Космическая биология и медицина

МБОУ «Боковская средняя общеобразовательная школа имени Я.П.Теличенко» Боковского района.

Теоретический проект на тему «Космическая биология и медицина»

 (Конкурс «Космонавтика»)

Выполнил ученик 10 класса

Федунов Дмитрий.

                      Учитель: Копачева И.В.

Рубеж столетий побуждает к осмысливанию накопленного опыта и формированию багажа, с которым человечество вступит в 21-й век. По мнению многих специалистов, сейчас еще идет, в основном, исследовательский этап, познание общих закономерностей и тенденций развития космонавтики. За годы, отделяющие нас от первого полета человека в космос, космонавтика стала ведущей областью научно-технического прогресса, которая позволяет эффективно осуществлять крупномасштабные научные, коммуникационные, метеорологические, телемедицинские и другие проекты. Естественно, возникает вопрос о том, в какой мере в настоящее время решены основные медицинские и биологические проблемы, связанные с участием человека в реализации космических проектов будущего столетия. Очевидно, что перспективы освоения космического пространства в значительной мере будут зависеть от развития не только космической техники, но и так называемых "наук о жизни", включающих совокупность таких дисциплин, как космическая медицина, физиология и биология. Если быть кратким, то суть космической медицины состоит в обеспечении безопасности и благополучия человека в условиях космического полета: здоровья, высокой рентабельности – с тем, чтобы космонавт, совершающий полеты в настоящее время и в будущем, чувствовал себя хорошо и мог эффективно выполнять свою работу.

Влияние динамических факторов космического полета на организм человека

             Во время космического полета на человека оказывают действие, помимо комплекса факторов внешней среды, в которой протекает полет космического объекта (статические факторы полета), также и факторы, обусловленные динамикой полета. К ним в первую очередь относятся ускорения и обусловливаемые ими перегрузки, вибрации, невесомость, шум, оказывающие воздействие как на конструкцию корабля, так и на его обитателей.

           В зависимости от продолжительности и назначения космического полета влияние тех или иных динамических факторов проявляется в разной степени. При изучении их влияния на космонавта особое внимание обращается на повышение устойчивости организма к экстремальным воздействиям, а также на разработку мер безопасности и снижения неблагоприятного влияния этих факторов на космонавта.

Системы жизнеобеспечения человека в космическом полете

1. Система жизнеобеспечения - совокупность технических, физико-химических и медико-биологических средств, обеспечивающих удовлетворение потребностей человека в пище, воде и кислороде и создающих нормальные условия жизни в герметической кабине космического корабля, в замкнутом помещении планетной станции и т. д. Основные задачи системы жизнеобеспечения:  создание в замкнутом объеме нормальных атмосферных условий (температуры, давления, влажности, газового состава) и обеспечение человека пищей и водой.
2. Защита человека от физических факторов космической среды (вакуума, температуры, радиации, метеоритов) в кабине космического корабля, при выходе в открытый космос и передвижении на планетах.
3. Создание благоприятных психофизиологических и гигиенических условий, обеспечивающих высокую работоспособность космонавтов в течение всего полета.
4. Защита от неблагоприятных условий на других планетах, которые могут носить специфический характер.
5. Обеспечение систематического медицинского контроля за состоянием здоровья космонавтов и создание условий для оперативного оказания медицинской помощи.
6. Защита человека в аварийных ситуациях.
7. Под влиянием экстремальных воздействий, совместимых с нормальной жизнедеятельностью организма, возникает адаптивная перестройка функций, которая несколько раздвигает границы существования организма, приводит к ослаблению зависимости от внешних условий. Поддержание и сохранение гомеостатических реакций организма - первое и непременное условие, которое стремятся выполнить в тесном содружестве биологи, медики, инженеры, физики, химики и специалисты иных отраслей знания при конструировании надежных космических систем жизнеобеспечения и скафандров различного назначения. Надежность систем жизнеобеспечения - понятие очень емкое. Сюда включается стабильность их характеристик, вероятность безотказной работы в течение заданного времени, быстрое восстановление в случае отказа и целый ряд других критериев надежности.

Среди многочисленных проблем, связанных с практической разработкой систем жизнеобеспечения, ведущими являются формирование газовой среды и регулирование ее параметров, круговорот воды и пищи и др.

