МЕДИЦИНА КОСМИЧЕСКАЯ
МЕДИЦИНА КОСМИЧЕСКАЯ — область медицины, изучающая особенности жизнедеятельности организма человека при действии факторов космического полета и космического пространства с целью разработки средств и методов сохранения здоровья и работоспособности членов экипажей космических кораблей и станций. Основными проблемами М. к. являются: исследование влияния на организм человека факторов космического полета (см.), разработка соответствующих профилактических мер и способов защиты от вредных влияний таких факторов; физиол, и гиг. обоснование требований к системам жизнеобеспечения (см.), управления и к оборудованию космических летательных аппаратов (см. Кабины летательных аппаратов), а также средствам спасения экипажей при возникновении каких-либо аварийных ситуаций; разработка клин, и психофизиол, методов и критериев отбора и подготовки космонавтов к полету; разработка методов и средств мед. контроля за экипажами в полете, исследование вопросов профилактики и лечения заболеваний в полете. В связи с этим М. к. является единым комплексом различных разделов теоретической и клин, медицины, таких, как космическая физиология и психофизиология, космическая гигиена, космическая радиобиология, врачебная экспертиза.
Развитие М. к. тесно связано с достижениями теоретической и практической космонавтики как в нашей стране (К. Э. Циолковский, Ф. А. Цандер, С. П. Королев и др.), так и за рубежом [Оберт (Н. Oberth), Годдард (R. Goddard), Эно-Пельтри (R. Esnault-Pelterie) и др.]. Так, создание ракетно-космических летательных аппаратов позволило провести ряд важных исследований на животных в условиях космического полета (см. Космическая биология). Результаты этих исследований в совокупности с результатами наземных исследований в области М. к. позволили обосновать возможность безопасного полета человека в космическое пространство. Первым полетом, оказавшим в свою очередь большое влияние на развитие М. к., явился полет Ю. А. Гагарина на космическом корабле «Восток» 12 апреля 1961 г. Важными этапами в освоении космоса, представляющими собой и практические достижения М. к., явились: первый выход человека в открытый космос (А. А. Леонов, полет на космическом корабле «Восход-2» 18—19 марта 1965 г.); высадка американских астронавтов на поверхность Луны [Армстронг (N. Armstrong), Олдрин (E. Aldrin), полет на космическом корабле «Аполлон-II 20—24 июля 1969 г.]; космические полеты с длительным пребыванием на орбитальных станциях [В. А. Ляхов, В. В. Рюмин, орбитальная станция «Салют-6», 25 февраля — 19 августа 1979 г.; Л. И. Попов и В. В. Рюмин, «Союз-35» и орбитальная станция «Салют-6», 9 апреля 1980 г. — 11 октября 1980 г.; Ю. В. Романенко, Г. М. Гречко, орбитальная станция «Салют-6», 10 декабря 1977 г. —16 марта 1978 г.; В. В. Коваленок, А. С. Иванченков, орбитальная станция «Салют-6», 15 июня 1978 г. — 2 ноября 1978 г.; Поуг (W. Pogue), Гибсон (E. Gibson), Карр (J. Carr), орбитальная станция «Скайлэб», 16 ноября 1973 г. — 8 февраля 1974 г.].
В космическом полете на организм человека могут оказывать влияние три основные группы факторов. Первая группа таких факторов характеризует космическое пространство как среду обитания: это высокая степень разрежения газовой среды (см. Высота), ионизирующее космическое излучение (см.), особенности теплопроводности, наличие метеорного вещества и т. д.
Вторая группа объединяет факторы, связанные с динамикой полета летательных аппаратов: ускорение (см.), вибрация (см.), шум (см.), невесомость (см.) и др. Наконец, третью группу составляют факторы, связанные с пребыванием в герметическом помещении малого объема с искусственной средой обитания: своеобразный газовый состав и температурный режим в помещении, гипокинезия (см.), изоляция, эмоциональное напряжение (см. Стресс), изменение биологических ритмов (см.) и т. п. Перечисленные факторы оказывают комплексное влияние на организм человека, в связи с чем несомненный теоретический и практический интерес представляет изучение модифицирующего влияния каждого из указанных факторов на переносимость остальных факторов космического полета.
