Nulinis gravitacijos sunkumas: kaip erdvė veikia sveikatą ir kam reikia būti pasirengus

Kosmonautų mokymai

Pirmieji kosmonautai SSRS ir JAV buvo užverbuoti iš karo lakūnų ir

lakūnų bandytojų, tačiau astronautikos poreikiai įvairiems specialistams augo ir netrukus į kosmosą išskrido gydytojai, inžinieriai, mokslininkai ir kitų profesijų atstovai.

Istoriškai Rusijoje buvo trys grupėskosmonautų mokymui tai yra RGNII TsPK, RSC Energia ir SSC IBMP padaliniai. 2008 m. Gegužės 31 d. Rusijoje buvo 33 aktyvūs kosmonautai ir 7 kosmonautų kandidatai.

2008 m. Rugpjūčio 31 d. NASA būrį sudarė 90 astronautų, be to, 28 žmonės buvo įtraukti į astronautų vadovus.

Pagal Tarptautinės aeronautikos federacijos taisykles„Kosmosu“ laikomas skrydis 100 km ir didesniame aukštyje. Pagal JAV oro pajėgų klasifikaciją „skrydžiu kosmosu“ laikomas skrydis, kurio aukštis viršija 80 km 467 m (50 mylių).

Rusijoje „kosmosas“ vadinamas orbitaskrydžio, tai yra, kurio metu erdvėlaivis turi padaryti bent vieną apsisukimą aplink Žemę. Todėl skirtingi šaltiniai pateikia skirtingą astronautų skaičių. Be to, JAV oro pajėgos suteikia „Astronauto sparnų“ ženklą pilotams, įkopusiems daugiau nei 50 mylių.

Be Rusijos ir JAV, jų padaliniai ir grupėsastronautai susiformavo kitose pasaulio šalyse. Taigi, anot žurnalo „Novosti Kosmonavtiki“, ESA astronautų korpuse yra 8 astronautai, Kanados kosmoso agentūros CSA nacionaliniame astronautų korpuse 2008 m. Birželio pradžioje buvo keturi astronautai. Japonijos kosminės erdvės tyrimų agentūros JAXA astronautų būryje taip pat yra 8 žmonės.

Erdvės įtaka pirmosiomis radimo sekundėmis

Nuo pirmos nesvarumo sekundės organizme pradeda vykti kenksmingi procesai.

Judesio liga pasireiškia kosmine forma(jūros ligos analogas), vystosi jutiminių sistemų pokyčiai ir jusliniai konfliktai organizme, sutrinka vestibuliarinio aparato veikimas ir judesių koordinavimas, kalcis pradeda skalauti iš kaulų, mineralinis tankis įvairiose kūno vietose. skeletas mažėja, mineralai perskirstomi, o kojų kaulai praranda mažiau nei juosmens slankstelius, dubens kaulus ir šlaunikaulį. Šlaunikaulio kaklui gresia didžiausias lūžis.

Metabolizmo pokyčiai (neigiamas azotaskatabolinių procesų pusiausvyra ir paplitimas; kai kurių hormonų sekrecijos pokyčiai; laipsniškas gliukozės panaudojimo lėtėjimas esant cukraus apkrovai ilgėjant skrydžio trukmei) ir vandens-druskų balansas (plazmos ir tarpląstelinio skysčio tūrio mažėjimas).

Nustačius neigiamą serijos balansąjonai kraujyje atrodo patologinės eritrocitų formos. Esant nulinei gravitacijai, sumažėja ne tik arterinis, bet ir veninis tonusas, kuris yra kupinas apatinių galūnių varikozės išsivystymo ankstyvuoju po skrydžio laikotarpiu.

Fiziologinis poveikis

Nuo 2017 m. Lapkričio 2 d. Mokslininkai apie tai pranešėremiantis MRT tyrimais, į kosmosą atskridusiems astronautams buvo nustatyta reikšmingų smegenų padėties ir struktūros pokyčių. Astronautai, kurie ilgesnį laiką keliavo kosminėje erdvėje, buvo siejami su reikšmingesniais smegenų pokyčiais.

2018 m. Spalio mėn. Finansavo tyrėjaiNASA nustatė, kad ilgos kelionės į kosmosą, įskaitant keliones į Marso planetą, gali žymiai pakenkti astronautų virškinimo trakto audiniams. Tyrimai patvirtina ankstesnį darbą, kuris parodė, kad tokios kelionės gali žymiai pakenkti astronautų smegenims ir jas anksčiau laiko pasenti.

2019 m. Kovo mėn. NASA pranešė, kad latentiniai žmonių virusai gali būti suaktyvinti per kosmines misijas, galbūt padidinant riziką astronautams būsimose giliųjų kosminių misijų misijose.