Изучение психологических аспектов работоспособности в полёте

Первые экспериментальные исследования влияния недостатка внешней информации (зрительных, слуховых и других раздражений) в условиях изоляции были проведены канадскими учеными в 30-е годы. Им принадлежат первые опыты по содержанию испытуемых в специальных боксах, или сурдокамерах, и по изучению влияния изоляции на психическое состояние испытуемых. Эти опыты проводились в интересах клинической медицины.

Влияние на человека изоляции и монотонной обстановки особенно интенсивно начали изучать с конца 50-х годов в связи с развитием космонавтики. Уже на первых этапах развития космической медицины и космической психологии изоляция и одиночество расценивались как весьма существенные психофизиологические факторы реального полета. Эта мысль и легла в основу соответствующих экспериментов, которые в значительной части и у нас и за рубежом строились на принципе воспроизведения: ожидаемый в космическом полете фактор воспроизводился в лабораториях с целью ориентировочного изучения его влияния на человека и для определения нервно-психической устойчивости будущего космонавта.

Анализируя эти исследования, следует отметить, что эксперименты и отечественных и зарубежных авторов составляют две основные группы. К первой относятся опыты, в которых создаются условия, полностью изолирующие человека от внешнего мира. Основной методический прием заключается в создании жестких условии эксперимента для получения в возможно короткий срок желаемой модели психофизиологического состояния, вызванного недостатком внешних раздражений. При этом имеется в виду создание существенного затруднения для восприятия внешнего мира не только за счет отгораживания от внешних раздражителей, но и за счет блокады воспринимающих эти раздражители анализаторов. С этой целью применялось погружение в воду, надевались футляры, или "манжеты", на пальцы (для блокады осязания), темные очки или повязки на глаза в сочетании с затемнением в камере, применялись заглушки для слухового анализатора и "глухая" камера - сурдокамера (от латинского surdus - глухой) и т. д. Все это резко снижало приток раздражений в центральную нервную систему. Часто при этом изоляция от внешних раздражений (впечатлении) создавалась в сочетании с обездвиженностью. Воздействие таких экспериментальных условий тягостно, так как человек при этом не может ни отдохнуть, ни сосредоточить мысли. Внимание постоянно фиксируется лишь на источнике информации. Например, человек не только ощущает повязку на глазах или заглушки, но и неотступно о них думает. Таким образом в условиях жесткой изоляции пропадает возможность продуктивного мышления, решения тех или иных сложных вопросов.

Средства и методы профилактики неблагоприятного действия факторов космического полёт на организм космонавтов.

1) Средства и методы водообеспечения

В зависимости от условий и продолжительности космического полета вода может поступать из запаса, хранимого на борту корабля, а также восстанавливаться из влагосодержащих отходов. Одним из способов получения питьевой воды из влагосодержащих отходов является окислительно-каталитический метод регенерации воды. Этот метод применяется для очистки от продуктов обмена жидких и газообразных веществ функционирующего на космическом корабле биокомплекса путем каталитического окисления органических частей отходов до простейших газов или окислов. Источниками получения воды на корабле являлись выделяемая моча и конденсат атмосферной влаги, представляющий собой сконденсированную в теплообменнике влагу, выделяемую при дыхании и теряемую через кожу испарением и потоотделением.

При сравнительно непродолжительных космических полетах системы водообеспечения должны строиться по принципу создания запасов воды на борту корабля, что требует разработки методов, надежно предотвращающих нарушение химических и органолептических свойств воды, развитие в ней микрофлоры и т. д. С этой целью производят консервирование воды, т. е. хранение ее в таких условиях и такими способами, которые обеспечивают сохранность всех ее свойств в течение продолжительного срока.

Для консервирования воды в условиях космического полета в принципе применимы следующие способы стерилизации воды: физические (ультрафиолетовое облучение, воздействие ультразвуком и холодом), биологические (введение антибиотиков) и химические (обработка химическими консервирующими средствами). Среди физических способов определенный интерес представляет замораживание: в ледяных брикетах микроорганизмы теряют способность размножаться. Этот способ консервирования воды можно применять в условиях ориентированного полета космического корабля, когда можно использовать низкие температуры на теневой стороне. Применимы в условиях космического полета также химические способы консервирования воды, в частности препаратами серебра. Обогащение воды ионами серебра достигается ее контактированием с посеребренными поверхностями, использованием растворимых солей серебра или электролитическим введением в воду ионов серебра. При восстановлении воды из влагосодержащих отходов особое внимание необходимо уделять количеству органических примесей. С этой целью в систему регенерации воды должны быть включены автоматические устройства, контролирующие содержание в ней органических примесей. Необходимо также учитывать, что регенерируемая вода обеднена солями. Это ухудшает ее вкусовые качества и снижает поступление в организм некоторых необходимых веществ. Поэтому при разработке системы регенерации воды необходимо предусматривать и методы обогащения ее соответствующими солями и микроэлементами.

