Это прекрасно понимают и создатели, и конструкторы, и разработчики космической техники, и те, кто непосредственно поднимается в космос для повседневной работы.
Вполне очевидно, что наиболее сложными и ответственными этапами космического полета (именно в плане возможного возникновения аварийной ситуации) являются старт, вывод на расчетную орбиту и заключительный этап: торможение, спуск, посадка. Именно на этих этапах механизмы и агрегаты работают в чрезвычайных условиях, связанных с механическими, термическими и прочими перегрузками. Сам полет после выхода корабля-спутника на орбиту проходит, как правило, в более спокойном режиме и менее подвержен экстремальным воздействиям.
Антропогенные факторы риска связаны с воздействием на человека (космонавта) условий полета и космического пространства, которые могут при определенных обстоятельствах привести к нарушению функций организма и, как следствие, к возникновению аварийной ситуации.
Факторы риска, обусловленные спецификой космического полета, складываются из воздействия на организм человека гравитационных перегрузок во время старта и вывода на орбиту, шума, вибраций, мощной психологической компоненты и потенциально опасных факторов космического пространства (глубокий вакуум, сверхнизкие температуры, радиация, возможность встречи с метеоритами, а в настоящее время и с многочисленными фрагментами бывших спутников и ракет, засоряющими космическое околоземное пространство).
Первым полетам человека в Космос предшествовали многочисленные запуски спутников с животными на борту, где было установлено, что динамические нагрузки и состояние невесомости не являются непреодолимым препятствием для полетов и работы человека в Космосе. Но уже при подготовке к старту космического корабля «Восток» медикам, биологам, психологам и специалистам в области авиационной медицины было ясно, что человек, находящийся в кабине космического корабля, будет испытывать совершенно необычные нагрузки именно в силу комбинаций различных предвиденных (расчетных) и непредвиденных факторов.
Исследования, проведенные на центрифугах, показали, что человеческий организм способен выдерживать значительные перегрузки ускорения (5 – 10 и более G). Но человек должен при этом и сохранять работоспособность, контролировать свои действия по управлению кораблем, выполнять предусмотренные программой полета эксперименты и принимать адекватные решения в случае нештатных ситуаций. В перспективе задача ставилась на возможность работы человека не только в условиях обитания в кабине космического корабля, но и в открытом Космосе, что уже само по себе определяет экстремальный характер ситуации.
Об адаптивных возможностях человека уже говорилось в предыдущих разделах, поэтому здесь нет смысла повторять эти данные. Несомненно одно: требования, предъявляемые к организму человека (космонавта) условиями полета достаточно жестки и высоки, но в то же время должны укладываться в определенный функциональный «коридор», сохраняющий возможность не только выживания, но и профессиональной работы в космическом пространстве.
На схеме 38 приводятся воздействия факторов космического полета на организм человека. В психологическую компоненту входят не только те стрессорные по характеру воздействия, которые формируют состояние космонавта в момент старта корабля, вывода на орбиту и возникающие на всем протяжении полета, но и психологическая доминанта, сопутствующая самому выбору профессии космонавта, периоду его подготовки, тренингу, необходимости перестройки стереотипов поведения и т.д. Не случайно, что первый отряд космонавтов СССР в 1959 – 1961 гг. формировался из контингента военных летчиков. Аналогично и в США, отбор в астронавты осуществлялся из контингента ВВС. Вполне понятно, что это должны быть прежде всего совершенно здоровые физически люди с определенным складом характера, адаптированные к физическим нагрузкам, характерным для полетов на больших скоростях и высотах. Вполне очевидно, что в определенном качественном спектре воздействующих факторов наиболее сильные комбинированные воздействия на организм космонавта приходятся на период старта и возвращения на Землю. В течение всего полета, особенно если полет длительный, наиболее необычным, экстремальным фактором, является невесомость. Трудность исследования проблемы невесомости заключается в том, что в естественных, земных условиях это состояние очень трудно смоделировать. В какой-то мере приближенные условия можно создать состоянием гиподинамии и водной иммерсии. Реальное состояние невесомости человек может испытать при высотном полете самолета по параболе, но продолжительность такого полета исчисляется несколькими минутами. Отсюда понятно то внимание, которое было уделено этому фактору в первых же полетах человека в космическое пространство.