  • Tyrimai

Kosminė medicina yra tobulėjimasmedicinos praktika, tirianti kosmose gyvenančių astronautų sveikatą. Pagrindinis šio mokslinio tyrimo tikslas – išsiaiškinti, kaip gerai ir kiek laiko žmonės gali išgyventi ekstremaliomis sąlygomis kosmose ir kaip greitai gali prisitaikyti prie Žemės aplinkos grįžę iš kosmoso.

Kosmoso medicina taip pat siekia sukurti prevencines ir paliatyviąsias priemones, kurios palengvintų kančias, patirtas gyvenant aplinkoje, kuriai žmonės yra blogai prisitaikę.

  • Pakilkite ir grįžkite į atmosferą

Kilimo ir įlipimo metu erdvėkeliautojai gali patirti kelis kartus didesnę nei įprasta gravitaciją. Netreniruotas žmogus paprastai gali toleruoti apie 3 g, bet gali numesti 4–6 g.

Perkeliama perkrova vertikalia kryptimisunkesnė nei jėga, statmena stuburui, nes kraujas teka iš smegenų ir akių. Pirmiausia žmogus patiria laikiną regėjimo praradimą, o vėliau, esant didesnėms perkrovoms, netenka sąmonės.

Perkrovos jėgos treniruotės ir „G-suit“priverčia kūną laikyti daugiau kraujo galvoje, gali sušvelninti poveikį. Dauguma erdvėlaivių yra skirti išlaikyti G jėgas patogiose ribose.

  • Kosmoso aplinka

Erdvės aplinka mirtina be jostinkama apsauga: didžiausią grėsmę erdvės vakuume kelia deguonies ir slėgio trūkumas, nors pavojų taip pat kelia temperatūra ir radiacija. Poveikio erdvėje pasekmės gali sukelti ebulizmą, hipoksiją, hipokapniją ir dekompresinę ligą.

Be to, taip pat vyksta ląstelių mutacijos ir sunaikinimas dėl aplinkoje esančių didelės energijos fotonų ir subatominių dalelių.

Dekompresija yra rimta problema astronautų ekstravehikulinės veiklos (pasivaikščiojimų erdvėje) metu. Dabartiniai EPS modeliai atsižvelgia į šį ir kitus klausimus ir laikui bėgant kinta.

Konkuruojantys interesai buvo pagrindinė problemaastronautų mobilumo didinimas (kuris sumažinamas dėl aukšto slėgio EMU, panašiai kaip sunku deformuoti pripūstą balioną, palyginti su ištuštėjusiu) ir sumažinti dekompresijos riziką.

  • Vakuuminis

Sunkūs simptomai, pvz., audinių deguonies netekimas, po kurio atsiranda kraujotakos sutrikimas ir suglebęs paralyžius, pasireikš maždaug po 30 sekundžių.

Šiame procese taip pat žlunga plaučiai, tačiauir toliau išskiria vandens garus, dėl kurių kvėpavimo takai vėsta ir susidaro ledas. Manoma, kad žmogus turės apie 90 sekundžių pakartotinai suspausti, po to mirtis gali būti neišvengiama.

Vakuume nėra terpės šilumai pašalinti iš kūnoper laidumą arba konvekciją. Šilumos nuostoliai atsiranda dėl radiacijos nuo žmogaus temperatūros 310 tūkst. iki 3 tūkst.

Tai lėtas procesas, ypač kai jis yra apsirengęs.žmogus, todėl nėra pavojaus nedelsiant užšalti. Greitas odos drėgmės aušinimas vakuume gali sukelti apledėjimą, ypač burnoje, tačiau tai nėra rimtas pavojus.

  • Spinduliuotė

Be Žemės atmosferos ir magnetosferos apsaugosastronautai yra veikiami aukšto lygio radiacijos. Didelis spinduliuotės pažeidimas limfocitams, ląstelėms, aktyviai dalyvaujančioms palaikant imuninę sistemą; ši žala prisideda prie sumažėjusio astronautų imuniteto.

Radiacija taip pat neseniai buvo siejama su daugiaudidelis kataraktos dažnis astronautams. Galaktikos kosminiai spinduliai ne tik saugo žemoje Žemės orbitą, bet ir kelia papildomų iššūkių žmogaus skrydžiams į kosmosą, nes kosminių spindulių keliama grėsmė sveikatai gerokai padidina vėžio tikimybę po dešimtmečio ar daugiau poveikio.

NASA remiamas tyrimas pranešakad radiacija gali pakenkti astronautų smegenims ir paspartinti Alzheimerio ligos pradžią. Protrūkiai (nors ir reti) per kelias minutes gali sukelti mirtiną spinduliuotės dozę. Manoma, kad apsauginiai skydai ir apsauginiai vaistai galiausiai gali sumažinti riziką iki priimtino lygio.