Влияние факторов космического полета на функции желудочно-кишечного тракта и обмена веществ

Работа органов желудочно-кишечного тракта крайне многообразна. Им присущи всасывательная, моторная, секреторная, ферменто-образующая, выделительная и другие функции. В пищеварительном тракте с помощью микробов образуется ряд веществ, необходимых для нормального функционирования организма, в том числе и некоторые витамины группы В и витамин К. Пищеварительная система в целом представляет собой источник поступления в кровь и лимфу питательных веществ, снабжающих организм всеми необходимыми энергетическими и структурными ресурсами. Но и это не все. Важнейшей функцией пищеварительной системы является участие ее в регулировании относительного постоянства внутренней среды организма. Прием пищи и ее переработка являются одним из главных каналов взаимодействия организма и среды обитания.

Приспособление организма к длительной жизни в измененных условиях осуществляется при обязательном участии пищеварительной системы. Поэтому так важно знать, какие функциональные изменения претерпевает эта система под влиянием факторов космического полета и как в целом меняется обмен веществ в организме.

Каковы же изменения функций пищеварительного тракта в космических полетах? Прежде всего следует указать, что осуществленные до сих пор полеты космонавтов не позволяют пока еще дать полного анализа влияний космических факторов на пищеварительную систему. По-видимому, при оценке влияния космического полета на пищеварительную систему нужно исходить из комплексного влияния всех факторов полета, к которым в первую очередь следует отнести невесомость, нервно-эмоциональный стресс, ускорения и малую подвижность. Как известно, воспроизвести эти воздействия в наземных лабораторных экспериментах весьма трудно, а невесомость и невозможно. Я не рассматриваю здесь такие факторы, как кислородная недостаточность и радиационные излучения, от которых космонавты в орбитальных полетах были хорошо защищены. Кое-какие сведения о невесомости были уже получены при кратковременных полетах на самолетах по параболе Кеплера. Первые данные успокаивали исследователей: функции глотания пищи и воды не нарушались. Прием пищи маленькими порциями, "на один укус", чтобы не было крошек, питье воды из специальных емкостей с трубками не вызывали больших технических трудностей и не влияли на физиологию пищеварения.

Однако уже первые орбитальные полеты показали, насколько важна проблема питания космонавтов. Режим и гигиена питания привлекли внимание специалистов. Для космической медицины неоценимы были наблюдения Г. С. Титова, полученные им в 25-часовом космическом полете. Вегетативные проявления, описанные космонавтом, в виде неприятных ощущений и головокружения при резком повороте головы, чувство тяжести в голове и давления в области надбровных дуг, тошнота, понижение аппетита говорили не только о функциональных расстройствах вестибулярного аппарата или о нарушениях во взаимодействии анализаторов (зрительного, вестибулярного, двигательного, тактильного), но также и о функциональных нарушениях со стороны пищеварительной системы. Очевидно, эти явления имели индивидуальный характер, но они, несомненно, насторожили специалистов.

Вегетативные нарушения, связанные с пищеварительными функциями, в той или иной мере выраженности имелись у многих космонавтов. У врача-космонавта Б. Б. Егорова во время полета на корабле "Восход" дискомфортные вегетативные явления выражались в понижении аппетита и неприятных ощущениях в подложечной области. Эти явления достигли своего максимума к седьмому часу полета. У К. П. Феоктистова в том же полете наблюдались такие же симптомы, но в менее выраженной форме.

Важное значение приобрел вопрос о водно-солевом обмене в организме космонавта при действии невесомости. За последние годы появилось огромное количество работ, посвященных этому вопросу. Нарушения водно-солевого обмена изучаются в экспериментах, проводимых в баро- и термокамерах и при постельном режиме, т. е. в условиях резкого ограничения подвижности, а также в реальных условиях космических полетов. Советские исследователи обратили внимание на наличие у ряда космонавтов значительного снижения массы тела после полета, главным образом за счет потери организмом воды

После полета кораблей "Союз-4" и "Союз-5" космонавт В. А. Шаталов потерял 4 кг, Б. В. Волынов, Е. В. Хрунов и А. С. Елисеев - примерно по 2 кг, вероятно, также от обезвоживания организма. В первые часы после приземления у космонавтов отмечалась повышенная жажда. Каждый из них выпил в течение первых послеполетных суток 1,5-2 л жидкости, не считая воды, содержащейся в пище, что привело к быстрому восстановлению массы тела.