Схема 38
Факторы, воздействующие на организм человека в условиях космического полета
Здесь следует подчеркнуть, что медико-биологические аспекты космических полетов охватывают обширнейший круг вопросов, связанных с работой человека в экстремальных условиях. По сути эти вопросы могут быть разделены на две взаимосвязанные части: первая – это условия, которые должны быть обеспечены экипажу космического корабля; вторая – получение биомедицинской информации о состоянии систем организма в течение полета. Здесь необходимо отметить, что еще в 1965 г. при Академии наук СССР был организован Совет по международному сотрудничеству в области исследования и использования космического пространства в мирных целях (Интеркосмос). Сложность и объемность медико-биологических исследований в деле освоения Космоса потребовали не только создания специальных программ, но и привлечения широкого круга высококвалифицированных специалистов: врачей, физиологов, психологов, биологов, биофизиков, биохимиков. Головным учреждением в этом направлении стал Институт медико-биологических проблем Минздрава СССР, где уже более 30 лет проводятся разработки и экспериментальные исследования по вышеназванным проблемам.
Задачи, стоящие перед медицинскими экспериментами, могут быть разделены на две категории: первая – задачи, имеющие непосредственное отношение к обеспечению возможностей пилотируемых космических полетов. Сюда входят исследования влияния космического полета на человеческий организм в зависимости от специфики и длительности полета, разработка способов прогнозирования начала развития и степени тяжести нежелательных реакций организма, а также разработка наиболее эффективных способов предотвращения и коррекции негативных реакций.
Ко второй категории можно отнести получение специфической информации, которая может представлять ценность для обычных медико-биологических исследований и клинической практики.
К настоящему времени космической медициной и биологией накоплен громадный по объему уникальный по ценности материал, обобщающий сотни полетов в космическое пространство, работу отдельных космонавтов и космических экипажей кораблей и орбитальных станций, на которых космонавты находились от нескольких дней до нескольких месяцев и даже более года. И все это в условиях переменных нагрузок, невесомости и всего комплекса факторов, характерных для полета в космос.
На этих факторах следует остановиться подробнее. Наиболее необычным (по сравнению с земными условиями) фактором, воздействующим на организм человека, является невесомость. Ожидалось, что именно этот фактор, при достаточно длительных полетах может оказаться непреодолимым, если не создавать искусственную гравитацию, например, вращением корабля или космической станции, что технически возможно, хотя и связано с рядом серьезных конструктивных проблем. Однако анализ многочисленных космических полетов позволил установить, что невесомость не является единственным или достаточно серьезным фактором риска, хотя и приводит к определенным негативным реакциям, проявляющимся в дезориентации в пространстве, в возникновении симптомов космической болезни движения, в индивидуальных психических реакциях космонавтов.
Необходимо подчеркнуть, что состояние невесомости, наступает вслед за предшествующими, весьма значительными перегрузками ускорения, связанными с процессом вывода корабля на расчетную орбиту. Такая комбинация, вначале резко нагружающая отолитовый и проприоцептивный аппарат человека, а затем освобождающая рецепторы от привычных гравитационных нагрузок, несомненно, оказывает дестабилизирующее воздействие на всю систему, управляющую координацией движений, распределением мышечных и суставных усилий и в конечном итоге может привести к нарушениям профессиональной деятельности космонавта, если механизмы адаптации не компенсируют возникшие негативные реакции организма. Вполне обоснованно предполагалось, что при длительной невесомости отолиты, состоящие из углекислого кальция, могут раствориться или выйти из отолитовой мембраны, отдельные волосковые клетки могут атрофироваться, что приведет к функциональной или даже к морфологической деградации их со всеми вытекающими последствиями. Предполагалось, что пороги чувствительности отолитовых органов также могут возрасти или, напротив, резко снизиться, что не замедлит сказаться на зрительно-пространственной ориентации, потере мышечного тонуса, силы, координации движений и в конечном итоге, скажется на способности выполнять необходимую работу.
