, įvertinant gydymo priemonių efektyvumą. Anksčiau tokios technologijos buvo naudojamos tik kosminėje medicinoje, tačiau dabar jos sėkmingai ir efektyviai integruojamos į žemiškąją mediciną.

Orbitinis sandariklis

Pažangios technologijos, įskaitant medicinines, dažnai išbandomos kosmose. Taigi, Jungtinių raketų ir kosmoso korporacija, ROSCOSMOS narė, neseniai pasirašė sutartį su įmone 3D Bioprinting Solutions (Skolkovo gyventoja) sukurti unikalų biospausdintuvą, skirtą audinių ir organų konstrukcijų magnetiniam biologiniam apdorojimui nulinės gravitacijos sąlygomis. Tarptautinė kosminė stotis (TKS).

Magnetinio biospausdintuvo sukūrimas leis erdvėje spausdinti audinius ir organų konstrukcijas, kurios yra itin jautrios kosminės spinduliuotės poveikiui - sarginius organus (pavyzdžiui, skydliaukę), skirtus neigiamam kosminės spinduliuotės poveikiui tokiomis sąlygomis stebėti. ilgas buvimas kosmose ir prevencinių atsakomųjų priemonių kūrimas. Ateityje trimatė magnetinio biospausdinimo technologija gali būti naudojama astronautų audinių ir organų pažeidimams koreguoti ilgalaikių skrydžių metu. Žemėje tokia technologija galėtų būti naudojama greitesniam žmogaus audinių ir organų biospausdinimui. Planuojama, kad biospausdintuvas bus paruoštas išsiųsti į Tarptautinę kosminę stotį iki 2018 m. Visi eksperimento rengimo ir vykdymo darbai bus atliekami glaudžiai bendradarbiaujant su UAB „RSC Energia“ ir Valstybiniu mokslo centru IMPB RAS.

Ne tik egzoskeletas

Dar prieš Jurijaus Gagarino paleidimą į kosmosą buvo akivaizdu, kad skrydžio metu žmogus patiria milžiniškus krūvius. O grįžus į Žemę astronautui reikės reabilitacijos naudojant specialius pokyčius. Faktas yra tas, kad dėl nesvarumo astronautų motorinė funkcija yra labiausiai pažeidžiama. Priežastis yra gravitacijos trūkumas, nes būtent dėl ​​​​to mes turime galingą skeletą, išvystytą raumenų sistemą ir raumenų ir kaulų sistemą.

Be to, vis ilgėjant nežemiškosioms ekspedicijoms, atsigavimo laikotarpis turėjo būti apgalvotas vis atidžiau. Viskas prasidėjo nuo technologijų, kurias įgula galėjo naudoti nesvarumo ir ribotos erdvės sąlygomis. Vienas iš pirmųjų tokių patobulinimų buvo „Penguin“ kostiumas, kuris buvo skirtas sukurti ašinę apkrovą raumenų ir kaulų sistemai ir kompensuoti astronautų atramos ir propriorecepcinių funkcijų trūkumą. Rusijos mokslų akademijos Biomedicininių problemų instituto specialistai kostiumą sukūrė dar septintojo dešimtmečio pabaigoje, o pirmą kartą išbandė kosmose 1971 m.

Dešimtojo dešimtmečio pradžioje Rusijos mokslininkai nusprendė modifikuoti „Penguin“ pacientų, turinčių judėjimo sutrikimų, tokių kaip cerebrinis paralyžius, gydymui ir reabilitacijai. Pirmasis sukurtas prototipas buvo pavadintas „Adele“ ir buvo naudojamas vaikams gydyti cerebrinis paralyžius. Kostiumas vis tiek leidžia lavinti teisingus vaikščiojimo įgūdžius ir įtvirtinti naują motorinį stereotipą, atkuriant funkcinius ryšius ir padidinant atitinkamų audinių trofizmą.

Be to, greitai iškilo klausimas, kaip sukurti kostiumą, kuris padėtų atkurti motorines funkcijas žmonėms, patyrusiems insultą ar trauminį galvos smegenų pažeidimą ir dėl to patyrusiems paralyžių bei parezę. Šiuo tikslu, remiantis ankstesniais patobulinimais ir nauja patirtimi, buvo sukurtas Regent ašinės apkrovos medicininis kostiumas.