У многих космонавтов было отмечено также усиленное выведение из организма некоторых солей, в первую очередь солей кальция, калия, натрия.

Подобные же, но более значительные изменения водно-солевого обмена были обнаружены советскими исследователями у собак Уголек и Ветерок во время 22-суточного полета на корабле-спутнике "Космос-110".

Потеря организмом кальция связывается с функциональными нарушениями в опорно-двигательном аппарате. При уменьшении нагрузки на костную систему со стороны мышечно-связочного аппарата при длительной гипокинезии развивается относительная порозность (разреженность) костной ткани за счет потери кальция.

Таким образом, проблема питания приобретает большое медицинское значение, ибо нарушения питания и функций пищеварения в свою очередь резко снижают устойчивость организма к перенесению тех или иных нагрузок в полете и ухудшают общее состояние здоровья космонавтов. Ввиду этого вопросы физиологии и гигиены питания в космическом полете тщательно рассматриваются специалистами. В основе правильного построения режима питания лежат исследования павловской школы в области физиологии пищеварения.

Каковы причины всех этих нарушений и какие факторы космического полета их вызывают?

Давно известно, что различные экстремальные факторы, как-то: кислородное голодание, радиационные излучения, ускорения, вибрации, резкое изменение температуры, сдвиги в режиме труда и отдыха, большие физические нагрузки и утомление, качественно различные пищевые режимы - изменяют функции органов пищеварения. Определенное значение имеет при этом и нервно-эмоциональный фактор. Так, например, одной из причин язвенной болезни считают расстройства нервной регуляции, большие нервные напряжения, отрицательные эмоции. Большинство из перечисленных факторов имеет место в космическом полете. Кроме того, несомненное значение приобретают и такие важные моменты, как снижение физической нагрузки и малоподвижный образ жизни в тесном, замкнутом помещении кабины космического корабля и невесомость. Так, в условиях некоторого снижения гравитации (силы тяжести), например при пребывании человека в водной среде, были установлены значительные нарушения моторной (двигательной или эвакуаторной) функции желудка.

Особое значение в космическом полете приобретает и такой фактор, как резкое изменение привычного пищевого рациона, так как питание космонавтов в длительном полете будет осуществляться в значительной мере за счет обезвоженных и синтетических продуктов.

Значение биологических ритмов для космической медицины

Статистические данные о полетах на значительные расстояния показывают, что большая часть людей, особенно старшего возраста, чувствительна к такому сдвигу фаз и ощущает некоторый физиологический дискомфорт - голод, сонливость или, напротив, бессонницу. Такое состояние принято называть десинхронозом. Однако это не болезнь, а временное расстройство физиологических функций, вызванное фазовым сдвигом в процессах организма по отношению к местным физическим условиям, а также к профессиональным и общественным требованиям, возникающим на новом месте.

Отмечено, что приспособление к сменяющимся геофизическим циклам носит индивидуальный характер: в то время как большинство людей переживают состояние десинхроноза, есть люди малочувствительные в этом отношении, способные спать в любое время и при любых обстоятельствах.

Все сказанное применимо и к условиям космических полетов как орбитальных, так, в последующем, и межпланетных.

В орбитальных полетах космический корабль совершает один виток вокруг Земли примерно за полтора часа, причем около 1/3 времени корабль летит в тени Земли, или "ночью", остальное время приходится на "день". Такая быстрая смена циклов ночь - день в орбитальных полетах вынуждает полностью пренебречь внешними, геофизическими датчиками времени.

В межпланетном космическом полете, за пределами грависферы Земли (1,5 млн. км), космонавты окажутся вне тени Земли. Там постоянно в бархатисто-черном небе светит Солнце.

Другие условия существования в космическом корабле также отличаются большим постоянством; отсутствует какая-либо цикличность воздействия на организм со стороны внешних факторов.

В этой неземной окружающей среде, ближней к глубокому космосу, с короткой, богатой контрастами световой периодичностью или совсем без нее, космонавт по-прежнему будет связан с той циркадной периодикой сна, отдыха и активности, к которой он привык на Земле. По-прежнему будут действовать и биологические часы. В таких условиях жизни особое значение приобретает соблюдение правильного распорядка труда и отдыха.

