Author: Григорьев А.И.
Tags: профессиональные заболевания гигиена труда биологические науки здравоохранение космическая биология космическая медицина
ISBN: 5-902119-01-4
Year: 2001
Text
Орбитальная
станция
«Мир»
ТОМ 1
Орбитальная
станция
"Мир"
Космическая биология
и медицина
Том 1
Москва
2001
ББК 28903. 139
УДК 613.693
Печатается
по решению Ученого совета ГНЦ РФ -
Институт медико-биологических проблем РАН
Редакционная коллегия
А.И.Григорьев -
главный редактор
В.М.Баранов
В.В.Богомолов
О.Г.Газенко
В.А.Княжев
Ю.В.Наточин
С.О.Николаев
В.В.Поляков
Г.И.Самарин
Том 1
Медицинское обеспечение
длительных полетов
В двухтомном издании «Орбитальная станция «Мир» представлены
основные результаты исследований в области космической биологии и
медицины, полученные за время 15-летней эксплуатации российской
орбитальной станции «Мир» в пилотируемом режиме.
В первом томе рассматриваются проблемы медицинского обеспечения
длительных полетов человека, во втором - итоги медико-биологических
экспериментов, проведенных на ОС «Мир».
На стр. 3 -
Ракета-носитель «Протон»,
с помощью которой
в 1986 году была выведена
на околоземную орбиту
орбитальная станция «Мир»
Редакционная коллегия благодарит руководство РКК «Энергия» и
космонавтов, летавших на станции «Мир», за предоставленные
фотографии.
Космическая биология и медицина. В 2-х томах. Том 1. Ме-
дицинское обеспечение длительных полетов. © Государственный
научный центр РФ - Институт медико-биологических проблем Российской
академии наук. ISBN 5-902119-01-4; ISBN 5-902119-02-2.
ОБРАЩЕНИЕ К ЧИТАТЕЛЮ
Наша страна всегда занимала передовые позиции в освоении косми-
ческого пространства человеком. Гениальные теоретические изыска-
ния К.Э.Циолковского, организаторский талант Генерального конструк-
тора С.П.Королева, самоотверженный труд многих специалистов яви-
лись основной причиной успехов российской космонавтики в XX веке.
Первый искусственный спутник Земли, первый орбитальный полет,
который совершил представитель нашей планеты, другие достижения
обеспечили выход человека в космос для проведения его всесто-
роннего исследования.
Навсегда вошел в историю мировой цивилизации Юрий Алексеевич
Гагарин, сорокалетие полета которого мы отмечали в 2001 году,
легендарный первооткрыватель космоса, обаятельный человек, улыбку
которого знают и помнят во всех уголках нашей планеты.
Ярким явлением в пилотируемой космонавтике стали медико-био-
логические исследования, проведенные во время 15-летнего пребы-
вания на орбите станции «Мир».
Эти исследования уникальны и важны не только для сохранения
здоровья космонавтов, находящихся в экстремальных условиях, но и
для практического здравоохранения, особенно в условиях сущест-
венного ухудшения экологических условий существования на Земле.
Обеспечение указанных исследований осуществляли в основном
сотрудники Института медико-биологических проблем в кооперации со
специалистами Российской академии наук, Российской академии меди-
цинских наук, Министерства обороны и различных организаций.
Уже сейчас первые результаты этих исследований начали прино-
сить реальную пользу здравоохранению, развитию фундаментальных
биомедицинских исследований, о чем, в частности, рассказывается в
предлагаемом специалистам и всем читателям двухтомнике «Орби-
тальная станция «Мир». Космическая биология и медицина».
4
Приоритет российской науки в этой области исследований стал
мощным стимулом того, что научные изыскания на орбитальной
станции «Мир» обрели международный характер, стали сферой
приложения творческих сил русских и американцев, французов и
немцев, австрийцев и представителей других стран. Широкое меж-
дународное научное сотрудничество, основанное, в частности, в
совместных полетах на станции многочисленных международных
экипажей, имеет практически неограниченные перспективы. Как и
прежде, эти исследования преследуют важную цель — помогать
избавляться от болезней, полнее раскрывать свои физические и
интеллектуальные способности.
Отрадно, что в этой области знаний наша страна не утратила
научного лидерства и сохранила свой интеллектуальный потенциал,
что, безусловно, является основанием для проведения перспективных
медико-биологических исследований в самом ближайшем будущем.
Президент
Российской академии наук
академик
Генеральный конструктор
РКК «Энергия»
академик
Ю.П.Семенов
Ю.С.Осипов
5
6
ОТ ГЛАВНОГО РЕДАКТОРА
Длительные пилотируемые полеты на орбитальной станции (ОС)
«Мир» - это исключительно важный этап в развитии отечественной и
мировой космонавтики.
Отличительной особенностью многолетних исследований на ОС
«Мир» явилось планомерное увеличение возможностей ее исполь-
зования в интересах народного хозяйства и научных исследований,
благодаря регулярному подсоединению к ней модулей с современной
исследовательской аппаратурой.
Это, естественно, способствовало расширению спектра и объема
научных экспериментов для решения ряда теоретических и при-
кладных проблем.
В научных программах, выполненных на ОС «Мир», большое место
занимали исследования по космической медицине и гравитационной
физиологии, которые позволили успешно решить задачи медико-
биологического обеспечения деятельности человека в длительных
космических полетах.
Благодаря разработке и испытаниям на ОС «Мир» новых элементов
системы медицинского контроля и управления состоянием человека,
была выполнена серия продолжительных космических миссий, которая
увенчалась рекордным сверхдлительным полетом врача-космонавта
В.В.Полякова.
Весомым результатом проведенных на ОС «Мир» экспедиций
явилось также создание и апробация эффективных методов и средств
медицинской помощи во время полетов и в период послеполетной
реабилитации космонавтов.
Особое внимание было уделено медико-биологическим иссле-
дованиям, проводившимся в течение 15 лет на ОС «Мир».
На с. 6-
Первый космонавт Земли
Юрий
Алексеевич
Гагарин
7
В ходе выполнения физиологических и биологических иссле-
дований были получены уникальные сведения о жизнедеятельности
организма человека в экстремальных условиях, открыты новые
закономерности адаптации функциональных систем к условиям из-
мененной гравитации, получены новые данные об особенностях
психологических реакций и работоспособности космонавтов при
сложных динамических операциях, накоплен ценный опыт социально-
психологического обеспечения профессиональной деятельности в
условиях столь продолжительной изоляции и стресса, что, безусловно,
учитывалось при совершенствовании системы безопасности в дли-
тельных космических полетах.
Существенно обогатились наши знания при изучении проблем
обитаемости пилотируемых комплексов (гигиенические, токсико-
логические, микробиологические и радиационно-физические иссле-
дования).
Накоплен опыт медико-санитарного обеспечения экипажей при
столь длительной эксплуатации станции и при нештатных режимах
работы систем жизнеобеспечения.
Выполнено большое число биологических исследований на высших
растениях, земноводных, улитках и других биообъектах, что позволило
получить новые данные для развития перспективных биологических
систем обеспечения жизнедеятельности и фундаментальных проблем
биологии.
Достигнут существенный прогресс в создании оборудования и
аппаратурных комплексов для медицинского обеспечения и ис-
следований, в совершенствовании автоматизированной системы сбора,
обработки и хранения медико-биологической информации, в создании
банка экспериментальных данных, а также в развитии технических
систем телекоммуникации. Многие результаты исследований и
разработанные технические средства нашли самое широкое при-
менение в здравоохранении и во многих других отраслях народного
хозяйства нашей страны.
Необходимо отметить, что огромные исследовательские воз-
можности на ОС «Мир», актуальные программы научных исследований
привлекли внимание зарубежных специалистов, что позволило
реализовать ряд крупных совместных проектов с Австрией, Германией,
ЕКА, Францией и США (проекты «Мир - НАСА» и «Мир - Шаттл»).
Международное сотрудничество на ОС «Мир» является вдох-
новляющим примером успешного объединения усилий ученых ряда
стран для решения перспективных задач пилотируемой космонавтики,
а также надежной основой для эффективной совместной деятельности
разных стран на Международной космической станции, а в даль-
нейшем - при реализации проекта пилотируемой экспедиции на
Марс.
8
Надеюсь, что настоящий труд (две книги, в которых представлены
результаты многолетнего труда большого числа ученых из различных
учреждений, в том числе и из нашего института) привлечет внимание
не только широкого круга специалистов в области космической
биологии и медицины, но и тех, кто сегодня еще учится в школах и
высших учебных заведениях, поможет им понять важность и обще-
человеческую значимость исследований в космических полетах.
Директор Государственного научного центра РФ -
Институт медико-биологических проблем
Российской академии наук
академик А.И.Григорьев
9
Глава I
Глава 1
ОБЩЕЕ НАЗНАЧЕНИЕ СТАНЦИИ «МИР» И СВЕДЕНИЯ
О ПОЛЕТАХ ПИЛОТИРУЕМЫХ ЭКСПЕДИЦИЙ
Ю.И.Григорьев*, Е.Н.Бирюков
Государственный научный центр Российской Федерации - Институт медико-
биологических проблем Российской академии наук
♦Ракетно-космическая корпорация «Энергия»
Базовый блок орбитальной станции (ОС) «Мир» был выведен на около-
земную орбиту 20 февраля 1986 года, что ознаменовало начало нового этапа
освоения космического пространства (рис 1, гл. 1 - на цветной вкладке). Это
направление работ, которое С.П.Королев со своими соратниками сформи-
ровал еще в начале 1960-х годов как одно из основных в отечественной
космонавтике, в нашей стране возглавляет Ракетно-космическая корпорация
«Энергия» имени С.П.Королева.
Корпорация, в прежние годы известная как ОКБ-1, ЦКБЭМ, НПО «Энер-
гия», - признанный мировой лидер в области пилотируемой космонавтики.
Поэтому она, являясь головным разработчиком и исполнителем работ по
созданию отечественных пилотируемых орбитальных комплексов, транспорт-
ных пилотируемых и грузовых космических кораблей, объединяла и объеди-
няет усилия коллективов десятков организаций и предприятий-соиспол-
нителей, работающих в области космонавтики. В этой кооперации ГНЦ РФ -
Институт медико-биологических проблем РАН (ИМБП) - головной соиспол-
нитель по такому важнейшему направлению, как медико-биологическое обес-
печение пилотируемых полетов.
Назначение ОС «Мир» - выполнение широкой программы научных и
прикладных космических исследований и экспериментов в интересах
фундаментальных и прикладных наук, народного хозяйства и обороны страны
при постоянном присутствии человека на его борту. Это определяло серьез-
ные требования ко всем средствам и методам обеспечения жизне-
деятельности экипажей в космических полетах, предполетной медико-био-
логической подготовке и послеполетной реабилитации космонавтов-участ-
ников длительных основных экспедиций (ЭО).
В связи с этим при проектировании и на каждом этапе строительства ОС и
ее дооснащении на орбите особое внимание специалистов уделялось
обеспечению активной работоспособности экипажа в ходе полета, что
достигалось начиная с первого базового блока станции. Техническое назна-
чение ОС заключалось в использовании опыта эксплуатации орбитальных
станций типа «Салют» при создании международных космических станций,
формирование одной из которых осуществляется в настоящее время.
Базовый блок (рис. 2, гл. 1) являлся основным звеном всей орбитальной
станции, объединяющим ее составные части (модули) в единый комплекс. В
нем находился «мозг» станции - бортовой цифровой вычислительный
комплекс (БЦВК), осуществлявший связь «Земля - борт - Земля», т.е. прием и
реализацию всех управляющих команд.
10
Общее назначение станции «Мир» и сведения о полетах пилотируемых экспедиций
Блок состоял из:
- герметичного переходного отсека (ПХО);
- герметичного рабочего отсека (РО);
- герметичной переходной камеры (ПрК);
- негерметичного агрегатного отсека (АО).
ПХО был оборудован пятью пассивными стыковочными агрегатами (одним
продольным по оси -X и четырьмя на боковых осях +Y, -Y, +Z и -Z) для
подстыковки специализированных модулей, а промежуточная камера - одним
стыковочным агрегатом по оси +Х. Все стыковочные агрегаты были типа
системы «штырь - конус».
Рис 2 (гл. I). Базовый блок ОС «Мир» (1986)
Рабочий отсек был разделен на две функциональные зоны:
- размещения основной части служебных систем и центрального поста
управления;
- размещения систем обеспечения жизнедеятельности космонавтов и
научной аппаратуры, а также мест для отдыха и физических тренировок
экипажа.
В базовом блоке были размещены элементы системы обеспечения газового
состава:
- датчики давления;
- анализаторы СО2, О2, Н2, СО и влажности;
- агрегаты СОГС для поглощения СО2.
Кроме того, в базовом блоке находились:
- система регенерации воды из конденсата атмосферной влаги (СРВ-К2);
- запас воды в баках системы «Родник»;
- система регенерации воды из санитарно-гигиенических отходов
(СРВ-СГ);
- система регенерации воды из урины (СРВ-У);
- система приема и консервации урины (СПК-У);
- средства хранения запасов воды (ЕДВ).
11
Глава 1
В средства санитарно-гигиенического обеспечения входили:
- ассенизационно-санитарное устройство (АСУ);
- душевое и умывальное устройство;
- средства личной гигиены - салфетки сухие и влажные, полотенца сухие
и влажные, комплект предметов для туалета и быта, моющие средства, элек-
тробритва «Харюв»;
- комплекты одежды;
- спальные принадлежности;
- средства уборки отходов (контейнеры, пакеты, пылесос);
- средства обеспечения пищей (бортовые рационы, устройства для прие-
ма пищи, электроподогреватели пищи, бортовой холодильник).
В средства индивидуальной защиты входили:
- скафандры «Орлан-ДМА»;
- изолирующие противогазы ИПК-1;
- огнетушители.
В основные средства медицинского обеспечения входили:
- многофункциональная электрофизиологическая аппаратура
«Гамма-01»;
- эхокардиологическая аппаратура «Аргумент-01»;
- средства оказания медицинской помощи (бортовая аптечка, спе-
циализированные медицинские укладки);
- сфигмоманометр МВ-200;
- электротермометр ЭТ-01;
- дозиметрическая аппаратура (дозиметр Р-16, прямопоказывающий
дозиметр ППД-2, в одном из карманов полетного костюма космонавтов ПК-10
находились индивидуальные дозиметры ИД-ЗМ).
Для профилактики неблагоприятного воздействия невесомости были пред-
назначены:
- спортивный тренажер «бегущая дорожка» (УКТФ);
- велотренажер бортовой (ВБ-3);
- костюмы ТНК-1 с обувью;
- профилактические устройства «Пневматик» и «Браслет»;
- профилактический костюм «Пингвин-3»;
- электростимулятор «Тонус-3»;
- спортивное белье;
- профилактическое устройство для создания отрицательного давления
на нижнюю половину тела «Чибис»;
- костюмы ППК-С;
- заборник проб воздуха;
- укладки с пробирками для микробиологических исследований кожных
покровов космонавтов и поверхностей интерьера станции;
- измеритель массы тела (ИМТ);
- измеритель объема голени (ИЗОГ) доставлялся индивидуально для
каждого космонавта.
Первая экспедиция была осуществлена с 15 марта по 5 мая 1986 года эки-
пажем в составе Л.Д.Кизима и В.А.Соловьева, в течение полета которых был
расконсервирован базовый блок, совершен перелет на станцию «Салют-7» и
обратно с доставкой на ОС «Мир» части оборудования, в том числе и ме-
дицинской аппаратуры.
12
Общее назначение станции «Мир» и сведения о полетах пилотируемых экспедиций
Эксплуатация ОС «Мир» в режиме постоянно действующей станции на-
чалась 8 февраля 1987 года после прибытия экипажа в составе командира
экспедиции Ю.В.Романенко и бортинженера А.И.Лавейкина. В апреле этого же
года к станции был пристыкован первый дополнительный модуль «Квант»,
который предназначался для проведения астрофизических и других научных
исследований и экспериментов (рис. 3, гл. 1).
Модуль состоял из лабораторного отсека с переходной камерой и негер-
метичного отсека научных инструментов. Маневрирование модуля на орбите
обеспечивалось с помощью служебного блока с двигательной установкой,
отделяемого после стыковки модуля со станцией. На модуле были уста-
новлены два стыковочных агрегата (пассивный и активный), расположенных
по его продольной оси.
Рис. 3 (гл. 1). Базовый блок -
модуль «Квант» с кораблем «Союз ТМ» (1987)
В модуле были размещены:
- бортовой холодильник;
- бортовой морозильник;
- спортивные принадлежности;
- система очистки атмосферы «Воздух»;
- система кислородообеспечения «Электрон-В»;
- система поглощения вредных примесей (БМП);
- ресурсное оборудование для средств личной гигиены, запас комп-
лектующих для установки «Электрон-В»;
- медицинские укладки для проведения научных медико-биологических
исследований;
- газоанализатор на Н2 и средства его выброса в открытый космос;
- экспериментальная система для получения кислорода «Вика»;
13
Глава 1
- твердые генераторы кислорода с контейнерами твердых источников
кислорода.
При первой попытке стыковки модуля со станцией после механической
сцепки процесс стягивания не удался из-за того, что в приемном конусе
стыковочного узла станции оказался посторонний предмет (спрессованный
мешок с отходами) и для его удаления потребовался незапланированный
выход экипажа ЭО-2 в открытый космос.
Шестого декабря 1989 года к ОС «Мир» был пристыкован первый из
четырех специализированных модулей - «Квант-2», предназначенный для
дооснащения станции научной аппаратурой, оборудованием для работы
системы жизнеобеспечения и проведения физических тренировок экипажа,
обеспечения выходов экипажа в открытый космос и др. (рис. 4, гл. 1).
Рис. 4 (гл. 1). Базовый блок -
модули «Квант», «Квант-2» и «Кристалл» (1990)
Модуль состоял из трех герметичных отсеков: приборно-грузового, при-
борно-научного и шлюзового с выходным люком диаметром 1000 мм. Сты-
ковку этого и всех последующих модулей осуществляли к осевому стыковоч-
ному агрегату переходного отсека базового блока, после чего с помощью
электромеханического манипулятора их переводили на боковые стыковочные
агрегаты переходного отсека станции.
Через полгода (10 июня 1990 года) к станции был пристыкован еще один
специализированный модуль «Кристалл», предназначенный для проведения
технологических, металловедческих и других научных исследований и экс-
периментов, а также для обеспечения стыковок с кораблями, имеющими анд-
рогинно-периферийный стыковочный агрегат, позволяющий проводить опе-
рацию стыковки на орбите как в активном, так и в пассивном режиме.
Модуль состоял из двух герметичных отсеков: приборно-грузового и
переходно-стыковочного. Он имел два стыковочных агрегата: осевой актив-
ный для стыковки со станцией и андрогинно-периферийный на переходно-
стыковочном отсеке.
14
Общее назначение станции «Мир» и сведения о полетах пилотируемых экспедиций
Этот модуль неоднократно переставлялся манипулятором с места на место;
17 июля 1995 года он был использован для первой стыковки с американским
многоразовым транспортным кораблем «Атлантис» STS-71, после чего на-
чался 5-летний этап реализации совместных российско-американских проек-
тов «Мир - Шаттл» и «Мир - НАСА».
Первого июня 1995 года к ОС «Мир» был пристыкован очередной
специализированный модуль «Спектр», который предназначался для повы-
шения энергетики станции за счет доставки 4 дополнительных солнечных
батарей, проведения научных исследований и экспериментов по изучению
верхних слоев земной атмосферы и собственной внешней атмосферы ОС,
геофизических процессов естественного и искусственного происхождения в
околоземном пространстве и в верхних слоях земной атмосферы, а также для
дооснащения станции дополнительными источниками электроэнергии. Модуль
состоял из двух отсеков: герметичного приборно-грузового и негерметичного,
на котором были установлены две основные и две дополнительные солнечные
батареи и научная аппаратура.
Стыковочный отсек, предназначенный для стыковок американских кораб-
лей со станцией без изменения ее конфигурации, был доставлен на орбиту на
корабле «Атлантис» и 15 ноября 1995 года пристыкован к модулю «Крис-
талл». Кроме того, в состав ОС дополнительно ввели выносную двигательную
установку (ВДУ) для обеспечения управления по крену и ряд развора-
чиваемых ферменных конструкций.
Наконец, 26 апреля 1996 года к станции «Мир» был пристыкован
последний специализированный модуль «Природа» для проведения иссле-
дований и экспериментов по исследованию природных ресурсов Земли,
верхних слоев земной атмосферы, космических излучений, геофизических
процессов естественного и искусственного происхождения в околоземном
космическом пространстве и верхних слоях земной атмосферы.
Модуль состоял из одного герметичного приборно-грузового отсека и имел
один стыковочный агрегат, расположенный по продольной оси. Облик орби-
тальной станции «Мир» был окончательно сформирован (рис. 5, гл. 1 - на
цветной вкладке).
Следует отметить, что 25 июня 1997 года во время работы на станции
ЭО-23 в составе командира экспедиции В.В.Циблиева и бортинженера
А.И.Лазуткина при проведении экспериментального режима сближения и
стыковки грузового транспортного корабля «Прогресс М-34» со станцией с
использованием телеоператорного режима управления произошли их столк-
новение на орбите и разгерметизация модуля «Спектр». Общее давление в
станции снизилось до 660 мм рт.ст., после чего была проведена герметизация
переходного люка с модулем «Спектр» и наддув остальных обитаемых отсеков
запасами воздуха.
Несмотря на попытки провести ремонтно-восстановительные работы в
разгерметизированном модуле, для чего в ходе ЭО-24 космонавты А.Я.Соло-
вьев и П.В.Виноградов дважды входили в скафандрах «Орлан-ДМА» в модуль
«Спектр» (общая продолжительность выхода около 10 часов), а во время ЭО-
26 Г.И.Падалка и С.В.Авдеев продолжили эту работу, восстановить работо-
способность модуля не удалось.
Функционирование станции в пилотируемом режиме продолжалось с
февраля 1987 года до 27 апреля 1989 года, когда экипаж ЭО-4 в составе
15
Глава 1
А.А.Волкова и С.К.Крикалева, а также врача-космонавта В.В.Полякова,
перешедшего в состав ЭО-4 из ЭО-3 и пролетавшего к этому времени на
станции 241 сутки, перевел станцию в режим беспилотного функциони-
рования и совершил посадку на Землю.
В этот период два космонавта ЭО-3 В.Г.Титов и М.Х.Манаров впервые
осуществили полет длительностью 365 суток 22 часа и 39 минут, что явилось
тогда абсолютным мировым достижением в пилотируемой космонавтике.
За это время также было осуществлено запланированное дооснащение
станции средствами управления (БЦВК «Салют-5Б», гиродины) и средствами
обеспечения жизнедеятельности (системы «Воздух», «Электрон-В», БМП и
др.) для перехода к непрерывной пилотируемой эксплуатации.
Выведением на орбиту 6 сентября 1989 года следующей основной экспе-
диции (ЭО-5) в составе А.С.Викторенко и А.А.Сереброва начался самый дли-
тельный, практически 10-летний этап функционирования ОС «Мир» в пило-
тируемом режиме.
За это время базовый блок был оснащен четырьмя специализированными
модулями, проведены летные испытания индивидуальной маневровой уста-
новки для передвижения космонавта в открытом космическом пространстве,
реализована огромная программа научных исследований и экспериментов. В
конце августа 1999 года посадкой экипажа ЭО-27 этот этап был завершен и
ОС была переведена в режим беспилотного функционирования (рис. 6, гл. 1 -
на цветной вкладке).
Полет экипажа ЭО-28 в составе С.В.Залетина и А.Ю.Калери, который был
проведен в период с 4 апреля по 16 июня 2000 года уже только на ком-
мерческой основе, завершил беспримерную в истории мировой космонавтики
программу многолетней эксплуатации орбитальной космической станции в
пилотируемом режиме.
В беспилотном режиме станция эксплуатировалась с выключенным БЦВК и
пассивной ориентацией для подзарядки аккумуляторных батарей. Под-
держание необходимой высоты орбиты для предупреждения схода ОС с
орбиты из-за естественного торможения в атмосфере обеспечивалось вы-
дачей корректирующих импульсов кораблями «Прогресс», находящимися в
составе ОС.
К основным техническим достижениям эксплуатации ОС «Мир» можно
отнести:
- уникальный опыт длительного существования на орбите в течение
более 15 лет;
- межорбитальный перелет со станции «Мир» на станцию «Салют-7» и
обратно;
- 11 750 чел/сут непрерывной эксплуатации в пилотируемом режиме;
- 28 длительных экспедиций;
- выполнение масштабной научно-исследовательской программы (свыше
32 тысяч экспериментов по 10 направлениям, в том числе открытие сверх-
новой звезды в 1987 году, получение сверхчистых материалов и биопре-
паратов, развертывание больших ферменных конструкций, экологический и
сейсмологический мониторинг и др.);
- рекордные непрерывные полеты мужчины (В.В.Поляков - 438 суток) и
женщины (Ш.Люсид - 189 суток);
16
Общее назначение станции «Мир» и сведения о полетах пилотируемых экспедиций
- рекорд суммарной продолжительности пребывания человека в космосе
(С.В.Авдеев - 748 суток);
- отработка перспективных бортовых систем и средств активной работы в
космосе (управление, жизнеобеспечение, передвижение вне станции, энерго-
обеспечение, связь, стыковка и др.);
- уникальный опыт проведения ремонтно-восстановительных работ
практически всех систем станции; выполнение 78 выходов в открытый космос
(включая три выхода в разгерметизированный модуль «Спектр») суммарной
продолжительностью 360 часов 20 минут, в которых участвовали 29 рос-
сийских космонавтов, 3 астронавта США, 2 - Франции и 1 - ЕКА (Германия);
- запуск и выведение на околоземную орбиту 7 крупногабаритных
модулей, в которых за время эксплуатации была размещена научная ап-
паратура 240 наименований общей массой 11,5 тонны производства 27 стран,
31 корабля «Союз» и 64 кораблей «Прогресс»;
- масса станции выросла с 20 до 140 тонн;
- отработана уникальная операция стыковки на орбите двух объектов
массой более 100 тонн каждый (проведено 9 стыковок ОС «Мир» и кораблей
«Спейс шаттл»). Масса станции вместе с пристыкованным кораблем «Спейс
шаттл» достигала 240 тонн.
Всего на ОС работали 104 космонавта и астронавта России, США, евро-
пейских и азиатских стран. В состав основных экспедиций входили 35 рос-
сийских космонавтов, один астронавт из Франции - Жан-Пьер Энере (ЭО-27) и
7 американских астронавтов при реализации совместных российско-
американских проектов «Мир - Шаттл» и «Мир - НАСА» в ходе ЭО-18 (Норман
Тагард) в 1995 году и в период 1996-1998 годов в ходе ЭО-21-25 (Ш.Люсид,
Дж.Блаха, Дж.Линенджер, М.Фоул, Д.Вулф и Э.Томас), которые совершили
длительные полеты от 128 до 189 суток (рис. 7, гл. 1 - на цветной вкладке).
По программам ЕКА на борту работали 5 астронавтов (Ф.Фибек, К.-Д.Фла-
де, У.Мербольд, Т.Райтер и Р.Эвальд).
Суммарное время пребывания всех космонавтов на ОС составляет более 37
лет. В экспедициях посещения продолжительностью от 8 до 31 суток на
станции работали 15 человек, в том числе 6 российских космонавтов (А.С.Вик-
торенко, А.Я.Соловьев, В.П.Савиных, В.А.Ляхов, Т.О.Аубакиров и Ю.М.Бату-
рин).
Совместные российско-французские программы осуществляли 5 астро-
навтов из Франции (Ж.-Л.Кретьен, М.Тонини, Ж.-П.Энере, К.Андре-Деэ и
Л.Эйартц). Ряд совместных программ в коротких экспедициях выполнили
астронавты из Сирии (М.Фарис), Афганистана (А.Моманд), Японии (Т.Аки-
яма), Англии (Х.Шарман) и Словакии (И.Белла).
На борту ОС «Мир» периодически находилась большая группа астронавтов
при осуществлении совместной деятельности с американскими кораблями
«Спейс шаттл».
В июне 1998 года посещение станции с инспекционной целью совершил
заместитель Генерального конструктора РКК «Энергия» космонавт В.В.Рюмин.
По две основные экспедиции на ОС «Мир» провели 8 космонавтов:
М.Х.Манаров - ЭО-3 и ЭО-8; А.А.Волков - ЭО-4 и ЭО-10; А.А Серебров - ЭО-5 и
ЭО-14; Г.М.Манаков - ЭО-7 и ЭО-13; Г.М.Стрекалов - ЭО-7 и ЭО-18;
В.В.Циблиев - ЭО-14 и ЭО-23; Ю.В.Усачев - ЭО-15 и ЭО-21; Т.А.Мусабаев -
ЭО-16 и ЭО-25; Н.М.Бударин - ЭО-19 и ЭО-25.
17
Глава 1
По три основные экспедиции на ОС «Мир» провели 4 космонавта:
СК.Крикалев - ЭО-4, ЭО-9 и ЭО-Ю; А.С.Викторенко - ЭО-5, ЭО-11 и ЭО-17;
В.М.Афанасьев - ЭО-8, ЭО-15 и ЭО-27; А.Ю.Калери - ЭО-11, ЭО-22 и ЭО-28.
По четыре основные экспедиции на ОК «Мир» провели 2 космонавта:
А.Я.Соловьев - ЭО-6, ЭО-12, ЭО-19 и ЭО-24; С.В.Авдеев - ЭО-12, ЭО-20, ЭО-26
и ЭО-27.
Необходимо отметить некоторые результаты выполнения международных
программ исследований на станции «Мир» в 1987-1999 годах:
- всего реализовано 27 научных программ (21 из них на коммерческой
основе), наибольший удельный вес в которых составляли медико-биоло-
гические исследования и эксперименты;
- выполнено 336 экспериментов;
- суммарная масса возвращенных на Землю грузов с результатами
экспериментов превысила 4,7 тонны;
- объем переданной на Землю информации составил 1690 Гб.
Особо следует подчеркнуть, что на ОС научные программы медико-био-
логических исследований и экспериментов выполнили б врачей-исследо-
вателей из России, США и Франции:
- Н.Тагард стартовал в составе ЭО-18 на корабле «Союз ТМ-21» 14 марта
1995 года и после 115-суточного полета вернулся на Землю на американском
корабле «Атлантис» после его 1-й стыковки со станцией «Мир»;
- в 1996 году после 3-й стыковки с кораблем «Атлантис» на ОС «Мир»
осталась работать американский врач Шенон Люсид. Совершив самую дли-
тельную экспедицию астронавта-женщины в течение 189 суток, она вернулась
на Землю на американском корабле «Спейс шаттл»;
- в начале работы ЭО-22 в течение почти 16 суток выполняла совместную
российско-французскую научную программу «Кассиопея» врач-исследователь
из Франции Клоди Андре-Деэ;
- в дальнейшем медицинские исследования продолжили два американ-
ских врача Дж.Линенджер и Д.Вулф, совершив полеты длительностью 132 и
128 суток соответственно.
Существенный научный вклад в развитие космической биологии и меди-
цины внес российский врач космонавт-исследователь В.В.Поляков.
Проработав в ЭО-3 и ЭО-4 в течение 240 суток 22 часов 35 минут, он
стартовал в составе ЭО-15 на корабле «Союз ТМ-18» 8 января 1994 года и
находился в непрерывном космическом полете в трех основных экспедициях
около 438 суток, завершив свою уникальную по длительности работу в неве-
сомости посадкой на Землю в составе ЭО-17.
Рекордное количество выходов в открытый космос из ОС совершил кос-
монавт А.Я.Соловьев: 16 выходов суммарной длительностью 77 часов 46 ми-
нут.
По 10 выходов выполнили космонавты С.В.Авдеев и А.А.Серебров сум-
марной длительностью 41 час 49 минут и 31 час 48 минут соответственно.
На счету у 11 российских космонавтов от б до 8 выходов суммарной дли-
тельностью от 19 часов 11 минут до 44 часов.
В заключение необходимо отметить неоценимое значение полета станции
«Мир» для создания международной космической станции (МКС), развер-
тывание которой на орбите происходит в настоящее время.
18
Общее назначение станции «Мир» и сведения о полетах пилотируемых экспедиций
Станция «Мир» стала своеобразным летным полигоном для испытаний в
реальных условиях многих технических решений и технологических про-
цессов, используемых на МКС:
- впервые в мировой практике реализован модульный принцип строи-
тельства на орбите космических сооружений больших габаритов и масс;
- апробировано применение кораблей «Союз», «Прогресс» и «Спейс
шаттл» в качестве транспортных средств доставки экипажей и материально-
технического снабжения;
- отработано взаимодействие международных экипажей в длительных
полетах;
- освоена технология поддержания станции в работоспособном состоянии
в течение 15 лет; приобретен опыт ликвидации нештатных ситуаций, обес-
печения безопасности экипажа и живучести станции, а также одновременного
проведения нескольких международных научных программ интернацио-
нальными экипажами;
- получен опыт совмещения двух технических (отечественной и зару-
бежной) школ при создании космической техники для совместного исполь-
зования;
- проведена отработка технологии совместного управления пилоти-
руемыми космическими объектами двух стран из двух Центров управления
(ЦУП-М, г. Королев, Россия и ЦУП-Х, г. Хьюстон, США).
Естественно, что эти достижения отечественной космонавтики не состоя-
лись бы без высокой творческой самоотдачи и активной позиции в отстаи-
вании интересов самой наукоемкой отрасли России, которую занимали
коллектив и руководители РКК «Энергия» им. С.П.Королева, верные тради-
циям, заложенным основоположником практической космонавтики акаде-
миком С.П.Королевым. Все это, подкрепленное усилиями коллективов и
руководителей организаций и предприятий отрасли, позволило не только
получить значительные научные и практические результаты, вызывающие
восхищение у мировой общественности, но и сохранить в сложных условиях
переходного периода к рыночной экономике ракетно-космическую отрасль
страны - основу ее научно-технического потенциала и залог процветания в
новом веке.
19
Глава 2
Глава 2
МЕДИЦИНСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЗДОРОВЬЯ
И РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЭКИПАЖЕЙ
ОРБИТАЛЬНОЙ СТАНЦИИ «МИР»
В.В.Богомолов, Г.И.Самарин
Введение
Надежность и безопасность выполнения отечественных пилотируемых
космических программ обеспечиваются постоянным совершенствованием
технических систем космических аппаратов и систем управления и по-
вышением уровня медицинского обеспечения здоровья и работоспособности
космонавтов, что способствует продлению их профессионального дол-
голетия.
Российская наука занимает лидирующие позиции в решении фун-
даментальных и прикладных проблем космической биологии и медицины, в
частности, в создании эффективной системы медицинского обеспечения
здоровья и активной деятельности человека в пилотируемых космических
полетах (КП).
Это определяется, прежде всего, планомерными исследованиями в нашей
стране с 1960-х годов и особенно в 1970-1980-е годы в области гра-
витационной биологии и физиологии в наземных условиях и в КП на биоло-
гических спутниках и пилотируемых объектах. Благодаря проведению комп-
лексных исследований в наземных модельных экспериментах, на кораблях
«Восток», «Восход» и орбитальных станциях «Салют-1-7» была создана
основа для понимания феноменологии адаптации к воздействию условий КП и
для разработки эффективной системы медицинского обеспечения здоровья
космонавтов в полетах длительностью до нескольких месяцев [Л.И.Какурин и
соавт., 1978; О.Г.Газенко и соавт., 1981, 1986, 1987, 1990; А.И.Григорьев,
А.Д.Егоров, 1988].
Разработка проблем космической физиологии и медицины, решение
комплекса вопросов медицинского обеспечения здоровья экипажей при
реализации пилотируемых космических программ успешно осуществляются
благодаря кооперации учреждений различных министерств и ведомств.
К ним относятся, прежде всего, Государственный научный центр Рос-
сийской Федерации - Институт медико-биологических проблем РАН (головная
организация, ответственная за медицинское обеспечение пилотируемых КП),
Российский государственный научно-исследовательский испытательный центр
подготовки космонавтов им. Ю.А.Гагарина (головная организация, ответ-
ственная за медико-биологическую подготовку космонавтов и проведение
предполетных и послеполетных клинико-физиологических обследований
космонавтов), ОАО «Научно-производственное предприятие «Звезда», Центр
авиационной и космической медицины, ГосНИИ военной медицины, Военно-
медицинская академия Министерства обороны, учреждения Минздрава РФ,
РАМН и РАН.
20
Медицинское обеспечение здоровья и работоспособности экипажей ОС «Мир»
Разработка, испытания и эксплуатация средств медико-биологического
обеспечения КП были бы невозможны без активного сотрудничества с
головной технической организацией по разработке и эксплуатации косми-
ческой техники - РКК «Энергия».
Широкий охват проблем, сочетание традиционных и новаторских подходов
к их решению, тесная связь научного поиска с решением прикладных задач,
союз медиков, биологов и разработчиков космической техники явились
определяющими условиями успешного освоения космического пространства.
Это позволило космической биологии и медицине занять одно из ведущих
мест в достижениях научно-технического прогресса, проявившихся в области
пилотируемых КП [В.С.Новиков, 2000].
В результате научной и практической деятельности в области кос-
монавтики к настоящему времени в медицинском обеспечении пилотируемых
КП сложились два взаимосвязанных направления.
Первое - медицинское обеспечение жизни, здоровья и эффективной
деятельности человека в условиях космического полета (КП). Второе на-
правление - проведение исследований при моделировании воздействия
факторов КП в наземных условиях и непосредственно на борту космических
аппаратов.
Эти исследования направлены на разработку и совершенствование средств
и методов сохранения здоровья, медицинского контроля, оказания меди-
цинской помощи, профилактики и защиты человека от неблагоприятного
воздействия факторов КП.
В комплекс этих исследований входят научное обоснование принципов
построения и нормативов системы жизнеобеспечения и обитаемости, раз-
работка методологии обеспечения эффективной деятельности космонавта в
системе «человек - техника - окружающая среда» и мероприятий по
обеспечению профессионального долголетия космонавтов.
Более чем 14-летний период эксплуатации орбитальной станции (ОС)
«Мир» в пилотируемом режиме характеризовался существенным прогрессом в
решении практических задач обеспечения безопасности и эффективности
деятельности экипажей в пилотируемых полетах возрастающей продол-
жительности.
За этот период продолжительность полетов возросла до 14,5 месяца у
мужчин и до б месяцев у женщин. Этому прогрессу в существенной мере
способствовала успешная реализация программ медико-биологических иссле-
дований.
На станции работали 62 (многие летали повторно) космонавта, в том числе
25 иностранных. В 53 экспедициях (28 основных и 17 посещения), а также в 8
совместных полетах ОС «Мир» и кораблей «Спейс шаттл» в общей сложности
было проведено 12 155 чел/сут, 78 выходов в открытый космос суммарной
продолжительностью 360 часов 20 минут.
Самый длительный КП продолжительностью 438 суток совершил врач-
космонавт В.В.Поляков (сотрудник Института медико-биологических проб-
лем).
Среди «долгожителей», наиболее долго работавших на орбите, следует
отметить космонавтов С.В.Авдеева (748 суток за 3 КП), В.В.Полякова (679
суток за 2 КП), А.Я.Соловьева (653 суток за 5 КП), В.М.Афанасьева (547 суток
за 3 КП), А.В.Викторенко (489 суток за 4 КП).
21
Глава 2
Концепция медицинского обеспечения здоровья
экипажей станции «Мир»: цели и задачи
Стратегической задачей космической медицины является обеспечение
здоровья, работоспособности и профессионального долголетия космонав-
тов на основе изучения механизмов адаптационных процессов в организме
в условиях КП, оценки факторов медицинского риска при реализации
сложных полетных программ, разработки и реализации методов и средств
защиты от воздействия неблагоприятных факторов полета, создания необ-
ходимых условий жизнедеятельности экипажей пилотируемых космических
аппаратов.
Медицинское обеспечение пилотируемых КП представляет собой комплекс
медицинских, санитарно-гигиенических, технических и организационных
мероприятий, направленных на сохранение здоровья членов экипажа при
выполнении полетных программ на фоне воздействия на них факторов, ока-
зывающих неблагоприятное воздействие практически на все функциональные
системы.
Концепция медицинского обеспечения здоровья экипажей ОС «Мир» опре-
делялась (рис. 1, гл. 2):
- стратегией длительных КП с учетом перспектив пилотируемой космо-
навтики и задач будущих межпланетных полетов;
- изучением факторов медицинского риска в длительных полетах,
включая определение допустимых границ адаптационных изменений в орга-
низме в длительном полете и после его завершения, оптимизацией и ин-
дивидуализацией мер защиты человека в полете с учетом пола, возраста,
особенностей функционального состояния организма;
- решением проблем эколого-гигиенического состояния среды обитания
длительно функционирующей ОС, включая отработку мер защиты экипажа
при нештатных и аварийных ситуациях;
- интеграцией новейших достижений и технологий в космической био-
логии и медицине на основе международного сотрудничества для медицин-
ского обеспечения здоровья экипажей.
Программа медицинского обеспечения экипажа ОС «Мир» имела следую-
щие основные цели:
- совершенствование медицинских аспектов безопасности и обеспечения
высокой работоспособности экипажей в длительных КП, отработку перспек-
тивных методов и средств медицинского обеспечения полетов;
- изучение динамики и механизмов адаптивных реакций физиологических
систем организма в условиях КП различной продолжительности, оценку
факторов медицинского риска при реализации пилотируемых космических
программ, отработку и совершенствование средств коррекции функцио-
нального состояния организма на этапах полета;
- эколого-гигиенические исследования проблем обитаемости человека
при длительном функционировании орбитальной станции в пилотируемом ре-
жиме;
- отработку новых перспективных технологий, методов и средств жизне-
обеспечения экипажей в КП;
- решение проблем медико-биологического обеспечения будущих орби-
тальных пилотируемых станций и межпланетных полетов человека.
22
Медицинское обеспечение здоровья и работоспособности экипажей ОС «Мир»
Рис. 1 (гл. 2). Концепция
медицинского обеспечения
здоровья экипажей станции «Мир»
23
Глава 2
Отечественная система медицинского обеспечения здоровья космонавтов
предусматривает осуществление комплекса работ на трех основных этапах: в
предполетный период, во время КП и после его завершения.
В предполетный период работы были связаны с медико-техническим
сопровождением разработки космической техники и комплексными испы-
таниями средств и методов медицинского обеспечения, медицинским отбором
и сертификацией здоровья кандидатов в космонавты, периодическим меди-
цинским освидетельствованием космонавтов, медико-биологической подго-
товкой и контролем состояния здоровья космонавтов на этапах подготовки к
полету.
Важное место занимает санитарно-гигиеническое обеспечение предполет-
ной подготовки, в частности, введение за 21 день до старта ограничительно-
обсервационного режима для экипажей и проведение санитарной обработки
перед стартом посещавшихся космонавтами отсеков ОС «Мир», транспортных
кораблей «Союз» и грузовых кораблей «Прогресс».
Одними из основных мероприятий в этот период являются медицинское
обследование, экспертиза и отбор функционально устойчивых, с хорошо
развитыми адаптационными и психофизиологическими возможностями
кандидатов в космонавты и космонавтов с учетом функционирования орга-
низма в экстремальных и субэкстремальных условиях, свойственных КП.
Медицинское обеспечение здоровья и работоспособности экипажей ОС
«Мир» в период космического полета включало следующие взаимосвязанные
элементы:
- медицинский контроль (мониторинг) здоровья, оценку физической ра-
ботоспособности и функциональных резервов космонавта на всех этапах
полета;
- реализацию комплекса мероприятий по профилактике неблагоприятных
влияний факторов КП на организм, включая физические тренировки на
бортовых тренажерах, ношение нагрузочных костюмов, профилактические
курсовые приемы фармакологических средств, прием пищевых и водно-
солевых добавок, использование средств противоперегрузочной защиты при
завершении полета; кроме этого, система полетной профилактики предусмат-
ривала использование индивидуальных средств профилактики перераспре-
деления крови и жидких сред организма на начальном этапе полета, а также
средств защиты слуха;
- контроль психофизиологического состояния космонавтов в полете,
регламентацию режима труда и отдыха, психологическую поддержку с целью
профилактики полетной астенизации;
- диагностику возможных нарушений состояния здоровья членов экипажа
и оказание в случае необходимости медицинской помощи;
- медицинское обеспечение внекорабельной деятельности экипажа;
- обеспечение и контроль системы питания космонавтов в полете;
- обеспечение космонавтов в полете средствами личной гигиены;
- контроль санитарно-гигиенических условий обитаемых отсеков ОС;
- радиационный контроль и обеспечение радиационной безопасности
экипажей.
Начальный этап развертывания станции «Мир» характеризовался осна-
щением ее средствами медицинского обеспечения, введением в эксплуатацию
новых элементов систем жизнеобеспечения. Уже во второй и третьей основ-
24
Медицинское обеспечение здоровья и работоспособности экипажей ОС «Мир»
ных экспедициях (ЭО) были реализованы программа постепенного увеличения
длительности космических миссий (до 11-12 месяцев) и программа между-
народных КП. В дальнейшем происходило постепенное расширение воз-
можностей станции за счет пристыковки научно-исследовательских модулей
«Квант», «Квант-2», «Кристалл».
Также расширялась программа международного сотрудничества. ОС «Мир»
стала поистине международной космической лабораторией, оснащенной
современным уникальным комплексом медицинских средств, приборов и
оборудования, что позволяло не только осуществлять широкий комплекс
научных медико-биологических исследований, но и увеличивало возможности
медицинского обеспечения здоровья и работоспособности членов экипажей.
Медицинское обеспечение в послеполетный период включало в себя
проведение работ на месте приземления спускаемого аппарата с экипажем
(медицинский осмотр, оценка состояния здоровья и, в случае необходимости,
оказание специализированной медицинской помощи), на промежуточной ба-
зе эвакуации (пересадка с вертолета на самолет), в самолете и в местах
размещения экипажа в острый период реадаптации (профилакторий РГНИИ
ЦПК им. Ю.А.Гагарина, космодром «Байконур»).
Особое место в медицинском обеспечении космонавтов после КП
отводится их медицинской реабилитации, которая начинается сразу после
посадки.
Несмотря на проведение комплекса профилактических мероприятий у
космонавтов во время полета на ОС «Мир», в острый период реадаптации
к воздействию земной силы тяжести (особенно первые 5-7 дней после
посадки) у них отмечали снижение ортостатической устойчивости, вестибуло-
вегетативные нарушения, боли в спине, т.е. страдали те системы, которые
формировались у человека при воздействии гравитационного фактора.
При медицинском наблюдении и клинико-физиологическом обследовании
практически у всех космонавтов после завершения первого этапа реадап-
тации отмечали незначительные остаточные изменения состояния здоровья.
Они характеризовались признаками общей астенизации и детренирован-
ностью сердечно-сосудистой и мышечной систем. Для устранения этих из-
менений космонавты продолжали период реадаптации в санаторных условиях
(предпочтительно сердечно-сосудистого профиля в условиях среднегорья) в
течение 21-24 суток.
Аппаратурно-техническое обеспечение
Одним из важнейших элементов системы медицинского обеспечения
здоровья и работоспособности космонавтов является использование «штат-
ных» (входящих в состав оборудования ОС) средств медицинского обеспе-
чения, включающих средства медицинского контроля, оказания медицинской
помощи, бортовые средства для медицинской профилактики, санитарно-
гигиенического обеспечения и личной гигиены.
Опыт медицинского обеспечения работ на станции «Мир» свидетельствует
об адекватности и надежности бортовых средств медицинского обеспечения,
что подтверждает эффективность отечественной системы разработки, тех-
нических и медицинских испытаний, системы контроля качества бортовых
медицинских средств и оборудования.
25
Глава 2
Основные задачи программы медицинского обеспечения пилотируемых
космических программ и медико-биологических исследований на станции
«Мир» имели особенности в зависимости от этапов развертывания и
эксплуатации ОС.
Санитарно-гигиеническое обеспечение
В 1986-1995 годах системы жизнеобеспечения (СОЖ) на станции «Мир» в
целом обеспечивали нормальные условия обитания экипажей. В дальнейшем,
по мере увеличения сроков эксплуатации ОС «Мир», возникали технические
нарушения в работе отдельных элементов СОЖ, периодически сопровож-
давшиеся колебаниями температурно-влажностного режима на станции, что
требовало проведения ремонтно-восстановительных работ.
Результаты санитарно-гигиенического обеспечения полетов на ОС «Мир»
показали, что из нормируемых физических факторов среды обитания наи-
более значимыми с точки зрения неблагоприятного влияния на организм
космонавтов являлись акустические воздействия, создаваемые работой сис-
тем жизнеобеспечения, системой вентиляции, экспериментальным оборудо-
ванием, средствами связи и аварийной сигнализацией [Р.И.Богатова и соавт.,
1987].
Основными источниками шума, формирующими акустическую обстановку
на станции, являлись вентиляторы, блок кондиционирования воздуха, система
«Воздух» и спортивные тренажеры. Включение вентиляторов пылесборников,
вентиляторов повышало уровни звука в обитаемых отсеках на 10-15 дБА. Для
уменьшения влияния на организм шумовых воздействий члены экипажа
основных экспедиций использовали ушные «беруши» и наушники с активным
и пассивным шумоподавлением. Также проводились технические мероприятия
по снижению шума (замена вентиляторов, устранение звуковых помех при
сеансах связи, периодическое выключение пылесборников и т.д.).
Ряд медицинских проблем в ходе эксплуатации ОС «Мир» был связан с
нештатной работой систем жизнеобеспечения и, прежде всего, с нарушением
целостности системы терморегулирования и попаданием в атмосферу станции
теплоносителя «Темп-М», содержащего 36,8 % этиленгликоля (4-й класс ток-
сичности). Эта ситуация впервые возникла в конце 1995 года (ЭО-20) и в
дальнейшем повторялась в 1997-1998 годах. Медицинские мероприятия при
этом сводились к медицинскому мониторингу среды обитания и состояния
здоровья членов экипажа, санитарно-гигиеническим мероприятиям и исполь-
зованию средств защиты экипажа при проведении ремонтно-восста-
новительных работ, определению регламента работ систем очистки атмо-
сферы и системы регенерации воды из конденсата атмосферной влаги.
Благодаря высокой растворимости в воде, основным путем удаления этилен-
гликоля из газовой среды является конденсат атмосферной влаги, идущий
либо в систему СРВ-К, либо в емкости для последующего удаления. Поэтому
при всех проливах этиленгликоля выдавался запрет на получение питьевой
воды из СРВ-К и ее использование разрешалось только после наземного
анализа проб конденсата атмосферной влаги, которые отбирались в раз-
личные временные интервалы. Другим путем удаления этиленгликоля из
газовой среды являлись штатные системы «Воздух», блок микропримесей
(БМП) и фильтры вредных примесей (ФВП).
26
Медицинское обеспечение здоровья и работоспособности экипажей ОС «Мир»
Анализ результатов санитарно-химических исследований в наземных
испытаниях и в течение 15-летнего периода эксплуатации ОС «Мир» в
пилотируемом и беспилотном режимах позволил оценить токсические риски и
разработать классификацию степени опасности уровней загрязнения воздуш-
ной среды при нормальном функционировании систем очистки и регенерации
и нештатных ситуациях, что чрезвычайно важно для совершенствования
системы санитарно-токсикологической безопасности будущих пилотируемых
космических систем и Международной космической станции (МКС).
При возникновении аварийных ситуаций в период ЭО-23, связанных с
разгерметизацией модуля «Спектр» вследствие столкновения грузового ко-
рабля «Прогресс» и ОС «Мир», а также при возгорании твердотопливного
генератора кислорода (ТГК) медицинские мероприятия включали оценку и
прогнозирование состояния среды обитания в ОС «Мир» и состояния здо-
ровья членов экипажа, а также использование средств индивидуальной
защиты космонавтов (противогаза, респиратора).
Анализ этих ситуаций и данные медицинского наблюдения свидетель-
ствуют о том, что они существенно не повлияли на состояние здоровья и
работоспособность членов экипажа.
При этом был накоплен ценный практический опыт работы по меди-
цинскому и санитарно-гигиеническому обеспечению деятельности экипажа в
условиях длительно функционирующей ОС, в том числе в условиях нештатной
работы ряда бортовых систем жизнеобеспечения (включая аварийные ситу-
ации) и проведения ремонтно-восстановительных работ в сложных условиях.
Важным итогом этих работ явилось сведение к минимуму негативных
влияний неблагоприятных условий среды обитания на состояние здоровья
членов экипажа.
Данные, полученные при длительной эксплуатации ОС «Мир», свидетель-
ствуют о том, что по мере увеличения продолжительности полета все боль-
шее значение приобретают экологические проблемы. Среди них важная роль
принадлежит микробному фактору.
Опыт 14-летней непрерывной эксплуатации ОС «Мир», а также результаты
систематических микробиологических исследований позволяют сделать вывод
о том, что система микробиологической безопасности оказалась высоко-
эффективной для сохранения здоровья членов экипажей и предупреждения
серьезных инфекционных заболеваний.
Однако система микробиологической защиты оказалась недостаточно
эффективной в отношении рисков, обусловленных жизнедеятельностью
микроорганизмов на поверхностях, а именно биодеструкции конструкционных
и декоративно-отделочных материалов [А.Н.Викторов и соавт., 1992, 1995].
В результате проведенных работ выявлены закономерности развития
микробной и грибковой флоры в объемах станции, создана уникальная база
данных по составу и динамике формирования микробиологических условий на
ОС «Мир», отработаны методы и средства нормализации микробиологических
условий на длительно функционирующей ОС (предполетные мероприятия по
экспертизе и обработке грузов и материалов, использование фунгистата для
обработки поверхностей на станции и т.д.).
Результаты этих исследований имеют большое значение для повышения
эффективности системы обеспечения микробиологической безопасности на
МКС.
27
Глава 2
Система водообеспечения
В системе водообеспечения ОС «Мир» использовалась консервированная
питьевая вода, доставляемая с Земли, питьевая вода, регенерированная из
конденсата атмосферной влаги, вода, регенерированная из мочи. В период
совместных российско-американских полетов на станцию «Мир» передавалась
и использовалась вода с американских многоразовых транспортных кораблей
«Спейс шаттл». Эти системы обеспечивали экипажи высококачественной
водой для питья, приготовления пищи, проведения санитарно-гигиенических
процедур и получения кислорода для дыхания [Ю.Е.Синяк и соавт., 1994;
Н.М.Самсонбв и соавт., 2001].
При поступлении в атмосферу станции в больших количествах соединений,
не предусмотренных штатной эксплуатацией станции в результате аварий,
пожара и т.п., системы водообеспечения сводили к минимуму риск потреб-
ления некачественной воды.
Радиационная безопасность
Важным элементом медицинского обеспечения здоровья экипажей в
длительных полетах является система радиационной безопасности. Это
сложная многофункциональная система, включающая разработку оптималь-
ной защиты экипажа космического аппарата от ионизирующих излучений,
контроль радиационной ситуации во время полета на основе непрерывного
мониторирования дозных полей излучений вне и внутри космического
корабля, а также оперативное определение степени радиационной опасности
для космонавтов в процессе полета.
В результате радиационно-физических исследований в период экс-
плуатации ОС «Мир» изучены спектры линейной передачи энергии внутри
станции и динамика дозного поля внутри станции «Мир» в спокойных и
возмущенных условиях, исследована динамика потока и мощности дозы вдоль
траектории полета и при прохождении Южной магнитной аномалии, раз-
работана динамическая модель радиационной обстановки для оперативного
обеспечения радиационной безопасности космонавтов в КП. Бортовые
средства дозиметрического контроля адекватно обеспечивали текущий радиа-
ционный контроль в ходе основных экспедиций [А.В.Коломенский и соавт.,
1998; В.Г.Митрикас, В.В.Цетлин, 2000].
В результате выполненных исследований изучена динамика стабильных и
нестабильных хромосомных аберраций в крови космонавтов, совершивших
длительные и повторные КП.
Медицинский мониторинг здоровья
В процессе реализации полетных операций на ОС «Мир» использовалась
система мониторинга здоровья и уровня физической тренированности членов
экипажа, отработанная в основном ранее при полетах экипажей на станциях
типа «Салют».
Она включала медицинский контроль (ЭКГ, пневмограмма) на активных
участках полета (старт и выведение транспортного корабля, стыковка,
перестыковка, отстыковка и спуск с орбиты транспортных кораблей),
28
Медицинское обеспечение здоровья и работоспособности экипажей ОС «Мир»
исследование показателей сердечно-сосудистой системы в состоянии покоя и
при функциональных тестах с физической нагрузкой на бортовых тренажерах
и с приложением отрицательного давления на нижнюю половину тела
(ОДНТ), антропометрические исследования, лабораторные и биохимические
тесты крови и мочи.
При полетном медицинском мониторинге широко использовали результаты
радиопереговоров, телевизионных репортажей. Кроме этого, в медицинском
контроле для допуска космонавтов к внекорабельной деятельности (ВКД)
использовали специальные нагрузочные функциональные тесты с ручной и
ножной велоэргометрией. На заключительном этапе длительных полетов
проводили специальные исследования с оценкой размещения космонавтов в
кресле «Казбек» спускаемого аппарата.
При проведении медицинского контроля состояния здоровья космонавтов
на ОС «Мир» были модифицированы методики велоэргометрического теста
(МК-5) и расширены возможности медицинского контроля за счет био-
химических исследований мочи и крови с использованием биохимических ана-
лизаторов «Уролюкс» и «Рефлотрон». Дополнительные возможности для
оценки состояния космонавтов в полете предоставляли данные ряда научных
медицинских исследований с использованием бортового микроскопа (гема-
тологические исследования «Микровзор»), укладки «Лактат» (определение
молочной кислоты в крови при физических нагрузках) и др.
В целом система медицинского контроля здоровья и физической тре-
нированности космонавтов на ОС «Мир» была достаточной и адекватной.
Система полетной профилактики
Одно из центральных мест в системе медицинского обеспечения здоровья
и работоспособности космонавтов при длительных КП занимает система
профилактики неблагоприятных изменений в организме под влиянием фак-
торов полета в ходе самого полета и после его завершения.
Система полетной профилактики представляет комплекс медицинских
мероприятий в полете, которые осуществляются последовательно в зави-
симости от этапа полета и включают мероприятия на начальном этапе
адаптации организма к невесомости (использование пережимных манжет на
область бедер, диуретики, фармакологические средства профилактики и
лечения космической формы болезни движения), мероприятия в ходе дли-
тельного полета - физические тренировки на бортовых тренажерах и с
эспандерами по специально разработанной методике, ношение нагрузочных
полетных костюмов «Пингвин» - и мероприятия на заключительном этапе
полета - специальные комплексы физических тренировок на бегущей до-
рожке, серия ОДНТ-тренировок, использование водно-солевых добавок нака-
нуне и в день приземления, использование средств противоперегрузочной
защиты («Каркас» или «Кентавр») на этапе спуска с орбиты и в ранний пос-
леполетный период [О.Г.Газенко и соавт., 1986; А.И.Григорьев и соавт., 1987;
И.Б.Козловская и соавт., 1995; А.Р.Котовская, И.Ф.Виль-Вильямс, 1993;
В.Б.Носков и соавт., 1991, 1994].