Sistema veikia taip: kostiumas sukuria arba padidina išilginę apkrovą skeleto struktūroms ir padidina raumenų apkrovą atliekant judesius, o tai savo ruožtu padeda pagerinti medžiagų apykaitos procesų reguliavimą. Be to, „Regent“ kompensuoja proprioreceptinių funkcijų trūkumą, tokiu būdu skatinant visišką ar dalinę pacientų reabilitaciją.

Kostiumas buvo kruopščiai išbandytas šimtams pacientų Rusijos mokslų akademijai ir Sveikatos apsaugos ministerijai pavaldžiose įstaigose. Dėl to mokslininkai nustatė, kad „Regent“ teigiamai veikia ne tik motorines, bet ir aukštesnes psichines funkcijas! Taigi daugeliui pacientų po reguliaraus jo vartojimo kalbos ir dėmesio koncentracija atsistatė daug greičiau.

Nuotrauka: Rusijos Federacijos prezidento administracija, Federalinė valstybės biudžetinė įstaiga klinikinė ligoninė Nr.

Tačiau Kosminės medicinos centras tuo neapsiribojo – ten astronautų reabilitacijai jie sukūrė Corvit prietaisą, imituojantį žmogaus pėdų palaikymo reakciją. Prietaiso išskirtinumas yra tas, kad jis leidžia imituoti fizinio poveikio pėdai einant rodiklius: spaudimo dydį, laiko charakteristikas. Atramos stimuliavimo metodas, kurio pagrindu buvo sukurtas Corvit, pasirodė naudingas ne tik astronautams, bet ir ištisoms pacientų grupėms. Visų pirma, jis naudojamas kompleksinei pacientų, sergančių cerebriniu paralyžiumi, reabilitacijai, nes Corvit leidžia maksimaliai normalizuoti stovėjimą ir ėjimą, pagerinti koordinaciją ir atkurti lenkiamųjų ir tiesiamųjų raumenų pusiausvyrą.

Taip pat gydytojai ir jų pacientai turi įvairių treniruoklių ir kitų prietaisų, kurie prisideda prie jų reabilitacijos ir grįžimo į normalų gyvenimą.

Pilna stimuliacija

Kita įdomi technologija, kuri anksčiau buvo naudojama išskirtinai kosminėje medicinoje, yra žemo dažnio elektrinė stimuliacija. Iš pradžių šis metodas buvo sukurtas siekiant užkirsti kelią neigiamam buvimo erdvėje poveikiui žmogaus organizmui. Visų pirma kalbame apie žmogaus raumenų funkcinių galimybių atkūrimą ir palaikymą hipokinezijos ir mikrogravitacijos sąlygomis.

Norėdami išspręsti šią problemą, mokslininkai sukūrė visavertį kostiumą ir nešiojamą elektrinį stimuliatorių. Pirmieji bandymai buvo atlikti Mir stotyje, vėliau metodas visiškai pasitvirtino ir atitinkamus įrenginius ROSCOSMOS vis dar naudoja TKS.

Be to, žemo dažnio elektrinė stimuliacija Žemėje sėkmingai naudojama gydant pacientus, sergančius trauminėmis ligomis, taip pat tuos, kurie kenčia nuo įvairių problemų raumenų ir kaulų sistema. Atsižvelgiant į tai, ypač svarbus yra gebėjimas taikant metodą išsaugoti ir atkurti raumenų savybes iš dalies arba visiškai imobilizuotiems pacientams. Šios technologijos aktyviai naudojamos ir sporto medicinoje.

Skriskime!

Net mokydami pirmuosius kosmonautus mokslininkai susidūrė su būtinybe imituoti nesvarumą Žemėje. Vienas iš šios veiklos vaisių buvo sausojo panardinimo metodo sukūrimas, kuris aktyviai naudojamas astronautų mokymui ir vėlesnei reabilitacijai. Visų pirma, ypač populiarus yra vadinamųjų panardinamųjų vonių naudojimas.

Jų naudojimas skatina raumenų atsipalaidavimą, padeda atsikratyti spazmų ir atsistatyti raumenų tonusas. Be to, panardinamos vonios yra naudingos norint atsikratyti depresijos, patinimo ir skausmo, taip pat turi įtakos širdies apkrovai ir kraujospūdžio mažinimui.

