Главная            О проекте            Карта сайта            Обновления            Ссылки

Человеческий организм в космосе

При освоении космической бездны наиболее важным становится вопрос, как поведёт себя человеческий организм в космосе? Во время полёта к далёким планетам и звёздам условия окружающей среды ничем не будут напоминать земные, в которых люди эволюционировали. В настоящее время существуют две защиты – космический корабль и скафандр. Первая защита предусматривает системы жизнеобеспечения – это воздух, вода, продукты питания, поддержание нужной температуры, противодействие радиации и мелким метеоритам. Вторая защита обеспечивает безопасность человека в открытом космосе и на поверхности планеты с враждебной средой.

Уже давно существует космическая отрасль медицины. Она быстро развивается, а её целью является изучение здоровья астронавтов, находящихся долгое время в космическом пространстве. Медики пытаются выяснить, как долго люди способны существовать в экстремальных условиях и как быстро они смогут адаптироваться к земным условиям после возвращения из полёта.

Космонавт в открытом космосе

Человеческому организму требуется определённое количество кислорода в воздухе. Его минимальная концентрация (парциальное давление) составляет 16 кПа (0,16 бар). Если давление ниже, то астронавт может потерять сознание и умереть от гипоксии. В вакууме газообмен в лёгких проходит как обычно, но приводит к удалению из кровотока всех газов, в том числе и кислорода. Через 9-12 секунд такая кровь достигает мозга, и человек теряет сознание. Смерть наступает по прошествию 2-х минут.

Кровь и другие жидкости, содержащиеся в организме, закипают при давлении ниже 6,3 кПа (давление пара воды при температуре тела). Это условие называется эбуллизмом. Пар способен раздуть тело в 2 раза от его нормального размера. Но ткани организма обладают хорошей эластичностью и достаточно пористые, поэтому разрывов не будет. Следует также учитывать, что кровеносные сосуды за счёт своего внутреннего давления будут сдерживать эбуллизм, поэтому часть крови останется в жидком состоянии.

Для уменьшения эбуллизма существуют специальные защитные костюмы. Они эффективны при давлении до 2 кПа и предотвращают вздутие организма на высоте более 19 км. В скафандрах используется 20 кПа чистого кислорода. Этого достаточно для поддержания сознания, но испарение газов, содержащихся в крови, всё же может вызвать декомпрессионную болезнь и газовые эмболии у неподготовленного человека.

Люди не могут существовать вне магнитосферы, а поэтому человеческий организм в космосе подвергается воздействию высокого уровня радиации. За год работы на околоземной орбите космонавт получает дозу облучения, которая в 10 раз превышает годовую дозу на Земле. Радиация повреждает лимфоциты, поддерживающие на должном уровне иммунную систему.

Помимо этого, космические лучи в галактическом пространстве могут спровоцировать раковые заболевания любых органов. Они также способны нанести вред мозгу астронавта, что может привести к болезни Альцгеймера. Поэтому медики разрабатывают специальные защитные препараты, чтобы снизить риск негативных явлений до приемлемого уровня. И всё же следует сказать, что межпланетные миссии вне магнитосферы Земли чрезвычайно уязвимы. Здесь нужно учитывать мощные солнечные вспышки. Они способны вызвать у астронавтов лучевую болезнь, что означает смерть.

В середине 2013 года специалисты НАСА сообщили, что пилотируемая миссия на Марс может включать в себя высокий радиационный риск. В сентябре 2017 года НАСА сообщило, что уровень радиации на поверхности Марса удвоился. Связали это с полярным сиянием, которое оказалось в 25 раз ярче, чем наблюдалось ранее. Произошло это из-за неожиданной и мощной солнечной бури.

Органы человека, подверженные физиологическим изменениям в космосе

Теперь давайте поговорим о воздействии невесомости на человеческий организм в космосе. Кратковременное воздействие микрогравитации вызывает синдром адаптации к пространству. Выражается он в основном в тошноте, так как расстраивается вестибулярная система. При длительном же воздействии возникают проблемы со здоровьем, а наиболее значимыми являются потери костной и мышечной массы, а также замедляется работа сердечно-сосудистой системы.

Организм человека в основном состоит из жидкости. Благодаря гравитации, она распределяется в нижней части тела, и имеется множество систем, чтобы сбалансировать данную ситуацию. В невесомости жидкость перераспределяется в верхнюю половину тела. По этой причине у космонавтов на лицах наблюдается отёчность. Нарушенный баланс искажает зрение, также фиксируются изменения в обонянии и осязании.

Интерес вызывает то, что в космосе многие бактерии чувствуют себя гораздо лучше, чем на Земле. В 2017 году было установлено, что в невесомости бактерии становятся более устойчивыми к антибиотикам. Они приспосабливаются к космической среде теми способами, которые не наблюдаются у них на Земле.

Так как невесомость увеличивает количество жидкости в верхней части тела, повышается внутричерепное давление. Растёт давление на задние части глазных яблок, влияя тем самым на их форму. Данный эффект был обнаружен в 2012 году, когда на землю вернулись космонавты после месячного пребывания в космосе. Отклонения в работе зрительного аппарата могут стать серьёзной проблемой для будущих миссий, в том числе для миссии на Марс.

Выходом здесь может стать искусственная гравитационная система. Однако даже со сложной системой гравитации, установленной на звездолёте, может сохраниться состояние относительной микрогравитации, а, следовательно, сохраняться и связанные с нею риски.

Пока ещё чётко не проанализированы психологические последствия, связанные с длительным пребыванием в космосе. На Земле существуют аналоги. Это арктические исследовательские станции и подводные лодки. Для таких коллективов изменение окружающей среды является большим стрессом. А его следствием становятся тревога, депрессия и бессонница.

Качество сна в космосе плохое. Это объясняется сменой тёмных и светлых циклов, плохим освещением внутри корабля. А плохой сон влияет на нейробиологические реакции и приводит к психологическим стрессам. Сны могут нарушаться из-за потребностей миссии и высокого уровня шума от работающего оборудования. 50% космонавтов получают снотворное и при этом спят на 2 часа меньше, чем на Земле.

Человека изучают в невесомости

Изучение длительного пребывания в космосе показало, что первые 3 недели являются для космонавтов самыми критическими. Именно в этот период человеческий организм адаптируется к экстремальным изменениям окружающей среды. Но и дальнейшие месяцы являются тоже трудными. Однако миссии не настолько длинные, чтобы можно было судить о долгосрочных физиологических эффектах и изменениях.

Полёт на Марс и обратно с учётом современных технологий займёт как минимум 18 месяцев. Но сейчас никто не может сказать, как поведёт себя человеческий организм в космосе в течение полутора лет да ещё при отсутствии магнитосферы. Ясно лишь одно: на корабле должно находиться огромное количество диагностических инструментов и медицинских препаратов. Только в этом случае работоспособность экипажа останется на должном уровне.

Бескрайнее космическое пространство представляет для человека враждебную среду. В ней таится несчётное количество неизвестных опасностей. Но, несмотря ни на что, люди решительно настроены покорять космос. А поэтому научные работы в этом направлении ведутся неустанно. Разрабатываются технологии, которые включают в себя искусственную гравитацию и биорегенеративные системы жизнеобеспечения. Всё это должно свести будущие риски на нет и дать возможность людям колонизировать галактическую бездну.

Владислав Иванов