Для профилактики полетной астенизации, детренированности опорно-
мышечного аппарата и сердечно-сосудистой системы, а также для про-
филактики послеполетных нарушений ведущая роль при длительных КП
29
Гпава 2
отводилась физическим мерам профилактики - специальным 4-дневным
комплексам физической тренировки на бортовых тренажерах: велоэргометре
и бегущей дорожке, - причем на заключительном этапе полета акцент
делался на двухразовых физических тренировках на бегущей дорожке
[И.Б.Козловская и соавт., 1995].
Анализ результатов медицинских исследований, выполненных во время и
после полетов различной продолжительности на ОС «Мир», показывает, что
степень функциональных изменений в организме, закономерно наблюдаемых
во время полета и после его завершения, а также скорость реадаптации
зависят не столько от продолжительности пребывания в условиях микро-
гравитации, сколько от полноты реализации системы российской полетной
профилактики и степени выполнения требований к системе медицинского
обеспечения КП, разработанной в предыдущие годы [А.И.Григорьев и соавт.,
1991; И.Б.Козловская и соавт., 1995].
В ходе реализации программы медицинского обеспечения полетов
экипажей на ОС «Мир» получены новые данные об особенностях адаптации
женского организма, лиц старших возрастных групп и лиц с парциальной
недостаточностью к условиям длительного КП. При этом показана воз-
можность и эффективность медицинского контроля и управления состоянием
организма при индивидуализации для указанных лиц профилактических меро-
приятий и всего комплекса мероприятий медицинского обеспечения здоровья
космонавтов. Получили развитие работы по оценке факторов медицинского
риска при подготовке и осуществлении пилотируемых КП.
Режим труда и отдыха экипажей
Важная роль в системе медицинского обеспечения длительных полетов
отводится рациональной организации режима труда и отдыха (РТО) экипажей
[С.И.Степанова, 1977; Б.С.Алякринский, 1987].
Анализ деятельности экипажей ОС «Мир» свидетельствует, что РТО не
всегда соответствовал требованиям. В силу разных обстоятельств (график
полетных операций, нештатные ситуации с большим количеством ремонтно-
восстановительных работ, внекорабельная деятельность, практика хроно-
дефицитного планирования и т.д.) нередко наблюдались значительные пре-
вышения нормативных сроков работы (переработки), смещение зоны сна,
сокращение зон и дней отдыха экипажей.
Высокая рабочая напряженность была характерна для периодов смены
основных экспедиций, а также в период приема и разгрузки транспортных
грузовых кораблей «Прогресс». Дефицит рабочего времени экипажа зачастую
сопровождался сокращением времени профилактических физических
упражнений или их отменой, резким сокращением бытовой зоны, нару-
шениями распорядка приема пищи.
Нарушения РТО, как правило, приводили к появлениям признаков
полетной астенизации, нарушениям сна, возрастало число ошибочных дейст-
вий со стороны экипажа.
Осуществление мероприятий по нормализации РТО, предоставление
экипажу необходимого времени для отдыха способствовали нормализации
психологического статуса членов экипажа, купированию признаков полетного
утомления, сводили к минимуму количество ошибочных действий со стороны
30
Медицинское обеспечение здоровья и работоспособности экипажей ОС «Мир»
экипажей [А.П.Нечаев и соавт., 1998, 1999]. Более подробно описание орга-
низации психофизиологического контроля состояния экипажей ОС «Мир» и
РТО дано в соответствующем разделе этого издания.
В целом система медицинского обеспечения длительных полетов экипажей
на ОС «Мир» способствовала успешному выполнению сложных полетных
заданий, а также сохранению здоровья космонавтов и поддержанию их
функциональных резервов. Это, в частности, позволило успешно осуществить
медицинское обеспечение сложных работ при 78 «выходах» в открытый
космос с участием 36 космонавтов [В.П.Катунцев, 1996].
Медицинская помощь
Ранее созданная и постоянно развивающаяся российская система оказания
помощи и профилактики при орбитальных полетах различной продол-
жительности способствовала сохранению здоровья и работоспособности
космонавтов ОС «Мир» на всех этапах реализации полетных программ.
В процессе эксплуатации станции эта система получила дальнейшее
развитие за счет расширения бортовых средств оказания медицинской
помощи, разработки специализированных медицинских укладок - неотложной
помощи, отоларингологической, стоматологической и т.д. [Л.Л.Стажадзе и
соавт., 1982; В.В.Богомолов и соавт., 1987].
Важно, что при длительных полетах российско-американских экипажей на
станции «Мир» по программе «Мир - НАСА» российские средства оказания
медицинской помощи были дополнены американской медицинской укладкой,
а также средствами и оборудованием для неотложной медицинской помощи,
что существенно расширило возможности лечебной помощи в случае
возникновения заболеваний, травм или неотложных состояний и позволило
специалистам НАСА отработать перспективные средства оказания меди-
цинской помощи для МКС [M.Barratt, 1999].
Среди состояний, требующих оказания медицинской помощи космонавтам
на станции «Мир», наиболее частыми являлись мелкие травмы, простудные
проявления, «намины» и мышечные боли в руках после ВКД.
Вместе с тем следует отметить возникновение в ходе эксплуатации ОС
«Мир» более серьезных медицинских проблем, связанных с индивидуальными
особенностями адаптивных реакций у некоторых космонавтов основных
экспедиций, спецификой их профессиональной деятельности, отклонениями в
работе бортовых систем жизнеобеспечения в процессе их длительной экс-
плуатации или с возникновением аварийных ситуаций, таких, как нарушение
герметичности вследствие столкновения грузового корабля «Прогресс» и
модуля «Спектр» (ЭО-23) или возгорания на станции.
Следует отметить также случаи возникновения у некоторых космонавтов в
длительных полетах сердечных аритмий, изменений конечной части желу-
дочкового комплекса ЭКГ, особенно при интенсивных физических и эмоцио-
нальных нагрузках и внекорабельной деятельности (ЭО-2, -8, -15, -25).
Самочувствие космонавтов при этом оставалось хорошим. Медицинские
мероприятия в этих случаях включали индивидуальное использование курсов
приема фармакологических препаратов и меры по нормализации режима
труда и отдыха и психофизиологического состояния космонавтов.
31
Глава 2
Как правило, проводимые медицинские мероприятия купировали выяв-
ленные изменения ЭКГ при сохранении достаточного уровня профессио-
нальной работоспособности космонавтов.
В одном случае мелкое травматическое повреждение кожи руки ослож-
нилось инфекционно-аллергическим воспалительным процессом, потре-
бовавшим относительно продолжительных специальных лечебных меро-
приятий с использованием бортовых средств оказания медицинской помощи и
ограничением в этот период профессиональной деятельности космонавта
(ЭО-18).
Данную ситуацию удалось полностью купировать в ходе полета без
существенных изменений полетной программы.
Система питания
В системах жизнеобеспечения пилотируемых космических объектов особое
место занимает система обеспечения питанием (СОП), которая состоит из
рационов, приспособлений для хранения продуктов, средств приготовления и
приема пищи. Основное ее назначение состоит в том, чтобы в сочетании с
остальными элементами медицинского обеспечения поддерживать у членов
экипажей необходимый уровень здоровья и работоспособности.
Известно, что сочетанное воздействие факторов КП на организм человека
сопровождается определенными сдвигами в обмене веществ, функции пище-
варения, состоянии аппетита и общей реактивности организма, что не может
не изменить его потребностей в некоторых пищевых веществах и энергии.
С целью поддержания достаточного уровня работоспособности и уско-
рения процессов реадаптации к условиям земной гравитации космонавтам
задается определенный уровень физической активности (энерготрат), и,
естественно, их питание должно быть адекватным потребностям организма в
основных незаменимых продуктах питания и энергии. Условия КП предъяв-
ляют особые требования к рациону в целом и к входящим в его состав
продуктам, к технологии их изготовления.
Данные, полученные на ОС «Мир», свидетельствуют о том, что в КП
различной продолжительности основные сдвиги в пищевом статусе членов
экипажей происходили в основном на начальном этапе воздействия неве-
сомости, а также на фоне высокого уровня нервно-эмоционального напря-
жения.
Динамика массы тела у космонавтов во время полета имела разно-
направленный характер, но сохраняла отмеченные нами закономерности
изменения данного показателя при длительном КП - снижение массы тела у
большинства космонавтов в первые два месяца полета, замедление темпов ее
снижения примерно на 100-е сутки полета и затем незначительные колебания
массы тела до его окончания.
Изучавшиеся показатели метаболизма свидетельствовали о том, что
наблюдавшиеся сдвиги обменных процессов не выходили за пределы
допустимых физиологических колебаний и не приводили к нарушению
пищевого статуса членов экипажей. Отмечены лишь небольшие изменения
показателей липидного обмена и некоторых ферментов [А.Н.Агуреев,
В.В.Поляков и соавт., 1998].
32
Медицинское обеспечение здоровья и работоспособности экипажей ОС «Мир»
Полет врача-космонавта В.В.Полякова
Одним из ярких достижений отечественной системы медицинского обес-
печения КП является убедительное доказательство возможности сохранения
здоровья и высокой работоспособности космонавтов во время и после
сверхдлительного (до 438 суток) КП при достаточно полной реализации
программы профилактических мероприятий в полете врача-космонавта
В.В.Полякова. Именно включение врача в состав основных экипажей при
завершении годового полета (ЭО-3) и в длительных полетах ЭО-4, ЭО-15-17
позволило не только выполнить на высоком профессиональном уровне
обширную программу медико-биологических исследований и экспериментов,
но и существенно повысить эффективность и надежность системы их
медицинского обеспечения. Основные элементы деятельности врача-
космонавта в этих полетах представлены на рис. 2 (гл. 2).
В первом 241-суточном КП в период ЭО-3 и ЭО-4, помимо реализации
программы медико-биологических экспериментов, В.В.Поляков принимал не-
посредственное участие в медицинском контроле и подготовке экипажа ЭО-3
к возвращению с орбиты после рекордного по тем временам годового КП. В
период ЭО-3-4 врач-космонавт имел возможность проследить динамику
адаптивных реакций у 7 космонавтов в полетах длительностью от 9 суток до
года, осуществлять коррекцию программы профилактических мероприятий на
борту с учетом индивидуальных особенностей функционального состояния
космонавтов, контролировать их режим труда и отдыха, систему питания и
систему жизнеобеспечения экипажей в целом. Значительное место в
деятельности врача в КП отводилось контролю систем жизнеобеспечения ОС
«Мир».
При реализации программы рекордного 438-суточного полета врача-
космонавта В.В.Полякова в составе ЭО-15-17 выполнялась обширная про-
грамма медико-биологических исследований в целях совершенствования и
развития системы медицинского обеспечения длительных КП. Программа это-
го полета предусматривала выполнение медицинского контроля и меди-
цинских исследований на завершающем этапе 166-суточного полета экипажа
ЭО-14 (В.В.Циблиев, А.А.Серебров), в 182-суточном полете экипажа ЭО-15
(В.М.Афанасьев, Ю.В.Усачев), в 126-суточном полете экипажа ЭО-16 (Ю.И.Ма-
ленченко, Т.А.Мусабаев), в 169-суточном полете ЭО-17 (А.С.Викторенко,
Е.В.Кондакова), а также при выполнении 31-суточного КП космонавта ЕКА
У.Мербольда. Последние дни своего рекордного полета В.В.Поляков работал
совместно с экипажем ЭО-18 (В.Н.Дежуров, Г.М.Стрекалов, Н.Тагард). Таким
образом, врач-космонавт В.В.Поляков, помимо контроля своего состояния,
осуществлял наблюдение адаптивных реакций у 12 космонавтов на различных
этапах КП.
Как член экипажа, В.В.Поляков принимал участие в полетных операциях,
в работе с семью грузовыми кораблями, в медицинском обеспечении вне-
корабельной деятельности (в ЭО-16), в проведении технических и ремонтно-
восстановительных работ и обслуживании медицинской аппаратуры, бор-
товых тренажерных средств и систем жизнеобеспечения ОС «Мир». Одна-
ко наиболее важным представляется вклад врача-космонавта в реализа-
цию комплекса медицинского обеспечения, включая мониторинг состояния
здоровья, в том числе и при проведении ВКД, контроль среды обитания, рег-
33
Глава 2
ламентацию режима деятельности экипажа, индивидуализацию системы
профилактики, медицинскую диагностику и оказание медицинской помощи.
Именно присутствие врача-профессионала на борту позволило успешно
реализовать программу медицинского обеспечения первого длительного
полета женщины-космонавта, а также рационально регламентировать ре-
жимы профилактических мероприятий в полете с учетом индивидуальных
особенностей функционального состояния отдельных членов экипажа.
Рис. 2 (гл. 2). Деятельность врача-космонавта
в длительных космических полетах
на ОС «Мир» в период ЭО-3-4 и ЭО-15-17
34
Медицинское обеспечение здоровья и работоспособности экипажей ОС «Мир»
Включение врача-космонавта в состав экипажей нескольких длительных
ЭО позволило на высоком профессиональном уровне выполнить программу
обследований в динамике полетов, а также реализовать программу лабо-
раторных исследований (гематологических и биохимических) непосредст-
венно на борту ОС.
Важно отметить, что врачебный контроль состояния космонавтов
существенно увеличивал безопасность ряда медико-биологических исследо-
ваний и экспериментов, в частности с приложением отрицательного давления
на нижнюю половину тела, с физическими нагрузками, делало более надеж-
ным и безопасным медицинское обеспечение ВКД.
Следует отдельно подчеркнуть отработку врачом-космонавтом альтер-
нативных методов и средств профилактики в ходе сверхдлительного КП на
самом себе. Это касается экспериментальных режимов физических трени-
ровок и ОДНТ-тренировок, использования в полете пережимных манжет на
бедрах в экспериментальных режимах, апробирования метода вестибулярных
тренировок при подготовке к возвращению на Землю, отработки профи-
лактических курсов приема фармакологических препаратов и др. В этом
полете достигнут определенный прогресс в решении ряда медицинских
проблем, связанных с перспективным межпланетным полетом.
Таким образом, в 438-суточном полете врача-космонавта была блестяще
подтверждена эффективность отечественной системы обеспечения длитель-
ных КП, а также проведены исследования по отработке альтернативных (экс-
периментальных) средств и методов поддержания здоровья космонавтов в
длительном КП.
Результаты этого полета уникальны и требуют проведения дополнитель-
ного анализа.
Международные космические программы
Работы в области медицинского обеспечения космических полетов на ОС
«Мир» во многом определялись реализацией программ международного
сотрудничества в пилотируемой космонавтике, включая совместные полеты (в
том числе и длительные) с космонавтами Германии, Франции и широко-
масштабные проекты «Мир - Шаттл» и «Мир - НАСА». Помимо российских
космонавтов, на ОС «Мир» длительные полеты совершили иностранные кос-
монавты и астронавты Томас Райтер (Германия, ЭО-20), Жан-Пьер Энере
(Франция, ЭО-27), 7 астронавтов США (ЭО-18, ЭО-22-25). Итогом этой дея-
тельности явились сохранение здоровья и работоспособности членов
международных экипажей, подтвердившее приоритет российской системы
медицинского обеспечения КП, создание условий для интеграции различных
средств и методов медицинского обеспечения, существующих в различных
странах, внедрение новейших технологий в области сохранения здоровья
человека в практику пилотируемой космонавтики, а также для разработки
проблем медицинской безопасности экипажей МКС.
Соглашения между Российской Федерацией и США от 5 октября 1992 года
в области пилотируемых КП, последующие межправительственные согла-
шения, а также соглашения и контракт между Росавиакосмосом и НАСА
определили программу совместных пилотируемых космических миссий по
проектам «Мир - Шаттл» и «Мир - НАСА» на 1994-1998 годы.
35
Глава 2
Эти проекты предусматривали кратковременные полеты российских
космонавтов в составе экипажей «Спейс шаттл», длительные полеты астро-
навтов НАСА в составе основных экспедиций на ОС «Мир», совместные поле-
ты кораблей «Спейс шаттл» и ОС «Мир» с их стыковками для смены амери-
канских членов экипажей в составе основных экспедиций.
Учитывая существенные различия в организации системы медицинского
обеспечения КП в России и США, перед медицинскими структурами Росавиа-
космоса и НАСА стояли сложные задачи согласования и интеграции ор-
ганизации, методологии и требований обеих стран для обеспечения здоровья
совместных российско-американских экипажей, обеспечения необходимых
условий для реализации совместных пилотируемых полетных программ. С
этой целью в 1994 году была создана совместная группа российских и
американских медицинских специалистов, главной задачей которой являлась
разработка системы взаимодействия медицинских структур Росавиакосмоса и
НАСА для обеспечения безопасности и сохранения здоровья совместных
российско-американских экипажей на этапах подготовки, в полетах на
российских и американских транспортных средствах и на ОС «Мир» и после
полета. Эта система мероприятий включала:
- согласование и обеспечение процедур медицинского отбора и сер-
тификации здоровья членов совместных экипажей;
- медико-биологическую подготовку совместных экипажей на базе
РГНИИЦПК им. Ю.А.Гагарина и в Космическом центре им. Джонсона;
- разработку и согласование медицинских требований к системе меди-
цинского обеспечения до, во время и после полетов, включая мониторинг
здоровья и работоспособности членов экипажа, оценку среды обитания,
системы профилактики в полете, диагностики состояния и оказания меди-
цинской помощи; питания;
- согласование и отработку системы психоневрологического контроля,
оптимизацию деятельности экипажей и обеспечение психологической под-
держки экипажей;
- подготовку медицинского персонала (полетных врачей) и их непосред-
ственное участие в медицинском обеспечении КП при работе в Центрах
управления полетами в Москве и Хьюстоне;
- разработку и эксплуатацию материально-технической базы для об-
работки медико-биологической информации, получаемой в процессе меди-
цинского обеспечения совместных полетов, совершенствование средств
коммуникации специалистов групп медицинского обеспечения, подготовку
базы для развития телемедицины в интересах оперативного медицинского
обеспечения полетов.
Российская система медицинского обеспечения здоровья и работоспо-
собности экипажей ОС «Мир» являлась основой при реализации проекта
«Мир - НАСА».
Деятельность совместной группы по медицинским операциям включала
также использование американских медицинских средств и процедур, а также
проведение с их помощью специальных исследований на борту ОС «Мир» для
совершенствования системы медицинского обеспечения здоровья экипажей и
отработки его элементов для экипажей МКС (мониторинг среды обитания и
состояния здоровья экипажей, средства оказания медицинской помощи,
микробиологические и токсикологические исследования, психологические
36
Медицинское обеспечение здоровья и работоспособности экипажей ОС «Мир»
мониторинг и поддержка, радиационный контроль и др.). Осуществление
программы медицинского обеспечения совместных российско-американских
экипажей в длительных полетах на ОС «Мир» позволило объединить
медицинское оборудование и опыт обеих сторон, отработать отдельные
элементы медицинского обеспечения экипажей МКС [В.В.Богомолов и соавт.,
1997].
При совместных полетах основных экспедиций на ОС «Мир» по проекту
«Мир - НАСА» процедуры и мероприятия медицинского обеспечения основы-
вались на российских правилах и медицинское управление полетными
операциями осуществлялось российским Центром управления полетами при
непосредственном участии полетного врача НАСА.
При совместных полетах российско-американских экипажей на кораблях
«Спейс шаттл» медицинское обеспечение базировалось на правилах НАСА и
медицинское управление полетными процедурами осуществлялось из аме-
риканского Центра управления полетами в Хьюстоне при участии рос-
сийского полетного врача или ответственного медицинского представителя.
Разумеется, основная ответственность за безопасность полета и обеспечение
здоровья экипажа в целом при полетах на станции «Мир» лежала на
российской стороне, при полетах на кораблях «Спейс шаттл» - на аме-
риканской.
Первый совместный 109-суточный российско-американский полет в составе
ЭО-18 (НАСА-1) на ОС «Мир» в составе космонавтов В.Дежурова, Г.Стре-
калова и астронавта Н.Тагарда начался со старта экипажа на корабле «Союз
ТМ-21», а возвращение экипажа на Землю проходило на корабле «Атлантис»,
на котором на станцию был доставлен экипаж ЭО-19.
В дальнейшем, в период ЭО-21-25 (НАСА 2-7), российские космонавты
стартовали и возвращались на Землю на кораблях «Союз ТМ», а аме-
риканские астронавты - б участников основных экспедиций - доставлялись на
станцию «Мир» и возвращались на Землю на кораблях «Спейс шаттл». Про-
должительность полетов американских астронавтов на станции «Мир» в
период выполнения программ НАСА 2-7 составила от 123 до 184 суток, самый
длительный, рекордный для женщин полет совершила Люсид Шеннон - 183
суток 23 часа.
Для длительного полета женщины-астронавта и для некоторых других
астронавтов в программу медицинского мониторинга здоровья, по согла-
сованию с американской стороной, вносились необходимые коррективы.
В период длительных полетов по проекту «Мир - НАСА» космонавты и
астронавты использовали в основном штатные российские системы меди-
цинского мониторинга здоровья и профилактики.
Процедуры и последовательность обследований астронавтов согласо-
вывались с американским полетным врачом НАСА, который регулярно про-
водил приватные беседы с астронавтом основной экспедиции; выполнялись
также дополнительные медицинские исследования состояния здоровья астр-
онавта для оценки его физической тренированности по американской про-
грамме.
В комплексе профилактических мероприятий основное внимание
уделялось физическим тренировкам на бортовых тренажерах по российскому
протоколу. Астронавты НАСА не использовали в системе профилактических
мероприятий ОДНТ-тренировки на заключительном этапе полета.
37
Гпава 2
Российские члены экипажей использовали штатную российскую систему
профилактики в полном объеме.
Важным результатом осуществления проекта «Мир - НАСА» в области
медицинского обеспечения здоровья экипажей является накопление опыта
взаимодействия медицинских служб Росавиакосмоса и НАСА при подготовке и
реализации совместных полетов, который в дальнейшем был использован при
разработке проблем медицинского обеспечения экипажей МКС на двухсто-
ронней и многосторонней основе (с участием всех международных партнеров
по МКС).
Другим важным итогом медицинского обеспечения совместных длительных
полетов является сохранение здоровья и функциональных резервов членов
основных экспедиций, что обеспечило выполнение полетных программ и
относительно благополучное течение процессов реадаптации после окон-
чания полетов.
В ходе реализации проекта «Мир - НАСА» техническое содействие НАСА
позволило обеспечить определенный прогресс в совершенствовании авто-
матизированной системы сбора, обработки и хранения медико-биологической
информации, получаемой в процессе медико-биологического обеспечения КП
и создании банка медицинских данных, а также в развитии технических
систем телекоммуникации, как российской, так и внешней (включая иностран-
ных партнеров).
Медицинское обеспечение космических полетов
на ОС «Мир»: основные итоги
Одним из главных достижений отечественной системы медицинского
обеспечения КП является убедительное доказательство возможности сохра-
нения здоровья и высокой работоспособности космонавтов во время и после
сверхдлительного (до 438 суток) КП при реализации российской программы
профилактических мероприятий в полете врача-космонавта В.В.Полякова.
Подтверждена эффективность отечественной системы медицинского
обеспечения длительных КП, проведены полетные исследования по отработке
альтернативных (экспериментальных) средств и методов поддержания здо-
ровья космонавтов в длительном КП.
Анализ результатов медицинских исследований во время и после полетов
различной продолжительности показывает, что выраженность функцио-
нальных изменений в организме, закономерно наблюдаемых на этих этапах, а
также скорость реадаптации зависят не столько от времени пребывания в
условиях микрогравитации, сколько от полноты реализации системы рос-
сийской полетной профилактики и степени выполнения требований к системе
медицинского обеспечения КП.
Получены новые данные об особенностях адаптации женского организма,
участников полетов старших возрастных групп и с парциальной недо-
статочностью к воздействию условий длительного КП. При этом показана
эффективность медицинского контроля и управления состоянием организма
при индивидуализации для указанных лиц комплекса мероприятий меди-
цинского обеспечения здоровья космонавтов.
38
Медицинское обеспечение здоровья и работоспособности экипажей ОС «Мир»
Получили развитие работы по оценке факторов медицинского риска при
подготовке и осуществлении пилотируемых КП.
Деятельность служб медицинского обеспечения КП в последние годы во
многом определялась реализацией программ международного сотрудничества
в области пилотируемой космонавтики, включая совместные полеты кос-
монавтов России с космонавтами Австрии, Германии, Франции и широко-
масштабные проекты «Мир - Шаттл» и «Мир - НАСА».
Итогом этой деятельности явилось сохранение здоровья членов меж-
дународных экипажей, доказательство приоритета российской системы меди-
цинского обеспечения КП, создание условий для интеграции российской и
американской систем медицинского обеспечения и внедрения новейших
технологий в области сохранения здоровья человека в практику пило-
тируемой космонавтики, а также для разработки проблем медицинской без-
опасности экипажей МКС.
Накоплен ценный практический опыт работы по медицинскому и сани-
тарно-гигиеническому обеспечению деятельности экипажа в условиях
длительно функционирующей ОС, в том числе при нештатной работе ряда
бортовых систем жизнеобеспечения (включая аварийные ситуации) и про-
ведении ремонтно-восстановительных работ в сложных условиях. Важным
итогом этих работ явилось сведение к минимуму негативных влияний небла-
гоприятных условий среды обитания на состояние здоровья членов экипажа.
Достигнут прогресс в совершенствовании автоматизированной системы
сбора, обработки и хранения медико-биологической информации, получаемой
в процессе медико-биологического обеспечения КП, создании банка меди-
цинских данных, а также в развитии технических систем телекоммуникации
как внутри ИМБП (ЦУМОКО), так и внешней, включая иностранных партнеров.
Литература
Агуреев А.Н., Поляков В.В., Каландаров С., Сегаль Д.Э. // Космическая биология и
авиакосмическая медицина. - М., 1998. -Т. 1. - С. 11-13.
Алякринский Б.С. Биологические ритмы и организация жизни человека в космосе //
Проблемы космической биологии. - М., 1983. - Т. 46. 247 с.
Богатова Р.И., Агуреев А.Н., А.А. Волков А.А., Кутина И.В., Спиридонов С.В. Проб-
лема шума в пилотируемых космических аппаратах // Тезисы докладов XI конфе-
ренции по космической биологии и авиакосмической медицине. - М., 1998. - С. 119.
Богомолов В.В., Гончаров И.Б., Стажадзе Л.Л. Средства и методы медицинской
помощи Ц Космическая биология и медицина. - М., 1987. - С. 255-270.
Богомолов В.В., Самарин Г.И. Медицинское обеспечение пилотируемых
космических полетов на орбитальной станции «Мир» // Итоги и перспективы
фундаментальных космических исследований на орбитальных пилотируемых станциях
«Мир» и МКС. Изд. РАН, РКК «Энергия» им. С.П.Королева. - М., 1999. - С. 158-160.
Викторов А.Н., Новикова Н.Д. Актуальные проблемы микробиологической
безопасности среды обитания орбитальных станций в условиях многолетней
эксплуатации // Авиакосмич. и эколог, мед. - 1995. - Т. 29, № 5. - С. 51-55.
Викторов А.Н., Новикова Н.Д., Дешевая Е.А. Микрофлора кабин пилотируемых
космических объектов и проблемы биоповреждений используемых в них конструк-
ционных материалов // Там же. - 1992. - Т. 26, № 3, - С. 41-48.
39
Гпава 2
Газенко О.Г, Григорьев А.И., Егоров А.Д. Периодизация и классификация
приспособительных реакций организма человека в длительных космических полетах //
Механизмы развития стресса. - Кишинев, 1987. - С. 33-52.
Газенко О.Г, Григорьев А.И., Наточин Ю.В. Водно-солевой гомеостаз и космический
полет. - М., 1986..
Газенко О.Г, Егоров А.Д. Основные результаты медицинских исследований, выпол-
ненных во время длительных пилотируемых полетов на орбитальном комплексе
«Салют-6» - «Союз» - «Прогресс» // Научные чтения по авиации и космонавтике. -
М., 1981. - С. 122-136.
Газенко О.Г, Шульженко Е.Б., Григорьев А.И., Егоров А.Д. Медицинские
исследования во время 8-месячного полета на орбитальном комплексе «Салют-7» -
«Союз-Т» // Космич. биол. и авиакосм. мед. - 1990. - Т. 24, № 1. - С. 9-14.
Григорьев А.И., Поляков В.В., Богомолов В.В. Длительные полеты на орбитальных
станциях - прелюдия к полету человека на Марс. Международная космическая конфе-
ренция - 2001 // Космос без оружия - арена мирного сотрудничества в XXI веке. - М.,
2001.-С. 64-65.
Григорьев А.И., Егоров А.Д. Феноменология и механизмы изменения основных
функций организма в невесомости // Космич. биол. и авиакосм. мед. - 1988. - Т. 6. -
С. 4-17.
Григорьев А.И., Какурин Л.И., Пестов И.Д. и соавт. Защита организма от
неблагоприятного влияния невесомости // Космическая биология и медицина:
Руководство по физиологии / О.Г.Газенко, ред. - М., 1987. - С. 59.
Какурин Л.И., Катковский Б.С., Тишлер В.А. и соавт. Обоснование комплекса
профилактических средств применительно к задачам полетов орбитальной станции
«Салют» Ц Космич. биол. и авиакосм. мед. - 1978 - № 3. - С. 20-27.
Катунцев В.П. Высотная декомпрессионная болезнь: экспериментальное иссле-
дование патогенеза и путей профилактики: Дисс.... докт. мед. наук. - М., 1996.
Коломенский А.В., Петров В.М., Шафиркин А.В. Методика оценки радиационных
воздействий на космонавтов по показаниям штатного дозиметра при орбитальном
полете // Авиакосмич. и эколог, мед. - 1998. - Т. 32, № 4. - С. 44-49.
Котовская А.Р., Виль-Вильямс И.Ф. Переносимость космонавтами перегрузок «грудь
- спина» (+Gx) на участке спуска с орбиты на кораблях «Союз-Т» и «Союз-ТМ» Ц Там
же. - Т. 27, № 5-6. - С. 52-58.
Митрикас В.Г., Цетлин В.В. Проблемы обеспечения радиационного контроля на ОПС
МИР в 22-м цикле солнечной активности // Космич. исслед. 2000. - Т. 38, № 2. -
С.121-126.
Нечаев А.П. Взаимосвязь ошибочных действий космонавтов, их психофизио-
логического состояния и особенностей режима труда и отдыха // Авиакосмич. и
эколог, мед. - 1999. - Т. 33, № 4. - С. 9-12.
Нечаев А.П., Мясников В.И., Степанова С.И., Козеренко О.П. Некоторые аспекты
психофизиологического анализа ошибочных действий космонавтов // Там же. - 1998. -
Т. 32, № З.-С. 11-18.
Новиков В.С. Физиология человека при экстремальных воздействиях как проблема
века // Тенденции развития физиологических наук. - СПб., 2000. - С. 104-118.
40
Медицинское обеспечение здоровья и работоспособности экипажей ОС «Мир»
Носков В.Б. Фармакологическая гипогидратация как средство повышения
работоспособности человека в ранний период невесомости. // Авиакосмич. и эколог,
мед. - 1994. - Т. 28, № 4. - С. 9-11.
Носков В.Б., Лукьянюк В.Ю., Соколова Т.В., Котовская А.Р. Переносимость
поперечных и продольных перегрузок при фармакологической гипогидратации
организма человека. // Космич. биолог, и авиакосм. мед. - 1991. - Т. 25, № 5. - С. 4-6.
Самсонов Н.М., Бобе Л.С., Гаврилов Л.И. и соавт. Результаты эксплуатации
комплекса систем жизнеобеспечения космической станции «Мир» и перспективы
развития регенерационных СЖО // Всероссийская конференция «Проблемы
обитаемости в гермообъектах», 4-8 июня 2001 г.- М., «Слово», 2001. - С. 324.
Синяк Ю.Е., Гайдадымов В.Б., Скуратов В.М. и соавт. Водообеспечение экипажей //
Космическая биология и медицина. Обитаемость космических летательных аппаратов.
Совместное российско-американское издание в 5 томах. - М., 1994. - Т. 2. - С. 337.
Стажадзе Л.Л., Гончаров И.Б., Неумывакин И.П., Богомолов В.В. Проблемы
обезболивания, хирургической помощи и реанимации во время пилотируемых
космических полетов // Космич. биолог, и авиакосм. мед. - 1982. - Т. 16, № 4. - С. 9-
12.
Степанова СИ. Актуальные проблемы космической биоритмологии // Проблемы
космической биологии. - М., 1977. -Т. 23. -311 с.
Barratt М. Medical support for the International Space Station I I Aviat. Space Environ.
Med. - 1999. - Vol. 70, No 2. - P. 155-161.
Bogomolov ИИ, Mikhailov V.M., Whytson P. Preparation and implementation of
biomedical investigations and experiments on board Space Station MIR (MIR-18 and 19) on
the Mir/Shuttle project 11 Second international aerospace congress. IAC'97. - 1997, August
31 - September 5, Proceedings. - Vol. 1. - P. 247-250.
GrigorievA.I., BugrovS.A., Bogomolov V.V., EgorovA.D., Kozlovskaya I.B., PestovI.D.,
Polyakov Kkz Tarasov I.K. Preliminary medical results of the Mir year-long mission 11 Acta
Astronaut. - 1991. - Vol. 23. - P. 1-8.
Kozlovskaya I.B., Grigoriev A.I., Stepantzov V.I. Countermeasure of the negative effects
of weightlessness on physical systems in long-term space flights // Ibid. - 1995. - Vol. 36,
N. 8-12. - P. 661-668.
NechaevA.P., Myasnikov V.I., Stepanova S.I. etai. Methodological Approach to Study of
Cosmonauts Errors and Its Instrumental Support // Ibid. - 1998. - Vol. 42, N. 1-8. - P.
331-338.
Vasilyeva T.D., Bogomolov V. V. Medical rehabilitation following long-term space missions
// Ibid. - 1991. - Vol. 23. - P. 153-156.
41
Глава 3
Глава 3
СРЕДСТВА
МЕДИЦИНСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
КОСМОНАВТОВ ОРБИТАЛЬНОЙ СТАНЦИИ «МИР»
А.Д.Носкин, В.И.Кожаринов, Л.М.Комарова, Л.Н.Неверова, И.И.Попов,
Е.Н.Ярманова, Т.В.Батенчук-Туско*, А.А.Лепский*, Н.П.Штукарь**,
А.С.Яров***, Е.П.Тихомиров****
ГНЦ РФ - Институт медико-биологических проблем РАН,
*РКК «Энергия»
* *СКТБ «Биофизприбор»
* **ООО «Кентавр - Наука»
* ***0А0 НПП «Звезда»
Структура бортовых штатных средств
медицинского обеспечения космонавта в полете
Бортовые штатные средства медицинского обеспечения (СМО) являются
одним из важнейших элементов системы медицинского обеспечения кос-
монавта в пилотируемом космическом аппарате (ПКА), которая, по оп-
ределению [ГОСТ Р 50804-95, ГОСТ 28040-89], представляет собой сово-
купность взаимосвязанных средств и мероприятий, обеспечивающих само-
стоятельно или в комплексе с наземными медицинскими службами управ-
ление его функциональным состоянием.
СМО, предназначенные для реализации на борту мероприятий меди-
цинского обеспечения космонавта, включают средства медицинского контро-
ля, медицинской профилактики и оказания медицинской помощи.
При этом под средствами медицинского контроля имеются в виду медико-
технические устройства для получения информации о состоянии функцио-
нальных систем организма космонавта в соответствии с принципами меди-
цинского контроля.
К средствам медицинской профилактики относят совокупность медико-
технических устройств, фармакологических препаратов, дезинфицирующих и
других средств, использование которых направлено на предотвращение
ухудшения состояния здоровья космонавта и профилактику воздействия на
него неблагоприятных факторов космического полета (КП).
Средства оказания медицинской помощи космонавту могут включать в
общем случае медицинские инструменты, аппараты, фармакологические пре-
параты, различные медицинские средства и приспособления, обеспечи-
вающие возможность проведения на борту лечебных мероприятий и оказания
неотложной помощи.
Порядок разработки и общие требования к бортовым штатным
средствам медицинского обеспечения космонавта
СМО в своем составе содержат изделия медицинской техники (в общем
случае - средства измерений медицинского назначения, аппараты, инст-
42
Средства медицинского обеспечения космонавтов орбитальной станции «Мир»
рументы, медицинские приспособления и т.п.) и различные препараты,
средства и пр. Общие требования и порядок разработки препаратов, в част-
ности лекарственных, определены Фармакологическим комитетом М3 РФ,
регламентированы и сохраняют свою применимость к разработке соответ-
ствующих средств медицинского обеспечения космонавтов.
Порядок и общие требования к разработке изделий медицинской техники
для нужд здравоохранения (ИМТ) определены рядом нормативно-технических
документов [ГОСТ Р 15.013-94, ГОСТ Р 50444-92, ГОСТ Р 50267.0-92 и др.].
Однако соответствующие СМО, в отличие от ИМТ, в основном являются
изделиями единичного производства, на которые подобные документы не
распространяются. К тому же специфические условия эксплуатации и особые
требования, предъявляемые к СМО космонавтов (например, по надежности,
устойчивости к различным воздействиям, ограничению энергопотребления,
массы и габаритных размеров и др.), делают задачу разработки таких средств
значительно более сложной, чем аналогичные разработки для наземных
условий [В.Ф.Рожко, 1982].
Формирование требований к СМО является первоначальным, наиболее
ответственным этапом их создания и осуществляется междисциплинарной
группой исследователей - специалистами по космической медицине, био-
физиками, математиками, инженерами, что обеспечивает возможность наибо-
лее полного и всестороннего их охвата.
Так, например, средства медицинского контроля в общем случае должны
удовлетворять совокупности требований четырех сторон: объекта контроля
(пациента = космонавта); бортовых технических систем (электропитания,
бортовых измерений и др.); пользователя средств медицинского контроля и
потребителя получаемой с их помощью информации (члены экипажа, на-
земная служба медицинского обеспечения); среды, в условиях которой функ-
ционируют средства.
При этом к требованиям со стороны объекта контроля следует отнести
требования безопасности и удобства применения, минимальное воздействие
на контролируемый процесс, соответствие антропометрическим параметрам,
обеспечение получения качественной (в смысле пригодности для после-
дующего анализа) информации в различных условиях (при необходимости)
профессиональной деятельности или длительного непрерывного монито-
ринга, совместимость измерений (при синхронном контроле нескольких
физиологических показателей или при использовании функциональных
нагрузочных проб), адекватность характеристик информационно-измери-
тельных каналов аппаратуры параметрам сигналов, представляющих собой
физические проявления функционирования объекта контроля.
Со стороны системы бортовых измерений, например, к средствам меди-
цинского контроля предъявляются требования информационной, метроло-
гической, эксплуатационной и конструктивной совместимости.
Требования пользователя аппаратуры и потребителя информации вклю-
чают перечень показателей медицинского контроля, требования к представ-
лению информации и к воспроизводимости формы контролируемых сигналов,
сопоставимости данных, получаемых на различных этапах полета и в
различных полетах, требования к обработке данных (оперативно или с
отсрочкой), необходимой архивной и сопутствующей информации, эргоно-
мические требования и др.
43
Гпава 3
Со стороны среды к средствам медицинского контроля предъявляются
требования сохранения работоспособности в условиях (или после их воз-
действия), связанных с динамикой полета (вибрации, перегрузки, невесо-
мость), работоспособности в условиях внутренней среды ПКА (параметры
микроклимата, освещенность, акустический шум и др.), электромагнитной
совместимости с другими системами и устройствами ПКА, минимизация массы,
габаритных размеров и энергопотребления.
Совокупность подобных разносторонних требований составляет основное
содержание медико-технических требований (технического задания), являю-
щихся исходным документом для разработки СМО.
Разработка СМО, т.е. создание образцов и технической документации для
их производства, проводится в несколько этапов при выполнении опытно-
конструкторской работы (ОКР). В общем случае эти этапы, согласно сущест-
вующим нормативно-техническим документам, включают:
- разработку технического предложения (ПТ) для уточнения требований,
предварительной конструкторской проработки и анализа вариантов изделия;
- эскизное проектирование (ЭП) с изготовлением и испытанием макетов
для проверки принципов работы и принципиальных конструктивных решений
изделия;
- техническое проектирование (ТП) с разработкой, изготовлением и
испытанием макетов для проверки окончательно принятых конструктивных и
схемных решений;
- разработку рабочей документации (РРД), предназначенной для изго-
товления, контроля, приемки, поставки и эксплуатации изделия; изготовление
по этой документации опытных образцов изделий для испытаний на
соответствие заданным требованиям, принятие решения о выпуске опытной
партии, использовании изделия по назначению и поставке для натурных
испытаний.
В принципе такая последовательность этапов характерна для создания
продукции различных отраслей промышленности. Однако разработка СМО
имеет специфическую особенность, заключающуюся в необходимости медико-
технического сопровождения разработки совместно с медицинскими и тех-
ническими специалистами различного профиля.
Медико-техническое сопровождение включает разработку медико-тех-
нических требований (ТЗ) и рассмотрение материалов ПТ, ЭП, ТП с участием
в медицинских испытаниях макетов, опытных образцов, в разработке бор-
товой документации, в междуведомственных, натурных испытаниях и экс-
плуатации, т.е. охватывает весь жизненный цикл СМО от их замысла до
завершения программы медицинского обеспечения полета.
Отличительной стадией жизненного цикла СМО по сравнению с другими
средствами ПКА являются медицинские испытания. Такие испытания сопро-
вождают основные этапы разработки и проводятся с целью всесторонней
оценки функциональных и эксплуатационных качеств СМО, отработки мето-
дики медицинского применения СМО в условиях космического полета. Так,
например, в процессе медицинских испытаний оценивается состав СМО с
точки зрения полноты и достаточности для реализации методов медицинского
обеспечения космонавта, качество получаемой информации, безопасность и
удобство применения СМО, комфортность использования устройств съема
информации (УСИ) и совместимость УСИ с применением средств физической
44
Средства медицинского обеспечения космонавтов орбитальной станции «Мир»
профилактики для проведения соответствующих функциональных нагру-
зочных проб. Кроме того, отрабатываются операции снаряжения обследуе-
мого космонавта с участием помогающего персонала или самостоятельно,
оцениваются продолжительность снаряжения, проведения обследования,
заключительных операций, потребность в расходных материалах, четкость,
полнота и однозначность изложения последовательности операций в инст-
рукции по применению СМО, соответствие содержания инструкций прак-
тическим приемам работы и т.д.
Благодаря многократным медицинским испытаниям СМО в процессе их
экспериментальной отработки (предварительные испытания макетов, лабора-
торные испытания доработанных макетов, испытания опытных образцов в
медицинских экспериментах, комплексные медицинские испытания в макете
ПКА и др.), а также различного вида техническим испытаниям (в соответствии
с программой обеспечения надежности, безопасности, на устойчивость к
механическим, радиационным, климатическим воздействиям и т.п.) прово-
дится необходимая доработка в ходе выполнения ОКР, что в итоге обес-
печивает высокую надежность и эффективность применения бортовых штат-
ных средств медицинского обеспечения космонавта в КП.
Средства медицинского контроля состояния здоровья космонавта
в пилотируемом космическом аппарате
Наиболее характерной особенностью пилотируемых полетов на орби-
тальной станции является длительное пребывание человека в герметически
замкнутом пространстве, изолированном от агрессивной внешней среды,
несовместимой с жизнью человека. Это обстоятельство само по себе опре-
деляет опасность профессии космонавта, так как нарушение герметичности
ПКА, неисправности СЖО и другие подобные причины представляют непо-
средственную угрозу его жизни и здоровью. К тому же накопленный к
настоящему времени опыт КП еще не дает окончательного ответа на вопрос о
безопасности для человека длительного пребывания в невесомости и после-
дующего воздействия перегрузок и земной гравитации.
Все это, а также ограниченные возможности оказания помощи космонавту
в полете требуют своевременного получения максимально полной информа-
ции о состоянии и функционировании систем ПКА и, прежде всего, о со-
стоянии здоровья космонавта.
Сообщения самого космонавта о самочувствии являются важной, но
недостаточной информацией, так как по субъективным мотивам она может
быть искажена, к тому же не все опасные изменения в состоянии человека
могут проявиться в субъективных ощущениях. В случае возникновения каких-
либо заболеваний врач для диагностики и принятия решения о мерах
адекватной медицинской помощи нуждается в дополнительных объективных
данных. Это и определяет необходимость осуществления инструментального
медицинского контроля состояния здоровья космонавта в полете с помощью
бортовых средств.
Бортовые штатные средства медицинского контроля представляют собой
совокупность медико-технических устройств, обеспечивающих съем, пре-
образование, хранение, отображение и/или передачу по радиотелеметрии на
45
Глава 3
Землю информации о функциональном состоянии космонавта. В рассмат-
риваемый класс штатных средств медицинского контроля не входят раз-
личные комплексы, приборы и устройства, которые предназначены для
научных медицинских исследований. Однако в некоторых случаях инфор-
мация, поступающая от этих средств, оказывается полезной для меди-
цинского контроля.
Средства медицинского контроля состояния здоровья космонавтов орби-
тальной станции (ОС) «Мир» включали:
- средства оперативного медицинского контроля (ОМК) серии «Альфа»,
использующиеся при полетах космонавтов на транспортных кораблях «Союз»
в скафандрах типа «Сокол»;
- средства ОМК серии «Бета», использующиеся при выполнении членами
экипажа внекорабельной деятельности (ВКД) в выходных скафандрах типа
«Орлан»;
- средства периодических углубленных медицинских обследований
(ПУМО) космонавтов на борту ОС.
В полетах на ОС «Мир», начиная с корабля «Союз Т-15», использовался
комплекс аппаратуры «Альфа-06». Этот комплекс включает набор инфор-
мационно-измерительных каналов, обеспечивающих передачу по радио-
телеметрии в реальном масштабе времени и регистрацию на бортовую
систему магнитной записи типа «Мир» одновременно у каждого члена эки-
пажа электрокардиограммы (ЭКГ) в отведении DS (ЭКГ05), сейсмокар-
диограммы (СКГ) и периметрической пневмограммы (ПГ) [А.А.Златорунский,
1975; В.С.Булкин, Б.К.Старцев, 1975]. Конструктивно комплекс «Альфа-06»
состоял из устройств съема информации (УСИ), располагаемых на каждом
космонавте под нательным бельем, и усилительно-преобразовательного блока
УПБ, устанавливаемого в спускаемом аппарате в подключенном к бортовой
кабельной сети состоянии.
УПБ был выполнен на базе микросхем и других электронных компонентов
поверхностного монтажа. УСИ представлял собой поясную систему из спе-
циальной эластичной ткани с размещенными на ней первичными преобра-
зователями (электродами ЭКГ, датчиками СКГ, ПГ) и отводящими провод-
никами, объединенными в кабель отведений. Важная роль УСИ в обеспечении
надежного съема информации в условиях профессиональной деятельности
космонавта при ОМК предопределяет особое внимание к выбору исполь-
зуемых первичных преобразователей, их конструкции и способу фиксации на
теле. Предшествующий опыт показал, что подобное исполнение УСИ обес-
печивает надежный съем информации, гигиеничность, безопасность и удоб-
ство эксплуатации, простоту снаряжения космонавта, возможность инди-
видуальной подгонки УСИ, имеет приемлемые массогабаритные характе-
ристики и представляется оптимальным для осуществления ОМК.
Аппаратура имела две модификации: для двух («Альфа-06-2») и для трех
(«Альфа-06-3») членов экипажа. Масса УПБ комплекса «Альфа-06» состав-
ляла 2 кг, потребляемая от бортовой сети постоянного тока мощность 4,5 Вт.
Основные технические характеристики информационно-измерительных ка-
налов комплекса приведены в табл. 1 (гл. 3).
Комплекс аппаратуры серии «Бета» обеспечивал передачу по радио-
телеметрии ЭКГоз, ПГ и температуры тела (ТТ) каждого члена экипажа, рабо-
тающего в открытом космосе. Модификация «Бета-ОбМ» использовалась на
46
Средства медицинского обеспечения космонавтов орбитальной станции «Мир»
ОС до 1987 года. В состав комплекса, предназначенного для ОМК одновре-
менно у двух космонавтов, входили УСИ, УПБ и блок индикаторов БИ. УПБ и
БИ размещались в переходном отсеке. Информация по фалу поступала на УПБ
и далее по радиотелеметрии на Землю. На стрелочные индикаторы БИ
выводили текущие значения ТТ и частоты сердечных сокращений (цикл
измерения ЧСС составляет 12 с). Шкалы индикаторов имели цветовую мар-
кировку диапазонов «нормальных» и «опасных» значений измеряемых пока-
зателей. Масса УПБ комплекса «Бета-ОбМ» составляла 2,7 кг, потребляемая от
бортсети мощность 10 Вт.
Таблица 1 (гл. 3)
Основные технические характеристики информационно-измерительных каналов
комплексов аппаратуры ОМК
Техническая характеристика Информационно-измерительный канал
ЭКГ05 СКГ ПГ ТТ ЧСС
Полоса пропускания (по уровню 0,7), Гц 0,25-40 2-40 0,1-0 Диапазон измерения
Входное сопро- тивление, МОм 2x50 2x50 2x22 33-39 °C 40-200 уд/мин
Уровень собст- венных шумов, приведенных к входу, мкВ 10 20 — Точность измерения
Коэффициент подав- ления синфазной помехи, дБ 70 70 50 ±0,2 °C ±5 ± 3 %
Более совершенный, выполненный на бескорпусных микросхемах комплекс
«Бета-08» состоял из УСИ и УПБ (рис. 1, гл. 3), размещаемого в ранце каж-
дого выходного скафандра. Передача информации от скафандра на борт
станции осуществлялась по фалу или с использованием телеметрической
системы «Транзит» и далее на Землю через РТС.
Масса УПБ комплекса «Бета-08» составляла 0,29 кг, потребляемая от
бортсети мощность - 1 Вт.
Основные технические характеристики соответствующих информационно-
измерительных каналов комплексов аппаратуры серий «Альфа» и «Бета»
идентичны и приведены выше (см. табл. 1, гл. 3). В качестве первичных пре-
образователей в УСИ комплексов аппаратуры ОМК использовались пье-
зоэлектрические преобразователи (датчики СКГ, ПГ), терморезисторы (дат-
чики ТТ) и хлорсеребряные электроды ЭКГ.
Основным средством получения информации о состоянии различных
функциональных систем организма в длительном КП являются средства ПУМО
[Т.В.Батенчук-Туско и соавт., 1982; Н.Н.Гуровский и соавт., 1987]. Средства
ПУМО на борту ОС «Мир» включали штатный бортовой комплекс аппаратуры
47
Гпава 3
«Гамма-1М» и десять дополнительных автономных приборов и устройств для
проведения периодических обследований в соответствии с программой и
методиками штатного медицинского контроля или по медицинским пока-
заниям.
Систематические углубленные исследования функционального состояния
человека в длительном КП впервые были выполнены на орбитальных стан-
циях «Салют» и при постоянном методическом и аппаратурном совершенст-
вовании проводились на ОС «Мир». При этом использовали различные много-
функциональные комплексы аппаратуры («Полином-2М», «Аэлита-01» с комп-
лексом «Реограф-2», «Гамма-1») [А.Д.Егоров и соавт., 1986; В.А.Александров
и соавт., 1998 и др.], сохраняя, что очень важно, единство методических
приемов, обеспечивающее преемственность полученных результатов.
Рис. 1 (гл. 3). Комплекс аппаратуры «Бета-08»
(блок преобразования и усиления)
для оперативного медицинского контроля
состояния космонавта
при внекорабельной деятельности
Комплекс аппаратуры «Гамма-1М» (рис. 2, гл. 3) - модификация комплекса
«Гамма-1», которая расширяла его функциональные возможности за счет
большего набора контролируемых физиологических показателей. Он обеспе-
чивал съем, усиление, преобразование, отображение на осциллоскопе и
выдачу на РТС и магнитный регистратор следующей физиологической инфор-
мации:
- электрокардиограммы в 12 стандартных отведениях;
- ЭКГ в трех ортогональных корригированных отведениях (ЭКГХ, ЭКГУ,
ЭКГг);
- электрокардиограммы в отведении DS (ЭКГ05);
- сейсмокардиограммы (СКГ);
48
Средства медицинского обеспечения космонавтов орбитальной станции «Мир»
- баллистокардиограммы (БКГ);
- кинетокардиограммы с левой и правой сторон груди (ККГпр/ ККГлев);
- височной пульсограммы (ВПГ);
- венозно-артериальной пульсограммы (ВАП);
- сфигмограммы артерий - бедренной, лучевой и голени (СФГбед, СФГлуч,
СФГГ0Л);
- тахоосциллограммы (ТО) для определения показателей артериального
давления (АДТО) по отметке давления (ОД) в плечевой пережимной манжете;
- тонов Короткова для определения АДтк при использовании ОД;
- реоплетизмограммы в отведении «рука (левое плечо) - рука (правое
плечо)» РПГр.р для оценки ударного объема крови по методике Кедрова с
регистрацией базовой Ro и пульсовой AR составляющих;
Рис. 2 (гл. 3). Комплекс аппаратуры «Гамма-1М»
(без комплекта УСИ) для периодических углубленных
медицинских исследований
- реоплетизмограммы головы в бимастоидальном отведении (РПГ6м) с
регистрацией базовой Ro, пульсовой AR составляющих и первой производной
dR/dt;
- реоплетизмограммы головы в фронтомастоидальных отведениях справа
(РПГфнпр) и слева (РПГфМЛев) с регистрацией составляющих Ro, AR, dR/dt;
- реоплетизмограммы печени, легкого, голени и предплечья (РПГпеч,
РПГлег, РПГгол, РПГпп) с регистрацией составляющих Ro, AR, dR/dt.
Комплекс «Гамма-1М» обеспечивал одновременную регистрацию физио-
логических параметров по шести информационно-измерительным каналам
любой из заранее сформированных программ обследований, приведенных в
табл. 2 (гл. 3). Часть этих программ была предназначена для обследований с
использованием функциональных нагрузочных проб, являющихся основой
ранней диагностики и поводом для своевременного проведения необходимых
профилактических мероприятий.
49
Глава 3
Конструктивно комплекс «Гамма-1М» был выполнен в виде четырех бло-
ков: ПМО (пульта медицинских обследований), реоплетизмографического
блока РПГ, блока АД, однолучевого осциллоскопа и комплекта УСИ десяти
видов. Блоки крепились лицевыми панелями к вертикальной поверхности
общего каркаса, УСИ размещались в мягких укладках.
Сигналы с УСИ поступали через входные разъемы блоков ПМО, РПГ и АД
на входы соответствующих усилителей. Усиленные сигналы через селектор
выходов, переключатель РОД РАБОТЫ и развязывающие устройства, раз-
мещенные в ПМО, подавались на выходные разъемы для передачи на РТС,
магнитный регистратор. На ПМО имелись ручки ступенчатой регулировки
коэффициента усиления сигналов по каждому каналу.
Таблица 2 (гл. 3)
Программы периодических углубленных медицинских
обследований космонавтов с помощью комплекса аппаратуры «Гамма-1М»
Программа Каналы
1 2 3 4 5 6
1 экгп эки ЭКГШ ЭКГу, ЭКГУЗ ЭКГуз
2 3KraVR 3KravL 3KraVF ЭКГУ2 ЭКГу4 ЭКГу6
3 СФГбед ЭКИ СФГдуч ккгпр ККГлев СФГГОЛ
4 ВАП ЭКГ05 БКГ ККГпр СКГ сфггол
5 ВАП ЭКГоз ВПГ РПГр.р (Ro/AR) АД (ТО, ТК) од
6 ВАП ЭКГСз РПГб„ (dR/dt) РПГб„ (Ro/AR) АД (ТО, ТК) од
7 ВАП ЭКГСз РПГфн лев (dR/dt) РПГфм лев (Ro/AR) РПГфи пр (dR/dt) РПГфм пр (Ro/AR)
8 ВАП ЭКГоз ВПГ РПГр.р (Ro/AR) РПГпп (dR/dt) рпглп (Ro/AR)
9 ВАП ЭКГсз РПГлеч (dR/dt) РПГПеч (Ro/AR) РПГлег (dR/dt) РПГлег (Ro/AR)
10 ВАП ЭКГС5 рпг6м (dR/dt) РПГвн (Ro/AR) РПГгол (dR/dt) РПГгол (Ro/AR)
11 ЭКГХ ЭКГу ЭКГ2 РПГр.р (Ro/AR) АД (ТО) од
12 ВАП (ККГ) ЭКГОз ВПГ РПГр.р (Ro/AR) АД (ТО) од
13 ВАП (ККГ) ЭКГоз РПГб„ (dR/dt) рпг6м (Ro/AR) АД (ТК) од
Примечание. Обозначение Ro/AR соответствует последовательной автома-
тической выдаче поочередно по одному каналу РПГ то базовой (Ro), то пуль-
совой (AR) составляющих.
Визуальный контроль выходных сигналов осуществлялся поочередно по
каждому каналу по экрану осциллоскопа с длительным послесвечением.
Питание блоков комплекса осуществлялось от бортовой сети через пре-
образователь напряжения блока ПМО. УСИ комплекса «Гамма-1М» кроме ос-
новной своей функции выполняли функцию включения в ПМО исполни-
тельного механизма программного устройства, обеспечивающего подклю-
чение и формирование частотных характеристик каналов согласно выбранной
программе обследования.
50
Средства медицинского обеспечения космонавтов орбитальной станции «Мир»
Блок РПГ использовал тетраполярную методику и обеспечивал оценку
кровенаполнения одновременно двух любых участков тела. Частота зонди-
рующих токов 100 и 110 кГц, величина 2 мА, чувствительность РПГ каналов
измерения Ro, AR, dR/dt составляла соответственно 0,2; 200; 10 B/Ом; полоса
пропускания по уровню 0,7 соответственно 0-2 Гц; 0,5-30 Гц, постоянная
времени дифференцирующей цепи 0,005 с; диапазон измерения значений Ro
составлял 50-120 Ом, AR 0,1-0,3 Ом, dR/dt 1-6 Ом/с при нелинейности
амплитудной характеристики ±5 %.
Блок АД обеспечивал измерение артериального давления в плечевой
артерии в двух режимах: по методу Короткова в режиме быстрой компрессии
(25 мм рт.ст./с) и медленной декомпрессии (4 мм рт.ст./с) или по методу
Савицкого в режиме медленной компрессии (4 мм рт.ст./с) и быстрой де-
компрессии (25 мм рт.ст./с). Компрессия и декомпрессия осуществлялись
автоматом давления, в котором с помощью электродвигателя приводилась в
действие центробежная пневмопомпа. Кроме того, была предусмотрена воз-
можность создания давления в манжете с помощью ручного нагнетателя.