Среди всех факторов космического полета уникальным и практически не воспроизводимым в лабораторных экспериментах является невесомость. Значение проблемы невесомости возросло в связи с увеличением продолжительности полетов. Экспериментальные исследования при моделировании некоторых физиол, эффектов невесомости в земных условиях (гипокинезия, водная иммерсия), опыт длительных космических полетов позволили разработать общебиол. представления о генезе изменений в организме, обусловленных влиянием невесомости, и пути их преодоления. Т. о., было доказано, что человек может существовать и активно функционировать в условиях невесомости. Однако, вследствие длительного пребывания в условиях невесомости у человека развивается нек-рая детренированность сердечно-сосудистой системы. Установленные при этом фазовые изменения частоты пульса, уменьшение показателей ударного объема, сдвиги в ЭКГ носят функциональный, приспособительный характер. Длительная невесомость обусловливает нек-рую потерю организмом солей кальция, фосфора, азота, натрия, калия и магния. Эти потери относят за счет уменьшения массы некоторых тканей вследствие их атрофии от бездействия и частичной дегидратации организма. Обусловленные невесомостью биофизические и биохим, сдвиги в организме (изменения гемодинамики, водно-солевого обмена, опорно-двигательного аппарата и др.)» включая изменения на молекулярном уровне, направлены на приспособление организма к новым экологическим условиям. Мед. последствия таких сдвигов изучены еще недостаточно. Поэтому исследования, направленные на выяснение корреляционных зависимостей между наблюдаемыми сдвигами, с одной стороны, и здоровьем и работоспособностью космонавтов — с другой, имеют большое значение. В частности, важно установить взаимосвязь между характером и степенью функциональной перестройки организма в невесомости, направленностью и выраженностью процессов реадаптации после возвращения на Землю.
Для предупреждения неблагоприятных реакций организма человека в период невесомости и реадаптации применяется широкий комплекс профилактических мероприятий и средств (вакуумная емкость, велоэргометр, бегущая дорожка, тренировочно-нагрузочные костюмы и т. д.). Эффективность их использования убедительно продемонстрировал, в частности, 140-суточный полет космонавтов В. В. Коваленка и А. С. Иванченкова на орбитальной станции «Салют-6», 175-суточный полет космонавтов В. А. Ляхова и В. В. Рюмина, а также самый длительный в истории космонавтики орбитальный пилотируемый полет (185-суточный) космонавтов Л. И. Попова и В. В. Рюмина.
За разработку эффективных средств и методов профилактики последствий неблагоприятного влияния невесомости и их внедрение в практику космонавтики группе специалистов в области М. к. присуждена Государственная премия СССР.
Высокая биол, активность различных видов космического излучения определяет опасность их поражающего действия. С учетом этого проводятся исследования по определению допустимых доз лучевого воздействия, разрабатываются средства и методы профилактики и защиты космонавтов от космической радиации (см. Противолучевая защита).
Важным является также определение радиочувствительности организма при длительном пребывании в условиях космического полета (см. Критический орган), оценка реакции облученного организма на действие других факторов космического полета. Перспектива использования ядерных источников энергии на космических кораблях и орбитальных станциях определяет необходимость создания надежной защиты человека посредством создания радиационных убежищ, средств электромагнитной и электростатической защиты, экранирования наиболее чувствительных органов и систем организма и т. д. Предметом специальных исследований является определение биол, эффекта воздействия радиоизлучений, магнитных и электрических полей, возникающих в среде обитания в результате функционирования бортовой аппаратуры. Обеспечение радиационной безопасности приобретает особое значение с увеличением дальности и продолжительности полетов. Очевидно, что в длительных полетах обеспечение безопасности экипажа с помощью лишь пассивной защиты обитаемых отсеков корабля невозможно. Поэтому изыскание биол, методов защиты человека от проникающих излучений является важным направлением исследований в этой области. Исследования, связанные с разработкой искусственной газовой атмосферы применительно к обитаемым кабинам летательных аппаратов, направлены на изучение физиол. эффектов длительного пребывания в атмосфере с различным газовым составом, как эквивалентным земной атмосфере, так и при замене азота гелием или в условиях моногазовой искусственной атмосферы (см. Атмосфера искусственная).