Каким будет сон в столь необычных условиях жизни и труда, связанных со значительным нервно-эмоциональным напряжением смогут ли космонавты, особенно в кратковременных и одиночных полетах, вообще уснуть и полноценно отдохнуть - такие вопросы волновали исследователей перед первыми космическими полетами космонавтов.

Опыт орбитальных полетов дал вполне убедительный ответ на эти вопросы. Практика освоения космоса показала, что в кратковременных полетах у космонавтов сохраняется земная суточная периодика физиологических реакций организма. Это подтверждают полеты советских космонавтов, которые в космосе жили по земным (астрономическим) часам. Так, по условиям работы космонавта Г. С. Титова сон был запланирован с 7 часов вечера 6 августа до 2 часов ночи 7 августа. Он заснул точно по распорядку, сон продолжался около 7 часов 30 минут. Однако, по словам космонавта, сон был поверхностным и прерывистым.

Как показывает опыт полета А. Г. Николаева, условный рефлекс на время полностью сохраняется в космическом полете. "Поднимался регулярно в четыре часа. Вторые сутки - без двух минут в четыре, в третьи - ровно в четыре часа. Я сам удивлялся, что вставал без будильника, поднимался в заданное время", - рассказывал после полета в космос А. Г. Николаев.

В. Ф. Быковский за свой пятидневный полет спал 4 раза по 8 часов, а по 16 часов бодрствовал, т. е. у него режим дня полностью совпадал с привычным наземным. Благодаря такому правильному режиму труда и отдыха самочувствие и работоспособность В. Ф. Быковского в полете были очень хорошие.

Из приведенных сообщений космонавтов получены обнадеживающие сведения о том, что "космический сон" протекает без особых трудностей. Хорошее самочувствие космонавтов в полетах свидетельствует о том, что на данном периоде завоевания космоса земные циркадные ритмы физиологических функций у космонавтов следует сохранять.

Иное дело - будущие длительные космические полеты. Они будут продолжаться месяцы и годы, человеку подолгу придется жить на других планетах, где планетарные (физические) циклы значительно отличаются от геофизических. Тогда, может быть, и потребуется перестройка сложившегося биологического ритма. Во время длительных космических полетов физиологический цикл сон - бодрствование, вероятно, будет приспособлен к выполнению заданий и не обязательно будет полностью соответствовать земному циркадному ритму. Например, эксперименты в имитаторе кабины космического корабля, продолжавшиеся в течение нескольких недель, показали, что 5-часовой сон в течение суток с периодической дремотой вполне достаточен для космонавтов.

Для лучшего привыкания космонавтов к новому режиму труда и отдыха разработан целый ряд рекомендаций. Важным элементом режима жизни является система физических упражнений, направленная на предотвращение некоторых физиологических нарушений, например ортостатической гипотонии мышц и сосудов при гипокинезии, что, в частности, повысит общий жизненный тонус в фазу активности и будет способствовать лучшему протеканию пассивной фазы (сна и отдыха). С этой же целью могут применяться некоторые фармакологические средства, например снотворные перед фазой отдыха и стимуляторы в начале фазы активности.

В полете весьма большое значение будут иметь некоторые физические датчики времени (режим освещенности и температуры кабины) и особенно социальные датчики времени: служба времени, регулярная радио- и телесвязь с Землей, четкое соблюдение принятого режима жизни и т. д. Для экипажа из нескольких человек будет полезна перед запуском корабля предварительная адаптация к программированному режиму с различными сдвигами времени сна, отдыха и активности.

Помимо приспособления космонавтов к новым суточным ритмам, возможно воссоздание искусственным путем природных ритмов на космическом корабле. Одна из основных задач - передача суточного хода освещенности. Важнейшим изобразительным средством, имитирующим закономерный, периодический характер смены различных колористических и световых состояний природы как по часам, так и по времени года, могут стать композиционные схемы, в условной и обобщающей форме передающие многообразие зрительных впечатлений от земного окружения (путем освещения специальных витражей или частичной смены интерьера помещений, в которых будут длительно жить и работать космонавты)..

При освоении других планет важным будет изучение особенностей существования на них для разработки соответствующих режимов жизни и труда применительно к конкретным планетарным условиям.