Pastaruoju metu tokie kompleksai naudojami neišnešiotų kūdikių reabilitacijai ir išsaugojimui. Tačiau dar anksčiau imtos naudoti panardinamosios vonios reabilitacinis gydymas psichoneurologijos, traumatologijos, ortopedijos ir kitų sričių rėmuose.

Pavojai ir daugiau

Rusijos mokslininkai, padedami ROSCOSMOS, sukūrė medicininį adsorbcinį deguonies koncentratorių, kad sukurtų deguonimi prisodrintą atmosferą tiesiai iš supančio oro, pavyzdžiui, patalpose. Šiandien šį įrenginį anestezijos ir gaivinimo metu dažnai naudoja gelbėtojai ir kitos greitosios pagalbos tarnybos.

Taip pat ekstremaliosios medicinos atstovai dabar savo žinioje turi termocheminius deguonies generatorius, kurie iš pradžių buvo sukurti kaip atsarginis deguonies šaltinis pilotuojamose misijose, jei sugestų pagrindinės deguonies gamybos sistemos. Dabar šiuos generatorius naudoja Gynybos ministerija, Nepaprastųjų situacijų ministerija ir Rusijos vidaus reikalų ministerija.

Siekiant aprūpinti kosmines stotis atsarginiu deguonimi, taip pat buvo sukurtas Courier kompleksas, kuris dabar aktyviai naudojamas nelaimių medicinoje deguoniui gauti iš aplinkinio oro. Tuo pačiu metu kompleksas gali gaminti deguonį tiesiai vartojimo vietoje ir nereikalauja sunaudojamų medžiagų atsargų.

Galiausiai Rusijos mokslininkai sukūrė „Malysh“ įrenginį, skirtą išgelbėti žmogų apgyvendintame, sandariame objekte, pavyzdžiui, erdvėlaivio salone. Įrenginys sukurtas remiantis dirbtinės dujų aplinkos formavimo koncepcija, o dabar jis pristatomas naudoti ekstremalioms tarnyboms.

Taigi erdvė yra daug arčiau, nei atrodo: ji padeda gydyti žmones ir išgelbėti jų gyvybes. O ROSCOSMOS ir jo sąjungininkai šioje kilnioje misijoje nesustoja ir juda į priekį.

Vakarų medicinos tyrimas ir 12 astronautų stebėjimas parodė, kad ilgai veikiant mikrogravitacijai žmogaus širdis tampa 9,4 procento sferiškesnė, o tai savo ruožtu gali sukelti įvairių jos veikimo problemų. Ši problema gali tapti ypač aktuali ilgų kosminių kelionių metu, pavyzdžiui, į Marsą.

„Kosmose širdis veikia visiškai kitaip nei Žemės gravitacija, o tai savo ruožtu gali lemti raumenų masės praradimą“, – sako NASA daktaras Jamesas Thomasas.

„Visa tai turės rimtų pasekmių, kai grįšime į Žemę, todėl šiuo metu ieškome galimų būdų, kaip išvengti ar bent sumažinti šio raumenų masės praradimo.

Specialistai pastebi, kad grįžus į Žemę širdis atgauna pirminę formą, tačiau niekas nežino, kaip po ilgų skrydžių elgsis vienas svarbiausių mūsų kūno organų. Gydytojai jau žino atvejų, kai grįžę astronautai patyrė galvos svaigimą ir dezorientaciją. Kai kuriais atvejais pastebimas staigus kraujospūdžio pokytis (staigus sumažėjimas), ypač kai žmogus bando atsistoti. Be to, kai kurie astronautai misijų metu patiria aritmiją (nereguliarų širdies ritmą).

Tyrėjai pažymi, kad reikia sukurti metodus ir taisykles, kurios leistų keliautojams giliai kosmose išvengti tokio pobūdžio problemų. Kaip pažymėta, tokie metodai ir taisyklės gali būti naudingi ne tik astronautams, bet ir paprastiems žmonėms Žemėje – turintiems širdies problemų, taip pat tiems, kuriems nustatytas lovos režimas.

Dabar pradėta vykdyti penkerių metų trukmės tyrimų programa, skirta nustatyti kosmoso poveikio lygį, siekiant paspartinti astronautų aterosklerozės (kraujagyslių ligos) vystymąsi.