В автоматическом цикле измерения давления предусмотрено ограничение
давления в компрессионной манжете на уровне 240 мм рт.ст., формирование
отметок давления в виде импульсов через 20 мм рт.ст., сигналов тонов
Короткова (ТК) в частотном диапазоне до 200 Гц с характеристикой
резонансного вида с максимумом в области частот 85 ± 15 Гц, сигналов
тахоосциллограммы (ТО) в частотном диапазоне 0,05-50 Гц. В качестве
первичных измерительных преобразователей биомеханических сигналов УСИ
комплекса «Гамма-1М» использовались пьезокерамические преобразователи,
электроды ЭКГ и РЭГ - хлорсеребряные, реоплетизмографические кольцевые
электроды были изготовлены из эластичной токопроводящей ленты.
Основные технические характеристики информационно-измерительных ка-
налов комплекса «Гамма-1М» (кроме указанных) приводятся в табл. 3 (гл. 3).
Масса блоков комплекса «Гамма-1М» составляла 18,5 кг, максимальная
потребляемая мощность от бортсети - 80 Вт.
Дополнительные автономные приборы и устройства, использовавшиеся
для обеспечения штатного медицинского контроля состояния здоровья
космонавтов ОС «Мир», включали электротермометр ЭТ-01, сфигмоманометр
UA-102 (Digital Blood Pressure Unit, Japan), измеритель массы тела (ИМТ),
измеритель объема голени (ИЗОГ), кардиорегистратор (Holter Recorders Model
90205, Spacelabs Inc., USA), кардиокассету (Cardiocassett II, Cardiodyne Inc.,
USA), устройства, приборы и комплексы для проведения биохимических
анализов крови (Reflotron-4, Accusport, Boehringer Mannheim GmbH, Germany),
мочи (укладки УБИМ, прибор Urilux, Boehringer Mannheim GmbH, Germany),
определения гематокрита (комплект «Гематокрит» с мини-центрифугой М
1100, Тур 6 500 000, Compur-Electronic GmbH, Germany).
Необходимо особо подчеркнуть, что соответствующие доработки, иссле-
дования и испытания коммерческих приборов и устройств проводили прежде,
чем были осуществлены поставки на борт станции.
Электротермометр ЭТ-01 с цифровой индикацией был предназначен для
измерения ТТ в подмышечной впадине в диапазоне 35-40 °C с погрешностью
±0,1 °C первичным преобразователем терморезисторного типа. Масса прибора
0,27 кг, электропитание автономное (от встроенных элементов РЦ-53, 1,25 В
х 5 шт.).
51
Глава 3
Полуавтоматический бытовой сфигмоманометр с цифровой индикацией
UA-102 обеспечивал измерение артериального давления звуковым методом по
тонам Короткова в диапазоне 20-300 мм рт.ст. с погрешностью ± 3 мм рт.ст. и
частоты пульса в диапазоне 30-300 уд/мин с погрешностью ±5 %. В качестве
датчика ТК использовался пьезокерамический микрофон. Наддув ручной с
помощью груши, постоянная скорость декомпрессии обеспечивалась авто-
матически при измерении. Масса прибора 1 кг, электропитание автономное
(элементы LR б, 1,5 В х 4 шт.).
Таблица 3 (гл. 3)
Основные технические характеристики информационно-измерительных
каналов комплекса аппаратуры «Гамма-1М» для периодических углубленных
медицинских обследований космонавтов
Техническая характеристика Информационно-измерительный канал
ЭКГо; ЭКГ 12 ст.отв. х, У/Z СФГ ВАП (ВПГ) ККГ БКГ СКГ
Полоса пропус- кания (по уров- ню 0,7), Гц 0,5-40 0,2-150 0,2-70 0,2(0,5) -70 2-150 0,2-40 0,2- 150
Входное сопро- тивление, МОм 2 х 50,0 2 х 50,0 2 х 50,0 2 х 50,0 2 х 50,0 2 х 50,0 2х 50,0
Уровень собст- венных шумов, приведенных к входу, мкВ 20 10 20 10 10 20 20
Коэффициент подавления синфазной помехи, дБ 70 70 70 70 70 70 70
Измеритель массы тела (ИМТ) в условиях невесомости (рис. 3, гл. 3 - на
цветной вкладке) основан на использовании инерционных свойств массы
[В.А.Сарычев и соавт., 1978; И.А.Саморуков, С.Ф.Хлопина, 1982]. ИМТ пред-
ставлял собой колебательную систему с одной степенью свободы и изме-
ритель периода свободных колебаний измеряемой массы, который пропор-
ционален корню квадратному из величины этой массы. Конструктивно ИМТ
состоял из стойки, платформы и блока измерения периода колебаний в
единицах времени. Для измерения массы тела космонавт размещался на
платформе в положении «на животе» с фиксацией головы на специальной
подставке платформы. Руки находятся на рукоятках, ноги - на подножках.
При нажатии спусковых крючков, расположенных на рукоятках, подвижная
часть ИМТ вместе с человеком начинает совершать колебательные движения,
по периоду которых определяют массу тела. Измеренное значение дли-
тельности третьего периода свободных колебаний по таблице переводят в
значение массы. Данные заносятся в бортжурнал. Диапазон измерения массы
50-100 кг с погрешностью ±300 г. Масса ИМТ 11,5 кг, потребляемая от
бортсети мощность 10 Вт.
52
Средства медицинского обеспечения космонавтов орбитальной станции «Мир»
Измеритель объема голени (ИЗОГ) использовался для оценки выражен-
ности и динамики перераспределения жидких сред организма и детрениро-
ванности некоторых групп мышц космонавта в условиях невесомости. Объем
голени оценивали с помощью измерительных лент на восьми уровнях голени,
отстоящих друг от друга на расстоянии 3 см. Сегменты, заключенные между
измерительными лентами, принимали за усеченные конусы, таким образом,
объем голени длиной 24 см рассчитывали как сумму объемов семи усеченных
конусов. ИЗОГ изготавливали индивидуально для каждого космонавта. Из-
мерения проводили в положении сидя, левая нога вытянута, стопа согнута
под углом 90°. ИЗОГ накладывали на левую ногу, совмещая его верхний край
с низом коленной чашечки. Снаряжение и измерения проводил помогающий
космонавт, заполняя соответствующую таблицу размеров измерительных лент
по уровням.
Рис. 4 (гл. 3). Укладка
«Кардиорегистратор 90205»
Данные таблицы передавали по радиоканалу речевой связи. Изменение
объема голени от исходного уровня может составлять 20-25 % при точности
оценки порядка 1,5 % [И.И.Касьян и соавт., 1980; В.А.Талавринов, В.И.Лу-
кьянчиков, 1980].
Динамическая электрокардиография (холтеровское мониторирование ЭКГ
[Ю.ВЗимин, В.Н.Голяков, 1986]) позволяет выявить скрытые отклонения в
регуляции ритма сердечных сокращений или биоэлектрической активности
сердца космонавтов [В.В.Богомолов и соавт., 1986]. Предназначенная для
этого укладка «Кардиорегистратор 90205» (рис. 4, гл. 3) обеспечивала запись
по двум каналам ЭКГ в двух отведениях на магнитную ленту в течение 24 ча-
сов, отображение на жидкокристаллическом дисплее текущего времени, от-
счет которого осуществляется встроенным таймером, и запись калибро-
вочного сигнала 1 мВ. Характеристики канала ЭКГ соответствовали реко-
мендациям AHA (American Heart Association, [H.V.Pipberger et al., 1975]).
Масса укладки 0,35 кг, электропитание автономное (от элементов MN 1604
или 6F 22, 9 В).
53
Глава 3
Для исследования эффективности режимов физической тренировки
космонавтов при выполнении тестов на тренажере УКТФ проводилась
непрерывная регистрация ЭКГ на мини-кассету с магнитной лентой. Исполь-
зуемый для этого прибор «Кардиокассета» обеспечивал регистрацию на
несущей частоте 1800 Гц электрокардиограммы в одном отведении в течение
30 минут и воспроизведение для передачи на Землю по радиоканалу речевой
связи. Технические характеристики канала ЭКГ: нижняя граница полосы
пропускания на уровне 3 дБ составляла 0,05 Гц, входное сопротивление около
22 МОм, коэффициент подавления синфазной помехи 70 дБ. Масса прибора
0,45 кг, электропитание автономное (элементы LR6,1,5 В х 2 шт.).
Традиционные лабораторные исследования, которые широко используются
в клинической медицине для оценки состояния здоровья, включали на борту
ОС «Мир» биохимические исследования крови, мочи и определение гема-
токрита, для чего применяли более совершенные устройства, чем на станции
«Салют-б».
Оперативную оценку биохимических показателей крови космонавтов про-
изводили с помощью комплекса «Рефлотрон-4» (рис. 5, гл. 3 - на цветной
вкладке) спектрофотометрическим методом, используя набор измерительных
пластин (для каждого параметра своя пластина одноразового применения с
соответствующим химически активным слоем) и свежую капиллярную кровь,
наносимую на измерительную пластину. Отбор крови из пальца космонавт
осуществлял самостоятельно. В состав комплекса входили комплект изме-
рительных пластин, тестовые пластины для проверки работоспособности
прибора, автоматический анализатор, пипетка 32 мкл, перфоратор, кони-
ческие наконечники для пипетки, скарификаторы и опорные пластины для
перфоратора, бактерицидные салфетки, лейкопластырь, салфетки для чистки
измерительной камеры. В автоматическом анализаторе имелась система
термостатирования (37 °C) для обеспечения стабильных условий протекания
химических реакций между плазмой крови и компонентами химически
активной зоны измерительной пластины. Перечень измеряемых параметров
цельной крови, сыворотки и плазмы приводится в табл. 4 (гл. 3). Результаты
измерения выводились на цифровое табло в единицах измеряемой величины
и заносились космонавтом в бортжурнал. Время измерения любого пока-
зателя составляло около трех минут. Масса комплекса 7,6 кг, электропитание
от бортсети, потребляемая мощность 40 Вт.
Для определения содержания лактата в периферической крови исполь-
зовали прибор «Аккуспорт», представляющий собой портативный анализатор
и комплект измерительных пластин.
Принцип действия анализатора основан на спектрофотометрическом
методе измерения концентраций солей молочной кислоты в отраженном
сигнале от специально подготовленной пробы с использованием свежей
капиллярной крови, нанесенной на измерительную пластину, которая имеет
капиллярную подушечку, пропитанную реагентом. Прибор обладал собст-
венной памятью и мог сохранять сто результатов измерений и соответ-
ствующую им служебную информацию, при этом общий объем памяти рас-
пределялся между обследуемыми. Диапазоны измерений для крови и плазмы
0,8-22 и 0,7-26 ммоль/л соответственно с погрешностью 5 %. Прибор имел
цифровой жидкокристаллический индикатор. Масса прибора 0,32 кг,
электропитание автономное (элементы LR03 1,5 В х 3 шт.).
54
Средства медицинского обеспечения космонавтов орбитальной станции «Мир»
Биохимические исследования мочи осуществляли также методом «сухой
химии» с использованием укладок УБИМ-9-100 и УБИМ-10-100. При выпол-
нении анализа тестовые пластины с химически активными зонами смачивали
мочой и проводили визуальное сравнение цвета зоны реакции на пластине со
стандартной цветовой шкалой на пенале укладки. Каждому оттенку цвета на
этой шкале соответствовало определенное значение измеряемого параметра.
Измеренные значения заносили в бортжурнал и передавали на Землю по
радиоканалу речевой связи.
Таблица 4 (гл. 3)
Биохимические показатели цельной крови, сыворотки и плазмы,
измеряемые космонавтами на ОС «Мир»
с помощью комплекса «Рефлотрон-4»
Наименование измеряемых параметров Диапазон измерений при 137 °C Погрешность измерения, %
Глюкоза, мг/дл 10-600 4,0
Гемоглобин, г/дл 5-20 3,5
Холестерин, мг/дл 100-500 3,0
Триглицериды, мг/дл 70-600 2,5
Мочевина, мг/дл 20-300 3,0
Г-глютамилтрансфераза, ед/л 5-3500 5,5
Мочевая кислота, мг/дл 2-20 3,0
Аспартатаминотрансфераза, ед/л 5-1500 5,5
Аланинаминотрансфераза, ед/л 5-2000 4,5
Билирубин, мг/дл 0,5-12 5,5
А-амилаза, ед/л 60-1800 4,5
Креатинин, мг/дл 0,5-10,0 з,о
Креатинкиназа, ед/л 24,4-2400 3,4
Панкреатическая амилаза, ед/л 30-1800 4,4
Холестерин высокой плотности, мг/дл 10-100 4,8
Укладки обеспечивали измерение плотности мочи, pH, содержания в моче
лейкоцитов, эритроцитов, белка, нитратов, глюкозы, кетоновых тел, уро-
билиногена, билирубина. Начиная с экспедиции ЭО-15 измерение этих пока-
зателей проводилось автоматически спектрофотометрическим методом с
помощью прибора «Уролюкс» (рис. 6, гл. 3), что позволило исключить
факторы, которые могут повлиять на визуальное считывание тестовых
полосок. Прибор имел индикацию в виде светодиодной линейки и встроенный
принтер.
55
Глава 3
Результаты выдавались в процессе измерения, так как прибор не имел
памяти для хранения результатов. Процесс измерения и печатания резуль-
татов занимал около 90 секунд с начала измерения. Масса прибора 0,8 кг,
электропитание от сети постоянного тока 9 В, потребляемая мощность б Вт.
Важной особенностью для использования в КП спектрофотометрических
приборов «Рефлотрон-4», «Аккуспорт», «Уролюкс» является то, что хими-
ческая реакция между исследуемой биологической жидкостью и компонен-
тами химически активной зоны измерительной пластины протекает в капил-
лярном слое (используется метод «сухой химии»), а капиллярные явления по
своей физической сущности в условиях Земли и в невесомости аналогичны.
Однако возникает вопрос об использовании биологических жидкостей с
различной плотностью.
Рис. 6 (гл. 3). Прибор «Уролюкс»
Исследования, проведенные в лабораторных условиях с использованием
венозной, капиллярной крови и плазмы (материалы предоставлены Л.Б.Стро-
гоновой и А.М.Аргуновой), показали, что, во-первых, материал биопробы не
оказывает существенного влияния на результаты измерения биохимических
показателей (рис. 7, а, гл. 3); во-вторых, погрешность измерения не пре-
вышает ошибок измерения тех же показателей другими методами кли-
нических лабораторных исследований.
Математическое моделирование процесса измерения для условий микро-
гравитации позволило установить, что существенно, какой вид биологической
жидкости используется (рис. 7, б, гл. 3). Это подтверждает и эксперимент,
который удалось выполнить, проведя забор крови у космонавта и ее иссле-
дование одновременно (через 26 часов после забора) на борту и на Земле
(рис. 7, в, гл. 3). При этом исследовали наименее подверженные разрушению
мочевую кислоту, креатинин и триглицириды. Как следует из рис. 7, в (гл. 3),
погрешность измерения биохимических параметров плазмы и капиллярной
56
Средства медицинского обеспечения космонавтов орбитальной станции «Мир»
крови в условиях КП не превышает 5 %, что соответствует требованиям по
точности к биохимической аппаратуре.
При применении приборов «сухой химии» необходимо учитывать, что
гарантийный срок использования измерительный пластин установлен для
вполне определенных условий их хранения - в специальных футлярах-пена-
лах с плотно притертой крышкой при температуре окружающей среды от 2 до
25 °C.
♦Результаты в полете получены для трех параметров
Рис. 7 (гл. 3). Влияние вида биопробы
на точность измерения
Эксперимент по старению различных измерительных пластин показал
[Л.Б.Строгонова, А.М.Аргунова, 2000], что их пригодность значительно сни-
жается при увеличении температуры (рис. 8, гл. 3). Следовательно, необхо-
димо особо тщательно выбирать места хранения пеналов с измерительными
пластинами на борту станции.
20 35 45 t, °C
§ Билирубин, АЛТ, ACT, ПТ
0 Креатинфосфокиназа, амилаза общая, панкреатическая амилаза,
гемоглобин, калий
[S3 Триглицериды, холестерин общий, холестерин высокой плотности,
щелочная фосфотаза, креатинин, мочевая кислота, мочевина
Рис. 8 (гл. 3). Влияние температуры на срок годности
измерительных пластин для различных
биохимических показателей
57
Гпава 3
Определение величины гематокрита, т.е. соотношения объемов плазмы
крови и ее форменных элементов, на ОС «Мир» осуществляли при центрифу-
гировании пробы крови из пальца в микрокапилляре объемом 9 мкл на мини-
центрифуге М-1100 (рис. 9, гл. 3) из состава комплекта «Гематокрит».
Диапазон измерения составлял 10-80 %, погрешность 2 %. Результаты изме-
рения считывали после остановки ротора с помощью лупы по линейной
шкале, нанесенной на диске ротора вдоль каждого установленного микро-
капилляра (всего их шесть) по линии раздела между прозрачным столбиком
плазмы в микрокапилляре и красным столбиком форменных элементов.
Запрограммированная продолжительность центрифугирования обеспечива-
лась встроенным таймером и составляла 3 минуты 20 ± 5 секунд.
Рис. 9 (гл. 3). Мини-центрифуга Ml 100
для измерения гематокрита
Скорость вращения ротора - 11 500 об/мин, а ускорение на уровне
дистального конца микропипетки 5396 д. Масса мини-центрифуги 0,9 кг,
электропитание от автономного источника (элементы R 14,1,5 В х 6 шт.).
Средства медицинской профилактики на борту ОС «Мир»
Условия длительного пилотируемого КП неизбежно влияют на состояние
здоровья и работоспособность космонавтов. Кроме того, всегда существует
вероятность развития соматических заболеваний, а потому медицинская про-
филактика является неотъемлемой частью медицинского обеспечения КП.
Для заблаговременного оказания общего и целенаправленных воздействий
на организм, отдельные органы и функциональные системы с целью пред-
упреждения ухудшения состояния здоровья и возникновения неблаго-
приятных последствий воздействия факторов КП на борту имеются средства
профилактики, использование которых предусмотрено циклограммой полета
либо проводится по рекомендациям специалистов наземной службы меди-
58
Средства медицинского обеспечения космонавтов орбитальной станции «Мир»
цинского обеспечения и/или по собственной инициативе космонавта. Эти
средства включают специальные средства профилактики воздействия фак-
торов КП и общепринятые средства профилактики заболеваний.
Средства профилактики неблагоприятного воздействия
факторов полета
Средства профилактики, направленные на предупреждение или частичную
компенсацию неблагоприятных сдвигов, обусловленных влиянием невесо-
мости, играют важную роль в поддержании работоспособности космонавтов в
полете и их безопасном возвращении на Землю. По сути своего воздействия
применяемая в настоящее время профилактика, как это ни парадоксально,
препятствует полной адаптации организма человека к воздействию
невесомости и направлена в первую очередь на облегчение реадаптации
космонавтов при возвращении на Землю, восполнение дефицита мышечной
активности и воспроизведение эффектов, которые в условиях Земли обус-
ловливаются массой крови и тканевой жидкости. Исследования, проведенные
в модельных условиях и во время длительных космических полетов [А.И.Гри-
горьев и соавт., 1986; С.Н.Залогуев и соавт., 1986 и др.], показали, что для
достаточной компенсации и предотвращения физиологических сдвигов, воз-
никающих под влиянием невесомости и других факторов полета, могут быть
применены следующие воздействия:
- физические нагрузки, направленные на поддержание тренированности
позно-тонической мускулатуры, мышечной тренированности и прочности
костного скелета, активацию «венозных помп» и «периферических мышечных
сердец» и стимуляцию некоторых групп рецепторов (физические упражнения,
нагрузочные костюмы, нагрузка на скелет, опорные нагрузки, электрости-
муляция мышц);
- физические методы, направленные на уменьшение перераспределения
крови в невесомости и в период реадаптации к земной гравитации, а также на
стимуляцию нервно-рефлекторных механизмов, регулирующих кровообра-
щение при вертикальном положении тела (отрицательное давление на ниж-
нюю часть тела; эластичные и противоперегрузочные костюмы; электро-
стимуляция мышц и т.д.);
- поддерживающая медикаментозная терапия;
- воздействия, связанные с регуляцией питания (добавление в пищу со-
лей, аминокислот и витаминов, нормирование питания и водопотребления) и
содержания жидкости в организме (водно-солевые добавки);
- оптимизация среды обитания, режима труда, отдыха и средств пси-
хологической поддержки.
Система профилактики, использовавшаяся в полете на ОС «Мир», вклю-
чала следующие средства:
- тренажер комплексный УКТФ и использовавшийся космонавтами с июня
1990 года дополнительно поставленный с модулем «Кристалл» тренажер
УКТФ-2, отличительной особенностью которого является разделительная
система «притяга» (левый и правый притяги);
- тренировочно-нагрузочный костюм космонавта ТНК-У-1 с обувью,
который после годового полета был модернизирован с учетом замечаний
59
Глава 3
космонавтов, касающихся устранения дискомфорта, возникающего в неко-
торых участках тела при контакте с костюмом (ТНК-У-1М);
- комплекты эспандеров;
- велотренажер ВБ-3;
- полетный нагрузочный костюм ПНК «Пингвин-3»;
- электромиостимулятор «Тонус-3»;
- профилактический вакуумный костюм «Чибис»;
- пережимные манжеты «Браслет»;
- водно-солевые добавки;
- средства фармакологической профилактики;
- противоперегрузочные костюмы ППК типа «Каркас», а с 1992 года -
усовершенствованный ППК «Кентавр» из эластичного трикотажного полотна с
большей упругостью, так как применение ППК бескамерного типа «Каркас-2»
и «Каркас-3» выявило их неудовлетворительные эргономические качества.
Надежность профессиональной деятельности космонавтов и поддержка их
физической работоспособности обеспечивается в длительных космических
полетах системой физических тренировок. Физические тренировки в полете
осуществляются на бортовых тренажерах, обеспечивающих непрерывность
тренировочных воздействий на протяжении всего полета, их разносто-
ронность и цикличность, необходимую структуру с преимущественно ско-
ростной и скоростно-силовой направленностью. В состав тренажерных
средств, обеспечивающих систему физических тренировок на ОС «Мир»,
входили усовершенствованный комплексный тренажер УКТФ-2, трени-
ровочно-нагрузочные костюмы ТНК-У-1 и ТНК-У-1М, комплекты эспандеров и
велотренажер ВБ-3.
Комплексный тренажер УКТФ-2 предназначен для проведения скоростных
и скоростно-силовых тренировок космонавтов. В его состав входят бегущая
дорожка, притяги и пульт управления. УКТФ-2 применяется совместно с
тренировочно-нагрузочным костюмом, обувью и комплектом эспандеров при
выполнении резистивных физических упражнений для различных групп
мышц.
Бегущая дорожка используется для бега, ходьбы в двигательном режиме, в
режимах холостого хода и «подтормаживания», а также для проведения
упражнений с комплектом эспандеров. При этом во время проведения
упражнений с эспандерами осуществляется механическая фиксация полотна
дорожки. Притяги совместно с тренировочно-нагрузочным костюмом создают
постоянную статическую нагрузку на тело космонавта в направлении его
продольной оси и обеспечивают в условиях микрогравитации развитие опор-
ных реакций. Пульт управления предназначен для управления работой тре-
нажера УКТФ-2 в ручном и автоматических режимах и индикации скорости
движения полотна бегущей дорожки, пройденного пути, общего времени
тренировок, времени работы в заданном режиме, частоты ходьбы и бега. При
этом на Землю по телеметрическому каналу поступает информация о ско-
рости движения полотна дорожки, пути, пройденном полотном дорожки,
частоте шагов при ходьбе или беге. В двигательном режиме обеспечивается
принудительное перемещение полотна дорожки в одном направлении. При
ручном и программном управлении диапазон скоростей может быть изменен в
пределах от 5 до 13 км/ч с дискретностью 1 км/ч при точности поддержания
скорости не ниже ±0,5 км/ч.
60
Средства медицинского обеспечения космонавтов орбитальной станции «Мир»
В режиме холостого хода полотно дорожки свободно перемещается при
воздействии усилия ног тренирующегося, при этом усилие «страгивания»
полотна бегущей дорожки при этом не превышает 7 кгс. В режиме под-
тормаживания обеспечивалось пять дискретных ступеней усилий торможения
в диапазоне от 7 ± 2 до 30 ± 2 кгс. В режиме механической фиксации полотна
ведущий вал дорожки жестко зафиксирован.
Левый и правый притяги, входящие в состав тренажера УКГФ-2, обес-
печивали плавную регулировку усилия на выходных ветвях в диапазоне от 17
до 32 кгс при вытяжке любой ветви на высоту 0,55 м от полотна дорожки.
Разность усилий между левым и правым притягами при одинаковых по-
казаниях индикаторов не превышала 7 %. При вытяжке шнура на высоту не
более 2 м каждый притяг создавал максимальное усилие 32 кгс.
Пульт управления УКТФ-2 обеспечивал измерение и индикацию сле-
дующих параметров:
- скорости движения полотна бегущей дорожки с погрешностью ±0,5
км/ч;
- пройденного пути с погрешностью ±10 %;
- времени работы на заданном режиме с погрешностью ±10 с;
- частоты шагов (от 30 до 255 шаг/мин) с погрешностью ±5 шаг/мин.
Питание тренажера УКТФ-2 осуществлялось от бортовой сети, потреб-
ляемая мощность в двигательном режиме при номинальном значении напря-
жения питания не превышала 550 Вт. Масса тренажера 47 кг.
Тренировочно-нагрузочный костюм ТНК-У-1 (ТНК-У-1М) с обувью исполь-
зовался совместно с притяжной системой тренажера УКТФ-2 для создания
постоянной статической нагрузки (величиной до 70 % массы тела) в направ-
лении продольной оси тела тренирующегося и обеспечения эффекта опоры
на поверхность полотна бегущей дорожки. ТНК-У-1М представлял из себя
систему привязных ремней, обеспечивающих такое распределение сил, дейст-
вующих на тренирующегося, которое создает максимальную безопасность,
удобство и эффективность его фиксации.
Комплект эспандеров был предназначен для создания нагрузки на раз-
личные группы мышц при выполнении силовых упражнений на механически
зафиксированном полотне дорожки тренажера УКТФ-2. Он состоял из
эспандера короткого для создания нагрузки на мышцы плечевого пояса;
эспандера среднего - для мышц туловища; эспандера длинного - для мышц
туловища и ног.
При растяжении рабочей части до максимальной длины чехла конструкция
эспандеров обеспечивала следующие величины усилий: эспандер короткий
при длине 1050 ± 50 мм - не более 18 кгс; эспандер средний при длине 1315
± 50 мм - не более 22 кгс; эспандер длинный при длине 2665 мм - не более
25 кгс. Масса комплекта эспандеров составляет 2,1 кг.
Велотренажер ВБ-3 (рис. 10, гл. 3) дополнял и делал разнообразным
комплекс физических упражнений в полете, обеспечивая дозированную на-
грузку на сердечно-сосудистую систему.
В состав ВБ-3 входили ложемент для размещения и фиксации космонавта,
пульт управления и генераторный узел для создания нагрузочного момента
на педальном валу.
Велотренажер имел три режима работы: холостого хода; рабочий и
свободного хода.
61
Гпава 3
Велотренажер имел три режима работы: холостого хода; рабочий и
свободного хода.
Режим холостого хода - это работа генератора без нагрузки. В этом случае
мощность, приложенная к педальному валу, затрачивается на преодоление
сопротивления зубчатого зацепления, потерь в генераторе и создание не-
значительной электрической мощности, необходимой для питания электри-
ческой схемы тренажера.
Рабочий режим - это работа генератора под нагрузкой; при этом мощность
для вращения педального вала устанавливается с пульта управления
дискретно: 50 (холостой ход), 100, 125, 150, 175, 200, 225, 250 Вт и
поддерживается с точностью ±5 % в диапазоне частоты вращения от 40 до
80 об/мин.
Режим свободного хода соответствует вращению педального вала в
направлении, противоположном его вращению при режиме холостого хода и
под нагрузкой, и обеспечивается с помощью муфты свободного хода.
На велотренажере ВБ-3 обеспечены измерения и индикация на пульте
следующих параметров:
- частоты вращения педального вала (об/мин);
- величины установленной мощности нагрузки (Вт);
- времени общей работы в процессе тренировки (час, мин, с);
- времени работы на заданной нагрузке (час, мин, с);
- суммарной работы в процессе тренировки (Вт/ч);
- условно пройденного пути (км).
Точность измерения временных интервалов составляла ±0,5 %, точность
измерения работы и условно пройденного пути ±10 %. На Землю по
телеметрии передавались следующие параметры: величина установленной
нагрузки, частота вращения педального вала. Электропитание велотренажера
ВБ-3 обеспечивалось от собственного генераторного узла. Масса ВБ-3
составляла 25 кг.
Другим средством, обеспечивающим физическую нагрузку наряду с борто-
выми тренажерами для физических упражнений, являлся профилактический
нагрузочный костюм ПНК «Пингвин-3» (рис. 11, гл. 3), который предназначен
для компенсации дефицита нагрузок на опорно-двигательный аппарат.
Тяга упругих элементов конструкции этого костюма создает усилие на
сжатие относительно продольной оси тела (от плечевого пояса до стоп) и
нагружает скелет и мышцы тела в течение длительных отрезков времени.
Величина нагрузки в ПНК «Пингвин-3» при ношении 8-12 часов в сутки может
достигать при максимальном натяжении тяг 30 % от земного веса космонавта.
ПНК «Пингвин-3» состоял из комбинезона с натяжным устройством и ботинок.
Пояс комбинезона и лампасы на штанинах были выполнены из эластичной
ткани.
В качестве упругих элементов были применены резиновые шнуры (аморт-
изаторы), натяжение которых регулируется пряжками.
«Нагружение» икроножных мышц осуществляется с помощью специальной
короткой тяги (стремени), крепящейся к носку ботинка.
Регулировку степени натяжения упругих элементов космонавт осуществлял
по собственным ощущениям, по своему желанию выбирая как величину
62
Средства медицинского обеспечения космонавтов орбитальной станции «Мир»
нагрузки на опорно-мышечный аппарат, так и определенные группы мышц
или части тела для их нагрузки.
Важную функцию выполнял пояс костюма, к нижнему краю которого
крепятся амортизаторы ног, а к верхнему - амортизаторы для туловища. В
затянутом состоянии пояс позволял отдельно регулировать степень натя-
жения указанных элементов, вплоть до полного снятия нагрузки с туловища
при максимальной нагрузке ног.
В широком диапазоне можно также регулировать нагрузку сгибателей и
разгибателей. Масса ПНК «Пингвин-3» с ботинками составляет 3,8 кг.
Рис 11 (гл, 3). Профилактический
нагрузочный костюм «Пингвин-3»
Электромиостимулятор «Тонус-3» (рис. 12, гл. 3) предназначался для
воздействия на мышцы скелетной мускулатуры космонавта в полете с целью
профилактики гиподинамических расстройств. В его состав входили генератор
импульсов и комплект электродов. Электромиостимулятор обеспечивал сти-
муляцию различных групп мышц по четырем программам:
63
Глава 3
- программа 1 - мышцы голеней и передней поверхности бедер;
- программа 2 - мышцы голеней и задней поверхности бедер;
- программа 3 - мышцы голеней, живота и спины;
- программа 4 - мышцы надплечий.
Электромиостимулятор «Тонус-3» имел 6 гальванически развязанных
каналов с плавной регулировкой амплитуды выходного тока каждого канала.
Выходные сигналы представляли собой пачки электрических импульсов,
заполненных гармоническим сигналом частотой 10 ± 1,5 кГц. Частота сле-
дования импульсов в пачке составляла 60 ± 6 Гц. Максимальная амплитуда
выходного тока на эквивалентной нагрузке составляла 300 ± 45 мА.
Рис. 12 (гл. 3). Электростимулятор «Тонус-3»
Огибающая импульса имела крутой передний фронт с длительностью
25 +5 мкс и экспоненциальный спад. Длительность импульса на уровне 0,1
амплитудного значения Составляла 1 ± 0,2 мс. Амплитуда импульсов в каждой
пачке увеличивалась до величины 0,9 максимального значения за время 0,5 с.
Каждый канал имел два режима работы: первый режим - подача им-
пульсов пачками длительностью 0,5 ± 0,05 с и 1,5 ± 0,15 с с паузами между
пачками (1,5 ± 0,15 с); второй режим - подача импульсов пачками
длительностью 10 ± 1 с с паузами (50 ± 5 с). Кроме того, электромио-
стимулятор обеспечивал противофазное чередование пачек импульсов и пауз
на выходе 1 и 4, 2 и 5, б и 3 каналов. Электропитание электромио-
стимулятора осуществлялось от бортовой сети, потребляемая мощность 8 Вт,
масса - 4,6 кг.
Для уменьшения перераспределения крови в невесомости с целью про-
филактики и тренировки сердечно-сосудистой системы используется метод
воздействия отрицательного давления на нижнюю часть тела (ОДНТ), кото-
рый обеспечивается с помощью профилактического вакуумного костюма ПВК
«Чибис» (рис. 13, гл. 3). В состав ПВК «Чибис» входят профилактический
вакуумный костюм ПВК-1, блок ПВК-Д и жгут из пневмопровода и электри-
ческого кабеля, соединяющий костюм с блоком ПВК-Д.
64
Средства медицинского обеспечения космонавтов орбитальной станции «Мир»
ПВК-1 конструктивно выполнен в виде штанин, гофрированная оболочка
которых сделана из воздухонепроницаемой ткани. Установленные на обо-
лочке металлические кольца препятствуют ее сжатию при создании раз-
режения. Наличие гофров также способствует осевому сжатию оболочки.
Заканчивается оболочка ботинками из алюминиевого сплава.
На поясной части ПВК «Чибис» установлены герметизирующая шторка,
плечевые ремни и обечайка, на которой размещены регулятор разрежения
(дроссель), вакуумный (предохранительный) клапан и указатель разрежения.
Шторка выполнена из прорезиненной ткани, фиксируется на теле космонавта
поясным ремнем и надевается на обнаженное тело.
Рис, 13 (гл. 3). Профилактический
вакуумный костюм «Чибис»
Разрежение в костюме создавалось с помощью блока ПВК-Д, в котором
установлен микронагнетатель. Воздух из кабины засасывался в костюм через
дроссель, поступал в микронагнетатель и выбрасывался наружу, при этом в
костюме создается разрежение и осуществляется вентиляция. При завер-
тывании крышки дросселя расход через костюм уменьшается, а разрежение
65
Глава 3
внутри костюма увеличивается. Значение величины создававшегося в кос-
тюме разрежения передавалось по телеметрии на Землю.
Диапазон ручного регулирования разрежения внутри костюма ПВК-1 дрос-
селем при работе с блоком ПВК-Д составлял от 10 до 60 мм рт.ст. Длина
жгута составляла 2-2,5 м. Электропитание ПВК «Чибис» осуществлялось от
бортовой сети, потребляемая мощность 25 Вт, масса - 16 кг.
Наряду с ОДНТ-тренировками для предупреждения или смягчения не-
благоприятных эффектов невесомости, связанных с перераспределением
крови в начальный период адаптации (а некоторыми космонавтами и на
протяжении всего полета), применялось профилактическое средство ПС
«Браслет» (рис. 14, гл. 3), которое представляло из себя механические пере-
жимные манжеты.
Рис. 14 (гл. 3). Профилактическое средство
«Браслет»
В комплект ПС «Браслет» входили две пережимные манжеты (правая и
левая) и пояс, которые соединяли между собой ремнями подтяга. ПС «Брас-
лет» одевалось на полетную одежду или белье. Создание компрессии в
проксимальных частях ног осуществлялось путем затягивания пережимных
манжет с помощью специальной пряжки. Применение пережимных манжет в
невесомости препятствует перераспределению крови, вызывая ее депони-
рование в ногах как при вертикальном положении тела человека на Земле.
ПС «Браслет» являлось средством индивидуального применения и изготав-
ливалось соответственно обхвату бедра каждого космонавта. ПС «Браслет»
размещали на корабле «Союз». Масса ПС «Браслет» составляла 0,3 кг.
Водно-солевые добавки (ВСД) обычно применяются космонавтами в ка-
честве профилактического средства накануне посадки для быстрого воспол-
нения объема внутрисосудистой жидкости и увеличения уровня гидратации
66
Средства медицинского обеспечения космонавтов орбитальной станции «Мир»
организма. ВСД включают дополнительный прием жидкости и хлорида нат-
рия. Штатная схема предусматривала прием 3-4 раза за сутки до окончания
полета по 3 таблетки (0,9 г каждая) хлорида натрия с 300 мл жидкости (воды
или сока). Упаковка типа «Сервак» с таблетками хлорида натрия входила в
состав бортовой аптечки.
Средства фармакологической профилактики включали прием кардиотроп-
ных и психотропных средств, а также препаратов, нормализующих микро-
биоценоз желудочно-кишечного тракта. Средства фармакологической профи-
лактики входят в состав медицинских укладок. Для смягчения «острого пери-
ода» адаптации к невесомости применяется фармрецептура болезни движе-
ния (БД). Медицинская укладка «Профилактика БД» содержала рецептуру Р2
в упаковке «Сервак», схему ее приема и размещалась на корабле «Союз».
Рис. 15 (гл. 3). Противоперегруочныый костюм
«Кентавр»
Противоперегрузочные костюмы ППК «Каркас» и «Кентавр» (рис. 15, гл. 3)
применяются как средство профилактики на заключительной стадии полета
при спуске в кораблях «Союз».
ППК предназначены для создания давления на поверхность тела в области
его нижней половины, что ограничивает перемещение крови при перегрузках
на участке спуска и тем самым уменьшает объем крови, депонированной в
ногах. ППК изготавливается индивидуально для каждого космонавта. ППК
«Каркас» состоит из противоперегрузочных брюк, гигиенических плавок и
белья «Камелия-К» (гигиенические плавки применяются с целью защиты
скафандра от урины и продуктов ее разложения). Масса ППК «Каркас»
составляет 3,3 кг. Используемый на станции с 1992 года ППК «Кентавр»
состоит из удлиненных шорт, пары гетр, гигиенических плавок и белья «Каме-
лия-А». С помощью шнуровки костюм подгоняется по фигуре перед пере-
67
Гпава 3
ходом космонавта в корабль «Союз». Противоперегрузочная эффективность
ППК «Кентавр» достигается при величине давления на тело 30 мм рт.ст.
Масса ППК «Кентавр» 1,5 кг.
Средства профилактики заболеваний космонавта в полете
Сохранение здоровья и предупреждение возникновения заболеваний
обеспечивают прежде всего санитарно-гигиенические мероприятия. Исходя из
этого, в данном разделе приводятся сведения о предоставляемых космонавту
на ОС «Мир» средствах личной гигиены, санитарно-бытовых средствах и
полетной одежде, которые позволяли поддерживать чистоту тела, жилища и
защититься от переохлаждения (перегрева), механических воздействий и
внешних загрязнений, в то время как разработку совокупности санитарно-
гигиенических требований, методов и средств, обеспечивающих условия
сохранения и поддержания здоровья принято рассматривать в разделе
санитарно-гигиенического обеспечения космонавта на борту ПКА [ГОСТ Р
50804-95, 1995, ГОСТ 28040-89, 1989, С.Н.Залогуев и соавт., 1986, Г.А.Шуми-
лина, 1998].
Средства личной гигиены (СЛГ) предназначены для выполнения ги-
гиенических процедур и позволяют космонавту обеспечить очистку и под-
держание в физиологической норме состояния кожных покровов, наружных
слизистых оболочек, полости рта, зубов, ногтей, мытье головы, обработку
средств приема пищи, предметов туалета. СЛГ представляют собой готовые к
употреблению изделия (укладки), различные варианты исполнения которых
имеются на борту (табл. 5, гл. 3). Создание СЛГ осуществляется в кооперации
рядом организаций, а разработанная технология, включающая применение
специальных бесспиртовых лосьонов, ароматизированных отдушек, материа-
лов и т.п. и несколько циклов тиндализации, достаточно сложна и уникальна.
Для поддержания чистоты в обитаемых отсеках и проведения дезин-
фекционных и противоэпидемических мероприятий в соответствии с пра-
вилами коммунальной гигиены на борту предусмотрена периодическая сани-
тарная и антимикробная обработка поверхностей декоративно-отделочных и
конструкционных материалов интерьера и оборудования с использованием
санитарно-бытовых средств, представленных в табл. 6 (гл. 3).
Комплект полетной одежды космонавта на борту станции состоит из белья,
полетных костюмов, комбинезонов, обуви и спальных принадлежностей.
Имеется белье повседневное в различной цветовой гамме (типа «Камелия-А»
или «Камелия-Б»), спортивное («Камелия-С») и нательное хлопко-льняное.
Повседневное белье предназначено для ежедневной носки в течение семи
дней, спортивное - для занятий на физических тренажерах со сменой каждые
три дня. Нательное хлопко-льняное белье со сроком носки 7-8 дней
используется при надевании полетного снаряжения. Белье «Камелия-А»
состоит из фуфайки с длинными рукавами, длинных кальсон и носок. В
«Камелии-Б» - укороченные кальсоны и получулки. Масса комплекта белья
«Камелия-А» или «Камелия-Б» составляет 0,475 кг.
Спортивное белье состоит из фуфайки с короткими рукавами, трусов и
носок. Масса комплекта белья «Камелия-С» - 0,35 кг. Нательное хлопко-
льняное белье состоит из фуфайки с длинными рукавами, кальсон и носок.
Масса одного комплекта - 0,8 кг.
68
Средства медицинского обеспечения космонавтов орбитальной станции «Мир»
Таблица 5 (гл. 3)
Средства личной гигиены (СЛГ) космонавта
Наимено- вание Назначение Состав изделия (укладки), масса Расход на одного космонавта
1 2 3 4
Салфетки влажные Протирание кожи лица, шеи, рук, стоп ног, комп- лектующих изделий из наборов «Комфорт», обра- ботка отдельных участков тела после физических упражнений, пользования АСУ, а также для удаления электродной пасты после медицинских обследований Салфетка марлевая большая (450x330 мм) - 20 шт. Салфетка марлевая малая (330x225 мм) - 40 шт. Пакет герметично зава- ренный -10 шт. В каждом пакете находятся две салфетки большие, че- тыре малые, увлажненные лосьоном. 1,05 кг Три герметично заваренных пакета в тече- ние двух суток
Полотенца влажные Обтирание тела и головы при смене нательного белья и после работы в скафандре Полотенце из вафельной ткани (1000x350 мм) - 4 шт. Одно поло- тенце один раз в трое суток
Салфетки сухие Протирание лица и вспотевших участков тела после выполнения физических упражнений Салфетка марлевая большая (450x330 мм) - 20 шт. Салфетка марлевая малая (330x225 мм) - 40 шт. Пакет герметично зава- ренный - 20 шт. 0,4 кг Один пакет в течение 2-3 суток
Полотенца сухие из вафельной и махровой ткани Обтирание тела и головы после применения влаж- ного полотенца Полотенце вафельное (1100x400 мм) - 4 шт. Пакет герметично зава- ренный - 4 шт. Полотенце махровое (1100x400 мм) - 2 шт. Пакет герметично зава- ренный - 2 шт. В каждом пакете находится одно полотенце. 0,45 кг Один пакет однократно
СЛГ Салфетки для СПП Обработка средств приема пищи (СПП) Салфетка марлевая большая -12 шт. Салфетка марлевая малая - 36 шт. Пакет герметично зава- ренный -12 шт. В каждом пакете находятся одна большая салфетка и три малых. 0,4 кг Один пакет в течение суток
СЛГ Салфетки для полости рта Уход за полостью рта Колпачок -100 шт. Пакет герметично зава- ренный -100 шт. В одном пакете находится один марлевый колпачок, увлажненный специальным зубным эликсиром. 0,7 кг Один пакет однократно
Набор для личной гигиены «Ком- форт-1» Обеспечение гигиеничес- ких мероприятий. Примечание, для кос- монавта-женщины в набор входят пудра, гигиени- ческая губная помада, кремы Бритвенный аппарат - 1 шт. Кассеты (лезвия) - 1 уп. (5 шт.). Щетка массажная - 1 шт. Расческа -1 шт. Ножницы маникюрные - 1 шт.
69
Глава 3
Таблица 5, гл. 3 (окончание)
1 2 3 4
Пилка маникюрная - 1 шт. Крем для бритья - 1 туба. Крем после бритья - 1 туба. Щетка зубная - 1 шт. Паста зубная - 1 туба. Кусачки маникюрные - 1 шт. Зубочистки - 30 шт. (или зубная нить) 1,0 кг
Набор для личной гигиены «Комфорт-2» Обеспечение гигиени- ческих мероприятий двух или трех космо- навтов на транс- портном корабле «Союз ТМ» Расческа - 2-3 шт. Бритвенный аппарат - 2-3 шт. Ножницы маникюрные - 1 шт. Кассета (лезвия) - 1 уп. Крем для бритья - 1 туба; Крем после бритья - 1 туба; Паста зубная - 1 туба; Щетка зубная - 2-3 шт. Колпачок - 6-18 шт. Зубочистка -1 уп. (30 шт). 1,1 кг
Набор для личной гигиены «Комфорт-3» Дооснащение набора «Комфорт-1» средствами взамен использованных Паста зубная, крем до и после бритья, кассеты (лезвия) и т.п. 1,5 кг.
Комплект гигиенический «Аэлита» Обеспечение процедур по уходу за кожей головы и волосами В каждом пакете нахо- дится один флакон с жидким моющим сред- ством «Аэлита» и четыре пакета с сухими салфет- ками по одной в каждом. 0,7 кг Один флакон и четыре сал- фетки на 3-4 процедуры
Укладка «Гигиена-Ж» Обеспечение личной гигиены космонавта- женщины Тампоны «Тампакс» - 96 шт. Пакет дополнительный - 1 шт. 0,75 кг
Укладка с жевательной резинкой Обеспечение гигиены полости рта Жевательная резинка - 240 шт. 1,1 кг
СЛГ Салфетки для водных процедур Использование при проведении водных процедур в душевой кабине Салфетки для водных процедур - 14 шт. из ва- фельной ткани или че- тыре шт. из махровой ткани. 0,9 кг Одна салфетка на семь суток
Моюще- дезинфицирую- щее средство (МДС) Использование для мытья рук в умы- вальной кабине Пакет -12 шт. В каждом пакете по 12 герметично зава- ренных упаковок МДС. 1,4 кг Восемь упаковок МДС в течение суток
70
Средства медицинского обеспечения космонавтов орбитальной станции «Мир»
Полетный коатом ПК-14 предназначен для повседневной носки при
температуре не ниже -18 °C в течение 60-90 суток. Он соаоял из куртки,
брюк и джемпера (масса 1,25 кг). На заключительной стадии эксплуатации
станции использовали разработанный по просьбе космонавтов облегченный
гарнитур (масса 0,55 кг) из рубашки с короткими рукавами и шорт.
Таблица 6 (гл. 3)
Санитарно-бытовые средства на борту ОС «Мир»
Наимено- вание Назначение Состав изделия (укладки), масса Расход на одного космонавта
Салфетки санитар- ные для поверх- ностей Влажная дезинфекцион- ная обработка поверхностей Пакет герметично заваренный -10 шт. В одном пакете нахо- дится одна салфетка из вафельной ткани (500x375 мм), увлаж- ненная водным раствором моюще- дезинфицирующего препарата. 1,2 кг Одна салфетка один раз в течение 7 су- ток при перио- дической уборке Две салфетки один раз в 14 суток при генеральной уборке
Комплект фунгистат Антимикробная обработка поверхностей Перчатки резиновые - 1 пара; средство фунгистат - 5 уп. В одной упаковке находятся одна сал- фетка санитарная и препарат «Грилен-П» от 2,6 до 3,14 г. 0,4 кг Одна салфетка для обработки 1,5 м2 поверхности
Салфетки для душе- вой и умываль- ной кабин Санитарная обработка душевой и умывальной кабин Салфетки из вафельной ткани (160x190 мм) - 22 шт.; пакет - 1 шт. 1,2 кг Одна салфетка в одни сутки
Полетные комбинезоны состояли из комбинезона оператора, комбинезона-
утеплителя и комбинезона сменного, также разработанного по просьбе кос-
монавтов и используемого с 1995 года. Комбинезон оператора представлял
собой эластичный костюм без рукавов и воротника с центральной застежкой-
молнией, нагрудными внутренними и накладными карманами на брюках с
застежкой-молнией. Масса комбинезона оператора 1,2 кг. Комбинезон-утеп-
литель - однослойный, с центральной застежкой-молнией, воротником-
стойкой, верхними и нижними накладными карманами слева и справа;
используется при температуре окружающего воздуха +15-20 °C. Масса ком-
бинезона 1,6 кг. Комбинезон сменный использовался при выполнении космо-
навтом операторской деятельности. Он представлял собой полный комби-
незон с функциональными карманами для рационального размещения и
удобства пользования различными предметами, инструментами, приборами и
др. Масса сменного комбинезона 1,6 кг.
Обувь на ОС была представлена спортивными кроссовками массой 1 кг и
меховыми чулками (унтятами) массой 0,3 кг.
71
Глава 3
Спальные принадлежности космонавта представляли собой теплозащит-
ный спальный мешок типа СПМ-2МН со сменным вкладышем и с застежкой-
молнией, который обеспечивал комфортное размещение космонавта во время
сна и способствовал тем самым полноценному отдыху и восстановлению рабо-
тоспособности. Масса комплекта 3,8 кг.
Фармакологические средства, пищевые добавки, средства психологической
поддержки, рациональный режим труда и отдыха как средства профилактики
рассматриваются в соответствующих разделах книги.
Средства оказания медицинской помощи космонавту в полете
При возникновении необходимости лечения людей, находящихся в отда-
ленных местах, традиционный подход состоит в принятии мер по стаби-
лизации состояния пациента и транспортировке его в лечебное учреждение.
В космическом полете медицинская подготовка космонавтов должна быть
на уровне, необходимом для проведения на борту адекватного лечения при
возникновении травм или заболеваний [В.Г.Терентьев, Г.Л.Ярошенко, 1975,
A.Nicogossian, L.Leveton, 1990], при использовании консультативной помощи
специалистов наземной службы медицинского обеспечения и наличии в
распоряжении соответствующих средств, что не исключает, однако, возмож-
ности прекращения полета по медицинским показаниям.
Разработка средств оказания медицинской помощи космонавту на борту, в
том числе лекарственной, основывается на принципах сочетания высокой
эффективности с широким спектром действия и отсутствием нежелательных
побочных эффектов [И.П.Неумывакин и соавт., 1978], что представляет собой
самостоятельную сложную задачу. Использовавшиеся на ОС «Мир» средства
оказания медицинской помощи - бортовая аптечка и медицинские укладки
комплектовались с учетом накопленного опыта медицинского обеспечения
КП.
Рис. 16 (гл. 3). Аптечка бортовая
Учитывалась также вероятность возникновения в ходе полета тех или
иных заболеваний, исходя из анализа заболеваемости в наземных условиях
лиц, профессиональная деятельность которых связана с действием факторов,
близких к факторам КП [В.Г.Терентьев, Г.Л.Ярошенко, 1975; B.Nelson. et al.,
1990].
72
Средства медицинского обеспечения космонавтов орбитальной станции «Мир»
На транспортных кораблях «Союз» предусматривалась возможность
оказания первичной медицинской само- и взаимопомощи с помощью бортовой
аптечки (рис. 16, гл. 3). Медицинские укладки (15 видов) были пред-
назначены для профилактики функциональных расстройств и проведения
лечебных мероприятий на борту орбитальной станции. Они представляли
собой отдельные укладки с психотропными, сердечно-сосудистыми, проти-
вовоспалительными, антисептическими, перевязочными, желудочно-кишеч-
ными и урологическими средствами, различными средствами фармако-
логической профилактики, средствами против ожогов и травм, а также уклад-
ки неотложной помощи, одна из которых представлена на рис. 17 (гл. 3).
Конструктивно медицинская укладка была выполнена в виде жесткого
футляра, в котором размещены «книжечки» с лекарственными средствами
(например, таблетки в упаковке «Сервак», тубы, аэрозоли, шприц-тюбики,
тюби-ки-капельницы, пеналы) и инструкции, указывающие показания и спо-
соб применения находящихся в данной укладке средств.Масса бортаптечки,
отдельных укладок 0,7 кг (укладок неотложной помощи около 2 кг)
Рис. 17 (гл. 3). Медицинская укладка
неотложной помощи НП-2
Основные результаты разработки, эксплуатации средств
медицинского обеспечения космонавта
и некоторые перспективы
Для обеспечения экипажей ОС «Мир» в период с 1986 по 2000 год были
разработаны и поставлены на борт разнообразные штатные средства меди-
цинского обеспечения и медицинского контроля 14 наименований, средств
профилактики неблагоприятного воздействия факторов КП - 12, личной
гигиены и санитарно-бытовых средств - 17, полетной одежды - 12, средств
оказания медицинской помощи - 16 наименований.
В процессе эксплуатации средств медицинского обеспечения проводились
плановые замены устройств съема информации в связи с выработкой ресурса,
допоставки расходных материалов и средств в связи с истечением срока
годности, поставки усовершенствованных средств. Отмечались единичные
частичные отказы медико-технических средств, которые были устранены в
ходе полета. В целом надо отметить достаточно высокую надежность штатных
73
Глава 3
средств медицинского обеспечения, их надежную работу при длительной экс-
плуатации на станции. Оценка адекватности представленных средств и эф-
фективности их применения является прерогативой медицинских специа-
листов и приводится в соответствующих разделах книги.
Полученный опыт разработки и применения штатных средств медицин-
ского обеспечения длительных полетов космонавтов позволил выявить
дальнейшие направления их совершенствования, например, обеспечение воз-
можности беспроводной передачи показателей медицинского контроля внутри
обитаемых отсеков по инфракрасному каналу связи или использования новых
технологий при разработке базового многофункционального комплекса аппа-
ратуры периодических углубленных медицинских обследований, сопряжен-
ного по стандартному интерфейсу со специализированным медицинским или
бортовым компьютером и обеспечивающего возможность гибкого формиро-
вания программ целевых медицинских обследований космонавта на борту.
Накопленный на ОС «Мир» бесценный опыт разработки и эксплуатации
СМО является основой для продолжения работ на МКС и в будущем по
марсианской программе.
Литература
Александров В.А., Белгородский А.О., Майоров ГС. и соавт. Некоторые итоги и
перспективы аппаратурного биомедицинского контроля в космических полетах //
Космическая биология и авикосмическая медицина. Тезисы докладов XI конференции.
-М., 1998.-Т. 1.-С. 23-24.
Батенчук-Туско Т.В., Богоявленская Н.Л., Булкин В.С. и соавт. Аппаратурный
комплекс для углубленных медицинских обследований на космической станции //
Аппаратура и методы медицинского контроля. Материалы II Всесоюзной конференции.
- Л., 1982. - С. 132-134.
Богомолов В.В., Гончаров И.Б., Сгажадзе Л.Л. Общее состояние членов экспедиций
посещения после приземления // Результаты медицинских исследований, выполненных
на орбитальном научно-исследовательском комплексе «Салют-6» - «Союз». - М.,
1986. - С. 363-369.
Булкин В.С., Старцев Б.К. Малогабаритная аппаратура оперативного медицинского
контроля «Альфа-06» // Там же. - С. 211-213.
ГОСТ 28040-89 Комплекс систем обеспечения жизнедеятельности космонавта в
пилотируемом космическом аппарате. Термины и определения. - М., 1989. - 24 с.
ГОСТ Р 15.013-94 Система разработки и постановки продукции на производство.
Медицинские изделия. - М., 1994. - 33 с.
ГОСТ Р 50267.0-92 Изделия медицинские электрические. Общие требования
безопасности. - М., 1992. - 211 с.
ГОСТ Р 50444-92 Приборы, аппараты и оборудование медицинские. Общие
технические условия. - М., 1992. - 39 с.
ГОСТ Р 50804-95 Среда обитания космонавта в пилотируемом космическом
аппарате. Общие медико-технические требования. - М., 1995. - 118 с.
Григорьев А. И., Степанцов В. И., Тишлер В.А. и соавт. Средства и методы
профилактики неблагоприятного влияния невесомости // Результаты медицинских
исследований, выполненных на орбитальном научно-исследовательском комплексе
«Салют-6» - «Союз». - М., 1986. - С. 125-145.
Г/ровский Н.Н., Егоров А.Д., Ицеховский О.Г, Попов И.И. Медицинский контроль за
состоянием космонавтов в полете // Космическая биология и медицина. Руководство
по физиологии / О.Г.Газенко, ред. - М., 1987. - С. 242-254.
74
Средства медицинского обеспечения космонавтов орбитальной станции «Мир»
Дегтярев В.А. Вопросы адаптации человека к невесомости и пути дальнейшего
совершенствования системы медицинских исследований в условиях полета // Ап-
паратура и методы медицинского контроля. Материалы II Всесоюзной конференции. -
Л., 1982. - С. 76-78.
Егоров А.Д., Ицеховский А.Д., Алферова И.В. и соавт Исследования сердечно-
сосудистой системы Ц Результаты медицинских исследований, выполненных на
орбитальном научно-исследовательском комплексе «Салют-6» - «Союз». - М., 1986. -
С. 89-114.
Залогуев С.Н., Викторов А.Н., Шумилина Г.А. и соавт. Условия обитаемости
человека на орбитальной станции Ц Там же. - С. 36-54.
Зимин Ю.В., Голяков В.Н. Некоторые аспекты клинического применения холтеров-
ского мониторирования электрокардиограммы // Кардиол. - 1986, № 12. - С. 116-123.
Златорунский А.А. Базовый комплекс аппаратуры ОМК для пилотируемых
космических кораблей и станций различного назначения // Аппаратура и методы
медицинского контроля. Материалы I Всесоюзной конференции. - Л., 1975. - С. 34-38.
Какурин Л.И., Катковский Б.С.,Тишлер В.А. и соавт. Обоснование комплекса
профилактических средств применительно к задачам полетов орбитальной станции
«Салют» Ц Космич. биол. и авиакосм. мед. - 1978, № 3. - С. 20-27.
Касьян И.И., Талавринов В.А., Лукьянчиков В.И., Кобзев Е.А. Влияние антиорто-
статической гипокинезии и факторов космического полета на изменение объема
голени Ц Там же. - 1980, № 4. - С. 51-54.
Неумывакин И.П., Крупина Т.Н., Полевой Л.Г., Семейкина Л.А. Принципы
комплектации аптечки для обеспечения космонавтов наборами лекарственных средств
Ц Там же. - 1978, № 3. - С. 27-31.
Рожко В.Ф. О дальнейших задачах в вопросах разработки бортовой медицинской
аппаратуры // Аппаратура и методы медицинского контроля. Материалы II Всесоюзной
конференции. - Л., 1982. - С. 22-28.