Так, например, при освоении Луны физиологический цикл сна и бодрствования будет совершенно независим от местной смены дня и ночи, цикл которой равен 27 земным суткам. Световой режим на Луне будет весьма своеобразен. Так, во время лунной ночи при полном диске Земли земной свет имеет в 75 раз большую яркость, чем лунный свет на Земле при полнолунии. На Луне есть, по-видимому, места, совершенно не освещаемые (кратеры), и места, постоянно освещаемые Солнцем, например "горы вечного света" близ Южного полюса. Словом, световая среда на Луне не может служить указателем времени, как суточный цикл смены дня и ночи на Земле. Поэтому космонавты на Луне могут избрать земной циркадный ритм сна и активности с изменениями, зависящими от специальных заданий, более низкой гравитации на Луне и других условий.

Проблема биологических ритмов весьма важна для космонавтики, ибо жизнь и работа в условиях несуществующей смены дня и ночи вызывает большое психофизиологическое напряжение. Приспособление к новым условиям жизни зависит прежде всего от оптимальных режимов трудовой деятельности.

Физиология кровообращения в космическом полете (космическая кардиология)

В последние годы сформировалось новое научное направление - космическая кардиология, концентрирующее все, что касается состояния и реакций сердечно-сосудистой системы при действии факторов космического полета. Почему именно к этой системе приковано пристальное внимание многих физиологов и врачей, участвующих в выполнении космических программ? Это определяется тремя обстоятельствами:

1. Система кровообращения настолько тесно связана с другими системами организма, что может рассматриваться в качестве универсального индикатора различных нарушений.

2. С точки зрения прогноза гемодинамические нарушения представляют наибольшую опасность в длительном космическом полете. Даже при наличии удовлетворительной компенсации переносимость различного рода нагрузок снижена. Особенную опасность представляют перегрузки во время возвращения на Землю после длительного пребывания в космосе в состоянии невесомости.

3. В настоящее время реакции сердечно-сосудистой системы исследованы наиболее подробно как в условиях космического полета, так и при имитированном действии различных факторов.

Результаты исследований в полете

Ритм сердечных сокращений. Изменения частоты сердечных сокращений могут быть связаны как с гемодинамическими факторами (приток и отток крови), так и с регуляционной деятельностью центральной нервной системы. В условиях невесомости в первый период после действия ускорений на активном участке полета еще сохраняется выраженное эмоциональное напряжение, а обмен веществ интенсифицирован. Оба эти фактора связаны с повышением тонуса симпатического отдела нервной системы, обусловливающего высокую частоту пульса. Нормализация пульса в условиях невесомости происходит значительно медленнее, чем на Земле после специальных испытаний на центрифуге, соответствующих по степени нагрузки активному участку космического полета. Замедленная нормализация пульса наблюдается как у животных, так и у людей.

Средние и абсолютные значения частоты пульса в состоянии невесомости на 2-й и 3-й день полета ниже, чем в соответствующих моделирующих опытах на Земле. Во время сна у всех космонавтов в полете частота пульса была ниже, чем при лабораторных испытаниях в макете космического корабля. Так, у некоторых космонавтов во время полетов ночью частота пульса снижалась до 40 ударов в минуту.

Возбудимость и проводимость миокарда. Электрокардиографические исследования в полете позволили оценить состояние возбудимости и проводимости миокарда. В состоянии невесомости не выявлено существенных изменений зубцов и интервалов электрокардиограммы у космонавта. Имеется некоторая тенденция к удлинению предсердно-желудочковой проводимости. Амплитуда зубца Т, как известно, в определенной степени связана с метаболическими процессами в сердечной мышце. Снижение амплитуды Т косвенно свидетельствует об уменьшении интенсивности обменных процессов в миокарде. В орбитальных полетах наблюдалось два типа изменений амплитуды зубца Т: прогрессивное медленное снижение (В. Ф. Быковский, П. Р. Попович) и подъем с последующим, более быстрым снижением (В. В. Терешкова, А. Г. Николаев).

Сократительная функция сердца. Наиболее подробные данные о сократительной функции сердца были получены при помощи сейсмокардиографии у экипажа корабля "Восход" и у В. Ф. Быковского и В. В. Терешковой. Длительность механической систолы у всех космонавтов с первых же витков полета увеличивалась, так же как и механоэлектрический показатель. У Г. С. Титова по кинетокардиограмме также было обнаружено удлинение механической систолы.