М. к. изучает также влияние таких факторов, как перепады барометрического давления (см. Высотная болезнь, Декомпрессионная болезнь) и изменения парциального давления кислорода в атмосфере (см. Гипероксия, Гипоксия). Представляют интерес исследования, направленные на использование искусственной газовой атмосферы в качестве средства, стимулирующего формирование адаптивных реакций организма к различным неблагоприятным условиям полета. Такая атмосфера получила название активной.
Формирование газовой среды кабин летательных аппаратов в процессе полета непосредственно связано с проблемой ее загрязнения. Источниками загрязнения могут быть конструкционные материалы, технол. процессы, а также продукты жизнедеятельности человека. В этой связи изучение биол. действия загрязнений атмосферы космического корабля представляет важную проблему в общем комплексе физиол.-гиг. исследований. Практическим воплощением этих работ является установление предельно допустимых концентраций широкого круга загрязняющих (токсических) веществ, изыскание технических решений очистки от них атмосферы летательного аппарата.
Решение вопросов обеспечения пилотируемых полетов базируется на результатах предварительных исследований в наземных условиях (стендовые и модельные исследования на животных, эксперименты с участием человека в макетах космических объектов). Решающее значение имеют исследования непосредственно на космических летательных аппаратах. Обеспечение жизнедеятельности человека на пилотируемых космических кораблях и орбитальных станциях создается комплексом оборудования и бортовых запасов, предназначаемых для поддержания постоянного состава газовой среды, снабжения человека питьевой водой, продуктами питания, сан.-техн, средствами. Так, система регенерации и кондиционирования воздуха на кораблях типа «Союз» осуществляется путем создания на борту запасов химически связанного кислорода в виде надперекиси щелочных металлов и сорбентов, поглощающих водяные пары и углекислый газ.
Для обеспечения жизнедеятельности экипажа в случае аварийного приземления спускаемого аппарата в безлюдную местность в состав носимого аварийного запаса (НАЗ) включается рацион питания, обладающий максимальной энергетической и биол, ценностью при минимальном весе и объеме.
Увеличение продолжительности пилотируемых космических полетов требует изыскания новых надежных путей обеспечения сан.-гиг. условий в кабине корабля, личной гигиены космонавта и тщательного контроля за состоянием кожных покровов, их микрофлорой, загрязнением, а также совершенствования способов и средств полной и локальной обработки покровов тела. Особое внимание уделяется одежде космонавтов (полетный костюм, нательное белье, теплозащитный костюм, головной убор, обувь). Специальное значение имеют вопросы сбора, хранения и удаления отбросов, образующихся в процессе жизнедеятельности человека (экскременты, остатки пищи, упаковочная тара), а также в процессе функционирования бортового оборудования и аппаратуры.
Особое место занимают исследования, направленные на выяснение условий и характера взаимообмена микробами между членами экипажа, путей возможных аутоинфекций и инфекций, что особенно важно в условиях герметических кабин ограниченного объема в сочетании со снижением иммунорезистентности в результате воздействия факторов космического полета.
Важное значение для разработки перспективных систем жизнеобеспечения имел медико-технический эксперимент, который был проведен в Советском Союзе в 1967— 1968 гг. с участием трех испытателей. В нем решалась возможность длительного (до 1 года) поддержания нормальной работоспособности человека в условиях изоляции в герметической камере ограниченного объема с использованием воды и кислорода, регенерируемых из отходов, и практически полностью обезвоженных продуктов питания. Изучались особенности взаимодействия человека и окружающей среды в этих условиях, методы мед. контроля, технол, режимы конструкций отдельных блоков и другие вопросы. Во время эксперимента испытатели жили в гермокабине, состоящей из соединенных между собой жилого отсека и экспериментальной оранжереи. Испытание перспективной системы жизнеобеспечения в этом эксперименте показало возможность длительного существования и работы экипажа в системах с замкнутыми циклами, необходимыми для поддержания жизнедеятельности человека.
Для обеспечения возможности выполнения работ вне корабля в открытом космосе или на поверхности планет, а также для сохранения жизни в случае разгерметизации кабины космического корабля предназначены космические скафандры (см.), являющиеся индивидуальными средствами обеспечения жизнедеятельности космонавтов.