Gėrimas ir psichikos sutrikimai

Nepaisant to, kad NASA atlikta anoniminė apklausa pašalino įtarimus dėl dažno astronautų girtavimo, 2007 metais buvo du atvejai, kai iš tikrųjų girtiems NASA astronautams buvo leista skristi į Rusijos erdvėlaivį „Sojuz“. Tuo pat metu žmonėms buvo leista skristi net po to, kai šiuos astronautus skrydžiui ruošę gydytojai, kaip ir kiti misijos dalyviai, savo viršininkams pranešė apie labai karštą kolegų būklę.

Pagal tuometinę saugos politiką NASA kalbėjo apie oficialų draudimą astronautams gerti alkoholį likus 12 valandų iki treniruočių skrydžių. Taip pat buvo manoma, kad ši taisyklė galioja skrydžiams į kosmosą. Tačiau po aukščiau aprašyto incidento NASA pasipiktino astronautų nerūpestingumu, kad agentūra nusprendė šią taisyklę dėl skrydžių į kosmosą padaryti oficialia.

Buvęs astronautas Mike'as Mullane'as kartą yra sakęs, kad astronautai prieš skrydį gėrė alkoholį, kad išsausintų organizmą (alkoholis dehidratuoja), kad galų gale sumažintų šlapimo pūslės apkrovą ir paleidimo momentu staiga nebenorėtų eiti į tualetą.

Psichologinis aspektas taip pat turėjo savo vietą tarp kosminių misijų pavojų. Skylab 4 kosminės misijos metu astronautai buvo taip „pavargę“ nuo bendravimo su kosminių skrydžių valdymu, kad beveik dienai išjungė radijo ryšį ir nepaisė NASA pranešimų. Nuo šio incidento mokslininkai bandė nustatyti ir pašalinti galimus neigiamus psichologinius padarinius, kurie gali atsirasti per įtemptesnę ir ilgesnę misiją į Marsą.

Miego trūkumas ir migdomųjų tablečių vartojimas

Dešimt metų trukęs tyrimas atskleidė, kad astronautai gerokai pritrūksta miego likus kelioms savaitėms iki starto ir kosminių misijų pradžioje. Tarp apklaustųjų trys iš keturių prisipažino vartoję vaistus, padedančius užmigti, nors tokių vaistų vartojimas gali būti pavojingas skrendant erdvėlaiviu ar valdant kitą įrangą. Pavojingiausia situacija šiuo atveju gali būti tada, kai astronautai tuo pačiu metu vartojo tą patį vaistą. Tokiu atveju, susidarius avarinei situacijai, kuriai reikia avarinio sprendimo, jie galėtų ją tiesiog užmigti.

Nors NASA įpareigojo, kad kiekvienas astronautas miegotų bent aštuonias su puse valandos per dieną, dauguma misijų metu ilsisi tik apie šešias valandas per dieną. Šio streso kūnui sunkumą dar labiau apsunkino tai, kad per paskutinius tris treniruočių mėnesius prieš skrydį žmonės kasdien miegodavo mažiau nei šešias su puse valandos.

„Būsimoms misijoms į Mėnulį, Marsą ir kitur reikės sukurti veiksmingesnes priemones, skirtas kovoti su miego trūkumu ir optimizuoti žmogaus veiklą skrendant į kosmosą“, – sakė vyresnysis tyrėjas šiuo klausimu dr. Charlesas Kzeileris.

„Šios priemonės gali apimti darbų grafiko pakeitimus, kurie bus atliekami atsižvelgiant į žmogaus poveikį tam tikroms šviesos bangoms, taip pat įgulos elgesio strategijos keitimą, kad būtų patogiau pereiti į miego būseną, kuri yra būtina norint atstatyti. sveikatos, stiprybės ir geros nuotaikos kitą dieną “

Klausos praradimas

parodė, kad nuo kosminio erdvėlaivio misijų kai kurie astronautai patyrė laikinų reikšmingų ir ne tokių reikšmingų klausos praradimų. Dažniausiai jie buvo pastebėti, kai žmonės buvo veikiami aukštų garso dažnių. Sovietinės kosminės stoties „Salyut 7“ ir Rusijos „Mir“ įgulos nariai, grįžę į Žemę, taip pat patyrė nuo lengvo iki labai didelio klausos praradimo. Vėlgi, visais šiais atvejais dalinio ar visiško laikino klausos praradimo priežastis buvo aukštų garso dažnių poveikis.