Rizika žmonijai

Dėl kosmoso ir žmonijos išlikimo kyla pavojus žmonių rasei. Sunkus įvykis ateityje gali sukelti žmonių išnykimą, kuris taip pat žinomas kaip egzistencinė rizika.

Žmonijos ilgametė patirtisKalbant apie išgyvenimą po stichinių nelaimių, galima teigti, kad, vertinant kelis šimtmečius, tokių pavojų keliama egzistencinė rizika yra gana maža.

Tačiau tyrinėtojai susidūrė su kliūtimi tirdami žmonių išnykimą, nes žmonija per visą istoriją iš tikrųjų niekada nesumažėjo.

Nors tai nereiškia, kad taip nebusateitis su tokiais natūraliais egzistenciniais scenarijais kaip: meteorų poveikis ir didelio masto vulkanizmas; ir antropogeniniai-natūralūs hibridiniai reiškiniai, tokie kaip visuotinis atšilimas ir katastrofiški klimato pokyčiai ar net pasaulinis branduolinis karas.

  • Judesio ligos

Dažniausia problema, su kuria žmonės susiduria pirmosiomis nesvarumo valandomis, vadinama prisitaikymo prie erdvės sindromu arba SAS, paprastai vadinama kosmine liga.

Tai siejama su judesio liga ir atsiranda, kai vestibuliarinė sistema prisitaiko prie nesvarumo. SAS simptomai yra pykinimas ir vėmimas, galvos svaigimas, galvos skausmas, mieguistumas ir bendras negalavimas.

Pirmąjį atvejį SAS pranešė kosmonautas Germanas Titovas 1961 m. Nuo tada maždaug 45% visų į kosmosą atskridusių žmonių kenčia nuo šios ligos.

  • Kaulų ir raumenų pablogėjimas

Ilgalaikis nesvarumas apima kaulų praradimą irraumenų masė. Be gravitacijos poveikio skeleto raumenys nebereikalingi išlaikyti laikyseną, o raumenų grupės, naudojamos judant be gravitacijos, skiriasi nuo tų, kurios reikalingos judėjimui sausumoje.

Nulinės gravitacijos sąlygomis astronautai beveik nenaudojo nugaros raumenų arba kojų raumenų, kad galėtų atsistoti. Tada šie raumenys pradeda silpti ir galiausiai tampa mažesni.

Todėl kai kurie raumenys greitaiatrofija, o be reguliarių mankštų astronautai gali prarasti iki 20 % raumenų masės vos per 5–11 dienų. Taip pat keičiasi į raumenis išsikišančių raumenų skaidulų tipai.

Lėtos traukos ištvermės pluoštai, naudojami laikysenai palaikyti, keičiami greito trūkčiojimo pluoštais, kurių nepakanka bet kokiam sunkiam darbui.

  • Skysčio perskirstymas

Kosmose astronautai praranda skysčių tūrįįskaitant iki 22% jūsų kraujo tūrio. Kadangi turi mažiau kraujo, širdis atrofuojasi. Susilpnėjusi širdis lemia žemą kraujospūdį ir gali sukelti problemų dėl „ortostatinės tolerancijos“ arba organizmo gebėjimo siųsti pakankamai deguonies į smegenis, astronautui nenualpus ar svaigstant. 

  • Vizija

2013 metais NASA paskelbė tyrimą, kadkurio metu buvo aptikti pakitimai į kosmosą ilgiau nei 6 mėnesius skridusių beždžionių akyse ir regėjime. Pastebimi pokyčiai buvo akies obuolio suplokštėjimas ir tinklainės pokyčiai.

Keliautojo į kosmosą regėjimas gali tapti neryškus, kai jis per ilgai yra kosmose. Kitas efektas yra žinomas kaip vizualus kosminių spindulių reiškinys.

  • Intrakranijinis spaudimas

Nesvarumui didėjantskysčių viršutinėje kūno dalyje, astronautai patiria padidėjusį intrakranijinį spaudimą. Atrodo, kad dėl to padidėja spaudimas akies obuolių nugarai, paveikiama jų forma ir šiek tiek sutrinka regos nervas.

Šis efektas buvo pastebėtas 2012 m. atliktame tyrime, naudojant astronautų, kurie grįžo į Žemę mažiausiai vieną mėnesį išbuvę kosmose, MRT.

Tokios regėjimo problemos gali kelti didelį susirūpinimą būsimoms giliosios erdvės misijoms, įskaitant įgulos misiją į Marso planetą.

Skaityti daugiau

Fizikai sukūrė juodosios skylės analogą ir patvirtino Hawkingo teoriją. Kur jis veda?

„Mars Express“ padėjo išsiaiškinti, kur ir kaip dingo vanduo iš Raudonosios planetos

Paslaptingiausias gamtos reiškinys. Iš kur kamuolinis žaibas ir kaip jis pavojingas?