Саморуков И.А., Хлопина С.Ф. Метрологические характеристики и параметры
измерителя массы. В сб. Аппаратура и методы медицинского контроля. Материалы II
Всесоюзной конференции. - Л., 1982. - С. 181-182.
Сарычев В.А., Сазонов В.В., Златорунский А.А. и соавт. Исследование точности при-
бора для измерения массы в условиях невесомости. Препринт ИПМ СССР. - 1978.
Строгонова Л.Б., Аргунова А.М. Верификационные проблемы исследования
биологических жидкостей человека в условиях микрогравитации // Тезисы докладов,
III Аэрокосмический конгресс IAC. - М., 2000. - С. 46.
Талавринов В.А., Лукьянчиков В.И. Динамика объема голени в 175-суточном
космическом полете // Актуальные проблемы космической биологии и медицины.
Тезисы докладов. - М., 1980. - С. 88.
Терентьев В.Г., Ярошенко Г.Л. Оказание медицинской помощи на борту
космического корабля // Космич. биол. и авиакосм. мед. - 1975, № 2. - С. 83-84.
Шумилина Г.А. Санитарно-гигиеническое обеспечение членов экипажей орби-
тального комплекса «Мир» и его дальнейшая перспектива // Космическая биология и
авикосмическая медицина. Тезисы докладов XI конференции. - М., 1998. - - М., 1998.
-Т.1.-С. 345-347.
Bulkin V.S. et al. Devices for medical investigations under hypogravity 11 12 Annu. Meet.
Commis. Gravitat. Physiol. - Leningrad, 1990,14-16 oct. - 1990. P. 9.
Nelson B., Gardner R., Ostler D. et al. Medical impact analysis for the space station 11
Aviat. Space Environ. Med. - 1990. - Vol. 61, № 2. - P. 169-175.
Nicogossian A., Leveton L. Space medicine requirements for NASA manned mission //
Medispace. - 1990. - Vol. 11, № 4. - P. 307-312.
Pipberger H.V., Arzbaecher R.C., Berson A.S. et al. Recommendation for
standardization of leads and specifications for instruments in electrocardiography
and vectorcardiography // Circulation. - 1975, Vol. 52, N 2. - P. 11-31.
75
Глава 4
Глава 4
ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКОЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Информационно-техническая система
медицинского обеспечения работ медицинских специалистов
при полетах на ОС «Мир»
А.П.Шуленин, А.В.Скороходов, А.Г.Никифоров
При решении проблем медицинского обеспечения длительных космических
полетов большое внимание уделялось созданию и развитию комплекса тех-
нических средств оперативного получения медицинской информации. Прогно-
зирование состояния здоровья экипажей при увеличении продолжительности
полетов, а также связанное с этим значительное возрастание объемов
получаемой медицинской информации, потребовали применения совер-
шенной электронной аппаратуры и вычислительной техники в системе тех-
нического сопровождения медицинского обеспечения пилотируемых полетов.
В 1980-х годах при подготовке к программе «Мир» в ИМБП были
проведены научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по
оснащению Центра управления медицинским обеспечением (ЦУМОКО) аппа-
ратурой прямого приема телеметрической, телевизионной и связной инфор-
мации с борта космических объектов. В ходе проведенных мероприятий были
сданы в эксплуатацию и введены в круглосуточное дежурство:
- телеметрический комплекс на базе двух комплектов станций МО-9;
- комплекс аппаратуры выделения телеметрической медицинской инфор-
мации «Радуга», основанный на ЭВМ АСВТ;
- телевизионный комплекс на базе аппаратуры «Аргус»;
- вычислительный комплекс, включающий две ЭВМ ЕС-1033;
- узлы открытой и закрытой телефонной связи;
- служба единого времени высокой точности (СЕВ-ВТ);
- радиорелейные линии высокоскоростной широкополосной связи для
приема бортового телевидения и телеметрии.
В ходе полета ОС «Мир», ЦУМОКО осуществлял постоянный сбор и об-
работку медицинской и радиационной информации на всех этапах подготовки
и проведения медицинского обеспечения пилотируемых полетов, а также
техническое и методическое сопровождение медико-биологических иссле-
дований, проводимых космонавтами на борту станции.
Развитая система связи позволила специалистам осуществлять опера-
тивное взаимодействие с полигонами • Министерства обороны и ведомст-
венными узлами, вести межмашинный обмен с вычислительным центром в
Центре управления полетами (ЦУП), получая весь объем бортовой научной и
служебной информации при проведении медицинского контроля и медико-
биологических исследований.
Дежурные медицинские группы ЦУМОКО совместно с врачами группы
медицинского обеспечения (ГМО ГОГУ) ЦУПа осуществляли круглосуточный
76
Информационно-техническое обеспечение
контроль состояния здоровья экипажей, изменений параметров систем жиз-
необеспечения (ОКО) и радиационной обстановки на трассе полета.
Постоянно пополнялся банк данных с результатами медико-биологических
исследований и медицинского контроля.
Создан большой архив бортовых видео- и аудиозаписей радиопереговоров
экипажей.
Кроме текущей ежедневной штатной работы ЦУМОКО по медицинскому
обеспечению полетов, специалисты постоянно совершенствовали техническое
сопровождение системы медобеспечения: шел отбор новых технических
средств, создавались автоматизированные системы обработки информации,
велось освоение и внедрение перспективных информационных технологий.
На этапе подготовки к летно-конструкторским испытаниям станции «Мир»
в ЦУМОКО были в основном решены следующие задачи:
- прием полного потока телеметрической информации, поступающей с
борта ОС;
- автоматическое выделение из общего потока бортовой телеметрии
медицинской и радиационной информации, получение данных о работе ОКО;
- ввод телеметрической информации в ЭВМ и ее обработка;
- регистрация телеметрической информации на магнитных и бумажных
носителях;
- вывод результатов обработки ЭВМ на индивидуальные и коллективные
средства отображения;
- прием и регистрация радиопереговоров экипажей по каналу «борт -
Земля»;
- прием, регистрация и раздача по системе внутреннего телевидения
бортовых телевизионных репортажей;
- прием, ввод и обработка на ЭВМ кардиометрической информации,
поступающей по звуковому каналу «Заря»;
- обеспечение оперативной громкоговорящей связи между всеми
участниками медицинского обеспечения.
Общая система сбора и обработки медицинской информации была пол-
ностью реализована к началу полета станции «Мир» и функционировала до
1993 года, а затем была модернизирована в связи с подготовкой к про-
ведению совместной российско-американской программы «Мир - НАСА».
Прием медицинской информации с космических объектов производился по
широкополосным телевизионным каналам связи от наземных измерительных
пунктов (НИП), передающих телеметрические данные в Москву и далее по
радиорелейной линии (РРЛ) «Останкино - ИМБП» на телеметрический комп-
лекс ЦУМОКО, где телеметрия через аппаратуру размножения (Д-327) рас-
пределялась потребителям.
Принятая телеметрия в режиме реального времени записывалась на
магнитных лентах (17СО6/07), на электрохимической бумаге стоек графи-
ческой регистрации (ПРГ-9СО9) и поступала для машинной обработки на
комплекс «Радуга» и в вычислительный центр на ЭВМ ЕС 1033.
Телеметрический комплекс в полном объеме задействовали при про-
ведении углубленных обследований космонавтов в «медицинские дни».
Остальное время два раза в сутки принималась информация для нужд службы
радиационной безопасности (СРВ). Длительность одного сеанса связи
составляла от 6 до 20 минут.
77
Гпава 4
Комплекс аппаратуры «Радуга», разработанный ОКБ «Импульс», являлся
техническим ядром системы сбора и обработки информации. Комплекс пред-
назначался для выделения необходимых параметров из общего потока
телеметрической информации, ввода параметров в ЭВМ М-7000 с после-
дующим вводом в ЭВМ ЕС-1033, оперативной обработки записей ЭКГ, ПГ,
параметров СЖО и радиационной безопасности, выдачей результатов обра-
ботки на дисплеи рабочих пультов дежурных врачей и табло коллективного
пользования в Главный зал управления ЦУМОКО.
Комплекс «Радуга» (рис. 1, гл. 4), в котором использовали ЭВМ серии АСВТ
М-7000 и М-6000, состоял из специальной аппаратуры сопряжения с телемет-
рическими станциями преобразования и обработки информации, передачи
данных (АПД), координации работы всех частей комплекса по разработанным
программам, сведенным в единую систему математического обеспечения.
Рис. 1 (гл. 4). Комплекс «Радуга» в рабочих помещениях
ЦУМОКО (1986)
Разработанная система связи комплекса обеспечивала взаимодействие
оперативных групп внутри комплекса и с организациями, принимающими
участие в летно-космических испытаниях (ЛКИ).
В основном использовали серийную приемопередающую аппаратуру, рабо-
тающую по стандартным телефонным и телеграфным физическим каналам.
Система связи обеспечивала прием радиопереговоров наземных служб с кос-
монавтами по каналу «Заря». Радиопереговоры записывались на магнитофо-
ны, стенографировались дежурными операторами с выделением сообщений
по медицинскому обеспечению: питанию, сангигиене, физическим нагрузкам,
водопотреблению, медицинскому контролю, СЖО, психологии и др.
78
Информационно-техническое обеспечение
Канал «Заря» использовался также для контроля сердечной деятельности
космонавтов с помощью прибора «Кардиокассета», преобразующего ЭКГ в
звуковые сигналы, поступающие в ЭВМ М-7000 для обработки и анализа.
По телетайпной связи поступали сообщения от Гидрометеослужбы о сол-
нечной активности для составления радиационного прогноза специалистами
Службы радиационной безопасности.
Была развернута широкая сеть прямой закрытой и открытой связи между
руководством Минздрава, дежурными сменами ЦУПа, полигонами, телеви-
зионным центром (Останкино), институтами АН СССР, воинскими частями
Минобороны и другими организациями, а также арендованы специализи-
рованные каналы телефонной и телексной связи с международными парт-
нерами.
Телевизионный комплекс создавался на базе аппаратуры «Аргус» и обес-
печивал прием и полуавтоматическое распределение телеизображений на
мониторы рабочих мест по всем помещениям ЦУМОКО.
Телевизионные репортажи, принимаемые с орбитальной станции, посту-
пали из телевизионного центра «Останкино» по трассе, включенной в общую
сеть сбора телевизионной информации ЦУПа, в которую были задействованы
наземные и спутниковые телевизионные каналы связи.
По внутренней сети телевизионного комплекса с помощью аппаратуры с
высокой разрешающей способностью (АПК) распределялась графическая ин-
формация, содержащая программу работы космонавтов на текущие сутки
полета, время начала и конца сеанса связи с бортом космического аппарата,
фоновые данные и результаты обработки информации на ЭВМ.
Аппаратура системы единого времени высокой точности (СЕВ-ВТ) вы-
полняла функции временной привязки программы космических исследований
на борту и наземного времени.
Существующие методы и средства медицинского обеспечения в целом
отвечали поставленным задачам и способствовали выполнению полетных
программ и научных исследований на ОС «Мир». Вместе с тем уже в начале
1990-х годов в связи с увеличением сложности и объема проводимых на ОС
штатных и научно-исследовательских работ стало очевидным, что потен-
циальные возможности развития этих методов и средств в определенной
степени лимитируются существующими возможностями различных видов
связи (телеметрии, голосовой, телевизионной и компьютерной) между
наземными службами управления и бортом пилотируемого объекта. Эти огра-
ничения определяли замедление скорости информационного обмена ЦУП -
борт и борт - ЦУП, а также между медицинскими специалистами, исследо-
вателями и космонавтами. Использование традиционных систем связи
ограничивало возможности исследователей и специалистов по оперативному
обеспечению космических полетов как по скорости и качеству передачи
данных, так по объему и методам обработки полученной информации.
Вместе с тем расширилось участие международных партнеров в полетах к
ОС «Мир» для осуществления совместных научных проектов. Появилась необ-
ходимость применения новых «международно принятых» технологий и
методов передачи и обработки информации.
В марте 1993 года в Институте космических исследований (ИКИ)
состоялось совещание, на котором было принято решение о создании проекта
«Российская космическая научная сеть Интернет (RSSI)» для объединения в
79
Гпава 4
одну компьютерную сеть всех российских космических научных центров, а так
же организации прямых каналов связи с зарубежными партнерами. В апреле
1993 года этот проект был принят, и в ИКИ началось строительство цент-
рального узла для обеспечения последующего подключения организаций -
участников проекта при активном участии специалистов NASA MSFC. Был
создан канал связи с NASA со скоростью 256 Кб/с для обеспечения между-
народного обмена.
В начале 1994 года начались работы по подключению ИМБП к сети RSSI и
созданию оперативной телекоммуникационной сети ИМБП. Первоначально
была принята схема четырехпроводного выделенного канала ИКИ - ИМБП
через узел связи М-9. После окончания работ по созданию канала в ИМБП
был установлен маршрутизатор CISCO 3000 и два модема - ZyXEL U-1496S и
Hayes Optima 2400. Первый модем выполнял роль основного и обеспечивал
выделенный канал со скоростью 19,2 Кб/с. Второй модем предназначался для
удаленного администрирования маршрутизатора. 3 марта 1994 года в
ЦУМОКО была подключена к сети первая рабочая станция.
Первоначально до 1994 года сеть состояла из 4 рабочих станций, сервера
на базе компьютера с процессором i386SX и одним модемом для удаленного
доступа. В качестве кабельной среды использовались коаксиальные кабели.
Были реализованы почтовые и файловый обмены, доступ к системам хране-
ния информации.
В 1994 году в рамках проекта «Мир - НАСА» начались проектные работы
по организации телекоммуникационного канала между организациями НАСА и
РКА (проект NASA-PSCNI). В рамках проекта предусматривалось создание
каналов, обеспечивающих телефонную, факсимильную, видеоконферен-
ционную, компьютерную связь. В конце 1994 года в ИМБП начались работы
по установке двунаправленного радиорелейного канала связи со скоростью
1,5 Мб/с с «Телеком - Останкино», факсимильного аппарата, системы
голосовой конференции и трех телефонных линий. На этот же канал через
аппаратуру уплотнения была переведена и оперативная сеть ИМБП -RSSI.
В начале 1995 года было установлено канальное оборудования сети,
центральный сетевой сервер на базе Acer Mate 486DX2-66 MHz, организованы
дополнительные каналы аудиоконференции и факсимильной связи, установ-
лена система бесперебойного питания. В ЦУМОКО был организован
телекоммуникационный узел (рис. 2, гл. 4). Кроме того, была запущена в
эксплуатацию система видеоконференции по каналу НАСА, который был
независим от систем телефонной/факсимильной/компьютерной связи, обла-
дал собственной выделенной полосой канала 128 Кб/с и работал по стандарту
AT&T PUBs 62310.
В конце 1995 - начале 1996 года в сети ИМБП - RSSI была проведена за-
мена центрального маршрутизатора на CISCO-2501, создан сервер удаленного
доступа IP-соединения и начались работы по подключению первых пользо-
вателей.
Для этой цели были собраны маршрутизаторы на базе стандартных РС-сов-
местимых компьютеров с минимальной конфигурацией, к которым были под-
соединены модемы типа ZyXEL U-1496, обеспечивавшие выделенный двух-
проводный канал со скоростью 19,2 Кб/с.
К концу 1996 года в схему добавили двухпроводный выделенный канал
14,4 Кб/с, маршрутизатор Telebit Netblazer LS и сервер 486DX4-100 MHz.
80
Информационно-техническое обеспечение
Для уменьшения аварийности отдельных сегментов сети и упрощения ее
администрирования и технического обслуживания в начале 1997 года было
начато использование и повсеместное внедрение альтернативного типа
кабельной системы - витой пары. Летом 1997 года была осуществлена замена
сетевого сервера - на Acer Altos 9000/М7 (процессор iPentium 200, 128 Мб
оперативной памяти, 3 жестких диска). В октябре 1997 года был запущен
Web-сервер института на базе компьютера Apple Power Macintosh 7600/120 с
серверным программным обеспечением Webstar.
В декабре 1997 года были проведены первые видеоконференции через
Интернет с университетами штата Вашингтон.
В начале 1999 года были начаты работы по замене ранее проложенного до
оконечных пользователей коаксиального кабеля.
Рис. 2 (гл. 4). Телекоммуникационный узел ЦУМОКО
К концу первого квартала 1999 года работы по перестройке кабельной
сети были закончены: коаксиальный кабель используется только для соеди-
нения коммутационных узлов сети ИМБП. В апреле 1999 года был увеличен
модемный пул для доступа удаленных пользователей до четырех модемных
линий, один канал был выделен для задач администрирования сети.
В конце 1999 года в связи с увеличением загрузки компьютерной сети и
возникновением необходимости работы по более надежному и устойчивому
каналу связи был осуществлен переход от сети RSSI к провайдеру «Телеком -
Останкино».
Тогда же были запущены в опытную эксплуатацию инфракрасный канал 10
Мб/с и видеосервер, позволяющий передавать видеоданные в сеть Интернет
по протоколу Quick Time Streaming.
81
Глава 4
К этому времени в зале управления ЦУМОКО были организованы и
подключены к сети рабочие места оперативных дежурных, дежурного пси-
холога, врача-специалиста, специалиста по средствам радиационной без-
опасности, администратора баз данных и оперативного сервера. Проведен
демонтаж пультового оборудования с учетом подключения к сети и исполь-
зования существующих каналов связи с ЦУПом. Определены сетевые фор-
маты, почтовые и транспортные протоколы передачи данных. Разработаны
регламент и инструкции по сетевому обмену полетной медико-биологической
информацией для всех категорий пользователей сети. На этапах полетов на
ОС экспедиций ЭО-26-28 были последовательно отлажены сетевые инфор-
мационные каналы связи с ЦУПом, РКК «Энергия», ЦПК им. Ю.А.Гагарина,
Главным федеральным управлением медико-биологических и экстремальных
проблем и Российским космическим агентством. Активно функционировала
линия аудио-, видеоконференционной и факсимильной связи с Космическим
центром им. Джонсона (г. Хьюстон).
В процессе разработки структуры и организации оперативной телеком-
муникационной сети ИМБП на базе сетевого телекоммуникационного узла
ЦУМОКО были разработаны и реализованы схемы подключения абонентов
сети - специалистов по медицинскому сопровождению пилотируемых поле-
тов. Определены система сетевой адресации и протоколы информационного
обмена.
В 2000 году были начаты работы по прокладке оптоволоконного канала
для замены существующего радиорелейного общего канала. Оптоволокно
было решено использовать в качестве универсального канала для сети ИМПБ
и для обеспечения проекта РКА - НАСА. Радиорелейный канал был переведен
в статус резервного с возможностью горячего переключения.
В схему построения сети, действующей на заключительном этапе
эксплуатации ОС «Мир», при сопровождении последних двух экспедиций на
ОС было последовательно подключено свыше 150 рабочих мест специалис-
тов, основная часть которых была связана с сопровождением полета и учас-
тием в научных российских и международных программах.
Одним из абонентов оперативной телекоммуникационной сети является
комплекс обмена с ЦУП-М информацией медицинского контроля и медицин-
ских научных экспериментов.
При проведении медицинского контроля, научных экспериментов и меди-
ко-биологических исследований решающее влияние на эффективность меди-
цинской и исследовательской деятельности оказывают технологии получения
информации непосредственно с борта орбитальной станции (или МКС).
С учетом большого объема информации медико-биологического характера,
подлежащей обработке и передаче потребителям, в ЦУП-М был создан само-
стоятельный автоматизированный комплекс программно-аппаратных средств
по медицинскому обеспечению полетов и медико-биологических научных экс-
периментов.
В период совместной эксплуатации технологий (телеметрической и ком-
пьютерной) комплекс осуществляет прием телеметрии, предварительную
обработку и распределение информации по компьютерной сети орга-
низациям-партнерам. В 2000 году в ЦУМОКО был создан комплекс обмена с
ЦУПом информацией медицинского контроля и медицинских научных
экспериментов.
82
Информационно-техническое обеспечение
Комплекс обмена был создан на основе использования современных вы-
сокопроизводительных средств вычислительной техники, обладающих ши-
рокой номенклатурой внешних устройств и обеспечивающих применение но-
вых информационных технологий при создании эффективной системы для
медицинского обеспечения пилотируемых полетов, проведения медицинских
научных экспериментов, организации взаимодействия медицинских структур
ИМБП и ЦУПа.
Комплекс обмена предоставляет оперативный доступ специалистам Инс-
титута по медико-биологическому обеспечению пилотируемых полетов к
результатам медицинского контроля и научных экспериментов, а также воз-
можность тематической обработки полученной информации.
Комплекс построен по модульному принципу. Каждый модуль (подсистема)
выполняет набор определенных функций, совокупность которых обеспечивает
решение конкретного класса задач. Модульный принцип позволяет нара-
щивать функциональные возможности комплекса путем его постепенного до-
оснащения техническими средствами по мере расширения круга задач.
Программно-математические средства комплекса обеспечивают много-
пользовательский авторизированный доступ к телеметрическим данным на
сервере с учетом права доступа; генерацию отчетов в виде алфавитно-
цифровых и графических кадров, а также документирование результатов об-
работки данных.
Программно-аппаратные средства комплекса работают в круглосуточном
режиме. Комплекс обеспечивает защиту информации и программно-аппа-
ратных средств от несанкционированного доступа. Применяются только сер-
тифицированные средства защиты.
В заключение необходимо отметить, что все перечисленные технические и
программные средства и технологии, планомерно разработанные и внед-
ренные коллективом ЦУМОКО в практику обеспечения космических полетов
экспедиций на ОС «Мир», в настоящее время используются и при сопро-
вождении полетов на МКС.
Создание информационных систем медицинского обеспечения
полетов орбитальной станции «Мир»
И.И.Попова, Л.Д.Анохина
Процесс создания и использования информационных сетевых систем в
наше время является необходимым для всех, кто профессионально связан с
передачей, обработкой и хранением распределенной информации.
Общая концепция развития информационной системы медицинского обес-
печения космических полетов [В.В.Богомолов и соавт., 1997] - это создание
распределенной информационной структуры на основе построения инфор-
мационной сети и применения современных технологий сетевой передачи и
цифровой обработки медико-биологической и вспомогательной информации.
Первые шаги в этом направлении были сделаны уже в 1988-1989 годах,
когда был организован простейший сетевой информационный обмен между
рабочими оперативными дежурными группами медицинского обеспечения
(ГМО ГОГУ) Центра управления полетами (ЦУП) и Центром управления
83
Глава 4
медицинским обеспечением (ЦУМОКО) Института медико-биологических
проблем (ГНЦ-ИМБП). Были опробованы различные варианты сетевых
протоколов и программных средств преобразования и сетевой передачи
информации, позволяющие специалистам, сопровождавшим первые экспе-
диции на ОС «Мир», круглосуточно передавать друг другу электронные опе-
ративные документы.
На первом этапе работы информационный обмен был реализован по линии
межмашинной модемной связи ЦУП - ЦУМОКО с использованием выделенных
ТЛФ каналов, модемов типа HP 37212А и сетевого пакета программ «Kermit».
Далее, в связи с возросшей загрузкой каналов и увеличением канальных
помех передача данных осуществлялась с помощью системы «Lexand-2400»,
состоящей из модемов и программного пакета и наиболее адаптированной к
характеристикам отечественных линий связи.
В 1994 году в ЦУМОКО была создана сеть участников медицинского обес-
печения для их оперативного взаимодействия при сопровождении полета,
информационного обмена с организациями космической отрасли.
В целях создания единой информационной системы медико-биологических
исследований были определены основные информационные потоки и струк-
тура медико-биологической оперативной информации, а также намечены пути
адаптации информационной инфраструктуры медицинского обеспечения
полетов, существующей в ГНЦ-ИМБП, к условиям функционирования в сос-
таве единой информационной сети [А.П.Шуленин и соавт., 2000]. Для этого
были созданы основные формы документооборота, согласованы с опера-
тивными службами ЦУПа сетевые форматы передачи массивов данных и
приведены основные требования к сетевому представлению информации.
В плане регламентации информационного обмена были разработаны
необходимые методики, определяющие оперативное взаимодействие между
дежурными группами ГМО ЦУПа, ЦУМОКО и специалистами ГНЦ-ИМБП.
Так, методики и инструкции по обмену полетной медико-биологической
информацией в оперативной телекоммуникационной сети ИМБП, которые
действуют в настоящее время, регламентируют порядок работы дежурных
оперативных групп и специалистов ИМБП и ЦУПа по подготовке, проверке и
передаче информации по сетевым протоколам электронной почты. В
разработанных документах рассмотрены сетевой обмен по каналу ГМО ГОГУ -
ЦУМОКО, передача оперативной информации и выборок из баз данных в ФУ
«Медэкстрем», РКА и специалистам ИМБП, некоторые вопросы и рекомен-
дации по работе с программным обеспечением.
В 1992 году в ЦУМОКО начали разрабатывать отдельные элементы единой
информационной системы, которые последовательно испытывали и внедряли
в течение полетов основных экспедиций на ОС «Мир».
Так, была разработана, апробирована и эффективно использовалась в
штатном режиме, начиная с 1994 года, оперативная база данных (БД) меди-
цинских заключений.
Программы управления БД написаны на языке FoxPro, модификации
которого до сих пор являются высокоэффективным средством создания быст-
родействующих систем. Этому программному продукту было отдано пред-
почтение перед такими функционирующими на момент разработки системами,
как DBASE-4, RBASE-5, Clipper, Paradox, вследствие его большей гибкости и
расширенных возможностей работы с текстовыми данными.
84
Информационно-техническое обеспечение
БД представляет собой индексированную текстовую базу, построенную по
реляционной модели, с преимущественным использованием Мето-полей.
Такая организация текстовых данных дала возможность не накладывать огра-
ничений на их размер, способ ввода и метод редактирования.
Несомненным преимуществом с точки зрения целостности и достоверности
медицинской и научной информации является ее сохранение в Мето-полях
базы в первоначальном текстовом виде без коррекции и редактирования.
Осуществляется контекстный поиск, поиск по разделам, датам, экспедициям.
Для каждой экспедиции заполнялась своя база данных. Такое разделение
позволило в течение всей эксплуатации вносить изменения в информа-
ционную структуру, добавлять новые поля, не подвергая изменениям весь
массив данных. При этом менялась только программа управления, которая
объединяет все базы данных, основные и вспомогательные, в единую инфор-
мационную систему. Объем внесенной в базу информации (с ЭО-17 по ЭО-28)
на настоящий момент составляет свыше 13 Мб.
Параллельно для каждой экспедиции заполнялась контекстно-зависимая
справочно-информационная база по экспериментам, построенная по прин-
ципу Help-помощи и служащая вспомогательной базой данных. Поиск данных
осуществлялся по ключам (шифрам экспериментов и их названиям) и по
контексту.
FP2 IOXPROI______________________________
4Г 8 х 16 _xJ g|>|(S,| ЕЭ| <|s а|
MEJ,£XbHUE МЕД. ЭКСПЕРИМЕНТУ 4 №*>№&
Закл.М 6 Дата: 23,03,99 /9.03,99_________________ ___________
ОТМЕТЬТЕ ПУНКТ ЗАКЛЮЧЕНИЯ-
1.1 Параметры микроклимата
1.2 Замечания по работе СОХ
1.3 Радиационная обстановка
1.4 Санитарно-гигиеническая обстановка
1.5 Питание ;вод о потребление
2 . Медицинские эксперименты
3.1 Сообщения в сеанс
3.2 РТО
3 .3 Использование сре
3.4 Нервно-психическа
3.5 Мероприятия по пс
4 Результаты мед.конт
4.1 Сведения о работе
4.2. Антропометрическ
4.3. Исследования сер
4.4. Лабораторные исс
5 Сведения о приеме л
б Рекомендации МГ ИМБ
7 Рекомендации, выдан
8 Дополнительные данн
«««.«««««•••РАДИАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ- — -- —
♦”Рамон”Исследование динамики накопления дозы
* "Фантом” Получение и анализ эксперименталь’сч
» — БИОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ —
• ’•Гравирецепция”.Исследование гравлрецептивя
"Ядро” (* Инкубатор *25")
^8Паск) ffEudotaPto|| FP2 - 10XPR0L Щ 15:01
Рис. 3 (гл. 4). Экранный интерфейс базы данных
На рис. 3 (гл. 4) представлен экранный интерфейс БД и показано окно
представления справочной информации.
85
Глава 4
Штатная эксплуатация в течение последних 11 основных экспедиций на ОС
«Мир» и анализ запросов специалистов показали эффективность работы базы
данных по следующим направлениям:
- поиску информации о проведении медицинского контроля и основных
работ на борту в основном в течение текущей экспедиции;
- поиску и подборке специалистами, ответственными за эксперимент, ин-
формации о проведении научных медико-биологических экспериментов и
полученных результатах (особенно эффективным этот поиск был при обра-
щении к архивным данным за предыдущие экспедиции);
- выборке и работе с оперативной информацией за текущую экспедицию
и архивной информацией специалистов медицинской группы института и
психологов группы ГМО ГОГУ ЦУПа для составления сводок и отчетов;
- контекстному поиску информации для определения даты события с
дальнейшим подробным тщательным поиском информации по стенограммам.
На этапе завершения работы ОС «Мир», когда большинство специалистов
анализировали итоги многолетней научно-исследовательской деятельности,
их обращение к базам данных, возможность поиска и анализа результатов за
8-10 экспедиций, показали несомненную ценность осуществленной про-
граммной разработки.
Что касается справочной базы данных, то последнее время более быстрым
и удобным способом работы со справочной информацией там, где не тре-
буется основательного поиска и быстрого обращения к архивным данным,
является создание справочных Web-серверов.
Такой справочный оперативный сервер «Медицинское обеспечение КП»
был аппаратно-программно реализован на базе PC Acer Entra 586 и пакета
Server Seven Version 0/92. Web-сервер работает по HTTP-протоколу под
управлением сетевой операционной системы Windows NT 4.0. с осуществ-
лением ограниченного прямого санкционированного доступа по внутренней
компьютерной сети ГНЦ-ИМБП.
В настоящее время каталог данных сервера включает в себя основные
справочные материалы, результаты исследований, схемы и графики. Инфор-
мационная структура сервера в основном соответствует структуре медико-
биологической оперативной информации.
Web-сервер содержит основную необходимую оперативную информацию.
Это разделы:
1. Информация.
2. Архив.
3. Программа полета.
4. Медицинский контроль.
5. Эксперименты.
6. Результаты медицинского контроля.
7. Микроклимат.
8. Радиационная обстановка.
9. Послеполетные обследования (КФО) - начиная с ЭО-28.
В разделе «Информация» содержатся справочные материалы, которые
были внесены для электронного серверного представления, исходя из наибо-
лее часто повторяющихся запросов специалистов и руководства медицинским
обеспечением. Информация была подготовлена с участием специалистов
ИМБП и тщательно перепроверялась в соответствии с данными ЦУПа, цикло-
86
Информационно-техническое обеспечение
граммами полетов и стенограммами радиопереговоров. Раздел включает
следующие подразделы:
- экспедиции на ОС «Мир» (экипажи, даты старта и посадки, дли-
тельность);
- экспедиции корабля «Спейс шаттл» на ОС «Мир»;
- российские и советские космонавты;
- иностранные космонавты (астронавты);
- российские космонавты, летавшие на корабле «Спейс шаттл» к ОС
«Мир»;
- полеты транспортных грузовых кораблей (ТГК);
- операции «Выход» на ОС «Мир»;
- общая информация (структура медицинского обеспечения, структура
информации, специалисты). Разделы 3-9 содержат оперативную информацию
для текущей экспедиции. В разделе «Архив» возможно обращение к инфор-
мации предыдущих экспедиций (ЭО-28, ЭО-27 и некоторые основные резуль-
таты ЭО-26).
Разделы «Медконтроль» и «Эксперименты» включают графики реального
проведения штатного медицинского контроля и научных экспериментов.
В течение ЭО-27 были созданы формы представления для оперативного
сервера, отражающие результаты проведения космонавтами на борту систе-
матического медицинского контроля:
- результаты физических тренировок;
- исследования сердечно-сосудистой системы;
- антропометрические обследования;
- биохимические исследования;
- измерение уровня шума;
- микробиологический контроль;
- исследования крови.
Там, где это необходимо, показывалась динамика изменения данных.
Примером представления результатов может служить страница сервера с
данными о проведении исследования крови «Гематокрит» (рис. 4, гл. 4).
В разделах «Микроклимат» и «Радиация» содержится информация по
состоянию среды обитания в модулях орбитального комплекса:
- параметры микроклимата на ОС «Мир» в пилотируемом режиме полета;
- параметры микроклимата ОС «Мир» в беспилотном режиме полета;
-радиационная обстановка в пилотируемом и беспилотном режимах
полета.
Основная задача в режиме беспилотного полета ОС «Мир» состояла в
контроле по телеметрическим каналам связи основных параметров положе-
ния станции и состояния ее внутренней среды, в частности, параметров
микроклимата (общего давления и температуры в модулях станции). Набор
регистрируемых параметров определялся оставленными включенными на
станции температурными датчиками и газоанализаторами.
Данные о состоянии среды обитания на ОС «Мир» в беспилотном режиме
полета, вплоть до момента окончания функционирования ОС, поступали с
телеметрических датчиков, расположенных в базовом блоке и модуле
«Квант».
Архив заполнялся в формате базы данных .dbf и .xls по мере поступления
информации по телеметрическим каналам.
87
Глава 4
В ЦУМОКО данные поступали из группы СЖО ЦУПа и через отдел 057 РКК
"Энергия". Объем архива за 1999-2001 годы составил 2979 записей данных.
Одновременно информация заносилась для серверного представления в
табличном и графическом виде (рис. 5, гл. 4). Запросы на получение данных
регулярно предъявлялись со стороны научных сотрудников и руководства
института.
Q ms.fbnp.i3si.fu • Microsoft Internet Eplore
Файл Правка Приход Избранное 2
Рис. 4 (гл. 4). Серверное представление данных
по исследованию «Гематокрит»
Надо отметить, что вся информационная часть Web-сервера согласовы-
валась с ведущими специалистами по медицинскому обеспечению.
Анализ обращений к серверу показал, что наибольшее число составляли
запросы специалистов по составу и программам экспедиций, датам и времени
основных операций на борту, данным об иностранных космонавтах, полетах
ТГК и «Спейс шаттл», параметрам микроклимата в беспилотных режимах
работы, динамике изменения радиационных данных. Проведением кон-
кретных экспериментов (даты, количество, результаты) в основном интересо-
вались специалисты, отвечающие за конкретный эксперимент.
88
Информационно-техническое обеспечение
Что касается перспективы развития разработки, то в дальнейшем, для
целей сопровождения МКС, запланировано установить оперативный Web-cep-
вер в штатном режиме работы под управлением операционной системы Sun
Solaris семейства Unix и связать его с оперативными базами данных.
Начиная с 1998-1999 годов при создании и применении информационных
систем перешли на использование конкретных информационных технологий,
определение и защиту прав доступа и качественное улучшение характеристик
передаваемой информации.
да ms.ibiap.itti.ru • Microsoft Internet Explorer
$айл Правка Дин Переход Избранное 2
Г Оиерлнвиое медицинское обеспечение КП
Рис. 5 (гл. 4). Серверное представление динамики изменения общего давления
в базовом блоке ОС «Мир» в беспилотном режиме полета
Одной из важных составляющих информационного потока, поступающего с
борта ОС, являются радиопереговоры по системе «Заря» членов экипажей с
врачами и специалистами наземных служб.
Переход на сетевой режим информационного обмена потребовал аналого-
цифрового преобразования аудиоинформации, поступающей с борта ОС, и
передачи по сети оцифрованного голосового сигнала с последующей обра-
боткой аудиомассивов. Одновременно стала необходимой защита распре-
деленной информации от несанкционированного доступа по сети.
89
Глава 4
В результате тщательного маркетинга существующих на российском рынке
систем ввода и обработки аудиоинформации и знакомства с системами,
используемыми специалистами ЦПК и ЦУПа, для реализации этой задачи в
качестве базовой была выбрана многоканальная система звуковой компью-
терной записи радиопереговоров «Phantom», обеспечивающая:
- запись и воспроизведение голосовых сеансов в режиме реального
времени с использованием накопителя на жестком диске;
- многоканальный режим работы (в данном случае 4 канала);
- возможность параллельной записи, прослушивания и составления
стенограмм переговоров с использованием текстового редактора;
- архивирование звуковых файлов на жестком диске;
- возможность создания архива на внешних носителях большой емкости;
- возможность поиска информации в базе данных;
- сохранение параметров звукового сигнала при записи с возможностью
управления качеством сигнала;
- использование режима сжатия информации.
Для организации сетевого администрирования системы были предусмот-
рены:
- система разграничения доступа;
- интеграция в сеть для дистанционного управления системой;
- интеграция в сеть для распределенной обработки аудиоинформации.
Предустановленное программное обеспечение системы «Phantom» вклю-
чало в себя:
- программу настройки каналов «Монитор»;
- базу данных «Navigator» с возможностью прослушивания сеансов
связи;
- программу управления доступом для администратора системы.
Дополнительно были установлены лицензионные программные средства
для составления и рассылки стенограмм.
Для реализации в штатном режиме функционирования комплекс был
установлен на рабочем месте оперативного дежурного и подключен к опе-
ративной сети ЦУМОКО. Разработанные методическая документация и инст-
рукции определили регламент работы с системой, включающий круглосу-
точную запись, прослушивание и выбор по запросу из БД сеансов радиопе-
реговоров. Был подробно описан пользовательский интерфейс (рис. б, гл. 4) и
режимы работы системы.
В течение ЭО-27-28 был полностью осуществлен переход на цифровой
режим записи. Переговоры были записаны дежурными операторами на зву-
ковой сервер, сформированная база данных обработана, составлены элект-
ронные стенограммы всех без исключения переговоров. Стенограммы еже-
суточно пересылались по почтовому протоколу групповой рассылки спе-
циалистам по медицинскому обеспечению, имеющим прямое подключение к
оперативной информационной сети.
Объем аудиобазы данных базы за экспедицию ЭО-27 превысил 583 Мб, за
ЭО-28 - 0,98 Гб. Объем архива стенограмм, введенных по результатам про-
слушивания аудио-базы за ЭО-28, составил 3,35 Мб.
Опыт практической реализации показал эффективность работы системы
для обеспечения высокой скорости обработки и передачи информации, кон-
текстного поиска ссылок на информацию в краткой стенограмме (аннотации)
90
Информационно-техническое обеспечение
переговоров с дальнейшим поиском и прослушиванием в базе данных, а
также с точки зрения защиты оперативных данных. Несомненным преиму-
ществом является также и то, что появляется дополнительная возможность
передать специалисту на компьютер интересующий его звуковой фрагмент.
В аппаратно-программном плане развития средств обработки аудио-
информации было предусмотрено создание системы регистрации и анализа
речевого сигнала, включающей звуковой сервер, станцию прослушивания
эксперта-психолога и устройства архивации данных.
_; pitqhh еигатор-f
Действия Редактировать Вид Окна
О программе.. -|t?| х|
6. Ф) Ё
К.. 1 И Комментарий Ви... с. Канал | Время начала Время окончания 13
'• Проверка герметичности СК и люков ОБО,... 1270 1 УКВ-2 28/08/199900 2019 28/06/199900:31:41
Готовность к спуску, работа систем, обстано. 1271 1 УКВ-2 28/08/199901:41:36 28/08/1999-02 05:24
Разделение спуск» приземление 1272 *•*> Предстартовая подготовка старт, выведение... 1 * 4’ Включение'Чайки' подготовка к маневру, т... 2 € Срабатывание сигнализации 'состав воздух... 3 - v Парциальное давление кислорода патрон ... 4 • € Параметры атмосферы,, температура в БО (... 5 1 УКВ-2 28/08/199903:15:47 28/08/199903:27:23 1 УКВ-2 4/04/200006:52:36 4/04/200008:4215 2 УКВ-2 4/04/200009:49:33 4/04/200010:13:34 3 УКВ-2 4/04/200011:19:30 4/04/200011:39:56 4 УКВ-2 4/04/200012:54:07 4/04/200013:07:09 5 УКВ-2 4/04/200014:26:31 4/04/200014:42:22
Самочувствие, указания по контролю герме...
Рекомендации по проведению теста РУП при..
Изменения в БД по проверке герметичности...
Ввод уставок на изменение ориентации о п...
Проведение маневра расход топлива за ман..
Доклад о проведении маневра передача да..
Замена патрона очистки в БО, предостереже
Замена патрона очистки в БО, переговоры с...
Замена патрона очистки в БО, переговоры с...
Монитор Каналы Показать
Помощь
17
18
19
20
21 .
1:36:36
«2
к
Рис. 6 (гл. 4). Вид пользовательского интерфейса
системы «Phantom»
:05:22
:36:48
09:00
:38:37
:08:45
:42:11
Кроме того, в дальнейшем для технического развития системы пред-
усматривается подключение отдельного параллельного канала, запись аудио-
информации по которому будет производиться без сжатия для последующего
хранения, передачи и спектрального анализа специалистами.
91
Глава 4
На настоящий момент уже апробированы отдельные элементы этой
системы, но уже для целей МКС.
Надо сказать, что в плане творческого поиска был разработан и проект
под базу данных стенограмм под управлением Visual Fox Pro, но работа над
этим проектом была приостановлена из-за неэффективности его сетевых
решений.
В настоящее время эта работа осуществляется в едином проекте сервера
сетевых баз данных (под управлением операционной системы Sun Solaris
Ultra) для целей медицинского сопровождения PC МКС.
Подводя итоги проделанной работы, можно сделать краткий вывод:
разработка и внедрение в практику представленных информационных систем,
построенных на основе использования современных сетевых и инфор-
мационных компьютерных технологий, позволили наиболее эффективно
использовать весь массив оперативной, телеметрической, медико-биоло-
гической, справочной и вспомогательной информации как текстовой,
таблично-графической, так и мультимедийной, для целей медицинского
обеспечения космических полетов экспедиций на ОС «Мир».
Литература
Богомолов В.В., Гончаров И.Б., Шуленин А.П., Попова И.И. Модернизация методов
и аппаратных средств информационного обеспечения пилотируемых космических
полетов Ц Авиационная и космическая медицина. -1997. - 6. - С. 8.
Шуленин А.П., Попова И.И., Скороходов А.В., Анохина Л.Д. Вопросы создания
единой информационной системы медицинского обеспечения космических полетов на
основе внедрения сетевых технологий передачи данных // Там же. - 2000. -
6. - С.23.
92
Санитарно-гигиеническое обеспечение
Глава 5
САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Физические факторы среды обитания
орбитальной станции «Мир»
Р.И.Богатова, А.Н.Агуреев, И.В.Кутина, С.В.Спиридонов
Введение
Среда обитания пилотируемых космических аппаратов (ПКА) определяется
эколого-гигиеническими условиями, которые создаются в результате жиз-
недеятельности человека и влияния факторов окружающей среды и под-
держиваются с помощью различных систем жизнеобеспечения (ОКО) в
пределах, необходимых для сохранения здоровья и высокой работоспо-
собности космонавтов.
Среда обитания ПКА должна быть безопасной для экипажа. При обес-
печении комфортных и безопасных условий пребывания членов экипажей в
ПКА показатели, характеризующие состояние искусственной среды обитания,
должны находиться в пределах установленной нормы. Именно поэтому про-
водятся исследования для установления допустимых значений физических
факторов среды обитания, к которым относятся общее давление газовой
среды, парциальное давление кислорода и углекислого газа, состояние
микроклимата, уровни запыленности, освещенности и шума, электромаг-
нитные излучения и поля, интенсивность ультрафиолетового облучения.
Результаты исследований среды обитания орбитальной станции (ОС)
«Мир» в течение 15 лет ее эксплуатации свидетельствуют о том, что фи-
зические факторы среды во многом зависели от состояния элементов систем
жизнеобеспечения (ОКО) и, как правило, выход за пределы нормативов по
среде обитания был связан с выработкой ресурса или нарушениями работы
тех или иных систем и агрегатов ОКО.
В данном разделе представлены результаты исследований микроклимата и
акустической обстановки в период работы основных экспедиций (ЭО) на ОС
«Мир».
Микроклимат
Основная проблема пилотируемых космических полетов - обеспечение
оптимальных условий для профессиональной деятельности экипажей ПКА,
поэтому оценка микроклимата как основы для прогнозирования состояния
здоровья и работоспособности человека является актуальной гигиенической
задачей.
К микроклимату обитаемых отсеков ПКА с искусственной атмосферой,
которые являются не только местом активной профессиональной дея-
тельности космонавтов, но и их жилыми помещениями, должны предъяв-
ляться более жесткие, чем в промышленности, требования при создании
комфортных условий.
93
Гпава 5
Для гигиенической оценки микроклимата используют много показателей. С
одной стороны, это метеорологические параметры (температура, влажность,
подвижность воздуха и др.), с другой - показатели физиологических реакций
организма, характеризующие его тепловое состояние и термоустойчивость
[Г.И.Новожилов и соавт., 1987]. В данном разделе книги сделана попытка
оценить микроклимат газовой среды жилых отсеков ОС «Мир», в частности,
по температуре и влажности, с учетом субъективной оценки членов экипажа
по теплоощущениям. Теплоощущения человека зависят от величины тепловой
нагрузки и являются адекватной субъективной оценкой микроклимата
[Р.И.Богатова и соавт., 1998]. В комфортных по теплоощущениям условиях в
организме человека нет избытка или недостатка тепла, но, чем больше на-
пряжение механизма терморегуляции для поддержания теплового баланса,
тем больше степень дискомфорта.
Необходимо отметить, что невесомость фактически «устраняет» естест-
венную конвекцию газов и может влиять на теплопродукцию организма.
Результаты этого воздействия могут проявиться как простым различием в
количестве физической работы в течение дня, так и более существенным
изменением функции систем поддержания метаболизма [Д.Валигора, 1997].
Температурный комфорт представляет собой (по субъективной оценке) то
состояние, при котором человека удовлетворяют температурные условия
среды обитания. До ЭО-22 параметры микроклимата обитаемых отсеков ОС
«Мир» оценивали на соответствие ГОСТ 23149-78, однако при разработке
нового нормативного документа для ПКА были предъявлены более высокие
требования к микроклимату и представлены другие диапазоны температуры и
влажности газовой среды ПКА. В настоящее время для обеспечения комфорта
в космических кораблях типа «Союз» и орбитальных станциях требуется
соблюдение температур в соответствии с ГОСТ Р 50804-95 в диапазонах,
которые представлены в табл. 1 (гл. 5).
Таблица 1 (гл. 5)
Допустимые параметры температурно-влажностного состояния газовой среды ПКА
(ГОСТ Р 50804-95)
Наименование параметра Рабочий диапазон | Допустимый диапазон
Температура газовой среды в жилой зоне, °C 18-25 15-28 (30 суток за год)
Температура газовой среды в нежилых зонах, °C 15-28 постоянно —
Относительная влажность, % 40-75 30-80 (3 часа в сутки)
Парциальное давление водяных паров, мм рт.ст 5-20
Микроклимат среды обитания жилых помещений ОС «Мир» оценивали по
телеметрической информации, поступающей во время каждого витка от
температурных датчиков модулей и датчика влажности газоанализатора,
расположенного в базовом блоке (ББ). Получаемую информацию о состоянии
параметров микроклимата оценивали на соответствие ГОСТ Р 50804-95.
94
Санитарно-гигиеническое обеспечение
Температурно-влажностный комфорт в отсеках ОС «Мир» зависел от
эффективности работы ОКО, в частности, системы терморегулирования (СТР)
и теплоизоляции ограждающих конструкций. С помощью системы термо-
регулирования контролировались все тепловые процессы в ПКА, что обеспе-
чивало оптимальный для жизнедеятельности членов экипажей тепловой
баланс газовой среды.
В период штатной работы СТР температурно-влажностный режим в раз-
личных модулях ОС незначительно отличался от такового в базовом блоке
(ББ), поэтому мы рассмотрим данные в основном по ББ и переходному отсеку
(ПХО), так как в последнем отмечалась наиболее низкая температура.
Во время полета ОС «Мир» работа СЖО определялась достаточностью
энергообеспечения; при возникновении нештатных ситуаций экипаж нахо-
дился в неблагоприятных климатических условиях.
Анализ показателей температурно-влажностного режима, полученных за
время работы 28 основных экспедиций, позволил выделить три периода
(табл. 2, гл. 5). На протяжении первого периода с ЭО-1 по ЭО-6 работа СЖО
позволяла поддерживать рассматриваемые гигиенические параметры микро-
климата в основном в пределах нормируемых величин, и только в отдельные
дни отмечалось повышение температуры газовой среды в обитаемых отсеках
до 28-30 °C, что было связано либо с недостатком энергоснабжения ОС, либо
с проведением экспериментов с использованием аппаратуры, являющейся до-
полнительным источником тепла.
Таблица 2 (гл. 5)
Микроклимат обитаемых отсеков базового блока в период эксплуатации ОС «Мир»
Экспедиция Показатели (средние значения)
Температура, °C Влажность
ПХО РО БД относительная, % абсолютная, мм рт.ст.
ЭО-1-6 12,0-19,5 20,3-24,7 37-58 7,5-11,3
ЭО-7-19 13,9-22,2 19,4-26,8 39-60 8,6-13,5
ЭО-20-28 14,8-25,2 21,4-31,8 32-61 8,7-16,2
Уже во время ЭО-7 у космонавтов появились жалобы на повышенную
температуру в районе расположения тренажеров для выполнения физических
тренировок, а также в каютах. Температурно-влажностный режим в зоне
расположения спортивных тренажеров оценивался экипажем как «жаркий»,
«тропический». Периодически отмечалось незначительное превышение мак-
симально допустимого уровня температуры в жилых отсеках ББ, что чаще
всего было обусловлено нарушениями работы блока кондиционирования
воздуха (БКВ) и особенностями ориентации ОС.
В период работы на ОС экипажа ЭО-19 и последующих экспедиций кос-
монавты оценивали температурный режим на ОС «Мир» как нагревающий,
однако жалоб на ухудшение самочувствия от них не поступало. Повышение
температуры было связано с нештатной работой СТР (негерметичность от-
дельных участков магистрали СТР), и только в период работы ЭО-23 на ОС
возникли проблемы с поддержанием температурно-влажностного режима. Во
95
Глава 5
время совместной работы экипажей ЭО-22 и ЭО-23 максимальные значения
температуры в ББ достигали 30,1-34,8 °C, а в модуле «Т» - 28,8-32,5 °C.
Члены экипажа в переговорах с наземными службами передавали, что «на
станции постоянное лето, спать жарко». В то же время экипаж отмечал, что в
период отключения внутреннего гидравлического контура температура в за-
панельном пространстве ББ достигала 50 °C, довольно высокие температуры
газовой среды зафиксированы в модулях «Квант-2» и «Квант».
Следует отметить, что именно в этот период на борту ОС «Мир» возникла
нештатная ситуация - возгорание кассеты твердотопливного источника кис-
лорода, поэтому мы более подробно остановимся на характеристике микро-
климата в период работы ЭО-23.
Температурно-влажностный режим в первые 2,5 недели работы экипажа
ЭО-23 во многом зависел от нахождения на борту ОС «Мир» б членов эки-
пажа; при этом отмечались кратковременные подъемы максимальных значе-
ний температуры до 30 °C.
На 12-е сутки полета ЭО-23 имела место нештатная ситуация, связанная с
возгоранием кассеты твердотопливного источника кислорода, но это сущест-
венно не отразилось на параметрах микроклимата.
Однако через 3 недели полета, когда на ОС остался один экипаж в составе
3 человек, космонавты стали жаловаться на температурный дискомфорт, а
также появилась информация о наличии теплоносителя на магистралях СТР
сначала в ББ, а позднее и в модуле «Квант-2», что свидетельствовало о
негерметичности панелей СТР и ее нештатной работе. В переговорах с назем-
ными службами экипаж характеризовал микроклимат, как «жарко» и «очень
жарко». Более того, некоторые члены экипажа в этот период жаловались на
утомление и нарушение сна.
Несмотря на отсутствие превышения уровня влажности, экипаж отмечал
наличие большого количества конденсата атмосферной влаги (КАВ) в модулях
(собирали до 15 л воды в неделю).
Рекомендованное экипажу измерение температуры тела показало, что у
всех космонавтов наблюдалась гипертермия разной степени (37,0-37,5 °C),
что свидетельствовало о наличии напряжения системы терморегуляции орга-
низма.
Для поддержания необходимого уровня работоспособности и улучшения
общего состояния членам экипажа выдавали рекомендации по водопо-
треблению, режиму труда и отдыха, проведению мероприятий для снижения
температуры газовой среды: воздушный душ для верхней половины тела с
помощью вентиляторов, снятие одежды, изменение схемы размещения воз-
духоводов, «приоткрывание» регулятора расхода жидкости в панелях СГР.
Для равномерного смешивания газовой среды в отсеках станции проводилось
периодическое изменение ориентации.
На протяжении последующих экспедиций (ЭО-24-28) члены экипажа про-
водили ремонтно-восстановительные работы СТР, оценивая микроклимат в
модулях ОС, как «нагревающий».
На протяжении почти всех экспедиций в ББ имел место существенный
горизонтальный температурный градиент: разность средних значений между
показаниями температурных датчиков БКВ и ПХО составляла 5,8-7,0 °C, в
отдельных случаях она достигала 11,1 °C (ЭО-19), что свидетельствовало о
недостаточной эффективности работы системы вентиляции.
96
Санитарно-гигиеническое обеспечение
Неоднократно члены экипажа жаловались на значительные скопления КАВ
в запанельном пространстве на холодных магистралях СТР, в зонах распо-
ложения аппаратуры БКВ-3, «Вика», «Электрон». Одной из причин появления
большого количества КАВ являлась «загруженность» оборудованием и аппа-
ратурой запанельного пространства и жилой зоны.
В связи с недостаточной эффективностью работы системы осушки на ОС
«Мир» в этих условиях, влажность можно было рассматривать как фактор,
который влиял не только на тепловое состояние человека, но и на развитие
микрофлоры, и на работу электрооборудования (попадание влаги на разъемы
кабелей).
Анализ параметров микроклимата за весь период эксплуатации ОС «Мир»
свидетельствует о том, что они не всегда соответствовали установленным
нормативным значениям. С увеличением срока эксплуатации ОС выходило из
строя оборудование, обеспечивающее тепловой режим в обитаемых отсеках,
имели место нарушения герметичности магистралей СТР, что сопровождалось
подъемами температуры газовой среды и появлением жалоб членов экипажа
на дискомфортный микроклимат и ухудшение самочувствия. Однако перио-
дическое осуществление ремонтно-восстановительных работ, замена отдель-
ных блоков и агрегатов позволяли продлевать срок действия различных
элементов СЖО и поддерживать основные контролируемые параметры среды
обитания на уровне действующих гигиенических нормативов.
Таким образом, проблема обеспечения оптимальной жизнедеятельности и
эффективной работоспособности членов экипажей в ПКА при длительных
космических полетах тесно связана с необходимостью создания комфортных
климатических условий и мониторинга параметров микроклимата с целью
прогнозирования общего состояния космонавтов и своевременной выдачи
необходимых рекомендаций.
Что касается перспективы использования средств контроля среды оби-
тания на ПКА нового поколения, то анализ данных, полученных при прове-
дении санитарно-гигиенических исследований на ОС «Мир», позволяет нам
сформулировать основные направления исследований, требующих первооче-
редного осуществления для обеспечения безопасных условий среды обитания
на МКС. В первую очередь в условиях полета для комплексной оценки
влияния микроклимата на организм космонавтов необходимо усовершенст-
вовать системы оперативного контроля параметров микроклимата, в том
числе методическое и приборное обеспечение использования комплексных
показателей, позволяющих моделировать теплообмен человека при различ-
ных комбинациях температуры, движения газовой среды и теплового
излучения [А.М.Генин и соавт., 1986].
В дальнейшем при выполнении длительных космических полетов для
поддержания тренированности СТР человека считаем целесообразным соз-
дание динамического микроклимата, основу которого должны составлять
периодические нагрузки, искусственно создаваемые колебаниями темпера-
турного режима в отсеках ПКА в пределах допустимых значений.
Акустика
Как показал опыт санитарно-гигиенического обеспечения полетов на ОС
«Мир», из нормируемых физических факторов среды обитания ПКА наиболее
97
Глава 5
значимым с точки зрения вредного влияния на организм космонавтов являлся
шум, который создавался при постоянной работе отдельных агрегатов СЖО,
системы вентиляции, экспериментальным оборудованием, переговорными
устройствами и аварийной сигнализацией [Р.И.Богатова и соавт., 1998].
В течение эксплуатации ОС «Мир» для определения шумового воздействия
на экипажи использовали шумомеры разных типов и аудиодозиметр. Акус-
тические замеры в жилых отсеках ОС с ЭО-3 по ЭО-13 осуществляли с помо-
щью адаптированного для работы на ОС «Мир» прецизионного измерителя
шума «Шумомер-2» (фирма «Роботрон», Германия), позволявшего проводить
измерения эквивалентных уровней звука за периоды работы и отдыха
космонавтов, получать информацию по общему уровню шума и его спект-
ральным характеристикам. В период работы ЭО-14-20 те же исследования
проводили с помощью модульного прецизионного шумомера (модель 2231
фирмы «Брюль и Къер», Дания), а с ЭО-25 по ЭО-28 эквивалентные уровни и
индивидуальные шумовые нагрузки за дневной, ночной и суточный периоды
времени определяли с помощью индивидуального аудиодозиметра шума МК-1
фирмы «Аметек» (США).
В ходе акустических исследований, проведенных на борту ОС «Мир», было
установлено, что шум в обитаемых отсеках имеет широкополосный спектр с
максимальной представительностью акустической энергии в наиболее гигие-
нически значимом диапазоне (250-4000 Гц), а по временным характеристикам
является непостоянным.
Контроль акустической обстановки на ОС «Мир» в период работы
экипажей основных экспедиций позволил заключить, что в обитаемых отсеках
распространены шумы интенсивностью 60-80 дБА, которые гигиенически
значимы при работах, связанных с эмоционально-нервной нагрузкой.
В 1971 году Международной организацией по стандартизации ИСО-1999
уровень шума 80 дБА был принят в качестве допустимого для рабочих мест в
производственных помещениях, что соответствует «уровню нулевого риска
потери слуха человеком» при работе в этих условиях при 8-часовом рабочем
дне [И.Я.Яковлева и соавт., 1986].
Рекомендуемые уровни шума для производственных помещений не могут
быть механически перенесены на условия ПКА, так как, в отличие от рабо-
тающих на производстве в условиях шума только 8 часов, космонавты испы-
тывают круглосуточные акустические воздействия в течение всего полета.
Следовательно, наиболее значимым фактором, определяющим подвержен-
ность космонавтов шумовому воздействию в полете, является его временной
компонент. Кроме того, повышенная «агрессивность» шума в условиях полета
вполне может явиться следствием пребывания космонавтов в невесомости.
