Влияние длительного космического полета на человеческий организм - shikardos.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
страница 1
Похожие работы
Влияние длительного космического полета на человеческий организм - страница №1/1


ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО КОСМИЧЕСКОГО ПОЛЕТА НА ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ ОРГАНИЗМ

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

Член-корреспондент АН СССР

О. Г. ГАЗЕНКО,

кандидат медицинских наук

Б. С. АЛЯКРИНСКИЙ

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

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

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

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


ВЛИЯНИЕ КОСМИЧЕСКОГО ПОЛЕТА НА ОРГАНИЗМ

41

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

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

Полет корабля проходил в благоприятной радиационной обстановке.

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

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

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

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

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

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


42 О. Г. ГАЗЕНКО, Б. С. АЛЯКРИНСКИЙ

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Восстановление ортостатической устойчивости продолжалось около 10 дней послеполетного периода.

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

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

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

ВЛИЯНИЕ КОСМИЧЕСКОГО ПОЛЕТА НА ОРГАНИЗМ

43


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

*

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

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

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

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

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

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

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

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


44

О. Г. ГАЗЕНКО, Б. С. АЛЯКРИНСКИЙ



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

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

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

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

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

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

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

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



ВЛИЯНИЕ КОСМИЧЕСКОГО ПОЛЕТА НА ОРГАНИЗМ

45


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

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

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

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

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

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



4$ О. Г. ГАЗЕНКО, Б. С. АЛЯКРИНСКИЙ

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

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

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

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

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



УДК 613.893