Tarptautinės kosminės stoties įgula privalo kasdien nešioti ausų kištukus. Siekiant sumažinti triukšmą TKS laive, be kitų priemonių, buvo pasiūlyta stoties sienų viduje naudoti specialias garso izoliacines trinkeles, taip pat įrengti tylesnius ventiliatorius.

Tačiau, be foninio triukšmo, klausos praradimą gali paveikti kiti veiksniai: pavyzdžiui, atmosferos būklė stoties viduje, padidėjęs intrakranijinis slėgis ir padidėjęs anglies dvideginio kiekis stoties viduje.

2015 m. NASA planuoja pradėti tyrinėti galimus būdus, kaip išvengti klausos praradimo per metus trunkančias misijas, padedant TKS įgulai. Mokslininkai nori sužinoti, kiek laiko galima išvengti šių padarinių, ir nustatyti priimtiną riziką, susijusią su klausos praradimu. Pagrindinis eksperimento tikslas bus nustatyti, kaip visiškai sumažinti klausos praradimą, o ne tik konkrečios kosminės misijos metu.

Akmenys inkstuose

Kas dešimtam žmogui Žemėje anksčiau ar vėliau išsivysto inkstų akmenų problema. Tačiau ši problema tampa daug opesnė kalbant apie astronautus, nes kosmoso sąlygomis organizmo kaulai pradeda netekti maistinių medžiagų net greičiau nei Žemėje. Kūno viduje išsiskiria druskos (kalcio fosfatas), kurios prasiskverbia per kraują ir kaupiasi inkstuose. Šios druskos gali suspausti ir įgauti uolienų pavidalą. Be to, šių akmenų dydis gali skirtis nuo mikroskopinių iki gana rimtų – iki graikinio riešuto dydžio. Problema ta, kad šie akmenys gali užblokuoti kraujagysles ir kitus srautus, kurie maitina organą arba pašalina atliekas iš inkstų.

Astronautams rizika susirgti inkstų akmenimis yra pavojingesnė, nes mikrogravitacijos sąlygos gali sumažinti kraujo kiekį organizme. Be to, daugelis astronautų negeria 2 litrų skysčių per dieną, o tai savo ruožtu gali užtikrinti, kad jų kūnas būtų visiškai hidratuotas ir neleistų akmenims sustingti inkstuose, išskiriant jų daleles kartu su šlapimu.

Pastebima, kad mažiausiai 14 amerikiečių astronautų beveik iš karto po kosminės misijos pabaigos susidarė inkstų akmenų problema. 1982 m. buvo užfiksuotas ūmaus skausmo atvejis, kai įgulos narys patyrė sovietų Salyut 7 stotį. Astronautas dvi dienas kentėjo stiprų skausmą, o jo bendražygiui neliko nieko kito, kaip bejėgiškai stebėti kolegos kančias. Iš pradžių visi manė, kad tai ūmus apendicitas, tačiau po kurio laiko astronautui kartu su šlapimu iškrito ir mažas inkstų akmenukas.

Mokslininkai jau seniai kūrė specialų stalinio kompiuterio dydžio ultragarso aparatą, galintį aptikti inkstų akmenis ir juos pašalinti naudojant garso bangų impulsus. Atrodo, kad laive, vykstančiame į Marsą, toks dalykas tikrai galėtų praversti.

Plaučių ligos

Nors dar tiksliai nežinome, kokį neigiamą poveikį sveikatai gali sukelti kitų planetų ar asteroidų dulkės, mokslininkai žino kai kuriuos labai nemalonius padarinius, kurie gali atsirasti dėl Mėnulio dulkių poveikio.

Rimčiausias dulkių įkvėpimo poveikis greičiausiai bus plaučiams. Tačiau neįtikėtinai aštrios mėnulio dulkių dalelės gali rimtai pakenkti ne tik plaučiams, bet ir širdžiai, tuo pačiu sukelti aibę įvairiausių negalavimų – nuo ​​sunkaus organų uždegimo iki vėžio. Panašų poveikį gali sukelti, pavyzdžiui, asbestas.