При установлении допустимой дозы шума для экипажей ПКА за опре-
деленные периоды времени (работа, отдых) мы исходили из необходимости
обеспечения их безопасности и высокой работоспособности, предупреждения
функциональных расстройств или заболеваний. Учитывая особенности работы
космонавтов, а также исходя из существующей нормативной документации,
регламентирующей оптимальные уровни звука на рабочих местах для разных
категорий тяжести и напряженности труда, нами были разработаны нор-
мативы, нашедшие отражение в следующих документах: ГОСТ Р 50804-95,
(табл. 3, гл. 5) и SSP 50094 (объединенный документ НАСА/РКА по специ-
фикациям и стандартам по акустике). В SSP 50094, кроме допустимых уровней
98
Санитарно-гигиеническое обеспечение
звука и звукового давления в обитаемых отсеках ПКА, представлены тре-
бования по предельно допустимым уровням (ПДУ) звука за сутки при работе
дополнительных источников шума в зависимости от времени их воздействия.
Для гигиенической оценки акустических характеристик рабочих мест и
мест отдыха космонавтов использовали интегральный параметр - эквива-
лентный (по энергии) уровень звука Leq (дБА), измеренный за определенный
отрезок времени; общий уровень звука La (дБА) - уровень шума в реальный
момент времени; уровни звукового давления L (дБ) в октавных полосах со
среднегеометрическими значениями частот в диапазоне 31,5-8000 Гц, а так-
же оценивали индивидуальную шумовую нагрузку. С физической точки
зрения эквивалентный уровень звука (дБА) и индивидуальная шумовая
нагрузка являются аналогами, а с физиолого-гигиенической отличаются
принципиально, так как эквивалентный уровень отражает среднее значение
уровня шума за определенный период времени в конкретной зоне ОК, а
индивидуальная шумовая нагрузка характеризует суммарную энергию шума,
которая воздействовала на члена экипажа при нахождении его в различных
зонах ПКА за рабочий период времени.
Таблица 3 (гл. 5)
Допустимые уровни звукового давления в обитаемых отсеках ПКА
(длительность полета свыше 30 суток)
Вид деятель- ности Уровни звукового давления (дБ) в октавных полосах частот (Гц) Эквива- лентные уровни звука, ДБА
31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
Работа 93 79 70 63 58 55 52 50 49 60
Сон 86 71 61 54 49 45 42 40 38 50
В ходе эксплуатации ОС «Мир» использовалась различная аппаратура для
проведения акустических измерений и применялись различные методические
подходы к оценке акустической обстановки.
В период работы на ОС «Мир» ЭО-3-7 для определения распределения и
накопления акустической энергии за дневной период на рабочих и спальных
местах ББ измеряли эквивалентные уровни звука на центральном посту (ЦП)
и в каюте командира экипажа (ККЭ) через каждые 2 ч (табл. 4, гл. 5).
Средние значения эквивалентных уровней звука, измеренные за каждые
2 часа дневного периода, составили на ЦП 73,1 ± 1,07 дБА, а в ККЭ - 61,7 ±
0,57 дБА. При этом необходимо отметить, что весь дневной период характери-
зовался довольно высокими уровнями звука (до 80 дБА на ЦП и до 64,8 дБА в
ККЭ), тогда как наименьшие значения тех же показателей отмечались крат-
ковременно (ЦП - 63,8 дБА, ККЭ - 60,0 дБА). Кроме того, наблюдалась тен-
денция к снижению общего уровня звука в районе ЦП в динамике от ЭО-3 к
ЭО-7, что могло быть связано с проведением ряда противошумовых меро-
приятий начиная с ЭО-4.
С ЭО-9 эквивалентные уровни звука стали измерять за строго опреде-
ленные периоды времени (дневной и ночной) для сопоставления получаемой
99
Гпава 5
информации по акустическим замерам с показателями нормативных доку-
ментов. Объем измерений увеличивался по мере пристыковки новых модулей
к ОС «Мир».
Таблица 4 (гл. 5)
Средние значения эквивалентного уровня звука за дневной период,
измеренные через каждые 2 часа (ЭО-3-7)
Место замера Количество замеров, п Эквивалентные уровни La, экв., дБА, М±т
Каюта КЭ 7 61,7 ± 0,57
Центральный пост 21 73,1± 1,07
В табл. 5 (гл. 5) представлены средние значения эквивалентных уровней
звука в различных модулях ОС в период работы экипажей ЭО-3-28 на
рабочих местах за дневной период времени и в местах отдыха (спальное
место) за ночной период. Измерения уровня шума в ББ и в модулях позволили
выявить наиболее неблагоприятные по акустическим условиям зоны в отсеках
станции.
Из данных табл. 5 (гл. 5) следует, что в модулях ОС на рабочих местах (ЦП
и рабочий стол) средние эквивалентные уровни звука за дневной период
составляли 65,4-79,3 дБА, а за ночной (спальные места) - 61,4-66,1 дБА.
Таблица 5 (гл. 5)
Средние значения эквивалентного уровня звука, измеренные в модулях
на ОС «Мир» (с ЭО-3 по ЭО-28 )
Место Количество Эквивалентные
замера замеров, уровни La, экв., дБА,
п М±т
ББ
ЦП 10 73,7 ± 2,18
Каюта КЭ 17 64,4 ± 1,08
Каюта БИ 13 66,1 ± 1,39
У рабочего стола 4 79,3 + 7,13
Модуль «Т» («Кристалл»]
Место отдыха 3 63,7 + 2,24
Центральный пост И 65,4 ± 6,28
Модуль «И» («Природа»)
Спальное место 1 з I | 61,4 ± 1,35
Модуль 37КЭ («Квант»)
ЦП, дневной период 1 3 1 | 68,5 + 0,23
В табл. 6 (гл. 5) представлены средние значения уровней звука La (дБА) и
звукового давления L (дБ) в октавных полосах частот 31,5-8000 Гц, изме-
ренные на рабочих местах и местах отдыха модулей ОС «Мир» в период
работы экипажей ЭО-3-25.
100
Санитарно-гигиеническое обеспечение
Таблица 6 (гл. 5)
Средние значения уровней звука и уровней звукового давления
в октавных полосах со среднегеометрическими значениями частот (ЭО-3-25)
Место замера Уровни звукового давления L, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими значениями частот, Гц, М±т Уровень звука, La, ДБА, М±т
31,5 | 63 | 125 | 250 | 500 | 1т | 2т | 4т | 8т
Базовый блок
У рабо- 64,05 67,2 67,05 67,2 64,8 62,4 58,0 53,2 44,5 67,9
чего ±0,94 ±0,67 ±0,31 ±0,45 ±0,40 ±0,67 ±0,72 ±0,36 ±0,40 ±0,75
стола,
п = 21
Каюта КЭ, 65,4 70,9 69,0 66,7 62,3 57,1 51,9 48,9 39,9 64,0
п = 43 ±0,52 ±0,39 ±0,33 ±0,33 ±0,52 ±0,54 ±0,78 ±0,97 ±1,00 ±0,63
Каюта БИ, 64,9 71,8 69,9 66,0 61,6 56,9 51,5 47,3 40,8 64,7
п = 27 ±0,75 ±0,24 ±0,29 ±0,31 ±0,51 ±0,75 ±0,88 ±0,65 ±1,07 ±0,78
ЦП, 63,9 67,6 66,6 65,2 65,2 65,2 61,1 55,8 44,4 68,7
п = 33 ±0,85 ±0,75 ±0,49 ±0,37 ±0,41 ±0,57 ±0,59 ±0,86 ±0,53 ±0,37
Р-н БКВ-3, 62,5 65,8 68,2 67,5 69,1 65,4 61,2 54,7 44,9 73,5
п = 3 ±0,49 ±0,06 ±0,10 ±0,18 ±0,10 ±0,09 ±0,03 ±0,03 ±0,06 ±2,26
ПХО, 65,6 64,6 66,1 63,8 64,9 64,8 59,6 53,0 45,7 70,0
п =3 ±0,50 ±0,05 ±0,09 ±0,19 ±0,09 ±0,08 ±0,03 ±0,05 ±0,08 ±1/1
ПрК, 75,2 67,0 67,9 65,8 61,5 56,2 54,0 48,7 42,5 66,9
п =3 ±0,45 ±0,06 ±0,08 ±0,18 ±0,10 ±0,09 ±0,03 ±0,03 ±0,08 ±2,60
Р-н ВЭ, 62,4 67,6 67,4 68,5 68,5 75,8 68,2 60,5 52,0 78,1
п =12 ±1,12 ±0,29 ±0,37 ±0,35 ±0,56 ±2,36 ±1,76 ±1,37 ±0,95 ±1,92
Модуль «Квант-2»
ЦП, 58,0 62,1 64,0 63,5 65,3 65,6 63,9 58,1 45,0 69,4
п =15 ±1,54 ±0,76 ±1,25 ±0,43 ±0,72 ±0,96 ±1,87 ±1,85 ±1,05 ±0,62
ШСО, 61,1 58,0 48,6 47,1 48,7 43,1 39,9 33,9 23,7 48,5
п = 6 ±0,76 ±1,42 ±0,90 ±0,79 ±1,29 ±1,35 ±1,50 ±1,26 ±0,47 ±1,29
ПНО, 64,9 64,1 63,5 60,6 58,0 54,8 53,7 49,5 42,4 67,1
п = 3 ±0,80 ±1,47 ±1,00 ±0,90 ±1,30 ±1,36 ±1,45 ±1,31 ±0,49 ±1,59
Район ГД, 58,4 68,3 63,6 64,8 73,7 70,0 65,3 61,9 47,5 74,5
п = 3 ±0,36 ±0,06 ±0,10 ±0,44 ±0,15 ±0,24 ±0,17 ±0,07 ±0,26 ±0,32
Модуль «Квант»
ЦП, 64,1 68,6 69,6 66,7 65,4 62,5 59,4 51/7 44,4 69,7
п = 12 ±0,56 ±0,40 ±0,19 ±0,19 ±0,16 ±0,26 ±0,93 ±1,54 ±1,30 ±1,26
Центр, 56,5 65,1 67,0 67,5 67,5 63,7 60,3 53,9 42,3 71,4
п = 6 ±0,22 ±0,45 ±0,51 ±0,59 ±0,94 ±1,79 ±0,24 ±1,18 ±3,06 ±1,19
Периф. 70,6 66,9 68,3 67,0 67,5 65,2 62,0 54,5 43,8 66,8
часть, п = 3 ±0,10 ±0,18 ±0,13 ±0,24 ±0,59 ±0,03 ±0,09 ±0,12 ±0,03 ±0,03
Модуль «Спектр»
ЦП, 59,3 66,5 66,8 64,7 59,5 55,9 52,4 45,5 38,3 61,5
п = 9 ±0,37 ±0,64 ±0,86 ±0,60 ±0,26 ±0,21 ±0,08 ±0,34 ±0,33 ±0,33
Периф. 61,2 62,5 62,9 58,9 54,5 50,7 49,4 42,3 36,4 57,7
часть, п = 9 ±0,81 ±0,36 ±0,25 ±0,35 ±0,42 ±1,20 ±1,29 ±1,07 ±1,17 ±0,52
Модуль «Кристалл»
ЦП, I 1 66,6 I 1 70'4 70,5 1 69'Х 1 1 69'2 1 1 64'9 159'° 1 53,7 43,5 72,4
п = 18 | ±2,08 1 ±1/01 ±1/02 ±1/04 ±1/08 1 ±1/06 1 ±1,09 1 1 ±1,30 1 ±1,57 ±0,64
Модуль < «Природа»
ЦП, 58,7 65,0 63,2 59,1 56,7 52,5 50,3 44,7 39,5 57,8
п = 9 ±0,88 ±0,29 ±0,22 ±0,60 ±0,44 ±0,38 ±0,32 ±0,60 ±0,24 ±0,33
101
Гпава 5
Измерение в обитаемых отсеках ОС «Мир» уровней звука, показало, что на
рабочих местах в ББ, а также в модулях «Квант-2», «Квант», «Кристалл» и
«Природа» имело место превышение ПДУ для рабочего периода времени от
1,5 до 12,4 дБА.
При этом уровни звукового давления в октавных полосах частот на
рабочих местах в ББ и в модулях «Квант-2», «Квант» и «Кристалл» пре-
вышали ПДУ для рабочего периода времени на частотах речевого диапазона
250-4000 Гц от 0,5 до 11,2 дБ, а в модуле «О» превышение ПДУ составило
лишь 0,4-1,7 дБ в диапазоне 250-2000 Гц. Только в модуле «Природа» не
было превышения ПДУ для рабочего периода по уровню звука и по уровням
звукового давления во всем нормируемом диапазоне частот.
Уровни шума в местах отдыха (спальных местах ББ) превышали ПДУ для
периода сна по общему уровню на 14,0-14,7 дБА и по уровням звукового
давления на частотах 63-8000 Гц - на 1,9-13,3 дБ.
Основными источниками шума при формировании акустической об-
становки на ОС являлись вентиляторы, БКВ, система «Воздух» и спортивные
тренажеры, при работе которых превышение допустимых уровней звука
достигало 22 дБА. Включение вентиляторов, пылесборников, вентиляторов
ПХО и каютных вентиляторов повышало уровни звука в обитаемых отсеках ОС
на 10-15 дБА.
Помимо объективной информации о значительном уровне шума в ОС,
получаемой инструментальными методами, от экипажа периодически по-
ступали субъективные характеристики акустических условий на ОС. Осо-
бенное недовольство экипажа вызывало наличие сильных звуковых помех в
переговорных гарнитурах во время сеансов связи, что затрудняло различение
полезного сигнала. При значительных уровнях шумовых помех речь может
быть полностью замаскирована, что неизбежно приведет к потере важной
информации [И.Я.Яковлева и соавт., 1967; Г.А.Суворов и соавт., 1984].
Разборчивость речи существенно ухудшается, когда уровни шума превышают
50 дБА в частотных полосах речевого спектра (250—4000 Гц). Нередки также
были претензии на шум, вызываемый работой БКВ, системы «Воздух», ночной
сон неоднократно нарушался в связи со срабатыванием звуковой аварийной
сигнализации.
Как указывалось ранее, в период работы ЭО-25-28 индивидуальные шу-
мовые нагрузки у командира экипажа (КЭ) и бортинженера (БИ) измеряли с
помощью аудиодозиметра МК-1. Индивидуальные шумовые нагрузки у КЭ и
БИ за дневной период времени в среднем составили 73,5 ± 1,63 и 70,4 ± 0,23
дБА соответственно. За ночной период времени шумовые нагрузки у КЭ, БИ и
БИ-2 составили 62,9 ± 1,39, 61,8 ± 2,43 и 68,2 ± 0,15 дБА соответственно
(табл. 7, гл. 5).
Таким образом, проведенные измерения уровней звука и звукового
давления в октавных полосах частот в обитаемых отсеках ББ и целевых
модулях ОС «Мир» позволяют сделать заключение о том, что практически во
всех модулях за время эксплуатации ОС имел место значительный уровень
шума как в рабочий период, так и во время сна.
Рассматривая влияние шума на организм человека, можно условно вы-
делить специфические изменения в органе слуха и неспецифические, воз-
никающие в других органах и системах [Ч.Д.Вилрайт и соавт., 1997; Л.Н.Мар-
мышева и соавт., 1980; Е.Ц.Андреева-Галанина и соавт., 1972].
102
Санитарно-гигиеническое обеспечение
Воздействие шума на человека может проявляться в большом диапазоне:
от субъективного раздражения до объективных патологических изменений в
органе слуха, центральной нервной системе (ЦНС), сердечно-сосудистой и
эндокринной системах.
Многие исследователи считают, что изменения в ЦНС могут наступать
значительно раньше, чем в звуковом анализаторе [K.R.Boff et al., 1988;
DJones et al., 1987].
Таблица 7 (гл. 5)
Индивидуальные шумовые нагрузки у членов экипажей ОС «Мир» (ЭО-25-28)
Член экипажа Дневной период Ночной период Суточный период
Количест- во изме- рений, п La, экв., ДВА, М±т Количест- во изме- рений, п La, экв., ДБА, М±т Количест- во изме- рений, п La, экв., дБА, М±т
кэ 3 73,5 ± 1,63 4 62,9 ± 1,39 — —
БИ 3 70,4 + 0,23 3 61,8 ± 2,43 1 67,3
БИ-2 - - 2 68,2 ± 0,15 2 63,1 ± 0,80
Для профилактики неблагоприятного воздействия шума на членов экипажа
во время эксплуатации ОС «Мир» использовали различные способы его
снижения: периодически осуществляли замену вентиляторов и панелей СТР,
отработавших свой ресурс; устанавливали бортовые регуляторы уровня
скорости на вентиляторы; проводили комплекс мероприятий по снижению и
устранению уровней звуковых помех при сеансах связи; выполняли работы по
составлению акустической карты по отсекам ОК, а также оценивали вклад
отдельных источников в общий шум и др.
Однако проведение указанных технических мероприятий не приводило к
заметному снижению уровня шума. Единственной эффективной мерой сни-
жения шума в местах ночного отдыха членов экипажа явилось выключение
пылесборников.
Другим направлением профилактики вредного влияния шума на кос-
монавтов явилось использование средств индивидуальной защиты: «бе-
рущей» и наушников с активным и пассивным шумоподавлением. Эти сред-
ства обеспечивали достаточно эффективное ослабление шума, однако при
длительном применении они вызывали дискомфорт при работе, на что
неоднократно указывали космонавты.
В заключение необходимо отметить, что для обеспечения нормальной
акустической обстановки в жилых отсеках ПКА все мероприятия по снижению
шума целесообразно проводить еще на стадии проектирования и после-
довательно на всех стадиях разработки ПКА. Существенному уменьшению
шума в обитаемых отсеках ПКА будет способствовать проведение пред-
варительной экспертизы акустических характеристик всего оборудования,
предназначенного к установке на ПКА.
103
Глава 5
Литература
Андреева-Галанина Е.Ц., Алексеев С.В., Кадыскин А.В., Суворов ГА. // Шум и
шумовая болезнь. - 1972. - С. 85.
Богатова Р.И., Агуреев А.Н. Влияние микроклимата ОС «Мир» на теплоощущения
космонавтов // Тезисы докладов XI конференции по космической биологии и
авиакосмической медицине. - М., 1998. - Т. 1. - С.116.
Богатова Р.И., Агуреев А.Н., Волков А. А., Кутина И.В., Спиридонов С.В. Проблема
шума в пилотируемых космических аппаратах // Там же. - С. 119.
Валигора Д. Тепловой баланс человека в космическом полете // Космическая
биология и медицина. - Москва-Вашингтон, 1997. - С. 103.
Вилрайт Ч.Д., Ленгл Р.К., Корос А.С. Шум, вибрация, освещенность // Там же. - С.
152.
Генин А.М., Бутыхова А.А., Полещук А. Т., Новак Л. Микроклимат и температура
кожи человека в невесомости // Результаты медицинских исследований, выполненных
на орбитальном научно-исследовательском комплексе «Салют-6» - «Союз». - М.,1986.
- С. 292.
ГОСТ 23149-78. Системы жизнеобеспечения пилотируемых космических аппаратов.
Общие технические требования. С.З.
ГОСТ Р-50804-95. Среда обитания космонавта в пилотируемом космическом
аппарате. Общие медико-технические требования.
Мармышева Л.Н., Овакимов В.Г, Денисов Э.И., Суворов ГА. Особенности влияния
шумов средних уровней на операторов машинной обработки информации // Гиг. труда.
- 1980. -7. - С. 3.
Новожилов Г.Н., Ломов О.П. // Гигиеническая оценка микроклимата. - Л., 1987. -
С. 6.
Суворов ГА., Шкаринов Л.Н., Денисов Э.И. // Гигиеническое нормирование
производственных шумов и вибраций. - М., 1984. - С.123.
Яковлева И.Я., Мацнев Э.И. Функциональное состояние слухового анализатора в
эксперименте с 2-х месячной гипокинезией // Космич. биол. и мед. - 1967. - № 3. - С..
66.
Яковлева И.Я., Нефедова М.В. Слуховой анализатор // Результаты медицинских
исследований выполненных на орбитальном научно-исследовательском комплексе
«Салют-6»-«Союз». - М., 1986. - С. 241.
Boff K.R., Lincoln J.E. Effect of environmental stressors // Engineering data
compendium: Human perception and performance. AAMRL, Wright-Patterson AFB. Ohio. -
1988. - P. 2057.
Jones D., BroadbentD. Noise // Handbook of human factors. N.Y.: Wiley, 1987. - P.641.
Личная гигиена космонавтов
Г.А.Шумилина
Среди мероприятий по сохранению здоровья и поддержанию высокой
работоспособности космонавтов в космических объектах важное место
отводится соблюдению требований личной гигиены.
Подход к гигиеническому обеспечению космонавтов основывается на
большом материале, полученном во время подготовки и проведения пи-
лотируемых полетов на транспортных кораблях и орбитальной станции
«Салют» [С.Н.Залогуев и соавт., 1979; А.М.Финогенов и соавт., 1975;
С.Н.Залогуев и соавт., 1986].
104
Санитарно-гигиеническое обеспечение
Основноая направленность мероприятий личной гигиены - соблюдение
чистоты тела, регулярное удаление продуктов жизнедеятельности, накапли-
вающихся на коже и слизистых оболочках.
Нормальное функционирование кожи и слизистых оболочек зависит от
ряда условий, среди которых основное значение имеет определенный хими-
ческий состав отделяемого потовых и сальных желез, физическое состояние
кожи, а также ее антимикробные свойства, необходимые для поддержания
присущего каждому человеку количественного и качественного состава ауто-
микрофлоры. В связи с этим назначение разрабатываемых для применения в
космических полетах средств личной гигиены состоит также в нормализации
функционального состояния кожи и слизистых.
Объем санитарно-гигиенических мероприятий зависит как от продолжи-
тельности полета, численности и состава экипажа, так и от основных задач
программы. При выборе того или иного режима гигиенических мероприятий
основными критериями являются продолжительность полета космического
корабля или станции и их техническая оснащенность. Но для любого по про-
должительности космического полета должны быть предусмотрены средства
для ухода за кожным покровом и полостью рта [А.Н.Ажаев и соавт., 1994].
На рис. 1 (гл. 5) представлена схема системы санитарно-гигиенического
обеспечения космонавтов.
Рис. 1 (гл. 5). Система санитарно-гигиенического обеспечения космонавтов
На основе результатов комплексных исследований, проведенных в условиях
длительного пребывания человека в герметично замкнутом помещении (ГЗП),
и опыте обеспечения средствами личной гигиены космонавтов в космических
полетах (КП) была разработана система гигиенического обеспечения членов
105
Глава 5
экипажей орбитальной станции «Мир», которая включает различные способы
выполнения требований личной гигиены.
Одним из способов было проведение гигиенической обработки кожи
предназначенными для этой цели салфетками и полотенцами, часть из кото-
рых была пропитана лосьонами. Другим способом было предоставление
возможности проведения водных процедур, для чего на ОС «Мир» было раз-
мещено специальное оборудование: умывальная кабина и стационарная
душевая кабина с системой регенерации санитарно-гигиенической воды. На
орбитальной станции «Салют» имелась только душевая кабина разборного
(складного) типа.
Проведение водных процедур особенно необходимо в длительных полетах
на орбитальной станции, поскольку именно в этих случаях происходят изме-
нения функционального состояния кожи, в связи с чем полная обработка тела
под душем является наиболее перспективной для обеспечения комфорта и
привычных земных условий на борту.
Возможность регулярного проведения водных процедур в умывальной и
душевой кабинах вызвала необходимость создания средств для их осу-
ществления. Так, были разработаны средства с катамином АБ, обладающие
достаточно высокой моющей способностью и дающие хороший дезин-
фицирующий эффект. Их использование обеспечивало возможность дли-
тельного хранения санитарно-гигиенической воды, полученной после мытья.
На ОС «Мир» впервые были доставлены пакеты-подушечки с моюще-
дезинфицирующим средством (МДС), предназначенные для одноразового
использования космонавтами во время мытья рук и умывания и салфетки в
виде рукавичек для санитарной обработки умывальной и душевой кабин
после использования.
Все выполняемые в полете процедуры условно можно разделить на две
группы:
1. Ежедневные - утренний и вечерний туалет, обработка рук салфетками
или водой из умывальника перед едой и после пользования ассенизационным
устройством; обтирание тела полотенцами после выполнения физических
упражнений; бритье; уход за волосистой частью головы.
2. Периодические - полная гигиеническая обработка тела влажными
полотенцами или водой в душевой кабине перед сменой белья; мытье головы
с помощью специального очищающего средства; стрижка волос и ногтей.
Оценку пригодности и эффективности средств санитарно-гигиенического
обеспечения осуществляли на основании информации, полученной в ходе
опросов космонавтов и ряда объективных показателей. С помощью микро-
биологической укладки «МК-10» и в экспериментах «Гигиена М-36» и «Кожа
М-30» во время полетов изучали состояние аутомикрофлоры верхних ды-
хательных путей и кожного покрова, а также функциональное состояние
органов полости рта и кожи.
Для членов экипажей ОС «Мир», так же как и для станции «Салют»,
предназначались гигиенические средства в виде сухих и влажных салфеток и
полотенец, герметично упакованных в специальные пакеты из полимерной
пленки.
Пакеты размещали в укладки из облегченной синтетической ткани, от-
личающиеся по цвету в зависимости от видовой принадлежности изделий и
их назначения.
106
Санитарно-гигиеническое обеспечение
Салфетки и полотенца постоянно использовали участники всех экспедиций
ОС «Мир» независимо от проведения водных процедур. Расход составлял в
среднем 9 влажных, 4 сухих салфетки и 2 полотенца в сутки на каждого
человека, причем иногда вместо проведения водной процедуры в душевой
кабине космонавты дополнительно для протирания тела использовали
полотенца, предварительно увлажненные горячей водой из системы СРВ-К.
Салфетки и полотенца были достаточно эффективным средством для
удаления продуктов жизнедеятельности и внешних загрязнений с кожного
покрова.
Так, во время сравнительного определения специфики действия различных
средств гигиенического обеспечения на кожу в гермокамерных условиях было
показано, что наиболее оптимальным является режим с использованием
салфеток [М.Г.Головлев и соавт., 1990]. Применение таких средств оказывало
слабый обезжиривающий эффект, вызывало небольшое увеличение pH и
незначительное уменьшение количества аминокислот.
Учитывая, что в условиях пребывания людей в космических объектах
возрастает роль представителей аутомикрофлоры в качестве возможных
возбудителей заболеваний, процедуры по соблюдению чистоты тела и ухода
за ним включали в себя не только способы механического воздействия, но и
удаление с кожи продуктов жизнедеятельности.
Для этих процедур применялись средства, направленные на поддержание
постоянства микрофлоры покровных тканей космонавтов и снижение воз-
можности выделения микробов в окружающую среду [Ю.Г,Нефедов, С.Н.За-
логуев, 1981].
Для этого при изготовлении гигиенических средств и одежды использовали
соответствующие текстильные материалы и антимикробные вещества, пред-
назначенные для активации бактерицидной функции кожи и слизистых
оболочек.
Так же как и на всех пилотируемых космических кораблях, на ОС «Мир» с
начала ее эксплуатации в составе штатных средств личной гигиены ис-
пользовались антимикробные текстильные материалы, которые в 1988 году
полностью заменили на принципиально новые, экологически чистые ткани. С
этого времени основой средств личной гигиены стали гигроскопичные хлоп-
чатобумажные ткани и специальный лосьон «Звездный», не содержащий
этилового спирта, который можно было использовать с обычными тканями
без антимикробных добавок.
Салфетки и полотенца из таких тканей, увлажненные лосьоном «Звезд-
ный», в состав которого были введены витамины, «стабилизаторы кислотной
мантии» кожи, антимикробные и противовоспалительные компоненты, стали
адекватной заменой штатных средств из антимикробных тканей. Данные
средства обеспечивали более эффективный и комфортный уход за кожей во
время КП, начиная с 4-й экспедиции на ОС «Мир».
Подтверждением этому было хорошее функциональное состояние кожи у
всех космонавтов, которые пользовались данными средствами во время дли-
тельных полетов на орбитальной станции. Дерматологический статус рос-
сийского врача-космонавта, который осуществлял ежедневный уход за кожей
с помощью салфеток и полотенец в течение 438 суток, свидетельствовал об
эффективности, безопасности и надежности такого способа гигиенической
обработки кожи.
107
Глава 5
Начиная с первой основной экспедиции, космонавты могли мыть руки и
умываться водой в умывальной кабине.
Душевая кабина и система регенерации санитарно-гигиенической воды
(СРВ-СГ) были доставлены на станцию в 1990 году. Члены экипажа 5-й
основной экспедиции расконсервировали систему и провели пробную по-
мывку, выразив удовлетворение от использования горячей воды.
Однако, по сообщениям космонавтов, осуществление водных процедур как
в душевой, так и умывальной кабинах в условиях невесомости сопро-
вождалось трудностями, связанными с распределением воды. Все космонавты,
которые пользовались этим оборудованием, отмечали плохое удаление гряз-
ной воды из кабин, скопление ее до 50 % на теле человека и стенках кабин,
поступление влаги в атмосферу станции. Поэтому часто отдавалось пред-
почтение салфеткам и полотенцам, а, начиная с десятой экспедиции, душевая
кабина использовалась только для проведения «тепловых процедур», во
время которых воздух в кабине прогревался до температуры 60 °C. Тепловые
процедуры вызывали положительные эмоции и желание их проводить только
у части космонавтов.
Недостаточная эффективность водных процедур в условиях микро-
гравитации, технические трудности эксплуатации оборудования, большие
затраты времени на их проведение и на уборку кабин после использования
привели к тому, что в 1995 году экипаж 18-й экспедиции демонтировал душе-
вую установку.
В исследованиях, проведенных во время пребывания человека в гер-
метично замкнутом помещении при ограничении объема гигиенических меро-
приятий, уже на 5-е сутки отмечали загрязненность кожи, возникновение
неблагоприятных субъективных ощущений («заселенность» и зуд) [Д.М.Ду-
бинин и соавт., 1988].
Во время полетов 3-й и 4-й экспедиций в эксперименте «Кожа» были вы-
явлены изменения ее регенеративной способности, что проявилось увели-
чением скорости десквамации эпидермиса и количества липидов по срав-
нению с предполетными данными.
При значительном изменении саловыделительной функции кожи возможно
накопление секрета сальных желез и кожного сала, увеличение количества и
размера камедонов, являющихся благоприятной средой для жизнедея-
тельности бактерий, изменение биохимического состава кожного сала и уве-
личение риска возникновения кожных заболеваний.
Особенно значительными были указанные явления на коже волосистой
части головы, которые нарастали при физической нагрузке и повышении тем-
пературы в ОС.
Отсутствие возможности регулярного мытья головы обычным способом во
время космического полета вызывало неоднократные жалобы космонавтов и
просьбы включить в состав поставляемых на станцию изделий специальное
средство для ухода за волосами.
Во время полетов первых трех экспедиций на ОС «Мир» были апроби-
рованы различные варианты гигиенических средств для ухода за волосами и
кожей головы в виде салфеток, увлажненных лосьонами с растительными
настоями и экстрактами, такими, как «Кармазин» и «Молодежный», которые
оказывали очищающее действие без использования стандартных водных про-
цедур. Все испытанные средства содержали этиловый спирт, и длительное
108
Санитарно-гигиеническое обеспечение
регулярное их использование в условиях герметично замкнутого объекта
оказывало отрицательное воздействие на работу отдельных элементов сис-
темы жизнеобеспечения. Поэтому спиртосодержащие средства были удалены
со станции и для экипажа 4-й экспедиции было доставлено очищающее
средство для ухода за волосами и кожей головы «Аэлита», в состав которого
не входил спирт. Оно состояло на 90 % из настоя лекарственных растений и
не требовало большого количества воды для удаления с волос.
По единодушному мнению практически всех космонавтов, включая участ-
ников международных экспедиций, средство «Аэлита» обеспечивало гигие-
нический уход за волосами, благоприятно воздействовало на кожу, устраняло
зуд, вызывало ощущение чистоты и свежести.
В процессе использования средства менялась форма его упаковки. Вначале
это были пропитанные средством салфетки, помещенные по 3 штуки в пакеты
из полимерной пленки, которые затем были заменены на пакеты-подушечки,
заполненные средством в количестве, необходимом для проведения про-
цедуры. Использование пакетов со средством «Аэлита», по мнению многих
космонавтов, было неудобным. Поэтому в 1998 году для космонавтов 23-й
экспедиции средство было упаковано в пластиковые флаконы объемом 100 мл
для многоразового применения.
Флаконы были выбраны с учетом специфики их использования из ассор-
тимента средств, применяемых в косметическом производстве для упаковки
жидкого мыла. Такая форма упаковки оказалась оптимальной для исполь-
зования и получила одобрение космонавтов.
Кроме того, уход за волосами во время полета осуществлялся с помощью
массажных щеток и металлических расчесок.
Особое место во время полетов занимало бритье. Мужская кожа в силу
гормональных различий лучше удерживает влагу и обладает большей проч-
ностью, чем женская кожа. Толщина кожи, продолжительность работы
сальных желез и их повышенная продуктивность служат причинами того, что
кожа у мужчин часто является жирной, с расширенными порами. Особенной
нагрузке кожа подвергается во время ежедневного бритья, приводящего к ее
неестественному шелушению. При срезании волосков бороды насильственно
удаляется верхний роговой слой кожи. По этой причине кожа становится
особенно восприимчивой к воздействию окружающей среды.
Для выявления наиболее щадящего способа бритья во время полетов на ОС
«Мир» применялись разные бритвенные аппараты, в зависимости от
назначения которых выполнялось сухое или влажное бритье. Для выполнения
влажного бритья применялись как обычные мыльные, так и безмыльные
кремы. Последние наносились на кожу лица пальцами рук, без кисточки и на
некоторое время оставлялись для размягчения волос, после чего
производилось бритье.
После пользования таким кремом не требовалось умывание, так как ос-
татки его на коже оказывали благоприятное влияние, питая и устраняя разд-
ражение кожи.
Для влажного бритья космонавты использовали обычные безопасные
бритвенные аппараты типа «Спутник» или «Лидер». Появление в 1992 году в
России бритвенной системы Gillette Sensor Excel позволило включить ее в
состав предметов туалета как наиболее совершенную систему, которая
обеспечивает комфортное и чистое бритье.
109
Глава 5
На протяжении длительного периода существования ОС «Мир» космонавты
имели возможность апробировать также электрические бритвы разных
моделей и конструкций, такие, как «Агидель», «Браун» и др. Но наиболее
функциональным и удобным для этих целей был косметический прибор
«Харьков», предназначенный как для бритья, так и для стрижки длинных
волос с принудительным отсосом мусора из зоны стрижки, специально раз-
работанный для применения в условиях невесомости. Срезанные подвижным
ножом бреющего или стригущего блока волосы отсасывались компрессором и
попадали в корпус прибора - волососборник, оборудованный клапаном, не
допускающим попадание волос в атмосферу объекта. С помощью специальной
насадки прибор очищался пылесосом. Прибор этого типа долгие годы исполь-
зовался космонавтами, предпочитающими бритье электробритвой.
Большое внимание уделялось индивидуальному подбору средств после
бритья, обеспечивающих оптимальный уход за кожей. С учетом пожеланий
каждого члена экипажа в состав предметов туалета включались бальзамы,
кремы и гели после бритья отечественных и зарубежных производителей
самых современных разработок, которые обеспечивали уход за кожей и ее
защиту благодаря содержанию в них питательных компонентов, витаминов,
экстрактов растений.
Важное место среди гигиенических процедур отводилось уходу за полостью
рта. Установлено, что в основе функциональных сдвигов состояния органов
полости рта во время воздействия на человека экстремальных факторов
лежит изменение саливации. Это приводит к ухудшению естественного очи-
щения полости рта, обильному образованию зубных отложений, неблаго-
приятным изменениям микрофлоры [Д.М.Дубинин и соавт., 1985].
В исследованиях функционального состояния полости рта с помощью
укладки «Гигиена» было показано, что изменения, происходившие во время
полетов 3-й и 4-й экспедиций, аналогичны изменениям, наблюдаемым при их
моделировании. Они имели функциональный характер и могли быть скоррек-
тированы гигиеническими мероприятиями.
Мероприятия по уходу за полостью рта включали:
- чистку зубов два раза в день (утром, после завтрака и вечером перед
сном) в течение трех минут зубной щеткой и зубной пастой;
- обработку поверхности зубов и массаж десен салфеткой в виде кол-
пачка, пропитанного зубным эликсиром без спирта с полезными добавками и
настоем лекарственных растений, 2 раза в день после еды;
- использование лечебной жевательной резинки типа «Орбит» без сахара
в течение 5-10 минут после приема пищи;
- очищение межзубных промежутков после еды с помощью зубочисток
или тонких шелковых нитей (флоссов).
Состав гигиенических средств для ухода за полостью рта и режим их
применения исследовали как во время пребывания человека в герметично
замкнутом помещении, так и во время КП. При этом определяли интен-
сивность миграции лейкоцитов со слизистой, показатели, характеризующие
процесс слюноотделения, величину pH слюны, содержание белка и осадка в
слюне.
Состояние полости рта оценивали по индексу гигиены, состояние десен - с
помощью пародонтальной пробы Шиллера - Писарева [Ю.А.Федоров, В.И.Ко-
рень, 1973]. Кроме того, определяли общее количество бактерий, содержание
ПО
Санитарно-гигиеническое обеспечение
стафилококков, в том числе патогенных дрожжеподобных грибов рода Кан-
дида.
Полученные данные являлись основанием при определении комплекса
мероприятий по уходу за полостью рта и состава гигиенических средств, с
помощью которых во время полета улучшалось очищение полости рта, сни-
жались такие показатели, как гигиенический и противовоспалительные
индексы.
В период наземной подготовки космонавтов с каждым экипажем проводили
индивидуальные занятия для обучения правильному использованию гигие-
нических средств и формирования положительной мотивации к их приме-
нению во время полета. В зависимости от индивидуальных вкусов, кос-
монавтам разрешалось использовать зубные щетки с различной жесткостью
волокон, зубные пасты отечественного или зарубежного производства, зубо-
чистки или зубные нити.
Гигиенический уход за ногтями заключался в своевременной стрижке
ногтевых пластинок пальцев рук и ног. Темп роста ногтей строго индиви-
дуален и зависит от возраста человека, состояния организма, профессии и др.
Полное обновление ногтей пальцев рук происходит в течение 95-115 суток. В
течение одного дня ноготь вырастает на 0,1-0,2 мм [A.R.SIonim, 1966].
Для ухода за ногтями во время полетов на станции «Мир» было пред-
ложено обычное подпиливание ногтей маникюрными пилками и стрижка нож-
ницами с проведением этих процедур около воздухозаборника системы конди-
ционирования воздуха.
Для доставки и размещения предметов туалета и средств личной гигиены
на транспортном корабле и орбитальной станции предназначались упаковки в
виде жесткого футляра или мягких чехлов под общим названием «Комфорт».
Один вид упаковки «Комфорт-1» предназначался персонально для каждого
члена экипажа. В нем размещались средства, индивидуально выбранные
космонавтами во время наземной подготовки к полету. В другой упаковке -
«Комфорт-2» находился минимальный набор предметов туалета для всех
членов экипажа, необходимый для выполнения гигиенических процедур во
время краткосрочных полетов на транспортном корабле. Еще одна упаковка -
«Комфорт-3» предназначалась для доставки грузовыми кораблями на стан-
цию дополнительных средств и предметов туалета, таких, как зубные пасты,
косметические кремы, дезодоранты и др., на станцию для пополнения за-
пасов, израсходованных во время полета. С учетом недостатков конструкции
этих упаковок был разработан усовершенствованный вид упаковки «Ком-
форт-М», в котором имелись съемные карманы для размещения предметов
туалета и гигиенических средств с учетом размеров и формы косметических
изделий последнего поколения, серийно выпускаемых промышленностью.
Для обеспечения женщин-космонавтов предназначалась упаковка «Ком-
форт-Ж», которая включала предметы туалета и косметики, которые
женщинам хотелось бы иметь во время КП на орбитальной станции.
Кроме штатного набора средств личной гигиены для женщин-космонавтов,
на станцию отправляли такие дополнительные средства, состав и количество
которых были определены во время проведения на базе ИМБП эксперимента с
участием восьми женщин-добровольцев.
В процессе длительной гипокинезии женщины апробировали набор средств
специального назначения, необходимых для гигиенического ухода. Была
111
Глава 5
проведена оценка эффективности действия средств, отработан режим их
использования, выполнены одориметрические и микробиологические испы-
тания некоторых средств для изучения безопасности их использования во
время полета. Дополнительные средства личной гигиены в составе специаль-
ной укладки «Гигиена-Ж» были доставлены на станцию «Мир» для исполь-
зования женщиной космонавтом во время длительного 169-суточного полета
в составе 17-й экспедиции и способствовали поддержанию у нее комфортного
гигиенического состояния.
Поддержание оптимальных бытовых условий на борту станции обеспе-
чивалось периодическими и «генеральными» уборками помещений, регуляр-
ной очисткой воздуха от пыли и микроорганизмов, а также удалением отходов
в предназначенные для этих целей сборники.
Одним из мероприятий, имеющих большое значение в комплексе
санитарно-гигиенического обеспечения, является дезинфекция, проводимая
на разных этапах подготовки и осуществления пилотируемых космических
полетов. Большинство применяемых в обычной практике эффективных дезин-
фекционных средств и способов не может быть использовано в пилотируемых
космических объектах, так как они не отвечают основным требованиям
полной безвредности для человека, а также совместимости с системами
жизнеобеспечения космического корабля. Поэтому дезинфицирующие сред-
ства, используемые в пилотируемых объектах, проходят предварительную
проверку на соответствие таким требованиям.
Уборка помещений ОС «Мир» проводилась пылесосом и санитарными
салфетками, содержащими дезинфицирующее средство катамин АБ. Кроме
того, для дезинфекционной обработки и защиты конструкционных материалов
и оборудования ОС от микробиологических повреждений, вызываемых гриба-
ми-микромицетами, было разработано средство «Фунгистат». Средство пред-
ставляет собой пакет из полимерной пленки с клапаном внутри, в котором
находится салфетка с порошкообразным дезинфицирующим препаратом, со-
держащим перекись водорода и четвертичное аммониевое соединение.
Для смачивания салфетки дезинфицирующим раствором необходимой кон-
центрации перед использованием средства в пакет через клапан вводится
дозированное количество воды из системы водообеспечения. С 1994 года
средство фунгистат регулярно поставлялось на ОС «Мир» и использовалось
для проведения дезинфекционной обработки в случае обнаружения роста
грибов-микромицетов.
Таким образом, во время длительной эксплуатации ОС «Мир» была
разработана и испытана система гигиенического обеспечения экипажей, в том
числе международных, которая включала различные мероприятия личной
гигиены.
Установлено, что комплекс средств, основанный на использовании сал-
феток и полотенец, надежно обеспечивал нормальное функционирование
кожи и слизистых оболочек, предотвращал развитие неблагоприятных
заболеваний и способствовал поддержанию оптимальных санитарно-гигие-
нических условий обитания.
Индивидуальный подбор средств личной гигиены с учетом особенностей
состояния покровных тканей человека позволил повысить эффективность
используемых профилактических мероприятий и оказывал положительное
эмоциональное воздействие.
112
Санитарно-гигиеническое обеспечение
Проведение водных процедур, таких, как мытье рук, умывание, принятие
душа, было затруднительным из-за особенностей функционирования системы,
предназначенной для этих целей в условиях микрогравитации, вызывало
негативное отношение космонавтов и закончилось демонтированием обору-
дования.
В заключение следует сказать, что успешное осуществление длительных
полетов возможно лишь при обеспечении в жилых и рабочих отсеках
космических кораблей условий, которые поддерживают необходимый ком-
форт и чистоту.
По прежнему перспективными являются исследования, предусматри-
вающие возможность проведения на борту полного объема мероприятий
личной гигиены с использованием системы водообеспечения, в том числе
регенерационного типа, создания специальных устройств, снабженных отса-
сывающей воздушной системой, для проведения бритья, стрижки волос и
ногтей.
При проведении совместных полетов на Международной космической
станции появляется необходимость разработки интегрированной системы
санитарно-гигиенического обеспечения, включающей современные россий-
ские и зарубежные средства и технологии.
Решение этих вопросов будет способствовать созданию оптимального комп-
лекса мероприятий, обеспечивающего все санитарно-гигиенические тре-
бования.
Литература
Ажаев А.Н., Берлин А.А., Шумилина ГА. Обитаемость космических летательных
аппаратов // Космическая биология и медицина. — М., 1994. - Т. 2. - С. 185-205.
Головлев М. Г, Сидорова Л.М., Соколова Е.Б. // Космическая биология и
авиакосмическая медицина. - М.-Калуга, 1990. - С. 422-423.
Дубинин Д.М., Попов И.Г, Викторов А.Н., Шумилина ГА. // Космич. биол. и
авиакосм. мед. - М., 1988. - № 5. - С. 68-71.
Дубинин Д.М., Шумилина ГА., Зарубина К.В., Шинкарева М.М. // Материалы
конференции молодых ученых ИМБП, посвященной 40-летию победы в Великой
Отечественной войне. - М., 1985. - С. 56-59.
Залогуев С.Н., Борщенко В.В., Викторов А.Н., Шумилина ГА. и соавт. // Космич.
биол. и авиакосм, мед - 1979. - № 6. - С. 14-17.
Залогуев С.Н., Викторов А.Н., Шумилина ГА., Кондрашова Н.В. // Результаты
медицинских исследований, выполненных на орбитальном научно-исследовательском
комплексе «Салют-6» - «Союз». - М., 1986. - С. 46-50.
Нефедов Ю.Г., Залогуев С.Н. Современное состояние и перспективы гигиенического
обеспечения пилотируемых космических полетов / Космич. биол. и авиакосм. мед. -
1981. - № 2. - С. 30-37.
Федоров Ю.А., Корень В.И. // Основы гигиены полости рта. - Л., 1973. - С. 51-57.
Финогенов А.М., Ажаев А.Н., Калибердин ГВ. Основы космической биологии и
медицины / Космическая медицина и биотехнология. - М., 1975. - Т. 3. - С. 122-140.
SlonimA.R. // Aerospace Med. - 1966. - Vol. 37, № И. - P.1105.
113
Глава 5
Пути оптимизации микробиоценоза космонавтов
Ильин В.К., [Лизько Н.Н.|, Корнюшенкова И.Н.
В настоящее время в связи с увеличением длительности космических
полетов (КП) особую важность приобретает проблема обеспечения инфек-
ционной безопасности членов экипажей длительно действующих орбитальных
станций. Важность этой проблемы отмечали еще в те времена, когда
космические полеты (КП) не были столь продолжительными. Так, на воз-
можность развития инфекционных заболеваний указывали А.Н.Викторов
(1986) Н.Н.Лизько (1986) и другие исследователи. А.Н.Викторовым была
сформулирована концепция периодического накопления потенциала патоген-
ности в системе «человек - микроб» в длительном КП, в которой отмечалось
формирование массивных очагов контаминации условно-патогенными микро-
организмами различных биотопов человеческого организма. Подчеркивалась
опасность данного процесса в связи с возможностью развития оппортунис-
тических инфекций у человека в КП. Отмечалось также, что с увеличением
срока эксплуатации космических станций в них начинают формироваться и
персистировать штаммы, по своим свойствам напоминающие нозокоми-
альные.
Позволительно предположить, что в условиях эксплуатации Междуна-
родной космической станции, в условиях частой (полной или частичной)
сменяемости экипажей из различных географических регионов Земли, интен-
сивность формирования штаммов с указанными особенностями может быть
весьма велика.
С другой стороны, имеются свидетельства очевидного угнетения коло-
низационной резистентности космонавтов в условиях КП. Так, в период
полета у космонавтов наблюдали изменения микроэкологического соотно-
шения условно-патогенных и комменсальных представителей микрофлоры
верхних дыхательных путей.
В процессе полета возрастало количество биотопов с высоким содер-
жанием условно-патогенных микроорганизмов, в то время как количество
лактобацилл в послеполетный период часто уменьшалось до величин, не
регистрируемых микробиологическими методами (табл. 8-10, гл. 5).
Таблица 8 (гл. 5)
Динамика содержания стафилококков в верхних дыхательных путях
в различные периоды обследования
(количество биотопов, содержащих микроорганизмы данной группы)
Фазы Уровень контаминации (Lg)
обследования 0 1 1-3 | > = 4
Фоновый период Полетный период Восстановительный период 6 3 0 0 6 3 5 0 4
114
Санитарно-гигиеническое обеспечение
Таблица 9 (гл. 5)
Динамика содержания энтеробактерий в верхних дыхательных путях в различные
периоды обследования (количество биотопов, содержащих микроорганизмы
данной группы)
Фазы обследования Уровень контаминации (Lg)
0 1 1-3 > = 4
Фоновый период 7 3 0
Полетный период 0 1 3
Восстановительный период 4 5 0
Под влиянием факторов длительного орбитального полета у космонавтов
существенно нарушался состав микробиоценоза пародонта, как качественно,
так и количественно, что сопровождалось появлением ряда пародонто-
патогенных видов, в частности Actinomices naeslundii, Prevotella melanino-
genica, Fusobacterium nucleatum и значительным увеличением количества
видов бактерий, поддерживающих воспалительный процесс.
Таблица 10 (гл. 5)
Динамика содержания лактобацилл в верхних дыхательных путях в различные
периоды обследования (количество биотопов, содержащих микроорганизмы
данной группы)
Фазы обследования Уровень контаминации
0 1 1-3 | > =4
Фоновый период 3 7 0
Полетный период 9 1 0
Восстановительный период 2 8 0
Все указанные обстоятельства свидетельствуют о возможности развития
оппортунистических инфекций на борту орбитальной станции. Они могут
развиваться на фоне нарушения первого барьера колонизации - барьера,
формируемого комменсальной микрофлорой, что определяет необходимость
разработки средств коррекции микрофлоры верхних дыхательных путей
космонавтов с помощью экологически комплементарных средств, обеспе-
чивающих укрепление данного барьера.
Стабилизация микрофлоры верхних дыхательных путей и пищевари-
тельного тракта может, на наш взгляд, в той или иной мере обеспечить про-
тивоинфекционную безопасность у космонавтов.
Мы суммировали данные об изменении чувствительности к антибиотикам
микрорганизмов, выделенных у космонавтов в процессе выполнения ими КП
различной продолжительности. Результаты исследований представлены в
табл. 11 и 12 (гл. 5).
Как видно из представленного материала, чувствительность к различным
антибиотикам с течением времени имела тенденцию к восстановлению. Мы не
имели возможность получить и проанализировать данные по чувствитель-
ности к антибиотикам микроорганизмов в период полета.
115
Глава 5
Таблица И (гл. 5)
Изменение чувствительности к антибиотиками Escherichia coli у космонавтов
Количество детерминантов резистентности Перед полетом После полета
0 30 64
1 9 2
2 30 12
3 8 0
4 2 0
5 1 0
6 0 0
7 и более 0 0
всего выделено культур 80 80
Таблица 12 (гл. 5)
Изменение показателей множественной лекарственной устойчивости
Escherichia coli у космонавтов
Детерминанты резистентности Перед полетом После полета
к карбенициллину 25 5
к ампициллину 9 66
к мономицину 1 10
к канамицину 2 0
к тетрациклину 22 0
всего выделено культур 80 80
Поэтому мы воспользовались данными наземных экспериментов с пре-
быванием человека в гермообъекте. Как видно из представленных ниже таб-
лиц, колебания показателей чувствительности к антибиотикам аутомикро-
флоры у людей (4 человека), находящихся в условиях длительной термоизо-
ляции, имели специфические особенности: во всех случаях показатели анти-
биотикорезистентности возрастали на 7-10-е сутки изоляции с последующей
тенденцией к восстановлению «фонового» уровня (табл. 13 и 14, гл. 5).
Как видно из представленных данных, в первые 7-10 суток термоизоляции
показатели устойчивости к антибиотикам увеличиваются. Это происходит в
период так называемой острой адаптации человека к условиям термо-
изоляции.
Вместе с тем, по данным Н.А.Поликарпова и соавт. (1981), на этот период
приходится «пик» перекрестной контаминации членов экипажа, возрастание
потенциала патогенности в системе «человек - микроорганизмы». Вследствие
распространения микроорганизмов в составе микробиоценозов появляются
новые детерминанты резистентности, принесенные в составе плазмид с
транзиторными штаммами.
Это служит причиной возрастания лекарственной устойчивости микро-
организмов в период острой адаптации. Можно сделать вывод, что процессы
количественного роста условно-патогенных микроорганизмов в различных
116
Санитарно-гигиеническое обеспечение
биотопах, как и процесс распространения депонируемых ими плазмид анти-
биотикорезистентности, требуют создания системы мер для их стабилизации.
Метод микробной интерференции, в частности, использование эубиотиков,
может, по нашему мнению, быть перспективным средством коррекции мик-
робного ценоза в целом ряде биотопов. Рассмотрение вопроса об исполь-
зовании эубиотиков для профилактики нарушения колонизационной резис-
тентности у космонавтов полностью отвечает принятой нами методологии
обеспечения инфекционной безопасности, поскольку эубиотики, будучи вы-
полненными на основе штаммов представителей комменсальной, сапрофи-
тической микрофлоры человека, являются экологически комплементарными
человеческому организму лекарственными средствами.
Таблица 13 (гл. 5)
Изменение множественной лекарственной устойчивости
в процессе изоляции 4 человек в гермообъекге
Количество детер- минант резистент- ности Сутки эксперимента
0 7-10-е 20-22-е 30-32-е
0 40,5 52,0 24,3 43,7
1 20,0 18,7 40,1 14,2
2 18,7 19,4 17,0 19,7
3 6,8 14,0 12,2 19,7
4 4,3 7,0 3,2 5,7
5 1,7 3,0 2,1 2,3
6 2,4 1,4 0,5 0,5
7 и более 0,4 3,0 0,3 5,4
Таблица 14 (гл. 5)
Характеристика изменений чувствительности к антибиотикам
в процессе изоляции 4 человек в гермообъекге
Устойчивость к антибиотикам Сутки эксперимента
0 7-10-е 20-22-е 30-32-е
к хлорамфениколу 6.0 14,9 2,8 25,8
к мономицину 32,3 54,6 31,9 41,1
к стрептомицину 8,5 26,5 24,0 34,0
к ампициллину 46,8 58,4 24,0 50,0
к карбенициллину 16,7 26,5 10,0 11,6
к цефамизину 6,8 3,8 11,6 4,0
к тетрациклину 30,6 40,5 39,0 44,0
117
Глава 5
Как показали результаты исследований, прием лактобактерина с про-
филактической целью способствовал нормализации микробиоценоза кишеч-
ника и количественному уменьшению в кишечнике представителей тех видов,
которые представляют собой наибольшую опасность в качестве потен-
циально-патогенных возбудителей инфекции: клебсиелла, энтеробактер,
протей (табл. 15, гл. 5.)
Таблица 15 (гл. 5)
Видовой состав условно-патогенных микроорганизмов в составе кишечной
микрофлоры людей, принимавших лактобактерии в лечебно-профилактических целях
(% от общего числа выделенных культур)
Группы микроорганизмов До приема лактобактерина После приема лактобактерина
Клебсиелла, Энтеробактер, Серрация 56,7 26,5
Протей, Провиденсия 53,5 0,5
Цитробактер, Эшерихия 52,1 21,5
Положительный эффект был достигнут и при использовании лакто-
бактерина для коррекции микрофлоры верхних дыхательных путей.
В указанной выше группе у 64 лиц было обнаружено стойкое носительство
микроорганизмов видов Klebsiella phneumoniae, Klebsiella ozenae, Escherichia
coli, а также представителей семейства Enterobacteriaceae в глотке, 44 чело-
века являлись носителями грамотрицательных палочек на слизистой носа.
По окончании курса приема лактобактерина у 29 из 64 носителей грам-
отрицательной флоры в глотке не было отмечено наличия указанных
микроорганизмов, а у 13 произошло снижение их количества в 10-100 раз
при исходном уровне обсемененности 1х103-1х104 КОЕ на тампон. У 10 из 44
носителей энтеробактерий в полости носа после приема лактобактерина
грамотрицательную микрофлору не выявляли, а у 2 отмечено снижение
обсемененности в 10 раз при ее исходном уровне 1х102-1х103 КОЕ/тампон
(табл. 16, гл. 5). У 27 из 82 обследуемых экспериментальной группы сущест-
венных изменений состава микрофлоры в носу и глотке не произошло.
Таблица 16 (гл. 5)
Изменение количества энтеробактерий в составе микрофлоры носа и глотки
у обследуемых, принимавших лактобактерии (% от числа обследуемых)
Биотоп Нос Глотка
Характеристика снижение элиминация снижение элиминация
изменений 4,8 23,8 2,1 45,6
118
Санитарно-гигиеническое обеспечение
Нами было проведено исследование лекарственной чувствительности
штаммов условно-патогенных микроорганизмов, выделенных из кишечника и
верхних дыхательных путей у указанной выше группы лиц, длительное время
принимавших лактобактерии.
Количество чувствительных к антибиотикам микроорганизмов возросло в
три раза за период проведения курса приема лактобактерина. Количество
полирезистентных штаммов за тот же период уменьшилось, особенно штам-
мов, резистентных к б и более антибиотикам. Количество последних штаммов
уменьшилось приблизительно в полтора раза (табл. 17, гл. 5).
Таблица 17 (гл. 5)
Показатели множественной лекарственной устойчивости микрофлоры у лиц,
принимавших с профилактической целью лактобактерин
Количество маркеров резистентности До курса приема лактобактерина После курса приема лактобактерина
0 4,7 12,8
1-2 41,8 39,8
3-5 42,5 39,0
6 и более 11,0 8,4
Всего выделено культур 1325 1648
Таким образом, следует отметить, что в результате применения метода
эубиотикотерапии с использованием лактобактерина происходит существен-
ная редукция микроорганизмов с признаками множественной устойчивости к
антибиотикам, а также частичное восстановление чувствительности к анти-
биотикам.
Данный эффект приема лактобактерина можно объяснить с микроэколо-
гических позиций. Известна работа [Э.Т.Таллмейстер и соавт. 1977], демон-
стрирующая способность продуктов обмена лактобацилл in vitro ингибировать
перенос плазмид антибиотикорезистентности.
Подтверждением этого положения служат и данные собственных иссле-
дований, приведенные ниже. Можно предположить в данном случае также
возможность ингибиции лактобациллами, входящими в состав лактобак-
терина, конъюгационного переноса R-плазмид, и, как следствие, преоб-
ладание процессов сегрегации и спонтанной элиминации плазмид над
процессами их коинтеграции.
Таким образом, на основании проведенных исследований можно сделать
вывод, что микробная интерференция и, в частности, лактобактерино-
терапия, способны стабилизировать микроэкологический баланс в целом ряде
биотопов.
Мы провели специальное исследование антагонистических свойств
лактобацилл, входящих в состав лактобактерина, с использованием метода
отсроченного антагонизма. Данные этих исследований представлены в табл.
18 (гл. 5).