Показатели, характеризующие структуру сейсмокардиограммы - амплитуду и продолжительность каждого из ее циклов в условиях невесомости, обнаружили отчетливую динамику. Изменения сейсмокардиограммы в течение первых суток полета хорошо прослеживались у В. М. Комарова, К. П. Феоктистова и Б. Б. Егорова. В первом витке у этих космонавтов наблюдалось значительное увеличение амплитуды первого цикла сейсмокардиограммы. Затем амплитуда постепенно уменьшалась, достигая к 7-13-му витку значений существенно меньших, чем в предстартовом периоде, Такая динамика хорошо согласуется с представлениями о постепенном снижении обмена веществ и энергии в условиях невесомости. Вследствие резкого усиления сердечной деятельности во время действия перегрузок в первый период невесомости еще сохраняется высокий минутный объем крови и повышенная скорость изгнания ее желудочками. Более того, отсутствие гравитации значительно облегчает работу сердца по перемещению крови, что в первое время приводит к относительному увеличению скорости изгнания. Затем постепенно организм приспосабливается к новым физическим условиям (отсутствие гравитации), и амплитуда сердечных сокращений постепенно уменьшается.

В течение первых суток полета наблюдается тенденция к увеличению многих внесердечных показателей кровообращения, характеризующих приток и отток крови. Со вторых суток полета отмечается увеличение отношения и возрастает продолжительность колебательных циклов. Эти изменения устойчиво сохраняются до конца полета.

Продолжительность циклов сердечной деятельности зависит от амплитудно-временных соотношений сил левого и правого желудочков. Даже небольшие нарушения существующих соотношений приводят к изменению продолжительности циклов. Таким образом, можно предположить, что условия внутрисердечного кровообращения в состоянии невесомости отличаются от земных. По-видимому, имеются различия в работе правого и левого желудочков. Если в первый период невесомости сердце приспосабливается к новым условиям кровообращения за счет удлинения механической систолы, то затем более устойчивое приспособление осуществляется путем перестройки внутрисердечной координации сокращений миокарда. Намечающаяся в конце полета тенденция к нормализации времени механической систолы позволяет сделать вывод о преобладании в невесомости механизмов внутрисердечной компенсации над внесердечными.

У космонавтов можно было выделить три периода компенсации: 1) период преимущественного действия внесердечных механизмов (первые сутки полета - увеличение механической систолы); 2) период одновременного действия вне- и внутрисердечных механизмов компенсации (вторые-третьи сутки полета); 3) период преимущественного действия внутрисердечных механизмов (свыше трех суток полета). Все эти три периода хорошо определяются при анализе данных, полученных в полете у В. Ф. Быковского. Менее продолжительный полет В. В. Терешковой позволил выявить только два первых периода.

В данном случае мы также видим, что вначале реакции организма обусловлены эмоциональным возбуждением, а затем происходит постепенное приспособление к необычным условиям невесомости.

Температура в кабине корабля

К метеорологическим факторам среды космического объекта относятся температура окружающего воздуха, его влажность и движение, а также излучение от нагретого оборудования.

При значительном повышении или понижении температуры среды в организме человека происходят рефлекторные процессы терморегуляции. В норме в течение суток температура тела изменяется в пределах 1°, достигая максимума в дневные часы (16.00-18.00) и минимума в ночные (3.00-5.00).

Химическая терморегуляция заключается в изменении обмена веществ и в соответствующем изменении теплопродукции в организме. По мере повышения температуры среды потребление кислорода у человека в покое уменьшается.

Под физиологической терморегуляцией понимается совокупность физиологических процессов, ведущих к повышению или понижению отдачи тепла организмом. Отдача тепла осуществляется тремя способами: проведением, излучением, испарением. Теплоотдача проведением происходит в том случае, если температура среды ниже температуры поверхности тела. Теплоотдача излучением может иметь место при температуре воздуха ниже температуры кожи или равной температуре кожи, но при более низкой температуре окружающих предметов, находящихся от человека на некотором расстоянии. Теплоотдача испарением выражается в потере тепла при испарении пота с поверхности кожи. Испарение имеет большое значение в терморегуляции. Даже в условиях средней температуры человек испаряет в сутки около 1л жидкости. Значение теплоотдачи резко вырастает при высоких температурах среды.