Aštrios dulkių dalelės gali pakenkti ne tik vidaus organams, bet ir sukelti odos uždegimus bei įbrėžimus. Apsaugai būtina naudoti specialias daugiasluoksnes į kevlarą panašias medžiagas. Mėnulio dulkės gali lengvai pažeisti akių rageną, o tai savo ruožtu gali būti rimčiausia ekstremali situacija žmonėms kosmose.

Mokslininkai apgailestaudami pažymi, kad jie negali modeliuoti Mėnulio dirvožemio ir atlikti visų testų, būtinų Mėnulio dulkių poveikiui organizmui nustatyti. Vienas iš sunkumų sprendžiant šią problemą yra tas, kad Žemėje dulkių dalelės nėra vakuume ir nėra nuolatos veikiamos radiacijos. Tik daugiau dulkių tiesiai ant paties Mėnulio paviršiaus, o ne laboratorijoje, suteiks mokslininkams duomenų, kurių jiems reikia norint sukurti veiksmingus apsaugos nuo šių mažyčių toksiškų žudikų metodus.

Imuninės sistemos sutrikimas

Mūsų imuninė sistema keičiasi ir reaguoja į bet kokius, net ir menkiausius mūsų kūno pokyčius. Miego trūkumas, nepakankama mityba ar net paprastas stresas gali susilpninti mūsų imuninę sistemą. Bet tai yra Žemėje. Imuninės sistemos pokytis kosmose galiausiai gali sukelti peršalimą arba sukelti daug rimtesnių ligų atsiradimo galimybę.
Kosmose imuninių ląstelių pasiskirstymas organizme labai nesikeičia. Šių ląstelių funkcionavimo pokyčiai gali kelti daug didesnę grėsmę sveikatai. Ląstelių funkcionavimui susilpnėjus, jau nuslopinti virusai žmogaus organizme gali vėl pabusti. Ir darykite tai praktiškai slaptai, nerodydami ligos simptomų. Kai padidėja imuninių ląstelių aktyvumas, imuninė sistema per daug reaguoja į dirgiklius, sukeldama alergines reakcijas ir kitus šalutinius poveikius, tokius kaip odos bėrimai.

„Tokie dalykai, kaip radiacija, mikrobai, stresas, mikrogravitacija, miego sutrikimai ir net izoliacija, gali paveikti įgulos narių imuninę sistemą“, – sako NASA imunologas Brianas Krushinas.

„Ilgos kosminės misijos padidins astronautų infekcijų, padidėjusio jautrumo ir autoimuninių problemų riziką.

Siekdama išspręsti imuninės sistemos problemas, NASA planuoja naudoti naujus antiradiacinės apsaugos metodus, naują požiūrį į subalansuotą mitybą ir vaistus.

Radiacinės grėsmės

Dabartinis labai neįprastas ir labai ilgas saulės aktyvumo nebuvimas gali prisidėti prie pavojingų radiacijos lygio pokyčių erdvėje. Nieko panašaus per pastaruosius 100 metų neįvyko.

„Nors tokie įvykiai nebūtinai atgraso nuo ilgų misijų į Mėnulį, asteroidus ar net Marsą, pati galaktikos kosminė spinduliuotė yra veiksnys, galintis apriboti planuojamą šių misijų laiką“, – sako Nathanas Schwadronas iš instituto. sausumos, vandenyno ir kosmoso tyrinėjimus.

Tokio poveikio pasekmės gali būti labai įvairios – nuo ​​spindulinės ligos iki vėžio išsivystymo ar vidaus organų pažeidimo. Be to, pavojingas foninės spinduliuotės lygis sumažina erdvėlaivio apsaugos nuo spinduliuotės efektyvumą maždaug 20 procentų.

Tik vienos misijos į Marsą metu astronautas gali būti veikiamas 2/3 saugios radiacijos dozės, kurią žmogus būtų veikiamas blogiausiu atveju per visą savo gyvenimą. Ši spinduliuotė gali sukelti DNR pokyčius ir padidinti vėžio riziką.

„Kalbant apie kaupiamąją dozę, tai tas pats, kas daryti viso kūno kompiuterinę tomografiją kas 5–6 dienas“, – sako mokslininkė Carey Zeitlin.