119
Гпава 5
Как видно из представленных данных, лактобациллы, входящие в состав
коммерческого препарата «Лактобактерии сухой», обладают антагонистичес-
кой активностью практически ко всем тест-штаммам известных возбудителей
инфекционных заболеваний.
Лактобациллы наиболее активны в отношении таких возбудителей
инфекционных заболеваний как Escherichia coli с измененной биохимической
активностью (отсутствием ферментации лактозы), Salmonella typhimurium.
Они менее активны в отношении Staphylococcus aureus и Escherichia coli без
изменения биохимической активности (ферментации лактозы) и наименее
активны в отношении Pseudomonas aeruginosa.
Таблица 18 (гл. 5)
Антагонистическая активность лактобацилл
Вид микроорганизма, номер штамма Радиус зоны задержки роста вокруг макроколонии лактобацилл (мм)
Shigella flexneri 34 ± 5
Escherichia coli С-600 25 ±2
Pseudomonas aeruginosa PA-103 2,0
Escherichia coli J 5-3 25 ±4
Salmonella typhimurium 31 ±6
Staphylococcus aureus 209 21 ±4
Использование лактобактерина космонавтами в условиях длительного
космического полета в целом могло бы решить задачу укрепления коло-
низационной резистентности организма для стабилизации аутомикрофлоры
человека и профилактики эндогенных инфекций .
Литература
Викторов А.Н. Медицинское значение особенностей формирования экологической
системы «человек - микроорганизм» в обитаемых гермозамкнутых объектах // Тезисы
докладов VIII Всесоюзной конференции по проблемам космической биологии и
авиакосмической медицины. Калуга.- М., 1986. - С. 221-222.
Ленцнер А.А. Антагонистическая активность лактобацилл микрофлоры человека //
Аутофлора здорового и больного организма. - Таллин, 1972. - С. 157-160.
Лиэько И.Н., Гончарова Г.И., Семенова Л.П. Коррекция микроэкологии кишечника у
лиц в экстремальных условиях // Тезисы докладов VII Всесоюзной конференции по
проблемам космической биологии и медицины. Калуга - М., 1986. - С. 88-89.
Поликарпов Н.А., Викторов А.Н., Халангот А.Ф. Нуклеазная активность микро-
организмов и проблема контроля за состоянием аутомикрофлоры операторов герме-
тично-замкнутых объектов Ц Космич. биол. и авиакосм. мед. - 1991. - № 6. - С. - 39-
42.
Таллмейсгер Э.Т., Ленцнер Х.П., Ленднер А.А. Влияние продуктов обмена
лактобактерий на передачу R-плазмид у энтеробактерий in vitro // Микробиолог. -
1977. № 8. С-69.
120
Санитарно-гигиеническое обеспечение
Результаты микробиологических исследований
А.Н.ВиктороЯ Н.Д.Новикова, Е.А.Дешевая, Н.А.Поликарпов,
С.В.Поддубко, М.П.Брагина, К.В.Зарубина
Введение
Российский опыт эксплуатации длительно действующих космических
объектов свидетельствует о том, что по мере увеличения продолжительности
полета все большее значение приобретают экологические проблемы, свя-
занные с безопасностью экипажа и с надежностью космической техники.
Среди них важнейшее значение имеет проблема воздействия микробного
фактора.
Стремясь создавать и поддерживать в космическом объекте адекватную
потребностям человека среду обитания, человек неминуемо обеспечивает
благоприятные условия для жизнедеятельности микроорганизмов, надежно
контролировать развитие которых имеющимися на борту техническими сред-
ствами практически невозможно.
Микроорганизмы являются наиболее древней и исключительно свое-
образной формой организации живой материи. Их отличает беспрецедентная
многочисленность и видовое разнообразие, убиквитарность (повсеместность
распространения), обширность сфер взаимодействия как с биотическими, так
и с абиотическими компонентами среды, а также масштабность влияния на
них.
Широко известны проявления геологической активности микроорга-
низмов. Взаимодействие микроорганизмов, животных и человека может быть
взаимовыгодным (мутуализм) или проявляться как паразитизм и даже при-
нимать негативные формы (инфекционные заболевания, в том числе особо
опасные).
Уникальна резистентность микроорганизмов. Они сохраняют жизнеспо-
собность на высотах более 80 км, в глубинах океана до 11 км, под землей -
до 4 км, в условиях сухой долины в Антарктике, в водных контурах ядерных
реакторов. У отдельных форм микроорганизмов способность к росту
сохраняется при температурах до -12 °C и до +91 °C, влажности 0,1-2,7 %,
содержании хлоридов 12-36 %, pH 0,5-11.
Микроорганизмам свойственно телеономическое (целесообразное) пове-
дение - «выполнение некоего плана, программы». За счет максимального
среди живых организмов соотношения поверхности к объему микробы от-
личаются очень быстро протекающим обменом веществ между клетками и
средой, а также очень высокой скоростью прироста.
Для микробного метаболизма характерна также исключительная плас-
тичность - способность приспосабливаться, адаптироваться к изменяющимся
условиям внешней среды. При этом необходимые для жизнедеятельности в
новой измененной среде ферменты могут синтезироваться именно тогда,
когда подлежащие переработке вещества появляются вблизи клетки (инду-
цибельные ферменты).
121
Гпава 5
Чрезвычайные адаптационные возможности микроорганизмов опреде-
ляются также присущей им далеко идущей фенотипической и геноти-
пической (спонтанные и индуцированные мутации) изменчивостью, а также
способностью к внутривидовой и межвидовой передаче различных признаков
и свойств в результате генетической рекомбинации. Важной способностью
микроорганизмов, сформулированной как принцип Гейла, является так назы-
ваемая микробная всеядность - возможность расщеплять любое вещество,
теоретически способное к окислению.
Таким образом, нетрудно себе представить, какие серьезные проблемы
может вызвать неконтролируемая жизнедеятельность микроорганизмов в оби-
таемых отсеках длительно действующего космического объекта. Еще в 60-х
годах XX столетия ученые России и США высказывали предположение о том,
что в длительном космическом полете (КП) будут иметь место такие про-
цессы, как упрощение видового состава микрофлоры, «микробное навод-
нение» за счет сохранившихся видов, а по завершении полета космонавты на
Земле испытают «микробный шок» [Ю.Г.Нефедов и соавт., 1975; T.D.Luckey,
1966].
В дальнейшем в ходе выполнения программ «Аполлон», «Союз - Аполлон»
и в полетах российских и американских орбитальных станций «Салют» и
«Скайлэб» были получены первые данные, характеризующие состояние мик-
рофлоры на борту космического объекта [С.А.Веггу, 1970; С.Н.Залогуев и
соавт., 1980; R.GIondon, 1986; С.Н.Залогуев и соавт., 1986].
Систематические исследования особенностей формирования и поведения
микрофлоры в пилотируемом космическом объекте с оценкой рисков, сопут-
ствующих жизнедеятельности микроорганизмов в этих условиях, были выпол-
нены в процессе многолетней эксплуатации орбитальной станции (ОС) «Мир»
[А.Н.Викторов и соавт., 1992; А.Н.Викторов и соавт., 1995; N.D.Novikova et al.,
1996].
Общая характеристика микробного сообщества,
формирующегося в обитаемых отсеках ОС «Мир»
Основные источники формирования микроэкосферы
кабин пилотируемых космических объектов
Микроэкосфера кабин космических объектов, т.е. вся совокупность бак-
терий и грибов с присущими им трофическими связями, местообитанием
которых является рассматриваемый замкнутый объем, формируется за счет
следующих основных источников.
Прежде всего, это аутомикрофлора космонавтов, которые являются посто-
янным источником выделения микроорганизмов в среду космического объек-
та. Аутомикрофлора человека довольно хорошо изучена, она включает в
первую очередь комменсалов - постоянных обитателей основных биотопов
его организма: слизистых оболочек полости носа, полости рта и зева, верхних
дыхательных путей, кожных покровов, кишечника. Эта микрофлора вы-
полняет в организме человека целый ряд полезных и необходимых функций:
защитную, иммуностимулирующую, витаминообразующую, пищеварительную
и другие, а ее астенизация и подавление, вызывающие нарушение микро-
экологического баланса, крайне нежелательны.
122
Санитарно-гигиеническое обеспечение
В составе аутомикрофлоры здорового человека, как правило, представлен
и условно-патогенный компонент. Его патогенность определяется потен-
циальной способностью вызывать так называемые оппортунистические ин-
фекции, обязательным условием возникновения которых является снижение
локального или общего иммунитета макроорганизма. В первую очередь речь
идет о таких представителях условно-патогенного компонента, как
стафилококки (например, Staphylococcus aureus), стрептококки, ряд энтеро-
бактерий, клостридии и т. п. Следует указать также на такую группу риска,
как здоровые носители (постоянные или транзиторные) патогенных стафи-
лококков (Staphylococcus aureus) на слизистых оболочках полости носа,
полости рта или кожных покровах. По нашим данным [С.НЗалогуев и соавт.,
1981], транзиторными носителями патогенных стафилококков могут являться
до 72 % членов экипажей космических объектрв. Появление же в составе
экипажа носителей возбудителей острозаразных инфекций должно быть
полностью исключено в процессе отбора космонавтов и их предполетной
подготовки.
Следующая составляющая, из которой складывается микробное со-
общество кабины космического объекта, - это исходная микробиота деко-
ративно-отделочных и конструкционных материалов интерьера, оснащения и
оборудования. В этом отношении основная роль принадлежит синтетическим
полимерным материалам различных классов (до 500 наименований), которые
широко используются в обитаемых гермокабинах. Как известно, многие из
этих материалов подвержены заселению бактериально-грибными ассо-
циациями в процессе их производства и применения в составе конкретных
изделий.
Имеет место также микробная контаминация интерьера и оборудования
космических объектов на этапах их сборки, а также при проведении
монтажных работ и комплектации в ходе предполетной подготовки.
Может происходить занос микроорганизмов в замкнутый объем косми-
ческого объекта при осуществлении грузопотоков с Земли на транспортных
кораблях, при строительстве и эксплуатации космического объекта на
околоземной орбите.
Принципы контроля
за состоянием микробного сообщества среды ОС «Мир»
Постоянный контроль состояния микрофлоры замкнутого космического
аппарата проводился в течение многолетней непрерывной эксплуатации ОС
«Мир». В рамках медицинского контроля были проведены эксперименты
МК-10 («Микробиологический контроль») и МК-35 («Экосфера»), а контроль
за состоянием конструкционных материалов осуществляли в техническом
эксперименте Т-13 («Биостойкость»). В период с 1987 по 2000 год иссле-
довали микрофлору воздуха в 12 зонах ОС, конструкционных материалов
интерьера и оборудования в 85 зонах ОС «Мир». При этом пробы микрофлоры
отбирали как в базовом блоке, так и в модулях «Квант», «Квант-2»,
«Кристалл», «Спектр», «Природа». Всего в период работы на ОС 28 основных
экспедиций было проведено 140 экспериментов, включающих отбор, доставку
на Землю и исследование 486 проб аэрозольной фазы для исследования
бактерий, 514 - для исследования грибов и 664 проб, взятых с поверхностей
123
Глава 5
декоративно-отделочных и конструкционных материалов интерьера, осна-
щения и оборудования ОС.
Все проведенные исследования включали следующие этапы:
- отбор проб на борту ОС;
- посев проб на питательные среды (частично его проводили на борту ОС
члены экипажа в целях оперативного контроля с передачей данных на Землю,
а затем после доставки проб на Землю для исследования в лабораторных
условиях);
- выращивание посевов (частично его проводили на борту ОС члены
экипажа в целях оперативного контроля с передачей данных на Землю,
частично после доставки проб на Землю для исследования в лабораторных
условиях);
- выделение и идентификацию «чистых» культур микроорганизмов.
Российское оборудование, используемое для отбора проб воздуха и с
поверхностей ОС «Мир», представлено на рис. 1 (гл. 5 - на цветной вкладке).
Выделение микроорганизмов из воздушной среды ОС «Мир» осуществляли
аспирационно-седиментационным методом воздушными пробоотборниками
SAS фирмы PBI, а в период выполнения программы «Мир - НАСА» - MAS
производства США. Посев дисперсной фазы из определенного объема воздуха
производили на поверхность питательных сред ежемесячно.
Зоны отбора проб были определены с таким расчетом, чтобы была
возможность получить наиболее полную информацию о состоянии микро-
флоры газовой среды в базовом блоке, жилом отсеке и пристыкованных к ОС
«Мир» модулям.
Комплекты аппаратуры имелись на борту ОС «Мир», а наборы чашек
Петри с питательными средами доставляли на ОС по мере их расходования
грузовыми транспортными кораблями. Исследование микрофлоры воздуха ОС
(инкубирование посевов, учет результатов) производилось экипажем непо-
средственно на борту с передачей полученной информации на Землю по
радиоканалам.
Для получения более полного представления о видовой структуре
микроорганизмов, а также для выделения тест-культур, формирования кол-
лекций штаммов производили забор проб воздуха и доставку чашек Петри с
посевами микроорганизмов на Землю для дальнейших исследований.
При санитарно-гигиеническом и микробиологическом мониторинге сос-
тояния среды обитания космонавтов в ходе полета, а также для контроля
состояния конструкционных материалов ОС «Мир» осуществляли отбор проб с
поверхностей интерьера и оборудования методом смыва с помощью специ-
альной аппаратуры - «Укладок с пробирками для взятия микробиологических
проб». Доставка использованных укладок с отобранными пробами на Землю
для проведения лабораторных исследований осуществлялась при возвра-
щении сменяемого экипажа.
Для отбора проб с конструкционных и декоративно-отделочных мате-
риалов в рамках совместных российско-американских программ «Мир -
Шаттл» и «Мир - НАСА» использовали американское оборудование - укладку
«Поверхность», включающую контактные пластины с питательными средами
для выращивания бактерий и грибов. Отбор проб производили методом отпе-
чатков на поверхности питательных сред с последующим инкубированием
посевов с учетом выросших колоний непосредственно на борту.
124
Санитарно-гигиеническое обеспечение
Затем контактные пластины с посевами микрофлоры доставлялись при
возвращении экипажей на Землю для дальнейших исследований.
В лаборатории проводили посев проб, отобранных с помощью «Укладки с
пробирками», на поверхности питательных сред, разлитых в чашки Петри.
Для каждой пробы использовали набор элективных и дифференциально-
диагностических сред.
После инкубирования посевов в термостате для бактерий при температуре
37 °C в течение 48 часов, а для грибов - при 28 °C в течение 5-7 суток про-
изводили учет выросших на чашках колоний. Из колоний каждого морфо-
логического типа брали материал для окрашивания их по Граму. Бактерии
идентифицировали с помощью автоматизированной системы Vitek-бО про-
изводства Bio Merieux (Франция).
После учета колоний грибов и маркирования отдельных видов и штаммов
производили их пересев на специальные среды для проведения иден-
тификации.
Для идентификации выделенных штаммов микромицетов использовали
отечественные и зарубежные определители грибов [K.B.Raper et al., 1965;
В.И.Билай, 1977; М.А.Литвинов, 1967; Н.М.Пидопличко, 1972; Н.М.Пидо-
пличко и соавт., 1971; H.L.Barnett, 1972; C.Booth, 1971; K.H.Domsch et al.,
1980; M.B.EIIis, 1971, 1976; J.I.Pitt, 1979; C.Ramirez, 1982; K.B.Raper et al.,
1949; R.A.Samson, 1974], идентификацию дрожжей и дрожжеподобных грибов
проводили с помощью автоматизированного микробиологического анализа-
тора Vitek-60 производства Bio Merieux (Франция).
Структура микроорганизмов, обнаруженных
в среде обитания ОС «Мир»
В процессе многолетней эксплуатации российской ОС «Мир» регулярно
проводили исследования количественного содержания и видового состава
микроорганизмов, формирующихся в ее среде. В связи с большим объемом
полученных данных были создана база данных и информационно-поисковая
система для ввода, хранения и обработки информации по данной предметной
области. Соответствующую информационно-поисковую систему разработали
на основе стандартной системы управления базами данных FoxPro и ввели в
эксплуатацию на компьютере IBM PC. База данных, поддерживаемая этой
системой, охватывает период исследований с 1987 года по настоящее время.
В среде ОС «Мир» обнаружено 234 вида бактерий и микроскопических
грибов. Бактериальная флора включала представителей 108 видов, а грибная
флора - 126 видов, среди бактерий выявляли условно-патогенные виды -
возбудителей оппортунистических инфекций, среди грибов также встречались
«патогенные сапрофиты» - возбудители микозов и микоинтоксикаций.
Наиболее обширная по видовому разнообразию (64 вида) группа микро-
организмов была представлена грибами, так называемыми технофилами -
возбудителями биодеструкции полимерных материалов и коррозии металлов.
В составе бактериальной флоры доминировали постоянные обитатели
слизистых оболочек и кожных покровов человека - представители родов
Staphylococcus, Corynebacterium, Micrococcus. Источниками контаминации
среды обитания этими микроорганизмами являлись сменяющиеся члены
экипажей.
125
Гпава 5
Помимо типичных представителей аутомикрофлоры человека, в среде
обитания ОС «Мир» часто обнаруживали спорообразующие бактерии рода
Bacillus. Эти микроорганизмы, обладающие способностью к сапрофити-
ческому существованию во внешней среде, включали 19 видов.
Состав грибного компонента отличался значительным разнообразием.
Наиболее широко в среде обитания ОС были представлены микромицеты
родов Penicillium, Aspergillus и Cladosporium. Эти микроорганизмы - гетеро-
трофы, способные активно развиваться на полимерных материалах при-
родного и искусственного происхождения, вызывая их повреждения, -
заслуживают самого серьезного внимания в связи с возможностью эколо-
гической экспансии в замкнутом объеме гермокабины длительно действую-
щего космического объекта.
Характеристика бактерий,
обнаруженных в среде обитания ОС «Мир»
Для систематизации бактерий, выделенных из среды обитания ОС «Мир»,
использовали классификацию, изложенную в определителе бактерий -
Bergey's Manual of Determinative Bacteriology, Ninth Edition, 1994.
Результаты идентификации бактерий, обнаруженных в ОС «Мир», пред-
ставлены в табл. 19 (гл. 5).
Видовой состав бактерий, обнаруженных в ОС «Мир», отличался
значительным разнообразием. В основном это были грамотрицательные
аэробные либо факультативно-аэробные палочки (41 вид), на втором месте
были грамположительные кокки (25 видов), на третьем - спорообразующие
палочки (19 видов).
Наибольшее число видов бактерий было выделено с поверхностей
интерьера и оборудования - 81 вид (75 % от общего количества обна-
руженных видов бактерий), тогда как в воздухе выявлено 46 видов (42 % от
общего числа видов). Все виды бактерий чаще находили на поверхностях
интерьера, чем в воздухе, и только число видов микроорганизмов рода
Streptococcus в воздухе (4 вида) было выше, чем на поверхностях (1 вид), а
рода Staphylococcus практически не отличалось (в воздухе 11 видов, на
поверхностях 13 видов).
Таким образом, в среде обитания ОС «Мир» было обнаружено 6 групп,
40 родов, 108 видов микроорганизмов.
Из 1150 проб, взятых из среды обитания для изучения бактериальной
флоры поверхностей, воздуха ОС «Мир», бактерии были обнаружены в 949
пробах, что составило 82,5 % от общего числа проб. Бактерии рода Staphy-
lococcus доминировали по частоте обнаружения как в пробах, взятых с
поверхностей интерьера и оборудования (55,5 %), так и в пробах воздуха
(53,2 %). На втором месте по встречаемости на поверхностях интерьера были
бактерии рода Corynebacterium (36,0 %), на третьем - Bacillus (27,5 %), на
четвертом Micrococcus (24,4 %), на пятом месте были бактерии родов
Acinetobacter и Streptococcus (5,2 и 5,0 %).
В большинстве случаев частота обнаружения отдельных бактерий на по-
верхностях интерьера и оборудования была выше, чем в воздухе, однако
некоторые бактерии, например, рода Bacillus, чаще встречались в воздухе
(34,0 %), чем на поверхностях (27,5 %).
126
Санитарно-гигиеническое обеспечение
Таблица 19 (гл. 5)
Классификация бактерий, обнаруженных в среде обитания ОС «Мир»
Группа, подгруппа, семейство Род Вид
Группа 4, подгруппа 4а Acinetobacter Alcaligenes Chryseomonas Comamonas Flavobacterium Hydrogenophaga Kingella Moraxella Methylobacterium Neisseria Pseudomonas Psychrobater Sphingobacterium Xanthomonas A. calcoaceticus, A. sp. A. faecalis, A. sp. C. luteola C. testosteroni F. meningosepticum, F. glem, F. indoIogenes, F. sp. H. pseudoflava K. kingae, K. sp. M. sp. M. rhodinum, M. extorguens N. sp. P. aeruginosa, P. fluorescens, P. glathei, P. pickettii, P. putida, P. stutzeri, P. vesiculans, P. paucimobilis P. immobilis S. spiritovarum X. maltophilia
Группа 5, подгруппа 1 Enterobacte- riaceae Enterobacter Escherichia Hafnia Klebsiella Kluyvera Pantoea Proteus Serratia E. aerogenes, E. agglomerans, E. cloacae, E. sp. E. coli H. alvei K. pneumoniae K. ascorbata P. agglomerans P. sp. S. fonticola, S. liqufaciens, S. marcescens, S. sp.
Подгруппа 2 Vibrionaceae Aeromonas Vibrio A. caviae, A. hydrophila, A. veronii, A. sp. V. alginolyticus
Подгруппа 3 Pasteurellace Pasteurella Actinobacillus Haemophilus P. haemolytica A. ureae H. parainfluenzae
Группа 17 Aerococcus Enterococcus Micrococcus Staphylococcus Streptococcus Sarcina A. sp. E. faecalis M. kristine, M. luteus, M. roseus, M. varians, M. sp., S. aureus, S. auricularis, S. capitis, S. cohnii, S. epidermidis, S. haemolyticus, S. hominis, S. saprophyticus, S. sciuri, S. simulans, S. warned, S. xylosis, S. sp. S. sp., S. bovis, S. intermedius, S. equinus, S. oralis S. sp.
Группа 18 Bacillaceae Bacillus B. alvei, B. amyloliquefaciens, B. cereus, B. circulans, B. coagulans, B. firmus, B. licheniformis, B. lignefaciens, B. macerans, B. megaterium, B. pasteurii, B. polymyxa, B. pumilus, B. simulans, B. sphaericus, B. striatum, B. subtilis, B. thuringiensis, B. sp.
Группа 20 Actinomyces Arthrobacter Clavibacter Corynebacterium A. sp. A. pyridinolis C. michiganensis C. aquaticum, C. bovis, C. eque, C. ovis, C. pseudo- diphtheriticum, C. striatum, C. xerosis, C. sp.
Группа 25 Steptomyces Stertoverticillium S. sp. S. sp.
127
Гпава 5
Частота обнаружения доминирующих видов бактерий представлена в табл.
20 (гл. 5). Из данных таблицы следует, что наиболее часто встречавшимся
видом был Staphylococcus epidermidis.
Наиболее распространенными на различных участках поверхностей в ОС
«Мир» были микроорганизмы видов Staphylococcus epidermidis (59,2 %),
Corynebacterium sp. (56,6 %), Micrococcus sp. (43,4 %) и M. luteus (35,5 %).
Меньшая распространенность в ОС «Мир» была выявлена у бактерий видов
Staphylococcus saprophyticus (34,2 %), S. auricularis (27,6 %), Bacillus subti-
lis (25,0 %), B. sphaericus (21,0 %), B. polymyxa (20,0 %) и В. licheniformis
(20,0 %). Менее всего распространены в ОС были бактерии вида Staphylo-
coccus sciuri - их обнаруживали лишь на 1,3 % исследованных поверхностей.
Таблица 20 (гл. 5)
Частота обнаружения доминирующих видов бактерий
в среде обитания ОС «Мир» (в % от числа проб)
Род Вид Поверхности Воздух
Serratia S. liqufaciens — 8,5
Micrococcus M. luteus 7,7 —
M. varians 5,2 —
M. sp. 12,0 13,8
Staphylococcus S. aureus 2,3 3,2
S. auricularis 6,8 H,7
S. capitis 5,0 30,0 9,6
S. epidermidis 17,0
S. haemolyticus 2,1 9,6
S. hominis 5,0 8,5
S. saprophyticus 8,6 4,3
S. simulans — 5,3
S. warned 3,2 7,5
S. sp. 7,5 3,2
Streptococcus S. equinus — 3,3
S. sp. 5,2 —
Bacillus B. cereus 4,3
B. licheniformis 3,4 3,2
B. megaterium 3,4 3,2
B. polymyxa 3,2 —
B. pumilus 3,0 5,3
B. sphaericus 5,0 4,3
B. subtilis 5,2 9,6
B. sp — 8,5
Corynebacterium C. sp 33,2 16,0
Среди представителей бактериальной флоры, выделенных из среды
обитания ОС, значительный удельный вес занимали виды, относящиеся к
условно-патогенным микроорганизмам, которые при иммунодефицитном сос-
тоянии макроорганизма могут вызывать заболевания у человека [Bailey and
Scott's, 1994].
Из 108 видов бактерий, выделенных из среды обитания ОС, 37 видов
описаны в литературе как потенциальные возбудители тех или иных
инфекционных осложнений [Н.И.Леонтьева и соавт., 1988; W.C.Noble, 1981;
128
Санитарно-гигиеническое обеспечение
В.В.Минухин и соавт., 1989; P.J.Miller et al., 1987], что составляет 34,0 % от
общего числа обнаруженных видов. Большинство из них относились к 4-й
группе патогенности: Flavobacterium meningosepticum, Pseudomonas aeru-
ginosa, Escherichia coli, Hafnia alvei, Klebsiella pneumoniae, Proteus sp., Serratia
marcescens, Staphylococcus sp., Streptococcus sp., Bacillus cereus. Практически
все из них являются потенциальными возбудителями воспалительных и
гнойных процессов [K.Kosovski et al., 1987;.A.Guerrero et al., 1987; А.АЛевенец
и соавт., 1987].
Кроме того, указанные микроорганизмы при определенных условиях могут
быть возбудителями инфекционных заболеваний органов дыхания [С.Нейчев,
1977; Watana Kuna et al., 1987; А.К.Акатов и соавт., 1980] и желудочно-
кишечного тракта [В.Г.Петровская и соавт., 1976; В.Г.Петровская, 1974;
И.Н.Блохина и соавт., 1979]. В литературе также описаны случаи осложнений
в виде бактериемий и сепсиса [М.Дж.Денхем, 1987; M.A.Brancos et al., 1986;
A.Thaband, 1988].
Среди бактерий, выделенных из среды обитания ОС «Мир», встречались
микроорганизмы, известные, по данным литературы [Е.И.Андреюк и соавт.,
1980; Л.Л.Великанов и соавт., 1978], как активные биодеструкторы мате-
риалов различного химического строения.
Из 40 идентифицированных родов бактерий не менее 4 (10,0 %) отно-
сились к микроорганизмам, потенциально способным повреждать полимер-
ные материалы, а не менее 9 родов (22,5 %) инициировали биокоррозию
металлов [И.Г.Каневская, 1984]. Указанные микроорганизмы были обнару-
жены практически во всех экспедициях.
Чаще других «инициаторами» повреждения полимерных материалов могут
быть представители родов Bacillus, Pseudomonas, Klebsiella и Actinomyces.
Многие виды микроорганизмов могут прямо или косвенно (Acinetobacter,
Alcaligenes, Flavobacterium, Hydrogenophaga, Pseudomonas и др.) способ-
ствовать коррозии металлов [Биотехнология металлов, 1989].
Характеристика грибов,
обнаруженных в среде обитания ОС «Мир»
Для систематизации видов грибов, обнаруженных в среде обитания ОС
«Мир», использовали классификацию грибов, принятую в Микологическом
словаре [D.L.Hawksworth et al., 1995].
Как видно из данных, представленных в табл. 21 (гл. 5), грибной комплекс
космической станции формировали представители 3 таксонов грибов: Asco-
mycota, Zygomycota и Mitosporic fungi. Наибольшим родовым разнообразием
характеризовались представители несовершенных грибов.
С поверхностей интерьера и оборудования ОС было изолировано 116
видов грибов, в воздухе выявлено лишь 62 вида, что составляет 92 и 48 % от
общего количества видов грибов соответственно. Как в воздухе, так и на
поверхностях конструкционных материалов были найдены дрожжи - Saccaha-
romyces, Lipomyces, Yarrowia.
Некоторые виды грибов и дрожжей были выявлены только на поверх-
ностях, например Alternaria, Artrobotrus, Aureubasidium, Botrys, Botryotrichum,
Chaetomium, Fusarium, Stemphilium, Ulodadium, Saccaharomyces, Cryptococcus
и Trichosporon.
129
Глава 5
Таблица 21 (гл. 5)
Классификация грибов, выделенных из среды обитания ОС «Мир»
Таксон Класс Порядок Семейство Род Количество видов
Ascomycota Saccharomy- cetales Sordariales Llpomycetaceae Saccharomycetaceae Chaetomaiceae Llpomyces Saccharomyces Yarrowla Chaetomlum 1 2 1 3
Zygomycota Zygomycetes Mucorales Mucoraceae Mucor 5
Mitosporic fungi Mitosporic fungi Acremonlum Altemaria 5 1
Mitosporic fungi Arthrobotrys 1
Mitosporic fungi Aspergillus 23
Mitosporic fungi Aureobasldium 1
Mitosporic fungi Botryotrlchum 1
Mitosporic fungi Botrytis 1
Mitosporic fungi Candida 4
Mitosporic fungi Ciadosporium 8
Mitosporic fungi Cryptococcus 3
Mitosporic fungi Fusarium 2
Mitosporic fungi Geotrichum 2
Mitosporic fungi Paecllomyces 4
Mitosporic fungi Penldlllum 48
Mitosporic fungi Rhodotorula 3
Mitosporic fungi Scopulariopsls 2
Mitosporic fungi Sporobolomyces 1
Mitosporic fungi Stemphyllum 1
Mitosporic fungi Trichosporon 2
Mitosporic fungi Ulocladlum 1
130
Санитарно-гигиеническое обеспечение
Таким образом, в среде обитания ОС «Мир» было обнаружено 126 видов
грибов, относящихся к 3 таксонам и 25 родам. При этом наибольшим видовым
разнообразием характеризовались микромицеты родов Aspergillus и Peni-
cillium.
Из 1177 проб, взятых для изучения микромицетов среды ОС «Мир», грибы
обнаружены в 825 пробах, что составляет 70,1 % от общего числа проб.
В табл. 22 (гл. 5) представлены данные по частоте обнаружения раз-
личных родов грибов на ОС. Частота встречаемости почти всех родов грибов
на поверхностях декоративно-отделочных и конструкционных материалов
была выше, чем в воздухе ОС, исключение составляли Aspergillus, Paecilo-
myces, Scopulariopsis, Candida, Rhodotorula и Lipomyces, частота обнаружения
которых была выше в воздушной среде.
Таблица 22 (гл. 5)
Частота обнаружения грибов различной родовой принадлежности
в среде ОС «Мир» (% от числа проб)
Родовой состав Поверхности Воздух
Penicillium 76,8 75,8
Aspergillus 39,4 76,6
Cladosporium 27,2 24,2
Saccharomyces 6,8 0,8
Acremonium 6,4 0,81
Yarrowia 5,1 2,4
Candida 3,8 4,0
Paecilomyces 3,8 5,7
Scopulariopsis 3,2 4,8
Mucor 2,1 0,8
Rhodotorula 1,9 3,2
Trichosporon 1,1 —
Alternaria 0,9 —
Geotrichum 0,9 —
Stemphylium 0,9 —
Chaetomium 0,6 —
Fusarium 0,6 —
Ulocladium 0,6 —
Cryptococcus 0,4 —
Sporobolomyces 0,8 0,8
Lipomyces 0,2 0,8
Arthrobotrys 0,2 —
Aureobasidium 0,2 —
Botryotrichum 0,2 —
Botrytis 0,2 —
По частоте обнаружения в среде ОС доминировали виды Penicillium
expansum, Penicillium chrysogenum, Penicillium viridicatum, Cladosporium clado-
sporioides, аспергиллы группы Aspergillus versicolor.
Наряду с пенициллами, аспергиллами и кладоспориумами, частота встре-
чаемости которых превышала 10 %, в среде станции выявлена значительная
частота встречаемости Yarrowia lipolytica - 5,1, Acremonium strictum - 2,4,
131
Гпава 5
Paecilomyces lilacinus - 2,0, Saccharomyces cerevisiae - 2,0, Scopulariopsis
brevicaulis - 2,0 %.
Максимальной распространенностью в различных зонах ОС отмечался вид
Penicillium chrysogenum (42,5 %), выделяемый как в базовом блоке, так и в
модулях «Квант» и «Кристалл». Он выявлялся на различных участках бор-
товой кабельной сети, блоков и узлов систем жизнеобеспечения, резиновых
уплотнителях переходных люков, обшивке кают экипажа, спортивных тре-
нажерах, элементах осевого стыковочного узла, а также с поверхности
иллюминатора, обеденного стола.
По сравнению с Penicillium chrysogenum пенициллы других видов имели
более ограниченную распространенность. Penicillium expansum (37,0 %) и
Penicillium aurantiogriseum (38,8 %) не обнаруживали на отдельных поверх-
ностях системы жизнеобеспечения; Penicillium viridicatum (32,5 %) не выде-
ляли с поверхностей модуля и в пробах воздуха.
Грибы видов Cladosporium dadosporioides (38,8 %), Cladosporium
sphaerospermum (21,6 %) часто изолировали с поверхностей в зонах воз-
можного скопления влаги, а также с обшивки кают экипажа, резиновых
уплотнителей переходных люков и др.
Наряду с вышеперечисленными видами грибов в ОС были широко рас-
пространены также и отдельные виды аспергиллов, которые встречались на
большинстве исследуемых поверхностей и в воздухе.
Среди грибов, выделенных из среды обитания ОС «Мир», встречались
виды микромицетов, относящиеся к условно-патогенным [А.Г.Хромченко и
соавт., 1987; J.Dvorak et al., 1974; M.Enomoto et al., 1974], способным при
определенных условиях вызывать патологические процессы у человека.
По данным литературы, из 126 наименований грибов, выделенных из сре-
ды обитания ОС, к условно-патогенным относилось 46 видов, что составляло
37 % от общего числа обнаруженных видов, из которых 26 видов грибов -
потенциальные возбудители микозов [J.Dvorak et al., 1974; П.Н.Кашкин и
соавт., 1967]; 22 вида - возбудители аллергических процессов [П.Н.Кашкин и
соавт., 1963; Brede Hans Dieter Allergosen, 1996]; 22 вида - активные токси-
нообразователи [J.Dvorak et al., 1974; В.А.Тутельян и соавт., 1985; J.C.Frisvad
et al., 1989].
Среди изолятов микромицетов виды Aspergillus flavus, Aspergillus fumigatus,
Cryptococcus neoformans (по российской классификации) относятся к 3-й
группе, а виды Candida guilliermondi, Aspergillus niger, Penicillium crustosum - к
4-й группе патогенных для человека микроорганизмов. В среде обитания ОС
«Мир» из перечисленных грибов к числу доминировавших относится Asper-
gillus niger. Около 50 % грибов по частоте встречаемости, распростра-
ненности, количественному содержанию относятся к грибам, способным
вызывать токсико-аллегрические заболевания.
Необходимо отметить, что указанные грибы - космополиты, встречаются в
странах всех континентов, развиваются на органических субстратах, в почве
и на растениях, споры их постоянно попадают в воздух. Однако микозы,
вызываемые условно-патогенными грибами, как правило, развиваются при
серьезном ослаблении защитных сил организма. Наиболее часто в качестве
предрасполагающих и провоцирующих факторов выступают хронические
заболевания, длительное лечение антибиотиками широкого спектра действия,
стероидная терапия, врожденные или приобретенные иммунодефицитные
132
Санитарно-гигиеническое обеспечение
состояния, лейкемия, злокачественные опухоли, гормональные и обменные
нарушения и др.
Среди микромицетов, выделенных из среды ОС «Мир», встречались плес-
невые грибы, которые, по данным литературы [Е.И.Андреюк и соавт., 1980;
А.Ю.Лугаускас и соавт., 1987], известны как активные биодеструкторы мате-
риалов различного химического строения.
Из 126 наименований грибов, обнаруженных в ОС «Мир», 64 вида (50,8 %)
относятся к микроорганизмам, способным повреждать различные полимерные
материалы, из них 19 видов являются представителями микроскопических
грибов, выделяющих в процессе роста «агрессивные» продукты жизнедея-
тельности, за счет которых на поверхности металлов создаются коррозионно-
агрессивные среды.
Грибы, способные вызывать биоповреждения полимерных материалов и
биокоррозию металлов, обнаруживали в каждой экспедиции. К пред-
ставителям этой группы плесневых грибов относятся 81 % видов пенициллов
и 42 % видов аспергиллов, выделенных с поверхностей интерьера и обору-
дования ОС «Мир».
Таким образом, большинство видов грибов, обнаруженных на поверх-
ностях ОС, относятся к потенциальным биодеструкторам полимерных мате-
риалов и к микромицетам, способным вызывать биокоррозию металлов.
Микрофлора воздуха
ОС «Мир»
На ОС «Мир» выполнен значительный объем исследований по оценке
количественного содержания и видового состава микроорганизмов воздушной
среды. Исследование количественных показателей и видового состава микро-
организмов ОС «Мир» осуществлялось во время работ ЭО-2-28.
В период эксплуатации ОС «Мир» было отобрано 486 проб воздуха для
исследования бактерий и 514 проб для исследования грибов. Бактерии были
обнаружены в 385 (79,2 %), а грибы - в 345 (67,1 %) отобранных пробах
воздушной среды.
Бактериальная флора воздуха была представлена 19 родами и включала
46 видов. Видовая структура бактерий во все сроки исследований состояла
преимущественно из комменсалов покровных тканей человека - стафило-
кокков, микрококков и коринебактерий. Эпизодически обнаруживали стрепто-
кокки и энтерококки. Наряду с этим в пробах воздуха периодически опре-
деляли обитателей природных резервуаров и, прежде всего, спорообра-
зующие бактерии рода Bacillus и грамотрицательные неферментирующие
бактерии. Наиболее высокая частота обнаружения была характерна для
микроорганизмов родов Staphylococcus (53,2 %), Bacillus (34,0 %) и Coryne-
bacterium (16,0 %).
Значительное число видов, выделенных из воздушной среды микро-
организмов, относилось к группе условно-патогенных - Staphylococcus aureus,
S. capitis, S. haemoliticus, Flavobacterium meningosepticum, Escherichia coli,
Serratia marcescens, Streptococcus sp., Bacillus cereus.
Значительным разнообразием в пробах воздуха отличались микромицеты.
Грибы были представлены 62 видами и 13 родами. В составе аэропланктона
доминировали пенициллы, значительный удельный вес занимали аспергиллы.
133
Глава 5
Наиболее часто в воздухе обнаруживали микромицеты родов Penicillium,
Aspergillus и Cladosporium.
В соответствии с установленными для российских пилотируемых
космических аппаратов нормативами (ГОСТ Р 50804-95) предельный уровень
обсемененности воздуха бактериями составляет 500 колониеобразующих еди-
ниц (КОЕ) в 1 м3. Для жизнеспособных фрагментов грибов этот показатель
лимитирован величиной 100 КОЕ/1 м3.
В период эксплуатации ОС «Мир» бактериальная обсемененность воз-
душной среды оставалась относительно стабильной и в 95 % отобранных
проб не превышала рекомендуемого нормативного показателя (рис. 2, гл. 5).
1.0Е+05 1# КОЕ/м3
1,0Е*04 -
1.0Е+03 -
1,0Е*02
1.0Е + 01 -
1.0Е+00
Грибы
-Бакт ерии
Экспедиции
О
П
Рис. 2 (гл. 5). Содержание микроорганизмов
в воздухе ОС «Мир»
Относительно более высокие уровни бактериальной обсемененности
воздуха отмечались в зонах расположения тренажеров в базовом блоке, в
модулях «Квант-2» и «Кристалл». При этом более высокое содержание в воз-
душной среде было зафиксировано для следующих видов бактерий: Acine-
tobacter calcoaceticus, Bacillus amyloliquefaciens, В. cereus, Bacillus sp., Co-
rinebacterium sp., Micrococcus sp., Serratia liquefaciens, Staphylococcus capitis,
S. hominis S. simulans, S. aureus.
В отличие от этого в воздушной среде динамика представителей грибной
флоры имела несколько другой характер. Количество микромицетов в 1 м3
воздуха, регистрируемое в разные периоды эксплуатации ОС «Мир», имело
существенные различия - от 2 микробных клеток до 1,0 х Ю4 КОЕ в 1 м3. При
этом 31,7 % отобранных проб содержали грибы в количествах, превышающих
нормативный показатель, а в 1,6 % отобранных проб это превышение
составляло более чем 1 порядок; лишь в одной пробе превышение достигало
2 порядков.
Наиболее высокое содержание микромицетов в воздухе, превышающее
регламентируемый уровень, было зафиксировано для видов Aspergillus flavus,
134
Санитарно-гигиеническое обеспечение
k. thomii, A. niger, Aspergillus sp. из группы A. versicolor, Aspergillus sp., A. Ver-
sicolor, Penicillium brevicompactum, P. decumbens, P. expansum, P. puberulum, P.
Rogueforti, Penicillium sp., P. spinulosum, P. verrucosum, P. viridicatum, Rhodo-
torula glutinus, Sporobolomyces salmonicolor. Поскольку человек не является
источником поступления плесневых грибов в воздушную среду ОС, а развитие
их в аэрозольной фазе невозможно, следует считать, что резервуаром на-
копления этих микроорганизмов являются отдельные участки интерьера и
оборудования обитаемых отсеков ОС.
Важно также отметить, что на уровни микробной обсемененности воз-
душной среды значительное влияние оказало включение в январе 1998 года,
в завершающий период работы на ОС «Мир» членов экипажа ЭО-24,
установки «Поток 150 МК», предназначенной для очистки воздуха от аэро-
зольных частиц и микроорганизмов. С этого периода отмечалось снижение
величин обсемененности воздушной среды микромицетами.
Микрофлора поверхностей интерьера
и оборудования ОС «Мир»
Исследование количественных показателей микробного сообщества ОС
«Мир» осуществлялось с 1987 по 2000 год во время работы 24 основных
экспедиций ЭО-2-28, за исключением ЭО-8, ЭО-9, ЭО-10, когда отбор мик-
робиологических проб не проводился.
В период эксплуатации ОС «Мир» было отобрано 664 пробы с поверх-
ностей и оборудования для исследования бактерий и 663 пробы - для
исследования микромицетов.
Бактерии были обнаружены в 564 (84,9 %), а грибы - в 476 (71,8 %)
отобранных пробах.
Бактериальная флора поверхностей интерьера и оборудования ОС «Мир»
отличалась большим разнообразием, чем в воздушной среде, и была
представлена 81 видом и 30 родами. В составе бактериальной флоры были
широко представлены комменсалы покровных тканей и слизистых оболочек
человека (коринебактерии, стафилококки, микрококки) и обитатели при-
родных резервуаров, в первую очередь бактерии рода Bacillus (18 видов),
спектр видового состава которых был значительно шире, чем в воздушной
среде.
Важно отметить, что периодически в пробах, отобранных с поверхностей,
обнаруживали возможных возбудителей оппортунистических инфекций, отно-
сящихся к семейству Enterobacteriaceae (бактерии родов Enterobacter,
Escherichia, Proteus, Serratia и др.), а также бактерии вида Staphylococcus
aureus.
Наибольшим разнообразием на поверхностях интерьера и оборудования
ОС «Мир» отличались микромицеты. Всего за рассматриваемый период было
выделено и идентифицировано 116 видов грибов, относящихся к 25 родам.
В составе микрофлоры поверхностей и оборудования доминировали
представители родов Penicillium, Aspergillus и Cladosporium, среди которых
наиболее часто обнаруживали Penicillium expansum (в 28,9 % проб),
Penicillium chrysogenum и Cladosporium cladosporioides (в 16,8 и 17,0 % проб
соответственно), Aspergillus sp. из группы A. versicolor (в 15,5 % проб),
Aspergillus versicolor (в 10,0 % проб), Aspergillus niger (в 7,9 % проб).
135
Гпава 5
В соответствии с российским стандартом для пилотируемых космических
объектов предельный уровень обсемененное™ внутренних поверхностей
микроорганизмами составляет: для бактерий - 1000 КОЕ на 100 см2, а для
грибов - 100 КОЕ на 100 см2.
Анализ динамики микробной обсемененности поверхностей интерьера и
оборудования ОС «Мир» показал, что содержание бактерий на исследованных
поверхностях колебалось в широких пределах - от 1,2 х Ю1 до 6,8 х Ю7 КОЕ
на 100 см2. При этом превышение регламентируемого уровня (103 КОЕ/см2)
было зафиксировано в 39,5 % проб, в которых обнаруживали бактерии, а от
общего числа проб это составляло 33,6 %. Максимальные количественные
уровни обсемененности поверхностей ОС «Мир» 105-107 КОЕ на 100 см2
зарегистрированы у следующих видов бактерий: Acinetobacter calcoaceticus,
Acinetobacter sp., Actinobacillus ureal, Actinomyces sp., Alcaligenes faecalis,
Alcaligenes sp., Bacillus alvei, B. circulans, B. megaterium, B. simulans, B.
sphaericus, B. subtilis, Corynebacterium sp., Enterobacter aerogenes, Escherichia
coli, Haemophilis parainfluenzae, Micrococcus luteus, Micrococcus sp., Proteus sp.,
Pseudomonas paucimobilis, Serratia liquefaciens, Serratia sp., Staphylococcus
aureus, S. auricularis, S. cohnii, S. epidermidis, S. haemolyticus, S. saprophyticus,
Staphylococcus sp., S. warneri, St. xylosis, Streptomyces sp.
Плесневые грибы были широко распространены на декоративно-отде-
лочных и конструкционных материалах ОС «Мир». В разные периоды эксплуа-
тации станции от 18 до 95 % отобранных с поверхностей проб содержали
микромицеты. Наиболее широкое распространение представителей грибной
флоры имело место в период работы ЭО-4, ЭО-7, ЭО-20, ЭО-22-27.
В процессе эксплуатации ОС «Мир» были зарегистрированы периоды
активации грибов, выражавшейся в существенном увеличении уровней обсе-
мененности ими поверхностей конструкционных материалов интерьера и
оборудования. Так, в период работы ЭО-23 в 5,5 % отобранных проб содер-
жание микромицетов составляло более 107 КОЕ на 100 см2 (при нормативном
показателе 102 КОЕ на 100 см2). В целом превышение нормативного уровня
зафиксировано в 74 % проб, в которых обнаружены грибы, а от общего числа
отобранных проб это составило 62,4 %. Максимальные количественные
уровни обсемененности поверхностей ОС «Мир» 105-107 КОЕ на 100 см2 заре-
гистрированы у следующих видов грибов: Acremonium charticola, A. roseum,
Acremonium sp., A. strictum, Aspergillus niger, A. versicolor, группы A. versicolor,
Candida quillermondi, C. parapsilosis, Cladosporium dadosporioides, Cl. Macro-
carpum, Cl. oxysporum, Cladosporium sp., Cl. sphaerospermum, Cryptococcus
laurentii, Paecilomyces lilacinus, Penicillium aurantiogriseum, P. brevicompactum,
P. chrysogenum, P. corylophilum, P. expancum, P. fagi, P. griseofulvum, P. Itali-
cum, P. puberulum, P. roqueforti, Penicillium sp., P. spinulosum, P. verrucosum, P.
viridicatum, Rhodotorula glutinus, Scopulariopsis brevicaulis, Trichosporon pullu-
lans, Trichosporon sp., Yarrowia lipolytica.
В период эксплуатации ОС «Мир» отмечена волнообразная динамика
содержания бактерий и грибов на поверхностях интерьера и оборудования
(рис. 3, гл. 5). В разные периоды отбора проб колебания численности мик-
роорганизмов по частоте возникновения и диапазону изменений существенно
отличались, особенно значительно у микромицетов.
Как показали наши исследования, наибольшая численность жизнеспо-
собных фрагментов микромицетов отмечалась на поверхностях материалов,
136
Санитарно-гигиеническое обеспечение
размещенных в запанельном пространстве. Коэффициент корреляции изме-
нений численности грибов на поверхностях материалов, размещенных в запа-
нельном пространстве, к аналогичному показателю всего грибного компо-
нента ОС составляет 0,96; коэффициент корреляции для «открытых» по-
верхностей - 0,27. Эти данные убедительно показывают, что процесс раз-
вития микромицетов происходит в «закрытых» местах запанельного про-
странства.
Развиваясь в «закрытых» местах, микромицеты аэрогенным путем легко
распространяются, осуществляя вторичную контаминацию других, в том чис-
ле «открытых» поверхностей декоративно-отделочных и конструкционных
материалов.
1g КОЕ/м3
1.0Е+07
1.0Е+06
1.0Е+05
1.0Е+04
1.0Е+03
1.0Е+02
1.0Е+01
1 .ОЕ+ОО
о со о оодоо2222
1 Грибы......Бактерии Экспедиции
Рис. 3 (гл. 5) Содержание микроорганизмов
на поверхностях интерьера и оборудования ОС «Мир»
Вместе с тем периодически регистрируемые возрастания уровней обсеме-
ненности конструкционных материалов интерьера и оборудования ОС «Мир»
плесневыми грибами линейно не прогрессировали и поддавались коррекции в
результате осушки, механического удаления избытка влаги с поверхностей и
применения средств санитарной обработки. При этом периоды активации
микофлоры сопровождались возникновением технологических рисков, свя-
занных с развитием процессов микробиологических повреждений конструк-
ционных материалов.
Характеристика микробиологических рисков,
специфичных для условий космического полета
Общие сведения о рисках микробиологической природы, которые могут
проявляться в условиях длительного космического полета, в виде схемы
представлены на рис. 4 (гл. 5).
Разработка указанной схемы основана на результатах исследований
аутомикрофлоры членов экипажей, мониторинга микрофлоры среды обитания
ОС «Мир» и опыта, накопленного в период его эксплуатации.
137
Гпава 5
Очевидно, что наиболее опасная, не совместимая с осуществлением или
дальнейшим продолжением полета чрезвычайная ситуация может возникнуть
в случае заноса возбудителей особо опасных инфекций в кабину косми-
ческого объекта на этапах предполетной подготовки, строительства и экс-
плуатации космического комплекса на околоземной орбите. Такие ситуации
гипотетически возможны в случаях неадекватности или недостаточной
эффективности предполетного клинико-физиологического, микробиологи-
ческого и иммунологического обследований членов экипажей; ограничи-
тельно-обсервационных и карантинных мероприятий, осуществляемых в отно-
шении экипажей; контроля за качеством бортовых рационов и запасов воды;
санитарно-гигиенических регламентов предполетной подготовки систем
жизнеобеспечения, терморегуляции и т. п.
Рис. 4 (гл. 5). Риски микробиологической природы
в длительном полете
138
Санитарно-гигиеническое обеспечение
В соответствии с результатами клинико-физиологических обследований
космонавтов [С.Н.Залогуев и соавт., 1986; Д.Л.Пайрсон и соавт., 1994] к
постоянно действующим медицинским рискам, обусловленным особенностями
состояния их аутомикрофлоры в условиях космического полета, относятся:
- дисбактериозы кишечника (редукция бифидо- и лактофлоры);
- активация условно-патогенного компонента в составе микрофлоры
различных биотопов, например возрастание массивности микробных очагов у
носителей Staphylococcus aureus на слизистых оболочках полости носа, по-
лости рта и зева, формирование очагов Staphylococcus aureus у индиви-
дуумов, ранее свободных от носительства указанных микроорганизмов, в
результате взаимообмена микрофлорой между членами экипажа, увеличение
титров Clostridium sp., Proteus sp., Klebsiella sp. и других условно-патогенных
бактерий в составе кишечной микрофлоры;
- появление в результате транслокации на слизистых оболочках полости
носа, полости рта, зева, а также на кожных покровах несвойственных для
этих биотопов микроорганизмов: Klebsiella, Enterobacter, Proteus, Escherichia
coli, а также Staphylococcus aureus на различных участках кожи;
- формирование условий для возникновения оппортунистических инфек-
ций по типу аутоинфекционных процессов и «перекрестных» инфекций на
фоне астенизации местного и общего иммунитета.
Жизнедеятельность микроорганизмов в среде космического объекта сопро-
вождается возникновением медицинских и весьма серьезных технических
(технологических) рисков, в основе которых лежит резидентное заселение
декоративно-отделочных и конструкционных материалов интерьера и обору-
дования бактериально-грибными ассоциациями. В тех случаях, когда в эти
процессы вовлекаются патогенные микроорганизмы, может иметь место
формирование резервуаров возбудителей - источников инфекций по типу
«сапронозов», а также появляются предпосылки и условия для возникно-
вения у членов экипажей сенсибилизации и аллергических реакций, микозов
и микоинтоксикаций.
В обитаемых отсеках космических объектов на поверхностях интерьера и
оборудования эпизодически выявлялись отдельные зоны, в которых регист-
рировались концентрации условно-патогенных бактерий и грибов, достига-
ющие 106 КОЕ на 100 см2 и более.
Особо важную роль в возникновении технических рисков играют бактерии
и грибы, так называемые технофилы. Эти микроорганизмы в результате своей
жизнедеятельности способны вызывать биопомехи в работе различной аппа-
ратуры, повреждать различные конструкционные материалы, в том числе син-
тетические полимеры, вызывать или провоцировать коррозию металлов.
В процессе производства, хранения и транспортировки, а также в условиях
эксплуатации материалы, изделия и приборы легко заражаются микро-
организмами. Попадая на различные материалы (например, полимеры), от-
дельные виды микроорганизмов, чаще всего бактериально-грибные ассоциа-
ции, быстро приспосабливаются к ним и начинают свою жизнедеятельность. В
результате этого могут изменяться цвет материалов, снижаться механическая
прочность, трансформироваться диэлектрические и другие свойства.
Первые сообщения об обнаружении видимого роста микроорганизмов на
поверхности отдельных участках интерьера были получены в период эксплуа-
тации орбитальных станций «Салют-6» и «Салют-7». При исследовании до-
139
Глава 5
ставленных на Землю проб был выявлен рост микромицетов, относящихся к
родам Aspergillus, Penicillium, Fusarium, Cladosporium, Mucor и актиномицеты.
Особый интерес представляет ситуация, связанная с навигационным
иллюминатором одного из транспортных кораблей «Союз», который в течение
полугода эксплуатировался в составе ОС «Мир». В ходе работы члены
экипажа ЭО-3 отмечали нарастающее ухудшение оптических характеристик
иллюминатора. После возвращения транспортного корабля на Землю на
предприятии-изготовителе были проведены исследования, которые выявили
следующую картину. На центральном окне и большинстве периферических
окон иллюминатора, выполненных из сверхпрочного кварцевого стекла, а
также на эмалевом покрытии титановой оправы отмечалось наличие мицелия
плесневых грибов, а в одном случае была отчетливо видна растущая колония
микромицета.
При посеве проб из зон повреждений была выявлена ассоциация микро-
организмов, в состав которой входили спорообразующие бактерии вида
Bacillus polymyxa и плесневые грибы видов Penicillium chrysogenum и
Aspergillus versicolor. Визуально создавалось впечатление, что источником
обрастания служила паронитовая (резиновая) прокладка, с помощью которой
стекло фиксировалось в титановой оправе. Важным является то обстоятель-
ство, что выделенные культуры грибов имели определенные морфологичес-
кие отличия в строении органов спороношения при сравнении с эталонными
штаммами аналогичной видовой принадлежности.
В дальнейшем операторы большинства экспедиций выявляли зоны види-
мого роста плесневых грибов на различных элементах интерьера и обору-
дования. В результате развития плесневых грибов отмечались случаи
разрушения фактуры материалов и признаки коррозии металлов.
И наконец, наиболее наглядным примером микробиологического повреж-
дения оборудования является ситуация с выходом из строя блока управления
прибора связи, доставленного на Землю при возвращении членов ЭО-24. При
его визуальном осмотре были обнаружены множественные дефекты: видимый
рост плесневых грибов на металлическом корпусе с внутренней и внешней
стороны, многочисленные наросты синего цвета (предположительно окислы
меди) на изоляционных трубках в местах повреждения изоляции (рис. 5,
гл. 5 - на цветной вкладке).
Опыт эксплуатации ОС «Мир» дает основание рассматривать биопо-
вреждения (биодеструкцию полимерных материалов, биокоррозию металлов,
формирование биопленок, возникновение биопомех) в качестве основного,
наиболее значимого и постоянно действующего фактора риска, обуслов-
ленного жизнедеятельностью микроорганизмов в кабинах космических объек-
тов. Взаимодействие микроорганизмов с материалами начинается с фаз
адсорбции и адгезии клеток, спор на поверхности материала, протекает на
границе раздела фаз газ - твердое тело, жидкость - твердое тело, и резуль-
таты этого взаимодействия определяются агрессивностью биоповреждающих
агентов, стойкостью объектов агрессии и характеристиками среды, в которой
оно осуществляется.
Важнейшим фактором, инициирующим рост бактериально-грибного компо-
нента на поверхностях материалов в условиях космического объекта, являет-
ся конденсат атмосферной влаги, формирующийся в обитаемых гермо-
кабинах. Проведенные исследования показали, что в нем содержатся
140
Санитарно-гигиеническое обеспечение
основные химические органические и неорганические компоненты, необ-
ходимые для развития бактерий и грибов.
В процессе развития и роста грибов и бактерий (бактериально-грибных
ассоциаций) возникают деструкция полимерных материалов и коррозия
металлов. Механические повреждения полимеров происходят за счет проник-
новения в их структуры грибного мицелия, прямые биоповреждения - за счет
вовлечения компонентов материала в трофические связи микромицетов,
косвенные биоповреждения - в результате воздействия на материалы экзо-
ферментов и органических кислот, продуцируемых микроорганизмами.
Микробиологическая коррозия металлов может протекать самостоятельно,
а также сопровождать электрохимическую и другие виды коррозии. Коррозию
металлов могут вызывать экзометаболиты микроорганизмов - минеральные и
органические кислоты, основания, ферменты, создающие коррозионно-актив-
ную среду, в которой в присутствии воды коррозия протекает по обычным
законам электрохимии.
Образование мицелия на поверхностях электрических контактов приборов
способно вызывать нарушение их работы вследствие замыкания электри-
ческой цепи или ее размыкания из-за нароста продуктов коррозии на
поверхностях.
Вовлечение в процессы биоповреждения материалов патогенов человека -
определенных видов грибов (Aspergillus niger и др.), а также бактерий (напри-
мер, Pseudomonas aeruginosa) - способно существенным образом усугубить
проблему за счет возникновения не только технических, но и медицинских
рисков.
