Închisoarea cu gravitate zero: modul în care spațiul afectează sănătatea și pentru ce trebuie pregătit

Antrenament cosmonaut

Primii cosmonauți din URSS și SUA au fost recrutați dintre piloții militari și

piloți de testare, dar nevoile astronauticii pentru diverși specialiști au crescut, iar în curând medici, ingineri, oameni de știință și reprezentanți ai altor profesii au zburat în spațiu.

Din punct de vedere istoric, în Rusia existau trei detașamentepentru instruirea cosmonauților, acestea sunt unitățile RGNII TsPK, RSC Energia și SSC IBMP. La 31 mai 2008, în Rusia existau 33 de cosmonauți activi și 7 candidați la cosmonauți.

La 31 august 2008, echipa NASA era formată din 90 de astronauți, în plus, 28 de persoane erau înscrise ca manageri de astronauți.

Conform regulilor Federației Aeronautice Internaționale„Spațiul” este considerat a fi un zbor la o altitudine de 100 km și mai mult. Conform clasificării US Air Force, zborul „spațial” este considerat un zbor a cărui altitudine depășește 80 km 467 m (50 mile).

În Rusia, „spațiul” se numește orbitalzbor, adică unul în care nava spațială trebuie să facă cel puțin o revoluție în jurul Pământului. Prin urmare, diferite surse dau un număr diferit de astronauți. În plus, Forțele Aeriene ale SUA acordă insigna „Aripi astronautului” piloților care au urcat peste 50 de mile.

Pe lângă Rusia și Statele Unite, unitățile și grupurile lorastronauții formați în alte țări ale lumii. Astfel, potrivit revistei Novosti Kosmonavtiki, există 8 astronauți în corpul de astronauți al ESA, corpul național de astronauți al Agenției Spațiale Canadiene CSA era format din patru astronauți la începutul lunii iunie 2008. Echipa de astronauți a Agenției Japoneze de Explorare Aerospațială JAXA include și 8 persoane.

Influența spațiului în primele secunde de găsire

Din prima secundă de imponderabilitate, procesele dăunătoare oamenilor încep să apară în organism.

Boala de mișcare se manifestă într-o formă cosmică(un analog al bolii de mare), se schimbă interacțiunea sistemelor senzoriale și se dezvoltă conflicte senzoriale în corp, funcționarea aparatului vestibular și coordonarea mișcărilor sunt întrerupte, calciul începe să fie spălat din oase, densitatea minerală a diferitelor părți din schelet scade, mineralele sunt redistribuite, iar oasele picioarelor pierd mai puțin decât vertebrele lombare, oasele pelvine și femurul. Gâtul femural este cel mai expus riscului de fractură.

Modificări ale metabolismului (azot negativechilibrul și prevalența proceselor catabolice; modificări ale secreției unui număr de hormoni; încetinirea progresivă a utilizării glucozei sub sarcină de zahăr pe măsură ce durata zborului crește) și echilibrul apă-sare (scăderea volumului de plasmă și lichid intercelular).

După stabilirea soldului negativ al serieiionii din sânge apar forme patologice ale eritrocitelor. În gravitație zero, nu numai tonul arterial, ci și cel venos scad, ceea ce este plin de dezvoltarea varicelor extremităților inferioare în perioada post-zbor timpurie.

Efecte fiziologice

Începând cu 2 noiembrie 2017, oamenii de știință au raportat acest lucrumodificări semnificative în poziția și structura creierului au fost găsite la astronauții care au zburat în spațiu, pe baza studiilor RMN. Astronauții care au făcut mai multe călătorii spațiale au fost asociați cu schimbări mai semnificative la nivelul creierului.

În octombrie 2018, cercetătorii finanțați deNASA a descoperit că călătoriile lungi în spațiul cosmic, inclusiv călătoriile către planeta Marte, pot deteriora semnificativ țesuturile gastrointestinale ale astronauților. Cercetările confirmă lucrările anterioare, care au arătat că o astfel de călătorie poate deteriora semnificativ creierul astronauților și le poate îmbătrâni prematur.

În martie 2019, NASA a raportat că virusurile latente la oameni ar putea fi activate în timpul misiunilor spațiale, posibil creșterea riscului pentru astronauți în viitoarele misiuni spațiale profunde.