Kognityvinės problemos

Imituodami buvimo kosmose būseną, mokslininkai išsiaiškino, kad stipriai įkrautų dalelių poveikis, net ir mažomis dozėmis, paskatino laboratorines žiurkes daug lėčiau reaguoti į aplinką, o tuo pačiu metu graužikai tapo irzlesni. Žiurkių stebėjimas taip pat parodė jų smegenų baltymų sudėties pokyčius.

Tačiau mokslininkai skuba pabrėžti, kad ne visos žiurkės pasižymėjo vienodu poveikiu. Jei ši taisyklė galioja astronautams, mokslininkai mano, kad jie galėtų nustatyti biologinį žymeklį, kuris rodo ir prognozuoja šių padarinių atsiradimą astronautams. Galbūt šis žymeklis netgi leistų rasti būdą, kaip sumažinti neigiamas radiacijos poveikio pasekmes.

Rimtesnė problema yra Alzheimerio liga.

„Radiacijos lygis, prilyginamas tam, kurį žmogus patirtų misijoje į Marsą, gali prisidėti prie pažinimo problemų vystymosi ir paspartinti smegenų funkcijos pokyčius, kurie dažniausiai siejami su Alzheimerio liga“, – sako neurologė Kerry O'Banion.

"Kuo ilgiau esate kosmose, tuo didesnė rizika susirgti šia liga."

Vienas guodžiantis faktas yra tai, kad mokslininkai jau ištyrė vieną iš blogiausių radiacijos poveikio scenarijų. Jie vienu metu laboratorines peles paveikė radiacijos lygiu, kuris būtų būdingas visai misijai į Marsą. Savo ruožtu, skrisdami į Marsą, žmonės bus veikiami dozuotos spinduliuotės per trejus skrydžio metus. Mokslininkai mano, kad žmogaus organizmas gali prisitaikyti prie tokių mažų dozių.

Be to, pažymima, kad plastikas ir lengvos medžiagos gali suteikti žmonėms veiksmingesnę apsaugą nuo radiacijos nei šiuo metu naudojamas aliuminis.

Regėjimo praradimas

Kai kuriems astronautams pabuvę erdvėje atsiranda rimtų regėjimo problemų. Kuo ilgiau trunka kosminė misija, tuo didesnė tokių baisių pasekmių tikimybė.

Tarp mažiausiai 300 amerikiečių astronautų, nuo 1989 m. patikrintų mediciniškai, regėjimo sutrikimai pastebėti 29 procentams žmonių, esančių kosmose per dvi savaites trukusias kosmines misijas, ir 60 procentų žmonių, kurie keletą mėnesių dirbo Tarptautinėje kosminėje stotyje.

Teksaso universiteto gydytojai atliko smegenų skenavimą 27 astronautams, kurie praleido daugiau nei mėnesį kosmose. 25 procentams iš jų sumažėjo vieno ar dviejų akies obuolių priekinės-užpakalinės ašies tūris. Šis pokytis veda į toliaregystę. Vėlgi, buvo pastebėta, kad kuo ilgiau žmogus yra erdvėje, tuo didesnė tikimybė, kad šis pokytis.

Mokslininkai mano, kad šį neigiamą poveikį galima paaiškinti skysčių pakilimu į galvą migracijos sąlygomis. Tokiu atveju kaukolėje pradeda kauptis smegenų skystis, didėja intrakranijinis spaudimas. Skystis negali prasiskverbti per kaulą, todėl jis pradeda daryti spaudimą akies viduje. Mokslininkai dar nėra tikri, ar šis poveikis sumažės astronautams, kosmose išbuvusiems ilgiau nei šešis mėnesius. Tačiau visiškai akivaizdu, kad prieš siunčiant žmones į Marsą tai reikės išsiaiškinti.

Jei problemą sukelia tik intrakranijinis slėgis, vienas iš galimų sprendimų būtų sukurti dirbtinės gravitacijos sąlygas kiekvieną dieną aštuonias valandas, kol astronautai miega. Tačiau dar anksti pasakyti, ar šis metodas padės, ar ne.

„Šią problemą reikia išspręsti, nes priešingu atveju tai gali būti pagrindinė priežastis, kodėl ilgalaikės kelionės į kosmosą yra neįmanomos“, – sako mokslininkas Markas Shelhameris.

Panašūs straipsniai