Важно отметить, что при развитии микроорганизмов на полимерных мате-
риалах может происходить образование летучих токсичных веществ - про-
дуктов биоповреждения полимеров [Н.Д.Новикова и соавт., 1985; Ю.Г.Нефе-
дов и соавт., 1988]. Накопление этих веществ на полимерных материалах
может ухудшать санитарно-химические свойства полимеров и приводить к
загрязнению воздушной среды вредными микропримесями.
Значение проблемы микробной колонизации материалов еще более
возрастает применительно к регенеративным системам жизнеобеспечения
экипажей, например системам регенерации воды из конденсата атмосферной
влаги. В гидромагистралях такого рода систем на основе процессов адгезии
образуются специфические биопленки, включающие собственно бактерии или
бактериально-грибные ассоциации и продуцируемый ими липопротеидный
комплекс - гликокализ, в структуру которого вовлекаются компоненты водной
среды органической и неорганической природы. Эта пленка является чрез-
вычайно стойкой и непроницаемой для многих биоцидов, дезинфектантов и
антибиотиков.
Использование этих средств приводит к гибели только так называемых
плавающих форм микробов. Микроорганизмы, заключенные в интиму био-
пленки, легко сохраняются и через некоторое время вновь поступают в
окружающую среду.
Так, в ходе эксплуатации ОС «Мир» в системе регенерации воды из кон-
денсата отмечали нарушения работы, обусловленные образованием геле-
подобных «тромбов» в просвете гидромагистралей, по которым конденсат
поступает на регенерацию. В доставленных на Землю фрагментах метал-
лических и полимерных трубопроводов на внутренних поверхностях был
141
Глава 5
обнаружен слизистый налет и выявлен пристеночный рост бактериально-
грибных ассоциаций.
Таким образом, приведенные данные убедительно свидетельствуют о воз-
можности возникновения рисков микробиоповреждающей природы в про-
цессе эксплуатации обитаемых космических объектов.
Особенности эволюции микрофлоры,
связанные с условиями космоса
Формирование микробного сообщества в обитаемых отсеках космического
объекта протекает в условиях специфической среды обитания.
Помимо основных параметров среды - температуры, влажности, давления
на биообъекты, находящиеся в космическом корабле, действуют различные
виды излучений. Особо следует отметить космическое ионизирующее излу-
чение, более интенсивное по сравнению с земными условиями. Воздействие
этого излучения, обладающего наиболее выраженным модифицирующим био-
объекты действием [А.М.Кузин, 1977], имеет постоянный (хронический) ха-
рактер.
Специально выполненные исследования по сравнительному анализу баз
данных, характеризующих космофизические параметры и микробиологи-
ческую обстановку на ОС «Мир», дают основание предполагать, что флук-
туационные изменения солнечной активности, радиационных уровней, а
также градиенты магнитных полей могут рассматриваться в качестве фак-
торов, способных инициировать количественные изменения в состоянии
микрофлоры среды космического объекта.
Результаты стендовых экспериментов по исследованию выживаемости
«полетных» культур бактерий и грибов на питательных средах и образцах
конструкционных материалов, используемых на ОС «Мир», в условиях радиа-
ционного воздействия различной интенсивности показали, что у-излучение
оказывало существенное влияние на характер роста, биологические свойства
и морфологические признаки микроорганизмов. Степень влияния радиацион-
ного фактора на микроорганизмы зависела от мощности дозы облучения.
Так, ионизирующее излучение с мощностью эквивалентной дозы в
пределах 360-1500 мкЗв/сут, характерное для ОС «Мир» при фазе максимума
и фазе минимума солнечной активности, существенно влияло на характер
развития микромицетов и, прежде всего, на интенсивность образования веге-
тативного мицелия, возрастающего с увеличением мощности дозы облучения
(рис. 6-7, гл. 5 - на цветной вкладке).
Микрофлора среды в ходе многолетней эксплуатации ОС «Мир» под-
вергалась специфической эволюции, имевшей определенные особенности,
связанные с условиями космического полета. Так, отличительной особен-
ностью количественной динамики микробной обсемененности среды обитания
ОС был не линейно прогрессирующий характер, а волнообразное чередо-
вание фаз активации и стагнации микрофлоры.
Это было характерно для поведения бактериальной и грибной флоры.
Причем в отношении грибного компонента этот процесс имел более отчет-
ливую выраженность, и по мере увеличения сроков космического полета
фазы активации микофлоры приобретали более высокую амплитуду и
принимали затяжной латентный характер.
142
X. Годы, Х^сспедиции Вид 1587 1988 1989 1990 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000
2 3 4 s n 11 12 13 14 1 1 15 1 1 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
Penicillium chrysogenum
i w *
Penicillium griseoroseum 1
Aspergillus niger
Cladosporium herbarum
Penicillium aurantiogriseum
Paedlomyces variotii
Penicillium velutinum
Aspergillus versicolor i и
Penicillium viridicatum
Penicillium griseofiilvum
Penidllium expansum
Cladosporium dadosporioides et 0. Sphaero- spermum
Yarrowia lipolytica
Рис. 8 (гл. 5). Эволюция структуры микромицетов - смена доминирующих видов грибов в ОС «Мир» в ходе многолетней эксплуатации
Санитарно-гигиеническое обеспечение
Глава 5
Изменения количественных показателей микофлоры свидетельствуют об
экологической экспансии - развитии процессов колонизации микроскопи-
ческими грибами интерьера и оборудования обитаемых отсеков. Особенность
состояния микробного сообщества на борту ОС «Мир» заключалась в перио-
дической смене доминирующих по численности, распространенности, частоте
встречаемости в пределах ОС представителей грибной флоры определенной
родовой и видовой принадлежности (рис. 8, гл. 5).
Penicillium
chrysogenum
Aspergillus
niger
Penicillium
expansum
Aspergillus sp
из группы
A. versicolor
Puc. 9 (гл. 5). Агрессивносттъ штаммов грибов, выделенных на ОС “Мир”,
в сравнении с эталонными культурами
Многолетние наблюдения за динамикой видовой структуры грибного
компонента на борту ОС позволили прийти еще к одному важному заклю-
чению: отдельные представители микофлоры обладают способностью к
резидентному заселению среды космического объекта. Изменчивость выде-
ленных в полете штаммов грибов, а также степень сходства/родства между
ними оценивали на основе анализа ДНК-полиморфизма с исполь-зованием
полимеразной цепной реакции со случайным праймером (RAPD - random
amplified polymorphs DNA). Было показано, что определенные штаммы
Penicillium chrysogenum - доминирующего вида в составе микофлоры ОС -
присутствовали в среде обитания, по крайней мере, в течение 7 лет [А.Н.Вик-
торов и соавт., 1998].
Возможность резидентного заселения интерьера и оборудования косми-
ческого объекта плесневыми формами грибов имеет большое значение, так
как было показано (рис. 9, гл. 5), что в ходе полета их агрессивность
(колонизационная и биоповреждающая активность) в отношении используе-
мых декоративно-отделочных и конструкционных материалов может сущест-
венно возрастать в сравнении с эталонными штаммами аналогичной видовой
принадлежности.
144
Санитарно-гигиеническое обеспечение
Таким образом, на основании информации, содержащейся в базе данных
ГНЦ РФ - ИМБП РАН по результатам полетных и стендовых микробиоло-
гических исследований, могут быть сформулированы следующие положения,
характеризующие особенности эволюции микробного сообщества в среде
длительно действующего космического объекта:
- при длительной эксплуатации пилотируемого космического объекта его
среда может служить своеобразной экологической нишей для развития и
репродукции бактерий и грибов определенной видовой принадлежности;
- основным местообитанием бактериально-грибных ассоциаций в этих
условиях является оборудование, на поверхности которого накапливается
достаточное количество органических веществ антропогенного происхож-
дения и конденсата атмосферной влаги для реализации полного цикла раз-
вития и воспроизводства гетеротрофных микроорганизмов, в первую очередь
плесневых грибов Penicillium, Aspergillus, Cladosporium sp.
Система мероприятий
по обеспечению микробиологической безопасности,
реализованная в ходе многолетней эксплуатации ОС «Мир»
В 1995 году был принят и введен в действие ГОСТ Российской Федерации
Р 50804-95 «Среда обитания космонавта в пилотируемом аппарате»,
включающий нормативные требования и регламенты контроля микробио-
логической обстановки на этапах предполетной подготовки и в ходе полета.
Согласно этому документу, в котором были узаконены ранее разрабо-
танные проектные требования и инструктивно-методическая документация,
микробиологическая безопасность газовой среды в обитаемых отсеках
космических объектов должна обеспечиваться поддержанием уровня ее
микробной обсемененности не выше допустимых показателей: для бактерий -
500 КОЕ в 1 м3, для грибов - 100 КОЕ в 1 м3 при отсутствии в составе
микрофлоры патогенных бактерий и грибов.
Нормативный уровень микробной обсемененности газовой среды в полете
должен поддерживаться за счет работы штатных средств очистки и конди-
ционирования.
Отсутствие в составе микрофлоры патогенных бактерий и грибов должно
обеспечиваться путем проведения на этапах подготовки экипажей и кос-
мических объектов (включая транспортные орбитальные средства, обеспечи-
вающие доставку космонавтов и грузопотоки на ОС), ограничительных и
противоэпидемических мероприятий (рис. 10, гл. 5), включающих:
углубленное микробиологическое и иммунологическое обследование
космонавтов;
медицинский контроль состояния здоровья и обследование персонала,
выполняющего монтажные работы в орбитальных отсеках, на носительство
возбудителей инфекционных заболеваний;
соблюдение санитарно-гигиенического регламента;
проведение текущей и заключительной дезинфекционной обработки
при выполнении монтажных и испытательных работ в обитаемых отсеках
космических объектов на этапах сборки, комплектации, предстартовой подго-
товки и т. п.
145
Рис. 10 (гл. 5). Система обеспечения микробиологической безопасности, реализованная в процессе эксплуатации орбитальной станции "Мир
Глава 5
Санитарно-гигиеническое обеспечение
При длительной эксплуатации ОС и космических станций должен прово-
диться контроль уровня микробной обсемененности газовой среды оби-
таемых отсеков в полете с периодичностью не менее раза в месяц методом
отбора проб микрофлоры из газовой среды и последующей их оценки на
борту или в наземных лабораторных условиях.
Санитарно-бытовые мероприятия должны обеспечивать микробиоло-
гическую безопасность декоративно-отделочных и конструкционных мате-
риалов интерьера и оборудования обитаемого отсека путем поддержания
заданного уровня микробной обсемененности их поверхностей не выше
допустимых значений:
на этапе предполетной подготовки для бактерий - 500 КОЕ на 100 см2,
для грибов - 10 КОЕ на 100 см2;
в условиях полета для бактерий - 1000 КОЕ на 100 см2, для грибов -
100 КОЕ на 100 см2.
При этом в составе микрофлоры должны отсутствовать патогенные бак-
терии и грибы.
Для соблюдения вышеперечисленных требований на этапе проектиро-
вания, подготовки и эксплуатации космических объектов должны быть выпол-
нены следующие мероприятия:
а) декоративно-отделочные и конструкционные материалы, предназна-
ченные для использования в составе интерьера и оборудования обитаемых
отсеков, должны быть подвергнуты испытаниям на проверку их микробиоло-
гической безопасности.
В ходе испытаний необходимо оценить подверженность материалов за-
селению условно-патогенными микроорганизмами, стойкость материалов к
воздействию бактерий и грибов-биодеструкторов с учетом влияния факторов
старения в условиях многолетней эксплуатации, а также определить без-
опасный в отношении микробного фактора гигиенический режим и условия
эксплуатации материала (по температуре, влажности, типу и характеру
санитарной и антимикробной обработки);
б) при выборе конструкционных и декоративно-отделочных материалов
должна проводиться оценка их стойкости к многократной (в течение всего
срока подготовки и эксплуатации) обработке дезинфицирующими средствами
и биоцидными композициями, допущенными к применению в обитаемых
отсеках космических объектов;
в) при разработке технического решения по установке декоративно-
отделочных материалов должна предусматриваться возможность их съема
для санитарной обработки запанельного пространства;
г) в условиях эксплуатации длительно действующих ОС должен осу-
ществляться контроль уровня микробной обсемененности поверхностей
конструкционных и декоративно-отделочных материалов интерьера и обору-
дования обитаемых отсеков с периодичностью 1 раз в 60 суток. Контроль
должен проводиться путем отбора проб микрофлоры с поверхностей на борту
и последующей оценки в наземных условиях по количественному и видовому
составу;
д) для периодической санитарной и антимикробной обработки поверх-
ностей декоративно-отделочных и конструкционных материалов необходимо
предусматривать комплектование космического объекта специальными сред-
ствами (типа салфеток санитарных для поверхностей, средства «Фунгистат»)
147
Гпава 5
и использование этих средств в соответствии со штатным регламентом или
при наличии дополнительных показаний по результатам микробиоло-
гического контроля.
В ходе создания ОС и ее многолетней эксплуатации система подвергалась
модернизации по мере получения новых сведений о состоянии микробного
сообщества в условиях полета, а также совершенствования технологий
противомикробной защиты.
Для ограничения возможности заноса микроорганизмов в космический
объект на этапе изготовления и предполетной подготовки строго соблюдались
требования биологической чистоты.
В ходе полета 1 раз в 2 недели на борту проводилась генеральная
санитарная уборка с использованием пылесоса и специальных салфеток для
поверхностей, пропитанных 0,1 %-ным водным раствором катамина АБ. Для
очистки газовой среды от аэрозольных частиц и микроорганизмов на борту
периодически включалась установка «Поток», обеспечивающая фильтрацию
воздуха.
Для предотвращения микробиологических повреждений конструкционных
материалов и оборудования космонавты периодически проводили ревизию
поверхностей интерьера и оборудования ОС «Мир», включая запанельное
пространство. При обнаружении зон, подозрительных на наличие микро-
мицетов, отбирали контрольные пробы и по рекомендациям специалистов на
основании анализов контрольных проб на Земле проводили обработку выяв-
ленных зон с помощью комплектов «Фунгистат».
Опыт 14-летней непрерывной эксплуатации ОС «Мир», а также результаты
проведенных исследований свидетельствуют о том, что используемая система
обеспечения микробиологической безопасности оказалась достаточно эффек-
тивной:
за весь период эксплуатации не зарегистрировано случаев заноса в
ОС облигатных возбудителей острозаразных инфекций;
у членов 28 основных экипажей ОС не отмечено случаев возник-
новения острых инфекционных заболеваний, за исключением локализованных
воспалительных процессов (несколько случаев) в результате микротравм
кожных покровов.
Вместе с тем реализованная система оказалась недостаточно эффективной
в отношении рисков, обусловленных жизнедеятельностью микроорганизмов
на поверхностях конструкционных материалов интерьера и оборудования ОС.
Для повышения эффективности системы обеспечения микробиологи-
ческой безопасности пилотируемых космических полетов в ГНЦ РФ - ИМБП
РАН решают ряд прикладных задач, важнейшими из которых являются
следующие:
- разработка адекватной методики и стандарта для аттестации мате-
риалов на микробиологическую устойчивость; отработка методов модифика-
ции поверхности материалов, обеспечивающих их защиту от воздействия
микроорганизмов (придание гидрофобных и биоцидных свойств);
- создание бортовых инструментальных методов раннего выявления и
диагностики микробиологических повреждений.
Решение этих задач позволит обеспечить благоприятную экологическую
обстановку на Международной космической станции в течение длительного
срока.
148
Санитарно-гигиеническое обеспечение
Литература
Акатов А.К., Бароян О.В., Беляков В.Д. Стафилококки и стафилококковая инфек-
ция. - Саратов, 1980.
Андреюк Е.И., Билай В.И., Коваль Э.З. и соавт. Микробная коррозия и ее
возбудители. - К., 1980.
Билай В.И. Фузарии. - К., 1977.
Биотехнология металлов. Центр международных проектов ГКНТ. - М., 1989.
Блохина И.Н., Дорофейчук В.Г. Дисбактериозы. - Л., 1979.
Великанов Л.Л., Панова О.А., Тимонин В.А. Влияние некоторых микроорганизмов на
электрохимическое и коррозионное поведение конструкционных материалов //
Биологические повреждения строительных и промышленных материалов. - К., 1978. -
37 с.
Викторов А.Н., Новикова Н.Д. Актуальные проблемы микробиологической
безопасности среды обитания орбитальных станций в условиях многолетней
эксплуатации // Авиакосм, и эколог, мед. - 1995. -Т. 29, № 5. - С. 51-55.
Викторов А.Н., Новикова Н.Д., Дешевая Е.А. и соавт. Резидентное заселение среды
на орбитальном комплексе «Мир» Penicillium chrysogenum и проблема экологической
безопасности в длительном космическом полете // Там же. - 1998, № 5. - С. 57-62.
Викторов А.Н., Новикова Н.Д., Дешевая Е.А. Микрофлора кабин пилотируемых
космических объектов и проблемы биоповреждений используемых в них
конструкционных материалов // Там же. - 1992. - Т. 26, № 3. - С. 41-48.
ГОСТ Р 50804-95 Среда обитания космонавта в пилотируемом космическом
аппарате. Общие медико-технические требования. - М., 1995. - 118 с.
Денхем М. Дж. Септицемия и инфекционный эндокардит // Инфекционные болезни
и иммунитет в пожилом возрасте. - 1987. - С. 169-192.
Залогуев С.Н., Викторов А.Н., Горшков В.П. и соавт. К проблеме профилактики
стафилококковой инфекции у людей в условиях космического полета // Космич. биол.
и авиакосм. мед. - 1981. - № 5. - С. 27-29.
Залогуев С.Н., Викторов А.Н., Горшков В.П., Новикова Н.Д. Санитарно-
микробиологическая характеристика среды // Результаты медицинских исследований,
выполненных на орбитальном научно-исследовательском комплексе «Салют-6» -
«Союз». - М., 1986. - С. 43-46.
Залогуев С.Н., Викторов А.Н., Старцева Н.Д. Эпидемиологические и
микробиологические вопросы обитаемости космических кораблей. Санитарно-
микробиологические и эпидемиологические аспекты обитаемости // Проблемы
космической биологии. - М., 1980. - Т. 42. - С. 80-137.
Залогуев С.Н., Шилов В.М., Викторов А.Н. Состояние здоровья космонавтов.
Состояние микрофлоры // Результаты медицинских исследований, выполненных на
орбитальном научно-исследовательском комплексе «Салют-6»-«Союз». - М., 1986. -
С. 80-86.
Каневская И.Г. Биологическое повреждение промышленных материалов. - Л., 1984.
- 232 с.
Кашкин П.Н., Лисин В.В. Руководство по медицинской микологии. Л., 1967. - 336 с.
Кашкин П.Н., Некачалов В.Я. Аллергия при грибковых заболеваниях // Вести. АМН
СССР. - 1963.- № 4. - С. 83-92.
Кузин А.М. Стимулирующее действие ионизирующего излучения на биологические
процессы. - М., 1977. - 133 с.
Левенец А.А., Шувалов С.М. Микробиологическая характеристика одонтогенных
флегмон дна полости рта, шеи и средостения // Стоматол. - 1987. - 66, № 4. - С. 25-
28.
Леонтьева Н.И., Партин О.С., Ширяева С.С. Роль условно-патогенной флоры при
острых кишечных заболеваниях у взрослых // Острые кишечные инфекции вирусно-
бактериальной природы. - М., 1988. - С. 7-11.
149
Глава 5
Литвинов М.А. Определитель микроскопических почвенных грибов. - Л., 1967. -
303 с.
Лугаускас А.Ю., Микульскене А.И., Шляужене Д.Ю. Каталог микромицетов -
биодесгрукгоров полимерных материалов. - М., 1987. - 340 с.
Минухин В.В., Кравцова В.И., Цыганенко А.Я. Этиология гнойно-воспалительных
заболеваний, вызванных условно-патогенными микроорганизмами в неинфекционной
клинике // Ж. микробиол., эпидемиол. и иммунол. - 1989. - № 3. - С. 48-52.
Нефедов Ю.Г., Залогуев С.Н., Викторов А.Н. Микробиологические аспекты
эксплуатации систем жизнеобеспечения длительно действующих космических
объектов // Космич. биол. и мед. - 1975. - № 4. - С. 19-23.
Нефедов Ю.Г., Новикова Н.Д., Суровежин И.Н. Продукты микробиологического
повреждения полимерных материалов как фактор возможного загрязнения атмосферы
герметично замкнутых помещений токсичными веществами // Космич. биол. и
авиакосм. мед. - 1988. - № 3. - С. 67-71.
Новикова Н.Д., Залогуев С.Н. Образование летучих веществ в процессе деструкции
полимеров синегнойной палочкой (Pseudomonas aeruginosa) // Космич. биол. и
авиакосм. мед. - 1985. - № 4. - С. 74-76.
Пайрсон Д.Л., Мак Джиннис М.Р., Викторов А.Н. Инфекционные болезни на
космическом корабле // Космическая биология и медицина. Совместное российско-
американское издание в пяти томах. - М., 1994. - Т. 2. - С. 129-130.
Петровская В.Г. О так называемых условно-патогенных микроорганизмах // Ж.
микробиол. - 1974. - № 6. - С. 94.
Петровская В.Г, Марко О.П. Микрофлора человека в норме и патологии. - М.,
1976. - 232 с.
Пидопличко Н.М. Пенициллии. - К., 1972. - 150 с.
Пидопличко Н.М., МилькоА.А. Атлас мукоральных грибов. - К., 1971. - 115 с.
Славчо Нейчев. Клиническая микробиология. Медицина и физкультура. - София,
1977. - 317 с.
Тутельян В.А.,КравченкоЛ.В. Микотоксины. - М., 1985. - 320 с.
Хромченко А.Г., Мюллер С., Шилинг В. Экзогенный аллергический альвеолит. - М.,
1987. - 272 с.
Bailey and Scott's. Diagnostic Microbiology. - 1994. 958 p.
Barnett H.L. Illustrated genera of Imperfect fungi. - 1972, Burgess Publishing
Company.- 357 p.
Bergey's. Manual of Determinative Bacteriology. - Ninth. Edition, 1994.
Berry C.A. Summary of medical experience in the Apollo-7 through spaceflights //
Aerospace Med. - 1970, 41, № 5. - P. 500-519.
Booth C. The Genus Fusarium. - Kern Commonw, 1971, Mycol. Inst. - 237 p.
Brancos M.A., Guanabens N. Artritis septicas // Enferm. infec. у microbiol. clin., 1986. -
4, № 6. - P. 287-296.
Brede Hans Dieter. Allergosen // Notab. med. - 1996. - Vol. 26, № 12. - P. 603-604.
Domsch K.H., Gams W., Anderson Т.Н. Compendium of Soil Fungi. - 1980, Academic
Press, London-New York-Toronto. - 342 p.
Dvorak J.,Namacek F.,Otcenasek M. Indek of man-pathogenic fungi and related mycotic
diseases // Folia Parasitol. - 1974. - Vol. 21. - P. 251-281.
EHisM.B. Dematiaceous Hyphomycetes. - Kew, Commonw, 1971. - Mycol. Inst. - 607 p.
EHisM.B. More dematiaceous Hyphomycetes. - Ibid, 1976. - Mycol. Inst. - 507 p.
Enomoto M., Meno J. Mycotoxins - Amsterdam. Elsevier, 1974. - P. 300-326.
Frisvad J.C., FHtenborg O. Terverticillate Penicillium: chemataxonomy and mycotoxins
production 11 Mycologia. - 1989. - Vol. 81, № 6. - P. 837-861.
Guerrero A., Parras F, Ezpeleta C. Osteomielitis piogena vertebral hematogena //
Enferm. Infec. у microbiol. clin. - 1987. - 5, № 9. - P. 534-539.
Hawksworth D.L. et al. Systematic arrangement 11 Dictionary of the Fungi by Ainsworth
et Bisby's. - 1995, International Mycological institute. - P 541-616.
150
Санитарно-гигиеническое обеспечение
Kosowski К., Karczewska Е. Bacteria in bile of patients with bile duct inflammation //
Eur.J. Clin. Microbiol. - 1987. - 6, № 5. - P. 575-578.
London R.G. Airborne transmission of infection in low gravitational fields - a brief review
11 Aerospace Med. - 1986. - 37, № 12. - P. 1223-1228.
Luckey T.D. Potencial microbic shoe in manned aerospace systems // Aerospace Med. -
1966. - 37, № 12. - P. 1223-1228.
Miller Patti J., Wenzel Richard P. Etiologic organisms as independent predictors of death
and morbidity associated with bloodstream infections // J. Infec. Diseases. - 1987. - 156,
№ 3. - P. 471-477.
Noble W.C. Microbiology of Human Skin. - London, 1981. - 394 p.
Novikova N.D., Viktorov A.N. Microbial evolution in orbital station environment in
condition of multiyear exploration // 31 st Scientific Assembly of COSPAR, 14-21 July, 1996,
The University of Birmingham, England. - P. 376.
Pitt J.I. The Genus Penicillium and its teleomorphic states Eupenicillium and
Talaromyces. Acad. Press, 1979. - 634 p.
Ramirez C. Manual and atlas of the Penicillia. - Amsterdam. Elsevier, 1982. -874 p.
Raper K.B., Fennell D.J., Austwick P.K. The Genus Aspergillus. Baltimore. Williams and
Wilkins 1965. -686 - P. 60.
Raper K.B., Thom Ch. Amanual of the Penicillia Baltimore. - Williams and Wilkins, 1949.
- 817 p.
Samson R.A. Paecilomyces and some allied Hyphomycetes Ц Stud. Micol. - 1974. - №
6. - P. 1-119.
Thabant A. Bacteriemies, sepricemies. Interpretation des resultats des hemocultures //
Rev. fr. lab. - 1988. - 17. № 179. - P. 45-51.
И&Гала Kuna Korn Chatrchai, Chan Sheejip J. Staphylococcus aureus bacteremia:
Significance of hyperbilirubinemia // Scand. J. Infec. Diseases. - 1987. - 19, № 2. - P. 195-
203.
Санитарно-гигиеническая экспертиза
космических экспериментов
и доставляемого оборудования
В.Н.Журенко
Существенно больший по сравнению со станциями «Салют» спектр
народно-хозяйственных и прикладных задач, реализуемых на ОС «Мир»,
многомодульность конструкции и, как следствие, возросший грузопоток на
станцию приборов, агрегатов и технических средств привели к опасности
неблагоприятного воздействия физических, химических и биологических фак-
торов, характерных для того или иного вида оборудования, на состояние
здоровья и работоспособность экипажей.
Это обстоятельство вместе с увеличением срока эксплуатации станции
обусловили необходимость установления санитарно-гигиенического контроля
доставляемых грузов.
В рамках Государственного предупредительного санитарного надзора были
разработаны мероприятия по санитарно-гигиенической экспертизе (СГЭ)
планируемых космических экспериментов (КЭ), технических средств, при-
боров и оборудования, доставляемых на ОС «Мир»; головная роль в их реа-
лизации возлагалась на Институт медико-биологических проблем (ГНЦ РФ -.
Институт медико-биологических проблем РАН).
151
Глава 5
Эта работа потребовала тесного взаимодействия ИМБП с РКК «Энергия» и
органами Госсаннадзора Федерального управления медико-биологических и
экстремальных проблем. Большой вклад в подготовку и организацию СГЭ
внесли сотрудники этих предприятий и учреждений Ю.Г.Нефедов, А.Б.Сысоев,
Я.К.Глотов, М.П.Бобровницкий, А.Л.Ермак, А.А.Лепский.
Как показала практика, для КЭ оптимальной является двухэтапная схема
СГЭ: первый этап - предварительная экспертиза по мере готовности докумен-
тации и материальной части (лабораторных или технологических образцов);
второй этап - окончательная экспертиза после завершения подготовки всего
комплекса документации и приемо-сдаточных испытаний материальной части.
В случае необходимости по результатам первого этапа принимались решения
о проведении лабораторных, макетных или стендовых испытаний, включая
исследования лётных комплектов оборудования на газовыделение.
Так, например, в приборе Европейского космического агентства для иссле-
дования функции внешнего дыхания должен был использоваться нетоксичный
элегаз SF6, удаляемый затем в атмосферу станции. В то же время при
высокотемпературном нагреве в присутствии катализаторов SF6 может под-
вергаться термодеструкции с образованием токсичного фтористого водорода.
Как выяснилось в результате проведенных в ИМБП имитационных испытаний,
именно такой процесс может происходить в одной из технологических
установок, размещенной на станции. В результате была проведена доработка
прибора, позволившая исключить попадание элегаза в атмосферу станции.
По результатам первого этапа при необходимости вносились предложения
о введении дополнительных уровней защиты для герметизации потенциально
опасных веществ, которые могли попасть в среду обитания при нештатных
ситуациях; при этом специалистами РКК «Энергия» было обосновано коли-
чество степеней защиты (от 1 до 3) в зависимости от уровня опасности. Также
с целью обеспечения безопасности экипажей в случае нештатных ситуаций в
состав аппаратуры дополнительно вводились необходимые средства инди-
кации и индивидуальной защиты.
После учета объема и номенклатуры доставляемых грузов приняли ре-
шение, что СГЭ подлежат впервые доставляемые на борт технические
средства, приборы и агрегаты принципиально нового назначения или изго-
товленные с использованием новых материалов и конструктивно-технологи-
ческих решений, а также новые расходные материалы.
Для проведения СГЭ РКК «Энергия» направляла в ИМБП следующую
проектно-техническую документацию всех организаций, участвующих в
проведении КЭ и обеспечении полета ОС «Мир»: технические задания, про-
граммы и методики КЭ, технические условия на аппаратуру и оборудование,
технические описания и инструкции по эксплуатации, факторы риска (физи-
ческие, химические, биологические) и их экспериментальные или расчетные
уровни, протоколы с результатами наземных отработочных испытаний.
При проведении СГЭ рассматривали и оценивали наименование, цель
проведения, задачи КЭ, методику его проведения; принцип работы аппа-
ратуры и оборудования; применяемые технологические (биотехнологические)
процессы, общеконструкционные и технологические особенности; операции,
выполняемые экипажем, их продолжительность; качественные и количест-
венные характеристики физических, химических и биологических факторов,
влияющих на формирование среды обитания; методы и средства предот-
152
Санитарно-гигиеническое обеспечение
вращения или снижения выраженности неблагоприятного действия на состо-
яние здоровья или работоспособность экипажа физических, химических или
биологических факторов, возникающих в процессе КЭ; эффективность защит-
ных мероприятий в ходе КЭ и при нештатных ситуациях, включая средства
индивидуальной защиты и работу СЖО; перечень и насыщенность исполь-
зуемых в аппаратуре и оборудовании неметаллических материалов, допуск на
их применение с учетом реальных температурных режимов и особенностей
газовыделения; безопасность применения биологических материалов, исполь-
зуемых при проведении биотехнологических экспериментов; сроки изготов-
ления и испытаний аппаратуры и оборудования и результаты совместных
отработочных и приемо-сдаточных испытаний.
В основу допуска доставляемых грузов был положен принцип пассивной
безопасности: соответствие контролируемых параметров и показателей
требованиям ГОСТов на среду обитания без дополнительной нагрузки на
системы жизнеобеспечения станции.
В соответствии с законодательством разрешения на допуск к эксплуатации
оформлялись Федеральным управлением медико-биологических и экстремаль-
ных проблем на основании экспертных заключений ИМБП. Порядок прове-
дения СГЭ был определен инструкциями Минздрава и РКК «Энергия» по экс-
пертизе космических экспериментов (май 1991 года) и технических средств и
оборудования (октябрь 1991 года). Со времени их введения была проведена
СГЭ грузов, доставленных на станцию 40 грузовыми кораблями «Прогресс», 16
транспортными кораблями «Союз» и модулями «Спектр» и «Природа».
Результатами этой работы явились: снижение и стабилизация содержания
вредных химических микропримесей в атмосфере станции (суммарного по-
казателя токсичности Т); гарантии безопасности при проведении более 100
биологических и биотехнологических экспериментов; обеспечение защиты
экипажей от локальных воздействий токсичных веществ, лазерного, ультра-
фиолетового, инфракрасного, ионизирующего и электромагнитных излучений,
высокочастотного шума, возникающих в процессе проведения КЭ.
Успех этих мероприятий обусловлен наличием в ИМБП высококвалифи-
цированных специалистов различного профиля - гигиенистов, токсикологов,
химиков, микробиологов и радиобиологов, инженеров и необходимой испыта-
тельной и аналитической базы, а также эффективностью работы РКК «Энер-
гия» по представлению необходимой научно-технической документации,
хорошей кооперацией с организациями - поставщиками оборудования для
проведения КЭ и оперативностью принятия решений по проведению допол-
нительных контрольно-измерительных, макетных или стендовых испытаний.
Безопасность применения неметаллических материалов
Г.И. Соломин
Для безопасного применения неметаллических материалов (НМ) была
разработана и внедрена в практику система гигиенического контроля, пред-
усматривающая проведение:
- санитарно-химических исследований качественного и количественного
составов продуктов газовыделения;
153
Глава 5
- токсикологической оценки продуктов горения;
- исследований влияния старения материалов на процесс газовыделения.
Санитарно-химическим исследованиям предшествовал анализ сводного
перечня использованных материалов (декоративно-отделочных, теплоизоля-
ционных, лакокрасочных, резины, изоляции проводов и кабелей и т.п.), кото-
рый включал 408 наименований.
По химическому составу НМ были весьма разнообразны: полиамиды и
полиимиды, фторопласты, стеклопластики, полистиролы, фенолформальде-
гиды, эпоксиды, поливинилхлориды, полиолефины и кремнийорганические
полимеры, что позволяло предположить наличие широкого спектра продуктов
газовыделения [Г.И.Соломин, 1985].
Начальным этапом санитарно-химических исследований явились лабо-
раторные испытания отдельных образцов НМ, которые ранее не использовали
в обитаемых отсеках космических объектов.
Испытания проводили в соответствии с разработанными в Институте
медико-биологических проблем методическими указаниями Минздрава СССР
(1982). Так как в лабораторных условиях невозможно моделировать все
условия эксплуатации НМ в космическом полете, были воспроизведены лишь
основные из них - температура и насыщенность материала. Исследования
проводили путем выдерживания образцов в модельных гермообъемах при
температуре 40 °C до установления динамического равновесия между твердой
фазой полимера и воздушной средой. Основным методом анализа была
газовая хроматография.
По результатам лабораторных испытаний давали предварительную токси-
кологическую оценку, после решали вопрос о возможности применения мате-
риала в объекте. Сопоставляли обнаруженные концентрации веществ с пре-
дельно допустимыми (ПДК), учитывали характер ожидаемого комбини-
рованного воздействия летучих химических веществ путем выявления ве-
ществ с однонаправленным биологическим действием. Определяли суммар-
ный показатель отношений обнаруженных концентраций к ПДК (формула
А.Г.Аверьянова).
Большой объем выполненной работы по санитарно-химическому иссле-
дованию НМ дал возможность выявить закономерности процесса газовыде-
ления летучих химических веществ и определить гигиенические характерис-
тики различных групп полимерных материалов [Г.И.Соломин, 1980].
Так, установлено, что полиамиды и полиимиды, применяемые как конст-
рукционные материалы, могут быть использованы при температуре нагрева
не выше 80 °C. При температуре ниже 80 °C в воздух в незначительных кон-
центрациях выделяются ацетон, толуол, гептан, этанол.
Фторопласты, в гигиеническом отношении наиболее благополучные мате-
риалы, представлены фторированными непредельными углеводородами. Они
используются при изготовлении аппаратуры, а также для изоляции проводов
и кабелей. При обычной температуре (в штатных условиях) в воздухе иден-
тифицируются летучие вещества в следовых концентрациях. Основными
источниками миграции веществ из фторопластов являются вспомогательные
компоненты и различные низкомолекулярные добавки к полимеру.
Стеклопластики, использованные для оборудования обитаемых гермо-
помещений, относились к полимерам на основе полимерного связующего и
стеклянного наполнителя. Наиболее часто в качестве стеклонаполнителя при-
154
Санитарно-гигиеническое обеспечение
меняли стеклянные волокна. В качестве связующих веществ использовали в
основном полиэфирные, эпоксидные, фенолформальдегидные, кремнийорга-
нические и фурановые смолы.
Перечисление связующих стеклопластиков характеризует качественный
состав газовых комплексов. Сами же стеклоткани выделяют в воздух ве-
щества, вводимые в материал для придания им прочности, эластичности и
повышения адгезии к полимерным связующим (ацетон, метанол, ксилол,
формальдегид и другие соединения).
Токсичность стеклотканей обусловлена наличием в воздухе таких веществ,
как формальдегид, оксид углерода, аммиак, ароматические углеводороды.
При температуре до 60 °C эти соединения определяются в концентрациях
ниже ПДК. Следует иметь в виду, что стеклоткани и стекловолокна могут
выделять в воздух аэрозоль, поэтому прямой контакт их с воздушной средой
должен быть исключен.
Полистиролы в перечне НМ представлены блочным и ударопрочным поли-
мером. Ценные физические и химические свойства этих пластиков, а также
хорошая перерабатываемость в изделия различными методами предопре-
делили их широкое применение в качестве конструкционных материалов.
Токсичность их зависит от содержания в воздухе мономера - стирола, поэтому
пригодность материалов давалась по концентрации этого вещества. Наличие
в газовыделении других сопутствующих веществ обусловлено применением в
процессе полимеризации растворителей, ускорителей и других добавок.
Фенолформальдегидные смолы представлены в виде гетинакса и тексто-
литов. Они были использованы для изготовления электро- и радиодеталей,
оборудования, которое в процессе работы подвергается трению или нагреву.
Основными продуктами газовыделения фенолформальдегидных смол явля-
ются фенол и формальдегид. Их наличие обусловлено температурой нагрева
и временем выдержки, которое должно составлять 6 месяцев от начала
изготовления материала.
Санитарно-химические испытания материалов на основе эфиров угольной
кислоты (поликарбонатов) позволили сделать вывод о том, что в воздушную
среду при температуре 40 °C мигрируют в основном предельные и непре-
дельные углеводороды, кетоны и альдегиды, концентрации которых не пре-
вышают гигиенических стандартов при температуре нагрева до 60 °C.
Термическая устойчивость, а, следовательно, и токсичность эпоксидных
полимеров зависят от химического строения эпоксидного олигомера и отвер-
гающего агента. При оборудовании орбитальных станций эпоксиды приме-
няли в качестве клеев, компаундов и антикоррозионных покрытий. Опыты
показали, что при обычных комнатных условиях они не являются источником
газовыделения. При повышенных температурах (свыше 60-70 °C) в воздуш-
ной среде идентифицируются растворители: этиловый и метиловый спирт,
кетоны. В целом же токсичность газового комплекса обусловлена содержа-
нием эпихлоргидрина, поэтому его появление указывает на невозможность
применения эпоксидного материала.
Поливинилхлоры, обладающие высокой химической стойкостью и антикор-
розионными свойствами, были использованы в виде пленок, трубок и в
качестве электроизоляции проводов и кабелей. Испытания этих материалов
показали их термолабильность - уже при температуре 50-60 °C в воздух
выделяются хлорированные углеводороды в концентрациях на уровне ПДК.
155
Глава 5
Таким образом, результаты санитарно-химических исследований образцов
материалов различных химических групп позволили установить, что при их
использовании в воздух выделяются низкомолекулярные соединения, коли-
чество которых превышает 100 наименований. Наиболее часто определяются
химические соединения, относящиеся к ряду насыщенных, ненасыщенных и
ароматических углеводородов, альдегидов, кетонов и спиртов, которые чаще
всего применяются в производстве полимеров в качестве растворителей.
Биологическая и химическая активность макромолекул полимеров крайне
низка.
В отношении незаменимых НМ, обладающих повышенным газовыделением,
проводились работы по их гигиеническому «облагораживанию» путем термо-
статирования и вакуумирования.
Заключительным этапом санитарно-химических исследований НМ явились
контрольные анализы проб воздуха в модулях и ОС «Мир» на техническом
комплексе. Они показали влияние всей совокупности использованных мате-
риалов на формирование газовой среды обитаемых гермоотсеков в условиях,
приближающихся к реальным. Данные анализа проб воздуха также показали,
что концентрации летучих веществ оказались значительно ниже суммарных
концентраций этих же веществ, полученных при лабораторных испытаниях
отдельных образцов материалов. Это явление объясняется пространственным
и взаимосвязанным расположением материалов в гермопомещении, а также
способностью полимеров не только выделять летучие соединения, но и
поглощать их.
Уровни обнаруженных концентраций веществ оказались ниже их ПДК,
поэтому рекомендованные к использованию НМ получили положительную
оценку. Кроме того, после 5 лет эксплуатации ОС «Мир» ежегодно выдавались
токсикологические заключения о возможности продления использования
материалов в условиях космического полета по показателю газовыделения.
Часть НМ была исследована в токсикологических экспериментах на лабо-
раторных животных. В этих опытах было установлено, что летучие вещества,
выделяясь из полимерных материалов на уровне малых концентраций, ока-
зывают неспецифическое действие. Особую опасность представляет способ-
ность некоторых веществ кумулироваться в организме человека. Длительное
и круглосуточное воздействие на человека вредных веществ требует обратить
внимание на привыкание космонавтов к этим веществам. Установлено, напри-
мер, что ряд веществ (метилметакрилат, фенол, эпихлоргидрин) при длитель-
ном и постоянном воздействии перестают «действовать». Некоторые ве-
щества вызывают токсический эффект, который в дальнейшем исчезает, что
свидетельствует о «приспособлении» организма к вредному воздействию и,
следовательно, о нарушении его компенсаторных защитных функций.
В связи с длительным сроком эксплуатации ОС «Мир» был выполнен
большой объем исследований, связанный с гигиеническим аспектом старения
материалов [Г.И.Соломин и соавт., 1998].
Среди факторов, способствующих старению НМ, различают внутренние и
внешние. К внутренним относят состав и структуру полимера, молекулярную
массу, наличие внутренних дефектов, релаксацию. Более существенное влия-
ние на старение НМ оказывают внешние факторы: температура, влажность,
содержание кислорода в воздухе, световая и проникающая радиация, меха-
нические и электрические нагрузки.
156
Санитарно-гигиеническое обеспечение
Каждый из этих факторов может явиться как активатором, так и агентом
старения.
Целью проведенной работы было изучение влияния старения НМ на про-
цессы газовыделения и образования продуктов деструкции.
Для гигиенической оценки НМ, подвергнутых старению, была разработана
специальная методика, которая регламентировала порядок, объем и этап-
ность исследований.
Токсикологическую оценку давали по результатам санитарно-химических
исследований с учетом изменений состава газовыделения, уровня миграции
веществ и динамики газовыделения.
Результаты исследований показали сложный характер зависимости уровня
газовыделения от процесса старения. В ходе эксплуатации материалов
отмечался низкий уровень газовыделения у одних материалов и повышенный
- у других.
Повышение газовыделения происходило как за счет веществ, входящих в
состав материала, так и в связи с образованием продуктов деструкции. К
первым относились растворители, ко вторым - оксид и диоксид углерода,
аммиак, формальдегид, перекисные соединения, отдельные мономеры, оли-
гомеры и другие составляющие макромолекул полимеров.
Испытания материалов показали, что оценивать НМ по показателю старе-
ния необходимо в первую очередь по динамике выделения формальдегида,
оксида и диоксида углерода.
Большая насыщенность ОС «Мир» горючими материалами, входящими в
состав электрооборудования, а также проведение на борту экспериментов,
связанных с использованием высоких температур, относят ее к объектам с
повышенной опасностью возгорания.
При возгорании за сравнительно короткий промежуток времени в
гермопомещение может поступать большое количество высокотоксичных
летучих веществ.
Химический состав и концентрации летучих веществ зависят от горючести
материала, температуры горения, содержания кислорода в воздухе, скорости
воздухообмена и других факторов. Летучие продукты горения можно условно
разделить на специфические, характерные для определенной группы поли-
меров, и неспецифические - постоянно обнаруживаемые при горении любого
пластика.
Из специфических продуктов следует отметить стирол, выделяющийся при
горении полистиролов, фтористые соединения, образующиеся из фто-
ропластов и т.д.
Повышенный уровень содержания в воздухе специфических продуктов
может быть показателем начинающегося пожара.
Основными компонентами, постоянно присутствующими при горении НМ,
являются оксид и диоксид углерода, предельные и непредельные угле-
водороды, оксиды азота.
Соотношение и содержание этих газов тесно связаны с количеством
поступающего в зону горения воздуха [З.Ф.Ушаков, Г.И.Соломин, В.П.Савина и
соавт., 1990].
Таким образом, постоянный контроль использования НМ в процессе
эксплуатации ОС «Мир» позволил обеспечить безопасность их применения в
условиях космического полета.
157
Глава 5
Литература
Соломин Г.И. Гигиена и токсикология неметаллических материалов // Проблемы
космической биологии. - М., 1980. - Т.42. - С. 43-67.
Соломин Г.И. К проблеме комплексной токсиколого-гигиеническом оценки
конструкционных полимерных материалов // Космич. биол. и авиакосм. мед. - 1985. -
С. 4-11.
Соломин Г.И., Ушаков В.Ф., Пашин С.С., Марченко Л.В. Гигиенические аспекты
процесса старения полимерных материалов // Тезисы докл. XI конф, по космической
биологии и авиакосмической медицине. - М., 1998. - Т. II. - С. 219-220.
Ушаков З.Ф., Соломин Г.И., Савина В.П. и соавт. Оценка токсикологической
опасности локального пожара в гермопомещении // Космич. биол. и авиакосм. мед. -
1990. - № 6. - С. 58-60.
Санитарно-химические
и токсикологические исследования
воздушной среды орбитальной
станции «Мир»
Л.Н.Мухамедиева, В.З.Аксель-Рубинштейн, К.Н.Микос
Гигиеническая характеристика химического состава
основных загрязняющих микропримесей,
формирующих воздушную среду ОС «Мир»
Опыт многолетней эксплуатации ОС «Мир» показал, что это уникальный
гермообъект, в котором режим полной изоляции от земной атмосферы начи-
нается еще до завершения строительства (сборка в космосе модулей и гру-
зопоток) и продолжается в течение всего ее жизненного цикла, что под-
черкивает необходимость особого подхода к проведению предупредительного
и текущего санитарного контроля качества воздушной среды.
Методами газовой хроматографии и хроматомассспектрометрии в воз-
душной среде ОС «Мир» количественно определили 123 химических соеди-
нения. Перечень органических и неорганических веществ, характерных для
воздушной среды ОС, включает следующие классы химических соединений:
спирты, ароматические, предельные, непредельные, циклические, галоген-
производные, серосодержащие углеводороды, альдегиды, кетоны, нитрилы,
эфиры, неорганические соединения.
Гигиеническая оценка результатов исследований показала, что в дли-
тельно эксплуатируемых пилотируемых ОС формируется многокомпонентная
воздушная среда, включающая по химическому составу вещества 2, 3, 4-го
классов опасности, обладающие общетоксическим, раздражающим, наркоти-
ческим, кожно-резорбтивным действием. По специфическому влиянию об-
наруженные компоненты обладают аллергенным, канцерогенным, мутагенным
и эмбриотоксичным действием.
По токсикологической значимости основной вклад в загрязнение воз-
душной среды вносили спирты, кетоны, альдегиды, сложные эфиры, арома-
тические, предельные и непредельные углеводороды.
158
Санитарно-гигиеническое обеспечение
Для гигиенической характеристики воздушной среды и разработки тре-
бований к системам очистки принципиальное значение имеет спектр угле-
водородов, т.е. суммарное загрязнение среды их фракциями. В воздушной
среде ОС преобладали (90-94 %) относительно тяжелые фракции углеводо-
родов, дающие основную нагрузку на систему очистки.
Обнаружение в воздушной среде ОС широкого спектра непредельных угле-
водородов заслуживает особого внимания в связи с их высокой фотоак-
тивностью, т.е. способностью трансформироваться в более токсичные соеди-
нения в системах очистки и при воздействии космофизических факторов,
в частности, УФ-излучения. В целом концентрации углеводородов ряда ал-
канов, алкенов и циклоалканов поддерживались на низком уровне в пределах
0,1-0,01 ПДКпка-
Среди предельных углеводородов в воздушной среде, кроме гептана, гек-
сана и их производных, существенное значение имел метан, баланс которого
представляет гигиеническую значимость. Концентрация метана для пилоти-
руемого полета длительностью 360 суток регламентирована величиной 0,5 %
(объемных), что соответствует концентрации 3570 мг/м3. Метан выделяется
преимущественно с кишечными газами (небольшая часть с выдыхаемым воз-
духом) в количестве, которое на основании данных [В.В.Кустов и соавт., 1969]
оценивается величиной 500 мг/сут на человека. Приближенный расчет по-
казал, что при идеальной герметичности ОС и отсутствии средств очистки
воздуха от метана темп роста его концентрации в воздушной среде составит
~5 мг/сут на 1 м3. Со времени начала измерения метана на ОС и к периоду
начала работы ЭО-18 концентрация метана, согласно расчетам, должна была
составить 16 400 мг/м3, т.е. 2,3 об.%, что является нижней границей вос-
пламенения. Верхняя граница воспламенения равна 5 % (в качестве без-
опасной принята намного меньшая величина). Фактически измеренная кон-
центрация метана к началу ЭО-18 составила 1/2 ПДКПКа - 1800 мг/м3. Можно
предположить существование трех факторов, которые препятствовали накоп-
лению метана и привели к стабилизации его концентрации на низком уровне
(0,2 ПДКпка):
- утечку воздуха;
- поглощение системами очистки от двуокиси углерода;
- разбавление воздуха ОС при стыковке станции с модулями большого
объема.
Расчет показывает, что стабилизация уровня метана могла быть достиг-
нута при утечке воздуха ~2 м3/сут (~700 м3/год), что маловероятно. Удаление
метана возможно также системой очистки воздуха. В пользу этого предпо-
ложения свидетельствует параллелизм в динамике концентраций метана и
двуокиси углерода.
Однако сопоставление результатов исследований содержания метана со
стыковкой транспортных и грузовых кораблей показало, что снижение кон-
центраций метана было обусловлено воздухообменом с большим объемом
кабины многоразового транспортного космического корабля (МТКК) «Спейс
шаттл» (70 м3) и в меньшей степени с кораблями «Союз» (10 м3) и «Прогресс»
(~10 м3).
При выполнении расчетов выделение метана человеком принималось
равным 170 мг/сут. Динамика концентрации метана в воздушной среде ОС
«Мир» представлена на рис. И (гл. 5). Для периода работы ЭО-1-17 (1986-
159
Глава 5
1995) кривая получена путем расчета [В.З.Аксель-Рубинштейн и соавт., 1989];
ЭО-18-23 - по результатам анализа проб воздуха, доставленных с ОС «Мир»
(1995-1997). Из рисунка (11) видно, что наибольший темп накопления метана
в воздушной среде ОС «Мир» наблюдался в период ЭО-1, для которой были
характерны наименьший удельный свободный объем ОС (90 м3 на двух космо-
навтов) и сравнительно небольшая утечка воздуха (~27 м3 за 1986 год). По
мере увеличения длительности пилотируемых полетов, присоединения мо-
дуля «Квант» рост концентрации метана продолжался, и к концу работы ЭО-4
содержание метана составило 1800 мг/м3. Присоединение модулей «Квант-2»
и «Кристалл» сопровождалось значительным снижением концентрации ме-
тана (до 800 мг/м3). В последующие годы эксплуатации ОС по мере увели-
чения ее объема накопление метана замедлялось, и его концентрация за
время работы ЭО-7-17 (1990-1994) составила 1700 мг/м3.
Рис. 11 (гл. 5). Динамика концентрации метана в воздушной среде ОС «Мир»
за время работы 1-23-й экспедиций (1986-1997). Для ЭО-1-17 концентрации определены
расчетным методом. ЭО-18-23 - результаты исследования на ОС «Мир». Цифрами
обозначены номера экспедиций, стрелками - присоединение модулей,
пунктир - ориентировочно для ЭО-24-26
График, основанный на расчетах (ЭО-1-17), продолжен с использованием
данных, полученных на ОС «Мир» в период работы ЭО-18-23. Первое
измерение показало близкую к расчетной величину - 1800 мг/м3. Резкое па-
дение концентрации метана во время работы ЭО-18-19 до 500 мг/м3 связано с
увеличением объема ОС вследствие присоединения объема модуля «Спектр»,
а также с повышенным расходом воздуха во время стыковки и шлюзования
при более частой смене непродолжительных экспедиций. Существенное
влияние на динамику содержания метана за время работы ЭО-18-23 оказало
увеличение объема ОС за счет присоединения свободного объема МТКК
«Спейс шаттл» (74 м3).
160
Санитарно-гигиеническое обеспечение
При рассмотрении динамики максимальная концентрация метана за 15-лет-
ний период исследований составила 1800 мг/м3, или 0,24-0,25 об.%. Полу-
ченная максимальная концентрация метана вдвое ниже предельно допус-
тимой (ГОСТ Р 50804-95 - 0,5 об.%) и в 20 раз меньше взрывоопасной кон-
центрации. Целесообразно провести аналогичные исследования на МКС в
процессе ее эксплуатации.
30
С ,
max’
мг/м3
А
Алифатические углеводороды
Рис. 12 (гл. 5). Концентрации углеводородов (С) в воздушной среде ОС «Мир»
за время работы Э О-2-2 6. Пунктир -уровень ПДКпка
(для бензола указаны ранее установленный и ныне действующий регламенты)
161
Глава 5
Многолетние исследования качества воздушной среды ОС «Мир» поз-
волили составить картину формирования химического состава воздушной
среды ОС по предельным и ароматическим углеводородам. На рис. 12 (гл. 5)
показано, что с увеличением длительности эксплуатации ОС значительно
снижались уровни предельных углеводородов. Аналогичная картина на-
блюдалась и для, динамики концентраций ароматических углеводородов (см.
рис. 12, гл. 5).
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
№ ЭО
Рис. 13 (гл. 5). Концентрация спиртов в воздушной среде ОС «Мир» за время работы
ЭО-2-26. Пунктиром обозначен уровень ПДКпка (метанол - 0,2 мг/м3, этанол -10 мг/м’3).
По оси абсцисс - номера экспедиций (ЭО)
Превышение ПДКпка бензола и «всплески» его концентраций были харак-
терны для первых этапов эксплуатации ОС «Мир» (ЭО-10-12) и для периода
нештатной ситуации, связанной с возгоранием твердотопливного источника
кислорода (ТИК).
162
Санитарно-гигиеническое обеспечение
По вкладу в загрязнение воздушной среды следует особо выделить
кислородсодержащие органические соединения, подлежащие обязательному
контролю: метанол, этанол, ацетальдегид, ацетон, метилэтилкетон и этил-
ацетат.
Для метанола были характерны «всплески» концентраций, существенно
(от б до 29 раз) превышающие ПДКпкд, которые периодически фиксировали в
период работы некоторых экспедиций. Аналогичная картина наблюдалась и в
динамике содержания этанола (рис. 13, гл. 5).
№ЭО
Рис. 14 (гл. 5). Концентрация ацетальдегида (верхний график)
и этилацетата (нижний график)
в воздушной среде ОС «Мир» за время работы ЭО-2—26.
Пунктиром обозначен уровень ПДКпка
163
Глава 5
Однако следует отметить, что частота «всплесков» и превышения ПДКпка
этанола были чаще по сравнению с метанолом. Начиная с ЭО-18 наблюдалась
стабилизация с периодическим снижением его содержания до десятых долей
ПДКпка и концентрацией с превышением ПДКпка не более чем в 2-3 раза.
Для ацетальдегида, одним из путей образования которого является окис-
ление этанола, значительный рост концентраций наблюдался в первые годы
эксплуатации ОС «Мир» (ЭО-2-6), когда ПДКпка были превышены в 4-6 раз
(рис 14, гл. 5).
Рис. 15 (гл. 5). Концентрация метилэтилкетона (А) и ацетона (Б)
в воздушной среде ОС «Мир» за время работы ЭО-2-26.
Пунктиром обозначен уровень ПДКпка.
На оси абсцисс - номера экспедиций (ЭО)
164
Санитарно-гигиеническое обеспечение
Превышение ПДКПКа ацетальдегида наблюдали и в последующие экспе-
диции, вплоть до ЭО-27, что свидетельствовало о наличии нескольких источ-
ников его выделения. Высокие уровни загрязнения ацетоном были также
отмечены в первые годы эксплуатации ОС (ЭО-2-5), когда его максимальные
концентрации достигали 6-9 ПДКПКа- Более чем 5-кратное превышение ПДКПка
наблюдали вплоть до ЭО-12. На рис. 15 (гл. 5) прослеживается тенденция к
снижению загрязненности воздушной среды ацетоном по мере увеличения
длительности эксплуатации ОС, но уровни ниже ПДКпка были достигнуты
только в период работы ЭО-23-26.
Эффект снижения загрязненности по мере увеличения длительности
эксплуатации ОС более отчетливо проявился в динамике концентрации метил-
этилкетона. Так, если в первые годы полета ОС концентрации метил-
этилкетона превышали регламент в 6-12 раз, то начиная с ЭО-13 наблю-
далось существенное снижение концентрации, которая не превышала рег-
ламента - 0,25 мг/м3. Аналогичная картина наблюдалась и для сложных
эфиров, представителем которых является этилацетат.
При сопоставлении проиллюстрированных данных прослеживаются парал-
лелизм в динамике содержания характерных загрязнителей воздушной среды
ОС и наложение «всплесков» их концентраций. Определенная закономер-
ность была подтверждена установлением корреляционных связей между
концентрациями контролируемых вредных микропримесей.
Значимая (г = 0,81) корреляционная зависимость между содержанием
этанола и ацетальдегида с большой степенью вероятности связана с транс-
формацией этанола под влиянием космофизических факторов, процессами,
происходящими в системах очистки и регенерации воздушной среды, и мета-
болическими процессами в организме человека. Корреляционная зависимость
между толуолом и бензолом (г = 0,72), а также (от г = 0,55 до г = 0,64)
ацетоном и бензолом, метанолом и этанолом, этилацетатом и метил-
этилкетоном, изопропанолом и метилэтилкетоном, по-видимому, свидетель-
ствует в пользу одного источника их выделения. Указанные вещества яв-
ляются продуктами газовыделения органических растворителей, используе-
мых на ОС красок, лаков, клеевых композиций. Полученные данные сви-
детельствуют о превалировании технологических источников загрязнения
воздушной среды ОС, что приводило к возрастанию суммарного загрязнения.
Группу токсикантов, периодически превышающих ПДКпка, составили аце-
тон, ацетальдегид, этилацетат, метанол, метилэтилкетон, бензол, изопро-
панол, этанол, н-бутанол, стирол. Превышение нормативов для перечис-
ленных веществ более чем в 1,5 раза отмечено в 30-40 % наблюдений. При
этом для ацетона, этанола и метилэтилкетона примерно в 10 % наблюдений
ПДКпка были превышены в 5-10 раз.
Концентрации метанола, этилацетата приблизительно в 10 % проб воздуха
формировали «всплески» с превышением ПДКпка более чем в 10 раз.