  • Cercetare

Medicina spațială este o dezvoltarepractica medicală care studiază sănătatea astronauților care trăiesc în spațiul cosmic. Scopul principal al acestei cercetări științifice este de a afla cât de bine și cât timp pot supraviețui oamenii în condiții extreme în spațiu și cât de repede se pot adapta la mediul Pământului după întoarcerea din spațiu.

Medicina spațială caută, de asemenea, să dezvolte măsuri preventive și paliative pentru a atenua suferința cauzată de trăirea în medii în care oamenii sunt prost adaptați.

  • Ridică-te și revino în atmosferă

La decolare și la intrare, spațiucălătorii pot experimenta gravitația de câteva ori mai mare decât în ​​mod normal. O persoană neantrenată poate tolera de obicei aproximativ 3 g, dar poate pierde între 4 și 6 g.

Se transferă suprasarcina în direcția verticalămai dificil decât o forță perpendiculară pe coloana vertebrală deoarece sângele curge din creier și ochi. În primul rând, o persoană se confruntă cu pierderea temporară a vederii și apoi, la suprasolicitari mai mari, își pierde cunoștința.

Antrenamentul forței de suprasarcină și G-costume careconstrânge corpul să țină mai mult sânge în cap, poate atenua efectele. Majoritatea navelor spațiale sunt proiectate pentru a menține forțele G în limite confortabile.

  • Mediul spațial

Mediul spațiului este mortal fărăprotecție adecvată: cea mai mare amenințare în vidul spațiului provine din lipsa de oxigen și presiune, deși temperatura și radiațiile prezintă și ele pericole. Consecințele expunerii în spațiu pot duce la ebulism, hipoxie, hipocapnie și boală de decompresie.

În plus, există și mutații celulare și distrugeri datorate fotonilor de înaltă energie și particulelor subatomice care sunt prezente în mediu.

Decompresia este o problemă serioasă în timpul activităților extravehiculare (plimbări în spațiu) ale astronauților. Proiectele actuale ale UEM iau în considerare aceasta și alte probleme și evoluează în timp.

Interesele concurente au fost o problemă cheiecreșterea mobilității astronauților (care este redusă de EMU de înaltă presiune, similar cu dificultatea deformarii unui balon umflat față de unul dezumflat) și minimizarea riscului de decompresie.

  • Vid

Simptomele severe, cum ar fi pierderea oxigenului tisular, urmată de insuficiență circulatorie și paralizie flască, vor apărea în aproximativ 30 de secunde.

Plămânii se prăbușesc, de asemenea, în acest proces, darcontinuați să eliberați vapori de apă, ceea ce duce la răcirea și formarea de gheață în căile respiratorii. Se estimează că o persoană va avea aproximativ 90 de secunde pentru a re-comprima, după care moartea poate fi inevitabilă.

În vid nu există un mediu pentru îndepărtarea căldurii din corpprin conducție sau convecție. Pierderea de căldură se produce din cauza radiațiilor de la o temperatură umană de 310 mii la o temperatură de 3 mii în spațiul cosmic.

Acesta este un proces lent, mai ales cu unul îmbrăcat.uman, deci nu există pericolul înghețării imediate. Răcirea rapidă prin evaporare a umezelii pielii în vid poate provoca glazură, în special în gură, dar acest lucru nu reprezintă un pericol serios.

  • radiație

Fără protecție a atmosferei și magnetosferei Pământuluiastronauții sunt expuși la niveluri ridicate de radiații. Nivel ridicat de deteriorare a radiațiilor la limfocite, celule implicate activ în menținerea sistemului imunitar; aceste daune contribuie la reducerea imunității experimentate de astronauți.

Radiațiile au fost, de asemenea, recent legate de mai multeincidența mare a cataractei la astronauți. Pe lângă protejarea orbitei joase a Pământului, razele cosmice galactice reprezintă provocări suplimentare pentru zborul spațial uman, deoarece amenințarea sănătății din cauza razelor cosmice crește semnificativ șansele de cancer după un deceniu sau mai mult de expunere.

Un studiu susținut de NASA raporteazăcă radiațiile ar putea dăuna creierului astronauților și ar putea grăbi apariția bolii Alzheimer. Focarele (deși rare) pot produce o doză letală de radiații în câteva minute. Se crede că scuturile de protecție și medicamentele de protecție pot reduce în cele din urmă riscurile la un nivel acceptabil.

Risc pentru umanitate

Odată cu spațiul și supraviețuirea omenirii, rasa umană are riscuri. Un eveniment sever în viitor ar putea duce la dispariția umană, care este cunoscută și sub numele de risc existențial.