Деятельность космонавта при подготовке и осуществлении полета сопровождается выраженным нервно-эмоциональным напряжением. Считают, что космические полеты практически всегда будут содержать в себе элементы риска и вероятность непредвиденных ситуаций. В связи с этим осуществление динамического контроля за состоянием человека, разработка мер профилактики и устранения неблагоприятных влияний являются предметом исследований космической психофизиологии. Исследования в этой области охватывают изучение характера влияния факторов космического полета на нервно-эмоциональную сферу космонавтов, выяснение психофизиол, механизмов эмоционального напряжения и его влияния на профессиональную деятельность, исследование вопросов психологической совместимости членов экипажа, особенно в длительных космических полетах.
Увеличение продолжительности полетов связано со смещением времени и его влиянием на биол, ритмы. Наряду с исследованием процессов адаптации к этому неблагоприятному воздействию осуществляется научно обоснованная разработка режимов труда и отдыха в космических полетах. При этом исходят из представления, что изменения суточных режимов могут привести к десинхронизации физиол, процессов.
Специальным вопросом мед. обеспечения полетов человека в космос является отбор и подготовка космонавтов. Опыт космических полетов свидетельствует о том, что система отбора космонавтов, основанная на практике врачебной экспертизы летного состава, полностью себя оправдывает (см. Экспертиза, врачебно-летная). Наиболее высокие требования к физическому состоянию и здоровью предъявляются к кандидатам, отбираемым для длительных космических полетов, что обусловлено большой продолжительностью действия факторов полета на организм, расширением круга обязанностей членов экипажа и необходимостью взаимозаменяемости в полете. В ходе становления системы отбора космонавтов произошло нек-рое снижение требований к состоянию здоровья космонавтов-исследователей. Более широкое привлечение специалистов различных профессий (геофизиков, астрономов, врачей, биологов и др.) к космическим полетам требует разработки новых мед. и психол, критериев отбора. Отбор членов экипажа в соответствии с результатами мед. контроля продолжается во время тренировок и подготовки к полету. При формировании специальных программ подготовки принимаются во внимание цели и задачи космических экспериментов, а также исходное состояние членов экипажа.
Цель мед.-биол, подготовки космонавтов — ознакомить их с факторами космического полета и повысить устойчивость их организма к ним. Помимо этого, космонавтов обучают методикам проведения мед.-биол, исследований в полете и оказанию доврачебной медпомощи.
В СССР координация работ в области М. к. осуществляется АН СССР и М3 СССР. В составе Всесоюзного общества физиологов им. И. П. Павлова при АН СССР функционирует секция авиационной и космической медицины. Проводятся всесоюзные конференции по космической биологии и медицине, ежегодные чтения, посвященные разработке научного наследия и развитию идей К. Э. Циолковского, а также чтения, посвященные всемирному Дню космонавтики (Гагаринские чтения). Широкое участие в разработке вопросов М. к. принимают научные учреждения АН и АМН СССР. Ведущую позицию в изучении проблем космической медицины занимает Институт медико-биологических проблем М3 СССР. Все более важную роль играет международная интеграция в организации сотрудничества СССР с другими странами по космическим исследованиям — «Интеркосмос».
В США координацией работ по проблемам космической медицины занимается Национальное управление но аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА). Ведущими учреждениями по этим проблемам являются Космический центр им. Л. Джонсона (г. Хьюстон) и Эймсский исследовательский центр (г. Моффит Филд).
См. также Космическая биология.
Библиография: Газенко O.Г. Космическая биология и медицина, в кн.: Успехи СССР в исслед. космич. пространства, под ред. А. А. Благонравова и др., с. 321, М., 1968; Ковалев E. Е. Радиационный риск на Земле и в космосе, М., 1976; Космические полеты на кораблях «Союз», Биомедицинские исследования, под ред. О. Г. Газенко и др., М., 1976; Лавников А. А. Основы авиационной и космической медицины, М., 1975; Основы космической биологии и медицины, под ред. О. Г. Газенко и М. Кальвина, т. 1 — 3, М., 1975; 60 лет советского здравоохранения, главн. ред. Б. В. Петровский, с. 279, М., 1977; Bioastronautics data book, ed. by J. F. Parker, Washington, 1973.
O. Г. Газенко.