При высокой влажности окружающего воздуха теплоотдача испарением затрудняется, при низкой влажности, наоборот, увеличивается. Поэтому для оценки влияния метеорологических условий применяется метод суммарного определения физиологического действия обоих факторов: температуры и влажности окружающего воздуха. Соответствующий суммарный показатель получил название эффективной температуры. Исследуемого помещают в камеру, в которой изменяются одновременно температура и влажность так, чтобы у человека при этом сохранялось постоянно одно и то же ощущение тепла. Этим методом, например, было установлено, что одно и то же ощущение тепла человек испытывает как при температуре 19°, установленной по показанию сухого термометра, так и при температуре 16,4° по показанию мокрого термометра. Все сочетания температуры и влажности, вызывающие теплоощущения, идентичные теплоощущениям при 100% относительной влажности и соответствующей температуре воздуха, принимаются за один и тот же градус шкалы эффективной температуры. Специальными исследованиями было доказано, что изменения эффективной температуры окружающей среды от 0 до 18° мало отражаются на уровне физической работоспособности, дальнейшее же ее повышение связано с ухудшением работоспособности.

С повышением температуры окружающего воздуха и интенсивности работы потоотделение человека значительно увеличивается. Многочисленными исследованиями установлено, что в покое при температуре до 16-18° потоотделение почти не изменяется, а затем медленно и равномерно нарастает. При физической нагрузке потоотделение нарастает уже при температуре 5-8° и приобретает более резкий характер. Испарение, облегчающее теплоотдачу в этих температурных пределах, зависит от относительной влажности окружающего воздуха.

В условиях высокой влажности, несмотря на огромное потоотделение, не происходит достаточного полезного испарения влаги с поверхности тела, и тогда начинается накопление тепла, что приводит к перегреванию организма.

Уменьшение физической работоспособности при повышении эффективной температуры среды объясняется тем, что усиленное выделение пота представляет в физиологическом смысле значительную работу. В течение 8 часов работы потери воды вследствие потоотделения могут составить около 7-10% веса тела. Одновременно повышается частота пульса и дыхания и температура тела.

При повышении эффективной температуры в кабине космического корабля деятельность космонавта сочетается с мероприятиями, способствующими улучшению терморегуляции (вентиляция, умывание лица, обтирание тела прохладной водой и т. д.). Необходимо при этом регулирование общего тепла, излишек которого может быть снят малогабаритной системой обеспечения жизнедеятельности (как в кабине корабля, так и внутри выходного скафандра).

Простое перемешивание воздуха внутри кабины или скафандра может обеспечить удовлетворительные условия работы космонавта и удаление из скафандра дополнительного тепла, поступающего из окружающего пространства.

В период проведения работ в открытом космосе, в условиях глубокого вакуума, теплоизолирующие материалы должны иметь низкую теплопроводность, что можно обеспечить с помощью пористости наружной оболочки. Хорошую теплозащиту можно получить при сравнительно небольшой толщине теплоизолирующей оболочки.

При полетах кораблей "Союз" системы обеспечения жизнедеятельности поддерживали в обитаемых отсеках кораблей комфортные условия. Общее давление воздушной среды в кораблях сохранялось на уровне 750-850 мм рт. ст., парциальное давление кислорода - 160-250 мм рт. ст., углекислого газа - 0-10 мм рт. ст. Температура находилась в пределах 17-23° С.

Заключение

Написание моего теоретического проекта послужило то, что космическая медицина, некогда флагман отечественного здравоохранения, уступила паритет в новых медико-биологических технологиях на земле и орбите. И считаю, что вопрос более насущный- как сохранить здоровье космонавтов и обеспечить внедрение современных технологий для жизнеобеспечения экипажей космических кораблей в полёте.

Космическая медицина представляет собой целый спектр научных исследований, в различных областях, как то непосредственно медицинские, инженерный и биологические изыскания. Целью этих научных процессов, является разработка комплекса мер, направленных на обеспечение безопасной жизнедеятельности члена космической экспедиции — в полете, и при выходе в открытое космическое пространство. Для этого нужны высокопрофессиональные специалисты, одним из них хочу стать  я.  

Литература

1.Авиакосмическая медицина. Труды секции авиационной и космической медицины Московского физиологического общества. Сборник № 1, под ред. В. В. Ларина и И. М. Хазена. М., 1967.

2. Основы космической биологии и медицины. Под ред. О. Газенко и М. Кальвина, т. 1,2, М., 1975. 
Проблемы биохимии и космической биологии. Биотехнология // Problems of Bochemistry and Space Biology. (In Russian) 
2010. 
3.Космическая биология и медицина: Здоровье, работоспособность, безопасность космических экипажей. Т.IV 
2001 
4. Владимирский Б.М., Темурьянц Н.А., Мартынюк В.С. 
Космическая погода и наша жизнь 
2004.

5. Медицинская газета- 2015г

6. Журн. "Космическая биология и медицина" за 1967-1974 гг.