Istoria lungă a umanității deîn ceea ce privește supraviețuirea în urma dezastrelor naturale, sugerează că, măsurat pe parcursul mai multor secole, riscul existențial prezentat de astfel de hazarde este destul de mic.

Cu toate acestea, cercetătorii s-au confruntat cu un obstacol în studierea dispariției umane, deoarece umanitatea nu a scăzut niciodată de-a lungul istoriei.

Deși acest lucru nu înseamnă că acest lucru nu se va întâmpla înun viitor cu astfel de scenarii existențiale naturale precum: impactul meteorilor și vulcanismului pe scară largă; și fenomene hibride antropogene-naturale, cum ar fi încălzirea globală și schimbările climatice catastrofale sau chiar războiul nuclear global.

  • Rau de miscare

Cea mai frecventă problemă pe care o întâmpină oamenii în primele ore de imponderabilitate este cunoscută sub numele de sindromul de adaptare la spațiu sau SAS, denumit în mod obișnuit boala spațială.

Este asociat cu raul de miscare si apare atunci cand sistemul vestibular se adapteaza la imponderabilitate. Simptomele SAS includ greață și vărsături, amețeli, dureri de cap, letargie și stare generală de rău.

Primul caz a fost raportat către SAS de cosmonautul german Titov în 1961. De atunci, aproximativ 45% din toți oamenii care au zburat în spațiu au suferit de această boală.

  • Deteriorarea oaselor și a mușchilor

Imponderabilitate pe termen lung include pierderea osului șimasa musculara. Fără efectele gravitației, mușchii scheletici nu mai sunt necesari pentru menținerea posturii, iar grupele de mușchi folosite la deplasarea în gravitate zero sunt diferite de cele necesare pentru locomoția pe uscat.

În condiții de gravitate zero, astronauții își foloseau cu greu mușchii spatelui sau mușchii picioarelor pentru a se ridica. Acești mușchi încep apoi să slăbească și în cele din urmă devin mai mici.

În consecință, unii mușchi rapidse atrofiază și fără exerciții fizice regulate, astronauții își pot pierde până la 20% din masa musculară în doar 5-11 zile. Se schimbă și tipurile de fibre musculare care se proiectează în mușchi.

Fibrele de rezistență cu contracție lentă utilizate pentru menținerea posturii sunt înlocuite cu fibre de contracție rapidă, care nu sunt suficiente pentru orice fel de muncă grea.

  • Redistribuirea fluidului

În spațiu, astronauții pierd volumul fluiduluiinclusiv până la 22% din volumul dumneavoastră de sânge. Pentru că are mai puțin sânge de pompat, inima se atrofiază. O inimă slăbită duce la scăderea tensiunii arteriale și poate cauza probleme cu „toleranța ortostatică” sau cu capacitatea organismului de a trimite suficient oxigen la creier fără ca astronautul să leșine sau să se simtă amețit. 

  • vedere

În 2013, NASA a publicat un studiu caretimp în care s-au descoperit modificări în ochii și vederea maimuțelor care au zburat în spațiu mai mult de 6 luni. Modificările vizibile au inclus aplatizarea globului ocular și modificări ale retinei.

Viziunea unui călător spațial poate deveni neclară după ce a stat prea mult timp în spațiu. Un alt efect este cunoscut sub numele de fenomenul vizual al razelor cosmice.

  • Presiune intracraniană

Pe măsură ce greutatea crește cantitateafluide în partea superioară a corpului, astronauții experimentează o presiune intracraniană crescută. Acest lucru pare să crească presiunea asupra dorsului globilor oculari, afectând forma acestora și zdrobind ușor nervul optic.

Acest efect a fost observat într-un studiu din 2012, folosind scanări RMN ale astronauților care s-au întors pe Pământ după cel puțin o lună în spațiu.

Astfel de probleme de vedere ar putea constitui o preocupare majoră pentru viitoarele misiuni spațiale profunde, inclusiv o misiune cu echipaj pe planeta Marte.

Citeste mai mult

Fizicienii au creat un analog al unei găuri negre și au confirmat teoria lui Hawking. Unde duce?

Mars Express a ajutat să afle unde și cum a dispărut apa de pe Planeta Roșie

Cel mai misterios fenomen natural. De unde provin fulgerele cu bile și cum este periculos?