Превышение нормативов по ацетону отмечено практически в каждой
второй пробе воздуха.
Превышение регламентов по спиртам наблюдали при анализе 28 % отоб-
ранных проб воздуха, а для метанола - при 19,2 %. Важно отметить, что
высокий процент проб воздуха с превышением ПДКПКа метанола имеет токси-
кологическую значимость, так как метанол относится к высокотоксичным хи-
мическим соединениям (2-й класс опасности), которые плохо адсорбируются
165
Глава 5
системами очистки и, несмотря на растворимость в конденсационной влаге,
медленно удаляются из воздушной среды.
Максимальные концентрации изопропанола, алифатических и ароматичес-
ких (кроме бензола) углеводородов были зафиксированы в широком диапа-
зоне от 0,03 ПДКпка (гексан) до 1,4 ПДКПКА (толуол).
Так же как и по вкладу в сумму С/ПДКПка, бензол занимает промежуточное
положение между рассмотренными группами.
Рис. 16 (гл. 5). Динамика суммарной загрязненности воздушной среды ОК «Мир» в
ходе ЭО-2 - ЭО-26. S = ЕС1.ПДКЬ Smax и S- максимальные и средние
величины по экспедициям. МВИ - межведомственные наземные испытания.
На оси абсцисс - номера экспедиций (ЭО)
Однако 2-й класс опасности и канцерогенность бензола послужили пово-
дом для включения его в число вредных веществ, подлежащих обязательному
166
Санитарно-гигиеническое обеспечение
контролю, так как гигиеническое значение может иметь даже относительно
небольшое превышение ПДКпка- В интервале от 1 до 2,4 ПДКПКА бензол
обнаруживали в б % от общего количества проб, но в ЭО-12, когда было
отобрано всего 5 проб воздуха, в двух из них, показавших превышение
ПДКпка/ вклад бензола в общую суммарную загрязненность воздушной среды
составил 40 %. Все это дает основание включить в число приоритетных для
контроля компонентов бензол, для которого при относительно узкой зоне
токсического действия велика вероятность образования повышенных кон-
центраций.
Анализ суммарной загрязненности воздушной среды ОС «Мир» показал,
что наиболее высокие ее показатели были в первые годы эксплуатации, в
период работы ЭО-2-1, потом она постепенно снижалась во время работы
последующих экспедиций (рис. 16, гл. 5). Однако следует заметить, что значи-
тельное (до 1-2 ед.) снижение суммарной загрязненности микропримесями,
наблюдавшееся в период пребывания на ОС ЭО-23-26, обусловлено в ос-
новном работой систем очистки в форсированном режиме в связи с не-
штатными ситуациями: проливом этиленгликоля, утечкой фреона-218 и
возгоранием ТИК.
Присоединение модулей, увеличивающих герметичный объем ОС, должно
было способствовать снижению общего загрязнения воздушной среды.
Однако анализ данных, показал, что максимальное загрязнение воздушной
среды соответствовало началу работы на орбите модулей «Квант», «Квант-2»,
«Кристалл», «Прогресс», «Спектр», «Природа». Очевидно, что каждый мо-
дуль, транспортный и грузовой корабли, насыщенные неметаллическими ма-
териалами и техническими средствами, увеличивают суммарную загряз-
ненность воздушной среды и нагрузку на систему ее очистки, являясь одним
из источников формирования «всплесков» концентраций химических микро-
примесей.
Анализ динамики суммарной загрязненности химическими микропримесями
воздушной среды ОС позволил установить в качестве ориентира при раз-
работке интегрального показателя допустимой суммарной химической на-
грузки его величину в пределах 1-5 ед.
Отсюда следует необходимость тщательного подхода к проведению пред-
упредительного контроля источников загрязнения воздушной среды ОС.
Основное внимание должно быть сосредоточено на токсиколого-гигиени-
ческой наземной подготовке модулей, транспортных и грузовых кораблей.
Объектами контроля должны быть не только неметаллические материалы
и изделия, насыщающие различными примесями космические аппараты, но и
технологические операции их изготовления, связанные с применением
летучих растворителей.
Формирование воздушной среды ОС «Мир»
по составу химических микропримесей
Основные закономерности формирования воздушной среды пилотируемых
ОС по химическим микропримесям были установлены по результатам анализа
проб воздуха, отобранных в наземных комплексных испытаниях (234 проб
воздуха) длительностью от 30 до 365 суток, и доставленных с ОС «Салют-6 и
167
Глава 5
-7» и ОС «Мир» (182 пробы) за весь период ее пребывания на орбите с 1986
по 2000 год.
Анализ данных показал, что в пилотируемых ОС при штатном функ-
ционировании системы обеспечения жизнедеятельности формируется много-
компонентная по составу химических микропримесей воздушная среда с пре-
валированием техногенного загрязнения, характерными особенностями кото-
рой являются:
>10 ПДК
□ 1,2-10 ПДК
□ 0,8-1,2 ПДК
□ <ПДК
Рис. 17 (гл. 5). Динамика загрязненности воздушной среды ОК «Мир
по основным компонентам
- динамичность количественного и качественного составов загрязняющих
микропримесей;
- формирование «всплесков» концентраций ряда нормируемых ком-
понентов, превышающих соответствующие ПДКпка на порядок и более;
- трансформация химических веществ и параллелизм динамики концен-
траций отдельных химических соединений.
168
Санитарно-гигиеническое обеспечение
Процентное распределение 123 микропримесей, идентифицированных на
ОС «Мир» по относительным концентрациям, представлено на рис. 17 (гл. 5).
Полученные результаты позволили выделить 4 основные группы химических
соединений, представляющих токсикологическую значимость: на порядок ни-
же ПДКпка и в следовых количествах; на уровне ПДКпка; превышение ПДКПКа;
на порядок и более выше ПДКпка («всплески»). Аналогичные распределение
веществ и динамика их концентраций наблюдались и при анализе химических
микропримесей, идентифицированных в воздушной среде ОС «Салют-6 и -7».
Прослеженная закономерность позволила систематизировать полученные
данные по токсиколого-гигиеническим характеристикам и разделить общий
химический фон воздушной среды пилотируемых ОС на три функциональных
уровня:
1. Бионейтральный уровень, включающий от 64 до 93 % идентифи-
цированных химических веществ, концентрация которых на порядок и более
ниже ПДКпка, а также они имеются в следовых количествах, которые
являются постоянным «химическим фоном»; суммарный биоэффект этих
веществ ниже порога чувствительности организма человека. Данная группа
веществ не дает аддитивного эффекта и поэтому может не учитываться при
разработке интегрального показателя токсичности среды.
2. Пороговый уровень чувствительности человека, включающий от 3,9 до
29 % химических микропримесей, концентрации которых идентифицируются
на уровне ПДКпка- Химические соединения, формирующие данный уровень,
подлежат токсикологической оценке при их комбинированном воздействии на
фоне постоянного «химического фона».
3. Допустимый уровень, или уровень допустимого риска, характеризующий
нарушения экологического равновесия воздушной среды, которые могут
оказывать неблагоприятное воздействие на организм человека. Этот уровень
включает химические микропримеси, составляющие от 7 до 50 % от общего
числа идентифицированных химических веществ, которые периодически
формируют «всплески» концентраций, на порядок и более превышающие
нормативы. Химические соединения, формирующие данный уровень, под-
лежат токсикологической оценке при их воздействии на фоне постоянного
«химического фона».
Правомерность прослеженной закономерности формирования общего
химического фона подтверждается и тем, что, несмотря на постепенное
снижение суммарного показателя загрязнения воздушной среды по мере
увеличения длительности эксплуатации ОС «Мир», указанное распределение
химических веществ по функциональным уровням сохранялось.
Характеристика нештатных ситуаций и классификация
опасных уровней загрязнения воздушной среды пилотируемых
орбитальных станций
При многолетней эксплуатации ОС увеличивается вероятность возникно-
вения нештатных ситуаций, что требует разработки специальных мероприя-
тий для обеспечения безопасности экипажа. Анализ нештатных ситуаций,
имевших место на ОС «Салют-7» и ОС «Мир», позволил классифицировать их
по трем основным группам:
169
Глава 5
- разгерметизация магистралей служебных систем;
- загрязнение воздушной среды химическими соединениями, которые
используются как реагенты при проведении биомедицинских и технических
экспериментов;
- выброс в воздушную среду продуктов термоокислительной деструкции
неметаллических материалов и продуктов горения.
Нештатные ситуации 1-й и 2-й группы сопровождаются загрязнением
воздушной среды ОС определенными химическими соединениями, позволя-
ющими с большой степенью вероятности прогнозировать уровень загрязнения
и токсикологическую опасность. Нештатные ситуации 3-й группы связаны с
единовременным выбросом в воздушную среду смеси высокотоксичных соеди-
нений, требующих оперативного химического анализа и принятия адекватных
гигиенических мероприятий, обеспечивающих безопасность экипажа.
Следовательно, основными задачами исследований по обеспечению без-
опасности экипажа при нештатных ситуациях являются:
- изучение динамики нарастания и снижения концентрации веществ в
модуле, времени смешения и выравнивания концентраций по смежным мо-
дулям ОС при нештатных ситуациях;
- экспериментальная оценка прогнозирования эффективности работы
системы очистки среды от токсикантов;
- токсиколого-гигиеническая оценка длительности воздействия загряз-
ненной среды на экипаж и достаточности проведенных гигиенических меро-
приятий.
Основными причинами возникновения нештатных ситуаций, сопровож-
дающихся, как правило, пролонгированным загрязнением воздушной среды,
являются разгерметизация служебных систем вследствие коррозии конст-
рукционных материалов, в том числе и биоповреждающих процессов в
гермоконтурах гидромагистралей [А.Н.Викторов и соавт., 2000], и проведение
ремонтно-восстановительных работ. Пример пролонгированного загрязнения
воздушной среды, связанного с выбросами фреона-218 из системы конди-
ционирования воздуха, показан на рис. 18 (гл, 5).
Следует отметить, что в служебных системах используются малотоксичные
соединения, что не создает чрезвычайно опасных ситуаций при их выбросах в
воздушную среду обитаемых модулей ОС. Из рисунка (18) видно, что
максимальная концентрация вещества не превышала ПДК рабочей зоны, а
использование форсированных режимов работы систем очистки по
специально разработанному регламенту сопровождалось снижением кон-
центрации фреона-218 к 3-м суткам до 400, к 7-м суткам - до 43,4, а к 58-м
суткам - до 13 мг/м3. В период форсированной очистки коэффициент скорости
выведения фреона-218 из воздушной среды увеличивался на порядок (с 0,03
до 0,4 1/сут).
При токсикологической оценке ситуации весьма важно, что за срав-
нительно короткое время (3 суток) концентрация фреона-218 снизилась до
400 мг/м3 - уровня, при котором стало возможным восстановление требуемых
условий жизнедеятельности, снятие ограничений по режиму работы в загряз-
ненной среде и возобновление физических тренировок, необходимых экипажу
в космическом полете. Сокращенный период воздействия повышенных
концентраций фреона-218 соответствовал регламентам длительности превы-
шения ПДКпка, которая составила около 3 % от 6-месячного срока работы
170
Санитарно-гигиеническое обеспечение
экспедиции на ОС. При этом прирост фоновой концентрации в среднем за
весь период работы экипажа составлял 0,1 ПДКпка [Л.Н.Мухамедиева и соавт.,
1994].
Анализ нештатной ситуации с единовременным выбросом в воздушную
среду смеси высокотоксичных химических соединений при возгорании ТИК
позволил установить перечень веществ, которые могут рассматриваться как
маркеры термоокислительной деструкции полимерных материалов, появляю-
щихся на начальных стадиях нештатных ситуаций.
Рис. 18 (гл. 5). Динамика загрязненности атмосферы ОС фреоном в период работы
2-26-й ЭО. Данные ГНЦ РФ ИМБП - точки 1 (базовый блок) и 2 (модули),
данные лаборатории НАСА -3 (базовый блок) и 4 (модули);
черные квадраты - превышение ПДКк.к.
В перечень веществ вошли бензол, стирол, окись углерода, нитрилы
карбоновых кислот, метилметакрилат. Показан положительный эффект меж-
модульной вентиляции, которая дает эффект разбавления токсических
продуктов термоокислительной деструкции и выполняет в данном случае
функцию коллективной защиты экипажа. Расчетным методом установлено,
что на разбавление требовалось около 1 часа. Удовлетворительное
совпадение идентифицированных концентраций, полученных расчетным
методом и при анализе проб воздуха, доставленных с ОС «Мир», позволило
считать воз-можным использование расчетного метода для прогнозирования
снижения уровня загрязненности воздушной среды при нештатных ситуациях
по формуле
C(t) /Сн = e'Ket+Cp/C„(1’e’KBt),
где C(t) - текущая концентрация, мг/м3; t - время, сут; С„ - начальная
концентрация (в нашем случае начало отсчета времени - 3 ч после возгорания);
Кв - коэффициент скорости выведения вещества из объема за счет очистки и
171
Глава 5
самоочищения воздушной среды, 1/сут; е - основание натуральных
логарифмов; Ср = Дуд/Кв - равновесная концентрация вещества; qyfl - удельная
скорость выделения вещества, мг/(м3сут) в обычных условиях эксплуатации.
При проведении оценочного расчета времени очистки воздушной среды до
ПДКпка принимались следующие значения Кв.
Для оксида углерода коэффициент, равный 1,4 1/сут, определялся
как отношение производительности каталитического фильтра (20 м3/ч или
480 м3/сут) к свободному объему комплекса. Для веществ, поглощаемых ад-
сорбционным фильтром (бензола, стирола, нитрил), величина коэффициента
принята также 1,4 1/сут, а при параллельной работе второго адсорбционного
фильтра ФВП - 2,8 1/сут.
Вызванные возгоранием повышенные концентрации токсичных веществ
воздействовали на членов экипажа не более 2 суток, что составляет около
1 % от продолжительности экспедиции и является допустимым при эпизоди-
ческом воздействии, когда токсиколого-гигиеническая оценка загрязненной
атмосферы проводится по соответствующим критериям - максимально допус-
тимой, или предельно допустимой разовой концентрации, и Рдоп. - допус-
тимой длительности воздействия, не превышающей 5 % от общей дли-
тельности работы экипажа [Л.Н.Мухамедиева и соавт., 1994]. Проанализи-
рованная нештатная ситуация представляется одним из удачных вариантов ее
преодоления.
По существу, впервые в натурных условиях показана возможность
предотвращения опасных для экипажа последствий возгорания. Оптимально
сочетались быстрая ликвидация возгорания, применение средств индиви-
дуальной защиты, перемешивание воздуха между отсеками, форсированная
очистка воздуха штатными средствами.
Благоприятному исходу способствовал и не столь большой выброс ток-
сичных веществ.
Не исключаются иные варианты нештатных ситуаций, когда потребуется
изоляция загазованного модуля, остро проявится необходимость оснащения
ОС бортовым анализатором оперативного контроля атмосферы в реальном
масштабе времени.
Расширение сферы деятельности человека в пилотируемых космических
аппаратах (ПКА) и проведение научных и технических экспериментов обус-
ловили возможность возникновения нештатных ситуаций, сопровождающихся
загрязнением воздушной среды токсикантами, которые используются в ка-
честве реагентов и в системах охлаждения.
С учетом опыта работы на ОС «Мир» при допуске научно-исследова-
тельской аппаратуры (НИА), содержащей токсиканты, разработаны следую-
щие мероприятия для обеспечения безопасности:
- размещение НИА в модулях, обеспечивающих изоляцию от других оби-
таемых помещений ПКА;
- критический анализ используемых химических соединений и решение о
возможности их замены на менее токсичные, проверка конструкций и
элементов оборудования на этапах конструкторских разработок, процедуры
проведения ремонтно-восстановительных работ для предупреждения утечки
токсичных веществ и поступления их в воздушную среду ПКА;
- приборы (средства) оперативного контроля концентраций токсичных
веществ, выброс которых возможен из данной аппаратуры;
172
Санитарно-гигиеническое обеспечение
- адекватные средства индивидуальной защиты для безопасного прове-
дения ремонтно-восстановительных работ и пребывания экипажа в загрязнен-
ной атмосфере при невозможности эвакуации.
Актуальность обеспечения химической безопасности воздушной среды в
пилотируемых полетах состоит в создании условий, при которых совокупность
вредных продуктов газовыделения от постоянно действующих источников не
превышает ПДКпка, а для нештатных и аварийных ситуаций предусмотрены
мероприятия, обеспечивающие безопасное продолжение пилотируемого
полета.
Быстрота развития нештатных ситуаций в гермообъектах, обусловленная
ограниченным объемом и принудительной вентиляцией, диктует необходи-
мость оперативного прогнозирования уровня загрязнения и превентивной
разработки мероприятий по обеспечению безопасности экипажа.
Опыт гигиенического сопровождения нештатных ситуаций показал, что при
планировании мероприятий целесообразно придерживаться определенного
алгоритма, включающего:
- расчет концентрации токсичного вещества для каждого модуля, степени
превышения ПДК и допустимого времени пребывания экипажа в загрязненной
воздушной среде как без средств защиты, так и при их применении;
- определение характера выброса токсичных веществ в воздушную среду
(«залпового» или пролонгированного по времени), оценка количества «поте-
рянного» токсичного вещества (в том числе попавшего в труднодоступные
места ОС), определение роли малолетучих токсичных веществ как депо для
поддержания постоянного загрязнения воздушной среды;
- расчет времени снижения концентраций токсичных веществ в воз-
душной среде ОС до усредненных по времени нормативов, оценка эф-
фективности систем очистки воздушной среды в обычном и форсированном
режимах и определение механических способов сбора и удаления вещества.
Систематизация результатов исследований, полученных в ходе наземных
испытаний и реальных пилотируемых полетов (ОС «Салют-7» и «Мир»),
позволила провести оценку токсических рисков и разработать классификацию
степени опасности уровней загрязнения воздушной среды при штатном
функционировании систем очистки и регенерации и нештатных ситуациях
(табл. 23, гл. 5).
Разработана классификация с целью унификации проведения анализа
ситуаций, систематизации случаев их возникновения в реальных полетах и
проведения наземной отработки профилактических мер.
В основу классификации положены биоэффекты и токсикологические
характеристики опасности, отражающие соотношение концентрации токси-
канта и гигиенических регламентов, наличие раздражающего эффекта.
Выделение раздражающего эффекта обусловлено возможностью развития
рефлекторного действия, сопровождающегося развитием острой патологии и
отеком легких [Е.В.Гамбицкий и соавт., 1974; С.М.Новиков и соавт., 1995;
Н.В.Лазарев, 1963].
В классификации уровней опасности выделены три основные категории.
Первые две категории - безопасный и допустимый уровни характеризуют
воздушную среду при штатном функционировании системы обеспечения жиз-
недеятельности пилотируемых ОС.
173
Глава 5
Таблица 23 (гл. 5)
Классификация опасности уровней загрязнения воздушной среды ОС
Уровень и харак- теристика опасности Раздражающий эффект Токсикологическая характеристика опас- ности и уровни концентраций
0 Безопасный Отсутствует Уровни загрязняющих микропримесей не пре- вышают нормативных величин для заданного срока работы экипажа
1 Допустимый От легкого до среднего, продолжительностью не более 30 минут, кор- ректирующийся при использовании СИЗ. Лечение по показаниям Временное превышение нормативов не более чем на порядок по од- ной или нескольким загрязняющим микро- примесям однонап- равленного действия
2 Нештатная ситуация От среднего до выраженного Временное превышение нормативов более чем на порядок (до уровня аварийных нормативов МДК*) по одной или нескольким загряз- няющим микропри- месям
3 Аварийная ситуация Выраженный разд- ражающий эффект Временное достижение или превышение аварийных нормативов (МДК*), осредненных по времени воздействия от 1 часа до 72 часов
4 Критическая ситуация (прекращение работы в модуле) Превышение осред- ненных по времени воздействия от 1 часа до 72 часов аварийных нормативов, требующее длительного времени для очистки
* МДК - максимально допустимая концентрация, осредненная по времени для
аварийных ситуаций.
174
Санитарно-гигиеническое обеспечение
Окончание табл. 23 (гл. 5)
Воздействие на функциональные системы организма Возможность локализации и дезактивации Резервное время СИЗ
Отсутствует — —
Обычно отсутствует. Возможна инди- видуальная повы- шенная чувст- вительность. Допускается исполь- зование фильтрующих СИЗ, перчаток и за- щитных очков Газы и токсичные аэрозоли могут быть локализованы и устранены путем очистки и механического удаления Допускается исполь- зование фильтрующих СИЗ, перчаток и защитных очков
Незначительное воздействие без применения СИЗ Газы и токсичные аэрозоли могут быть локализованы и устранены путем средств очистки и механического удаления Резервное время фильтрующих СИЗ боль- ше времени, необходи- мого на очистку воз- душной среды до допустимого уровня (1). Необходимо при- менение фильтрующих СИЗ, перчаток и очков. Допускается исполь- зование изолирующих СИЗ
Допускается снижение физической и психи- ческой работоспо- собности на 20 % без отдаленных послед- ствий (восстановление к 14-м суткам). Только раздражение не клас- сифицирует уровень Газы и токсичные аэрозоли могут быть локализованы и устранены путем средств очистки и механического удаления. Возможна герметизация модуля Резервное время изолирующих СИЗ больше времени, необ- ходимого на очистку воздушной среды до 2 и 1 уровней. Требуется применение изолирующих СИЗ
Герметизация модуля. Дезактивация требует длительного времени или очистка атмосферы невозможна Резервное время изо- лирующих СИЗ меньше времени, необходимого на очистку воздушной среды до допустимого уровня. Требуется применение изолирующих СИЗ
175
Глава 5
Опасный уровень (III категория) подразделяется на нештатные, аварийные
ситуации и уровень загрязнения, требующий герметизацию модуля и прекра-
щения работ в нем. Разделение опасных уровней классифицируются по сте-
пени превышения аварийных регламентов, возможности локализации и дез-
активации токсиканта, а также резервному времени эффективности средств
индивидуальной защиты - фактора, лимитирующего длительность пребы-
вания экипажа в загрязненной среде.
Литература
Аксель-Рубинштейн В.З., Быстров И.В. Ованесьян Т.К. Динамика накопления метана
в воздушной среде герметично замкнутого помещения // Вопросы санитарной химии и
токсикологии воздушной среды гермообъектов различного назначения. - М.-Л., 1989. -
ИБФ, НИИГМТ. - Вып. 6. - С. 14-19.
Викторов А.Н., Синяк Ю.Е., Журенко В.Н., Скуратов В.М., Мухамедиева Л.Н. и соавт.
Проблемы совместимости среды обитания российского и американского сегментов
Международной космической станции // Авиакосм, и эколог, мед. - 2000. - № 2. - С.
21-23.
Гамбицкий Е.В., Богданов Н.А., Сафронов В.А. Острые и хронические
профессиональные отравления азотной кислотой и окислами азота. - Л., 1974.
Кустов В.В., Тиунов Л.А. Токсикология продуктов жизнедеятельности и их значение
в формировании искусственной атмосферы герметизированных помещений //
Проблемы космической биологии. - 1969. -Т. XLM. - С. 132.
Лазарев Н.В // Вредные вещества в промышленности. - 1963. - Т. 2. - С. 563.
Мухамедиева Л.Н., Савина В.П., Никитин Е.И., Микос К.Н. К вопросу
совершенствования гигиенических регламентов химических микропримесей
загрязняющих газовую среду герметичных помещений // Актуальные вопросы общей и
корабельной токсикологии. Материалы научно-практической конференции. - СПб.,
1994. -1 ЦНИИ МО РФ (кораблестроения ВМФ). - С. 116-117.
Новиков С.М., Нургабылова А.Б., Филимонов Д.А., Поройков В.В. Прогнозирование
гигиенических регламентов промышленных веществ, обладающих раздражающим
действием // Г иг. и санит. - 1995. - № 6. - С. 16-20.
Водообеспечение экипажей ОС«Мир»
Ю.Е.Синяк, В.М.Скуратов
Состав системы водообеспечения на ОС «Мир»
и результаты ее эксплуатации
Водообеспечение ОС (ОС) «Мир» осуществлялось несколькими видами
воды: консервированной питьевой водой, доставляемой с Земли; питьевой
водой, регенерированной из конденсата атмосферной влаги (КАВ); водой,
регенерированной из мочи. Кроме того, во время совместных российско-
американских полетов на ОС «Мир» передавали воду с американских много-
разовых транспортных космических кораблей (МТКК) типа «Спейс шаттл».
Консервированную питьевую воду готовили на участке водоподготовки РКК
«Энергия» при участии специалистов ГНЦ РФ - ИМБП. Водопроводную воду
очищали от железа и органических примесей (хлороформа, фенола и др.) и
консервировали введением ионного (электролизного) серебра в концентрации
0,5 мг/л. В агрегате-заправщике консервированную воду доставляли на
176
Санитарно-гигиеническое обеспечение
космодром, где перекачивали в баки системы «Родник», установленные на
транспортных грузовых кораблях (ТГК) «Прогресс». После стыковки ТГК «Про-
гресс» с ОС «Мир» воду перекачивали в аналогичные баки, расположенные
вне герметичного объема ОС. Суммарный объем двух баков составлял 420 л
[Н.М.Самсонов и соавт., 1994], гарантийный срок хранения воды в системе
«Родник» - 3,5 года. За время эксплуатации ОС «Мир» было доставлено
10 500 кг воды.
Регенерация питьевой воды из КАВ осуществлялась в системе СРВ-К,
которая функционировала на борту ОС «Мир» с 16 марта 1986 года (после
прибытия экипажа) в течение всего полета ОС в пилотируемом режиме.
Процесс регенерации был основан на глубокой сорбционно-каталитической
очистке в газожидкостном потоке и жидкой фазе от органических и неорга-
нических примесей, насыщении очищенной воды минеральными солями и
консервантом (ионным серебром) и термическом обеззараживании (пастери-
зации) воды перед ее употреблением экипажем для питья, приготовления
напитков и пищи [N.M.Samsonov et al., 1998]. Энергопотребление системы
СРВ-К составляло 2 Втч на 1 кг регенерированной воды. За 14 лет эксп-
луатации системы СРВ-К было регенерировано 14 000 кг воды.
Для регенерации воды из мочи использовали систему СРВ-У, которая была
установлена на модуле «Квант-2» и работала с 15 января 1990 по 28 августа
1999 года. Перед введением в систему мочи в нее добавляли консервант,
предотвращающий ее химическое и бактериальное разложение. Извлечение
воды осуществлялось при низкотемпературной мембранной дистилляции с
последующей доочисткой дистиллята сорбционно-каталитическим методом
[N.M.Samsonov et al., 1994].
Регенерированную воду использовали для электролизного получения
кислорода. За 9,5 года эксплуатации системы СРВ-У из мочи было получено
6000 л воды. Мониторинг качества воды из СРВ-У в процессе эксплуатации не
осуществляли.
Регенерация воды дала большой экономический эффект. Удельная масса
систем СРВ-К и СРВ-У составляет 0,14 и 0,4 кг оборудования системы на 1 кг
получаемой воды соответственно. Экономия массы доставок с учетом массы
контейнеров для воды и складирования отходов составила около 22 000 кг
[N.M.Samsonov et al., 2000]. Следует также отметить, что без регенерации
воды потребовалось бы дополнительно доставить на ОС более 1000 емкостей
для складирования и удаления конденсата и мочи.
Во время совместных российско-американских полетов на ОС «Мир»
использовали воду с американских МТКК «Спейс шаттл». Эта вода выра-
батывалась в топливных элементах энергоустановки МТКК, очищалась от
растворенного водорода, обеззараживалась йодом, очищалась от йода, кон-
сервировалась фторидом серебра. Вода была питьевая и техническая. Питье-
вая вода отличалась от технической тем, что в нее дополнительно вводили
кальциевую и магниевую соли муравьиной кислоты (формиаты Са и Мд)
[L.M.Pierre et al., 1999]. На ОС «Мир» было передано 6000 л воды, доставлен-
ной МТКК «Спейс шаттл».
Всего за 14 лет пилотируемых полетов на станции «Мир» было исполь-
зовано 36 000 кг воды. При этом водообеспечение за счет регенерации и при-
менения замкнутого цикла использования воды составило в среднем 55,5 %. В
отдельные периоды эксплуатации ОС «Мир» при достаточном энергоснаб-
177
Глава 5
жении до 70 % потребляемой экипажем воды обеспечивалось за счет регене-
рации [Н.М.Самсонов и соавт., 2001].
Таким образом, на борту ОС «Мир» было осуществлено эффективное реге-
нерационное водообеспечение экипажа, которое в значительной мере обеспе-
чило длительную и успешную эксплуатацию ОС.
Отбор проб воды на ОС «Мир»
Как правило, в период работы основной экспедиции (ЭО) на ОС «Мир» для
оценки качества воды по физико-химическим и микробиологическим пока-
зателям в специальные штатные емкости из титана отбирали 1 пробу КАВ и
2 пробы регенерированной воды из горячего и холодного кранов системы
СРВ-К. Объем емкости для КАВ составлял 500 мл, а для воды - 100 мл.
Емкости имели специальные разъемы, с помощью которых их подсоединяли к
определенным точкам гидравлического тракта системы СРВ-К. Пробы для
подтверждения качества воды отбирали, как правило, в конце ресурса блока
колонок очистки (БКО).
Отобранные пробы находились на ОС в неконтролируемых температурных
условиях от нескольких дней до нескольких десятков дней. Пробы на
спускаемом аппарате корабля «Союз» доставляли на Землю, в лабораторию
они поступали через несколько дней после приземления. Таким образом, с
момента отбора проб до их исследования иногда проходило до 2 месяцев.
Вероятнее всего, именно с этим обстоятельством связано уменьшение коли-
чества микробных родов по сравнению с пробами, полученными в наземных
испытаниях. По этой же причине нет достаточных оснований для точной
оценки уровня микробной контаминации воды, доставленной с ОС.
При проведении микробиологических исследований непосредственно на
борту ОС «Мир» в период совместных российско-американских полетов для
отбора проб воды использовали американские пластиковые пакеты, которые
можно было подсоединять к кранам горячей и холодной воды системы СРВ-К,
а также американскому устройству MCD. Через мембранный фильтр устрой-
ства MCD специальным насосом прокачивается определенный объем иссле-
дуемой воды, затем в MCD вводится питательная среда и MCD оставляется
для инкубации пробы при температуре обитаемого объема станции. По
истечении 5 суток оператор визуально подсчитывал выросшие колонии. После
окончания полета устройства MCD доставляли на Землю, где проводили
идентификацию выросших колоний. Инкубация в MCD осуществлялась при
температуре 21-25 °C на питательной среде R2A Agar.
Уровни микробной контаминации
конденсата и питьевой воды на ОС «Мир»
Конденсат атмосферной влаги, сильно инфицированный микробами (в
наземных испытаниях до 3,6 х 105 КОЕ/мл), в процессе регенерации в системе
СРВ-К постепенно очищался от микрофлоры. После блока мультифильтрации
содержание микробов в нем составляло 103 КОЕ/мл, так как часть микро-
организмов, имевших заряд, задерживалась ионообменными смолами. В блоке
кондиционирования в очищенную воду вводили ионы серебра, что снижало
концентрацию бактерий до 102 КОЕ/мл. В последнем блоке системы СРВ-К -
178
Санитарно-гигиеническое обеспечение
блоке раздачи и подогрева (БРП) - вода подвергалась пастеризации при
температуре 90 °C в течение 30-40 минут. Исследования, выполненные не-
посредственно на борту ОС «Мир», показали, что в горячей воде содержание
микробов не превышало 60 КОЕ на 100 мл, а в воде из крана холодной воды -
не более 300 КОЕ на 100 мл [R.J.Bruce et al., 2000], что соответствует рос-
сийским и американским стандартам, а также стандартам, установленным для
Международной космической станции.
Видовой и родовой состав микрофлоры
конденсата и воды на ОС «Мир»
Микрофлора, обнаруженная в исходных продуктах регенерации воды и в
воде, полученной из этих продуктов системами водообеспечения космических
объектов, имела широкий спектр. В ее состав входили сапрофитные и услов-
но-патогенные микробы. Состав микрофлоры был крайне разнообразным, что
зависело от многих факторов.
Таблица 24 (гл. 5)
Частота обнаружения различных родов микроорганизмов
в исходных продуктах регенерации воды и в системах водообеспечения
Род микробов Система регенерации воды СРВ-К
Макет станции Орбитальная станция «Мир»
ЭО 4-10 ЭО 4-27
КАВ, % Вода, % КАВ, % Вода, % КАВ, % Вода
гор., % хол., %
Acinetobacter — —
Aeromonas — — — 20 14
Alcaligenes — — — 40 15 15 21
Bacillus — — — — 3,7 5 7
Citrobacter 50 33 — 40 7,4 20 7
Clostridium — — 30 60 И 5 7
Enterobacter 75 67 10 20 7,4 15 7
Hafnia — 16 — —
Klebsiella 41 16 — 40
Moraxella — — — — 7
Pseudomonas 66 50 — 10 18 15 7
Proteus — — — — 7,4 10
Staphylococcus 75 66 100 70 100 75 78
Примечание. За 100 % приняты все исследованные пробы данной воды. СРВ-К -
система регенерации воды из конденсата атмосферной влаги; КАВ - конденсат
атмосферной влаги; СРВ-К гор. - регенерированная вода из крана горячей воды
системы СРВ-К; СРВ-К хол. - регенерированная вода из крана холодной воды системы
СРВ-К.
Из табл. 24 (гл. 5) видно, как изменился состав микрофлоры конденсата
атмосферной влаги за 13 лет эксплуатации ОС. Изменялось соотношение
179
Глава 5
отдельных родов бактерий, исчезали старые и появлялись новые роды
микробов, то расширялся, то сужался спектр индицируемых микроорганизмов
[ГОСТ Р 50804-95].
Таблица 25 (гл. 5)
Виды микробов, обнаруженных в воде на станции «Мир»,
во время российско-американских исследований
Виды микроорганизмов Исследованная вода
СРВ-К гор. | СРВ-К хол. | СВО-ЗВ
Aeromonas species +
Agrobacterium rhizogenes +
Bacillus species + +
Burkbolderia cepacia
CDC Group 11-H +
CDC Group EF-4 +
CDC Group IVC-2 +
Clavibacter michiganense + +
Corynebacterium aquaiicum +
Comamonas acidovorans +
Corynebacterium species +
Enterobacter georgiae +
Flavobacterium species + +
Hydrogenophaga pseudoflava +
Kingella denitrificans +
Kingella species +
Kluyvera ascorbafa + +
Methylobacterium extorquens +
Micrococcus kristinae +
Methylobacterium species +
Micrococcus species +
non-viable organisms + +
Pseudomonas aeruginosa +
Pseudomonas species +
Psychrobacter immobilis +
Ralstonia pickettii + +
Rhizobium loti +
Rhodococcus species +
Sphingobacterium thalpophilium +
Sphingomonas paucimobilis + +
Staphylococcus aureus +
Staphylococcus species +
Suttonelfa indoIogenes +
unidentified Gram neg. Rod + + +
Xanthomonas species
Xanthomonas maltophilia +
Xanthomonas species + +
Примечание. СРВ-К гор. - регенерированная вода из крана горячей воды системы
СРВ-К; СРВ-К хол. - регенерированная вода из крана холодной воды системы СРВ-К;
СВО-ЗВ - консервированная вода запасов.
При проведении микробиологических исследований непосредственно на
ОС «Мир» было установлено, что спектр микрофлоры еще шире [RJ.Bruce et
al., 2000] (табл. 25, гл. 5), вероятно потому, что инкубация осуществлялась
при температуре 21-25 °C, а не 37 °C (по российской методике). Другой
180
Санитарно-гигиеническое обеспечение
причиной обнаружения большего количества видов бактерий было исполь-
зование иной, чем в российской практике, питательной среды R2A Agar, а не
мясопептонного агара.
Физико-химические свойства КАВ, регенерированной воды
и консервированной воды запасов
Физико-химические свойства КАВ
Конденсат атмосферной влаги, который образовывался в блоке кондицио-
нирования воздуха на ОС «Мир», по своим физико-химическим свойствам и
содержанию примесей в основном соответствовал аналогичным конденсатам,
полученных в макете ОС «Мир» и на станциях типа «Салют» (табл. 26, гл. 5).
В то же время при эксплуатации ОС «Мир» можно выделить два периода,
когда состав КАВ сильно отличался как от ранее исследованного, так и от
средних значений содержания примесей в конденсате станции «Мир». Это
относится к периоду работы экспедиций ЭО-4-6, когда содержание этанола в
КАВ превышало 600 мг/л, в то время как среднее значение содержания
этанола в КАВ ОС «Мир» составляло 26,8 мг/л. Проведенное исследование
позволило установить, что на ОС были доставлены и широко использовались
гигиенические салфетки с высоким содержанием этанола. После запрета на
применение этих салфеток и их удаления с ОС содержание этанола нормали-
зовалось.
Начиная с ЭО-20 и до последней ЭО-28 в результате нарушения герме-
тичности системы терморегулирования в газовую среду ОС «Мир» неодно-
кратно поступал этиленгликоль (этандиол), который в связи с хорошей
растворимостью в воде накапливался в КАВ. Максимальная концентрация эти-
ленгликоля достигала 739 мг/л (ЭО-27), химическое потребление кислорода
при этом составляло 1160 мгОг/л при норме 300+1°° мгОг/л, а содержание
общего органического углерода - 373 мг/л.
Серьезные опасения возникли у специалистов по водообеспечению после
известия о возгорании твердотельного генератора кислорода (ТГК). Было
отдано распоряжение о прекращении потребления регенерированной воды,
так как ожидали, что в конденсат могут поступить токсичные продукты
горения. Экипаж отобрал пробы КАВ, которые были проанализированы после
их доставки на Землю (табл. 27, гл. 5).
Сопоставление результатов анализа проб конденсата до и после возго-
рания, проведенное российскими и американскими специалистами, свиде-
тельствует о том, что в конденсате после пожара не появилось каких-либо
веществ, не обнаруженных ранее. После пожара не было также веществ в
концентрациях, которые бы значительно отличались от их содержания в
конденсатах до пожара.
Физико-химические свойства
регенерированной воды
Перед запуском орбитальной станции «Мир» на Земле в макете станции
были проведены комплексные медико-технические испытания систем жизне-
181
Гчава 5
обеспечения, в ходе которых были, в частности, установлены регламенты
эксплуатации блока колонок очистки (БКО) систем регенерации воды.
Таблица 26 (гл. 5)
Минимальное и максимальное содержание примесей
в конденсате атмосферной влаги
орбитальной станции «Мир»
Показатель "Мир" (макет) "Мир" (станция)
ХПК, мгОг/л 150-375 437-1500
Общий органический 56-137 154-503
углерод, мг/л
PH 6,8-7,3 6,0-7,6
Удельная электропро- 120-230 100-250
водность, мкСМ/см
Прозрачность, см 30 10-30
Мутность, мг/л 0-2 0,75-2
Запах, балл 5 4-5
Цветность (кобальт) 10-15 10-15
Общая жесткость, мг-экв/л 0,1-0,3 0,1-0,56
Азот аммиака, мг/л 17-33 13-67
Азот нитратов, мг/л 0 0,01-0,3
Азот нитритов, мг/л 0,04-0,25 0,03-0,08
Хлориды, мг/л 0,8-2,8 2,55-3,69
Сульфаты, мг/л 14 1-5
Кальций, мг/л 0,4-0,8 1,2-3,4
Магний, мг/л 0,1-0,8 0-0,2
Калий, мг/л 0 0
Натрий 0 0
Этанол 8-136 186-634
Метанол 1,6-8,2 14,9-32,1
Бутанол 0-0,6 0-5,7
Изоамиловый спирт 0 0-4
Этиленгликоль 5,6-35 1,6-739
Кислоты органические
уксусная 17-48 0-47
масляная 0-1,6 1-13,7
валериановая 0 1,1
капроновая 0-3,8 0-19
Микробная обсемененность, 2-380 0,06-4,5
х103КОЕ/мл
182
Санитарно-гигиеническое обеспечение
Ресурс БКО системы СРВ-К был определен в 450 л. С таким ресурсом сис-
тема СРВ-К эксплуатировалась до ЭО-4, когда космонавты начали жаловаться
на появление у воды «болотного» привкуса и запаха.
Таблица 27 (гл. 5)
Результаты анализа проб конденсата атмосферной влаги,
полученных до и после пожара
(анализы проведены в ИМБП и НИИХИММАШ)
Показатель Единицы измерения До пожара После пожара
23-26.07.96 01-04.02.97 26.03-1.04.97
pH ед. pH 7,4 7,4 6,9
Электропроводность мкС/см 165 228 200
Азот аммиака (N NH4) мг/л 26 60 70
ХПК (COD) мгОг/л 200 180 350
Общий углерод (ТОС) мг/л 75 35 88
Число микробов КОЕ/мл 0 0 104
Метанол мг/л н/о н/о н/о
Этанол мг/л н/о н/о 0,38
Ацетон мг/л н/о н/о 2,2
Пропиловый спирт мг/л 0,6 н/о н/о
Ацетальдегид мг/л н/о н/о н/о
Бутиловый спирт мг/л н/о н/о н/о
Изоамиловый спирт мг/л н/о н/о н/о
Уксусная кислота мг/л н/о н/о 0,9
Пропиленгликоль мг/л н/о н/о н/о
Масляная кислота мг/л н/о н/о н/о
Валериановая мг/л н/о н/о н/о
Капроновая мг/л н/о н/о н/о
Этиленгликоль мг/л 7,8 3,7 84
Пропионовая кислота мг/л н/о н/о н/о
Изовалериановая мг/л н/о н/о н/о
кислота
Анализ проб КАВ, доставленных с ОС, выявил наличие этанола в кон-
центрации 186 мг/л, что значительно превышало его содержание в конден-
сате в макете станции «Мир» и станций типа «Салют».
Проведенные на Земле исследования показали, что при таких кон-
центрациях этанола ресурс БКО со-ставляет 150 л. С этим ресурсом про-
должалась эксплуатация системы СРВ-К. Однако вскоре жалобы на органо-
лептические свойства воды возобновились. Анализы показали, что содер-
жание этанола в конденсате продолжает нарастать. Во время работы ЭО-б,
как упоминалось выше, концентрация этанола достигла 643 мг/л. Ресурс БКО
был снижен до 100 л.
После удаления спиртсодержащих салфеток ситуация нормализовалась и
по результатам анализов КАВ и регенерированной воды ресурс был посте-
пенно увеличен до 300 л.
Качество регенерированной воды в этот период полностью соответст-
вовало гигиеническим требованиям.
183
Глава 5
Начиная с ЭО-20 космонавты периодически стали жаловаться на появление
«мягкого» или «металлического» привкуса регенерированной воды, который
появлялся на 70-90-м литре ресурса БКО.
Отсутствие на борту ОС «Мир» аппаратуры для оперативного мониторинга
качества питьевой воды не позволяло объективно устанавливать появление
тех или иных контаминантов в регенерированной воде. Оценка качества реге-
нерированной воды, точнее подтверждение того факта, что качество этой
воды соответствует или не соответствует гигиеническим требованиям, осу-
ществляли на станции путем отбора проб воды и конденсата и последующего
химико-физического и их микробиологического исследования на Земле. Как
уже отмечалось, часто с момента отбора пробы до ее анализа проходило от
одной недели до нескольких месяцев.
Так случилось и на этот раз. После сообщения экипажа о появлении
«металлического» привкуса у регенерированной воды, Центр управления по-
летами запретил потребление воды из системы СРВ-К и дал распоряжение
экипажу отобрать пробы конденсата и регенерированной воды, что было
выполнено, однако эти пробы были проанализированы только через 80 суток
после того, как пробы были доставлены на Землю.
Таблица 28 (гл. 5)
Качество регенерированной воды из системы СРВ-К на станции «Мир»
Показатель Единицы измерения Норматив Минимальные значения Максимальные значения
pH ед. pH 6,0-9,5 6,2 7,8
Электропроводность мкС/см — 3 52
Мутность мг/л 1,5 0 0
Цветность градус 20 10 15
Запах балл 2 0 0
Общая жесткость мг-экв/л 7 о,3 2,6
Содержание серебра мг/л 0.5 0,01 0,2
Азот аммиака мг/л 2 0,01 0,78
(N NH4)
ХПК (COD) мгОг/л 100 3 85
TOC мгС/л 25 0,3 24,8
Метанол мг/л 9 н.о 0,5
Этанол мг/л 10 н.о 2,5
Ацетон мг/л н.о 0,13
Н-пропанол мг/л н.о 0,01
Н-бутанол мг/л н.о 0,2
Изопентанол мг/л н.о Н.О
Уксусная кислота мг/л н.о 1,4
Валериановая к-та мг/л н.о 0,01
Н-масляная мг/л н.о Н.О
Пропионовая к-та мг/л н.о Н.О
Капроновая к-та мг/л н.о Н.О
Изовалериановая мг/л н.о Н.О
к-та
Этиленгликоль мг/л 11 н.о 45,5
Пропиленгликоль мг/л н.о Н.О
Ацетальдегид мг/л н.о 0,05
184
Санитарно-гигиеническое обеспечение
Анализ проб показал наличие в КАВ этиленгликоля в концентрации 76,8,
149 и 153 мг/л (16.11.95). Содержание этиленгликоля в пробах регенериро-
ванной воды не превышало предельно допустимой концентрации (И мг/л).
Для определения ресурса эксплуатации БКО при наличии этиленгликоля
были осуществлены наземные испытания при его концентрации 160 мг/л. По
результатам исследований ресурс БКО был установлен в 200 л.
Кроме того, надежность системы СРВ-К была значительно повышена за
счет введения в схему очистки нового блока - фильтра-реактора, обеспечи-
вающего низкотемпературное каталитическое окисление трудносорбируемых
недиссоциирующих примесей (этиленгликоля, спиртов и т.д.) до легкосор-
бируемых диссоциирующих кислот; при этом в качестве окислителя использо-
вали кислород воздуха, транспортирующего воздушно-конденсатную смесь.
Наличие фильтр-реактора и эксплуатация БКО с ресурсом 200 л позволили
обеспечить необходимое качество питьевой воды даже при концентрации
этиленгликоля в конденсате 700 мг/л.
В табл. 28 (гл. 5) представлены данные по физико-химическим показа-
телям качества регенерированной питьевой воды
Физико-химические свойства консервированной воды запасов
В процессе приготовления консервированной питьевой воды для системы
«Родник» оценивали качество исходной водопроводной воды, анализировали
концентрацию ионного серебра, добавляемого в нее, и через сутки отбирали
и анализировали пробу воды из агрегата-заправщика системы «Родник».
При оценке исходной водопроводной воды исследовали до 58 показателей,
включая содержание тяжелых металлов, хлорогранических соединений, фено-
лов, пестицидов, периодически радионуклидов. За исключением содержания
хлороформа исходная водопроводная вода полностью соответствовала
требованиям российских нормативов качества питьевой воды и нормативам,
согласованным для Международной космической станции. Для удаления
хлороформа в систему водоподготовки системы «Родник» была введена спе-
циально разработанная колонка, обеспечивающая очистку воды от хлор-
органических соединений.
При оценке консервированной воды из агрегата-заправщика системы
«Родник» контролировали 22 показателя, предусмотренные ГОСТ Р 50804-95.
Периодически в ней анализировали также содержание хлороформа и тяжелых
металлов.
Заключение
Организация водообеспечения ОС «Мир» является образцом для постро-
ения в будущем аналогичных систем орбитальных, межпланетных и плане-
тарных станций.
Системы водообеспечения ОС «Мир» снабжали экипажи высококачест-
венной водой для питья, приготовления пищи, проведения санитарно-
гигиенических процедур и получения кислорода для дыхания.
Даже при поступлении в атмосферу ОС большого количеств соединений в
результате аварий, пожара и т.п., системы водообеспечения сводили к мини-
муму риск употребления некачественной воды.
185
Глава 5
Литература
ГОСТ Р 50804-95. Среда обитания космонавта в пилотируемом космическом
аппарате. Общие медико-технические требования. - М., 1995.
Самсонов Н.М., Бобе Л. С., Гаврилов Л. И., Новиков В.М., Фарафонов Н.С. и соавт.
Результаты эксплуатации комплекса систем жизнеобеспечения космической станции
«Мир» и перспективы развития регенерационных СЖО // Всероссийская конференция
«Проблемы обитаемости в гермообъекгах», 4-8 июня 2001 г. М., «Слово», 2001. - С.
324.
Синяк Ю.Е., Гайдадымов В.Б., Скуратов В.М. и соавт. Водообеспечение экипажей //
Космическая биология и медицина. Обитаемость космических летательных аппаратов.
Совместное российско-американское издание в 5 томах. - М., 1994. - Т. 2. - С. 337.
Bruce R.J., Pierson D.L., Viktorov A. N., Skuratov V.M. etai. Microbiological Investigations
of the Mir 11 Space Station and Crewmembers During the International Space Station Phase
1 Program. - 51st International Astronautical Congress October 2-6, 2000.
Pierre L.M., Shultz J.R., Sauer R.L., Sinyak Yu.E., Skuratov V.M. et. al. Chemical analysis
of potable water and humidity condensate: phase one final resuls and lessons learned // 29th
International Conference on Environmental Systems, Danvers, Massachusetts, July 12-15. -
1999. SAE Technical paper series 98-01-2028.
Samsonov N.M., Bobe L.S., Gavrilov L.I., Novikov V.M. et. al. The results of operation of
Mir's regenerative life support systems (LSS) and prospects for LSS development // 51st
International Astronautical Congress, October 2-6, 2000.
Samsonov N.M., Bobe L.S., Novikov V.M. et. ai. Systems for water reclamation from
humidity condensate and urine for Space Station // 28th International Conference on
Environmental Systems and 5th European Symposium SECS, Fridrichshafen, Germany, June
20-23, 1994. SAE Technical paper series 941536.
Samsonov N.M., Bobe L.S., Novikov V.M. et. ai. Testing and operation of the purification
unit of the system for water recovery from humidity condensate (WRS-C) with a higher
content of organic contaminants // 28th International Conference on Environmental Systems,
Danvers, Massachusetts, July 13-16, 1998. SAE Technical paper series 981715.
186
Обеспечение радиационной безопасности пилотируемых полетов...
Глава 6
ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАДИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
ПИЛОТИРУЕМЫХ ПОЛЕТОВ
НА ОРБИТАЛЬНОЙ СТАНЦИИ «МИР»
В.М.Петров, Ю.А.Акатов, В.В.Архангельский,
В.В.Бенгин, В.А.Бондаренко, В.Г.Митрикас,
А.В.Коломенский, В.В.Цетлин, И.В.Черных,
А.В.Шафиркин, В.А.Шуршаков
Нормативная база обеспечения
радиационной безопасности полетов экипажей
Обеспечение радиационной безопасности экипажей при длительных кос-
мических полетах (КП) является сложной многофункциональной проблемой,
включающей разработку оптимальной защиты экипажа космического аппа-
рата от детерминированных и стохастических источников ионизирующих из-
лучений, таких, как галактические космические лучи (ГКЛ), радиационные
пояса Земли (РПЗ), солнечные космические лучи (СКЛ), излучения ядерно-
энергетических установок (если они используются в системах космического
аппарата), а также контроль радиационной ситуации во время полета на
основе непрерывного мониторирования дозных полей излучений вне и внутри
космического корабля и оперативное определение степени радиационной
опасности для космонавтов в процессе полета.
В отличие от радиационного воздействия на Земле, которое в основном
обусловлено излучениями с низким значением линейной передачи энергии
(ЛПЭ) и является в большинстве случаев равномерным, радиационные
условия в орбитальном полете характеризуются сложным составом излучений
с энергетическими спектрами в диапазоне от нескольких кэВ до сотен ГэВ,
которые различаются в значительной степени по своей биологической
эффективности.
В таких условиях дозы излучения характеризуются неравномерным
распределением как по глубине тела, так и во времени. Максимальная радиа-
ционная нагрузка может приходиться на различные фазы полета и адаптации
космонавтов к факторам полета, что определяет возможное снижение их
радиационной устойчивости. В таких условиях обеспечение радиационной
безопасности космонавтов осуществляется путем ограничения облучения до
приемлемых уровней. Значение этих дозовых лимитов задается нормативом,
устанавливаемым на основании требования ограничить на определенном
уровне неблагоприятные последствия облучения. Совокупность таких дозовых
лимитов образует нормы радиационной безопасности для полетов данного
класса.
При разработке норм, регламентирующих предельные уровни радиаци-
онного воздействия на космонавтов в условиях КП, необходимо, с одной
стороны, избегать неоправданного занижения допустимых доз и, следова-
тельно, увеличения веса пассивной защиты, с другой - не допускать излишне
высоких значений доз, чтобы не произошло существенного снижения работо-
187
Глава 6
способности космонавтов в полете и увеличения радиационного риска в
течение всего периода жизни после завершения полета.
Перед полетом орбитальной станции (ОС) «Мир», в России действовали
Временные нормы радиационной безопасности КП (ВНРБ-75). Основные
дозовые лимиты из этих норм приведены в табл. 1 (гл. 6).
Таблица 1 (гл. 6)
Нормативные уровни радиации (НУР) для полетов различной продолжительности
Т, месяцы НУР, сЗв Т, месяцы НУР, сЗв
1 50 6 НО
2 65 8 125
3 80 10 140
4 90 12 150
5 100
Значения НУР относятся к воздействию на костный мозг, эффективная
глубина залегания которого принимается равной 5 см биологической ткани.
Для других критических органов (кожи, хрусталика глаза, гонад) установлены
множители 3, 1,5 и 0,5 соответственно. Предельно допустимая доза (ПДД) за
всю профессиональную деятельность от всех видов радиационного воз-
действия установлена в этом документе равной 4 Зв. Кратковременное одно-
кратное воздействие от протонов солнечного протонного события (СПС) огра-
ничивалось уровнем 50 сЗв.
К началу полета ОС «Мир» в основном был завершен выпуск комплекса
нормативно-технических документов: ГОСТов и методических указаний по
проблеме «Безопасность радиационная экипажа космического аппарата в
космическом полете» (БРЭКАКП).
Он включал четыре основных направления по проблеме обеспечения
радиационной безопасности КП.
В рамках первого направления регламентированы модельные описания
основных источников радиационной опасности. Второе направление уста-
навливает методики расчета прохождения космических излучений через за-
щиту, а также расчетов поглощенных и эквивалентных доз за защитой кос-
мического аппарата и в тканеэквивалентных фантомах, представляющих
модели тела человека. Документы третьего направления содержат научно-
методическую базу нормирования облучения космонавтов и нормы радиа-
ционной безопасности. Четвертое направление содержит документацию,
определяющую порядок выполнения работ по обеспечению радиационной
безопасности при КП.
В основу разработки нормативов, составляющих ключевые требования
комплекса, были положены два основных принципа:
- приведения сложного характера воздействия на тело космонавта
космических излучений к стандартному радиационному воздействию и уста-
новления значения обобщенной дозы Н;
- ограничения на приемлемом уровне вероятности гибели космонавта в
процессе полета по причине облучения космической радиацией.
188
Обеспечение радиационной безопасности пилотируемых полетов...
Характеризующая второй принцип величина, называемая радиационным
риском экипажа космического аппарата в КП, определяется как увеличение в
полете вероятности гибели членов экипажа космического аппарата вслед-
ствие соматических радиобиологических эффектов (РД 50-25645.205-83). При
этом предполагалось, что реализуется относительная модель радиационного
риска, т.е. вероятность гибели космонавта по причине радиационного
воздействия не должна превосходить вероятность естественной гибели в
данном возрасте более чем в установленное число раз. В качестве ведущего
радиобиологического эффекта была принята острая лучевая болезнь. В итоге
применения этих принципов были получены зависящие от длительности
полета предельные значения радиационного риска - нормативные уровни
радиационного риска (НУРР) и соответствующие им значения равноценной
дозы. Равноценная доза определяется как поглощенная доза острого
равномерного в пространстве и в теле космонавта стандартного излучения,
вызывающая такой же эффект, как и неравномерное облучение в реальном
полете. В качестве дозиметрического функционала, характеризующего
радиационное воздействие в рамках принятой модели радиационной опас-
ности, и в соответствии с первым из упомянутых принципов использовалась
обобщенная доза Н. Она определяется как доза стандартного радиационного
воздействия, вызывающая такие же ближайшие проявления и отдаленные
последствия, что и доза облучения, обусловленная реальным сложным
радиационным воздействием. Алгоритм ее вычисления представлялся в виде
H[Sv] = D[Gy] • QF • TF • SF, (1)
где H - обобщенная доза; D - среднетканевая поглощенная доза; QF -
коэффициент качества, учитывающий различную биологическую эффек-
тивность космических излучений; SF - коэффициент, учитывающий характер
распределения дозы по телу и приводящий эффекты неравномерного об-
лучения к условиям равномерного радиационного воздействия; TF - коэф-
фициент временной неравномерности радиационного воздействия, учиты-
вающий влияние на радиобиологический эффект мощности дозы и рас-
пределения дозы во времени, приводящий эффекты протяженных и фрак-
ционированных воздействий к эффектам от однократного острого облучения.
Радиационный риск для космонавтов в процессе полета вычисляется на
основе нормативного документа «Модель обобщенного радиобиологического
эффекта» (ГОСТ 25645.214-85 (БРЭКАКП), который устанавливает матема-
тическую модель обобщенного радиобиологического эффекта в зависимости
от характера распределения во времени мощности обобщенной дозы A(t) и
самой обобщенной дозы H(t). Сущность этой модели заключается в уве-
личении возрастных коэффициентов смертности в течение полета вследствие
соматических радиобиологических эффектов, выражающихся в основном в
поражении гемопоэза.
При этом под обобщенным радиобиологическим эффектом понимается
радиационный риск экипажа космического аппарата в КП при наличии де-
терминированных и отсутствии вероятностных источников радиационного
воздействия. Другими словами, в модели обобщенного радиобиологического
эффекта учитывается только стохастический характер радиобиологических
последствий облучения и не учитывается стохастическая природа облучения
солнечными космическими лучами.
189
Глава 6
Тогда в соответствии с ГОСТом 25645.214-85 (БРЭКАКП) обобщенный
радиобиологический эффект F(H) вычисляется на основе выражения
F(H) =ц(т0 +1) • {1 + gH(t)J?r<*Ht0 -1}, (2)
где ц(т0 + t) - коэффициент смертности для человека в зависимости от
возраста, определяемый на основе демографических данных; т0 - возраст
космонавта на начало КП; at- время, отсчитываемое от т0; у0 - постоянная
времени экспоненциального роста коэффициента смертности, принятая равной
2,52 -Ю"4 (сут)1; д - коэффициент, равный 1,3 е103 сут/Зв.
Зависимость дозы и мощности обобщенной дозы от времени выражается
соотношениями
н (t)= Jh (T)dT; (3)
0 t
H(t) = 0,25-Ь&- • jG(T)[e’/’1(, T) - e(t‘r)]dr, (4)
P2 ~ Pl 0
где 6(т) - мощность равноценной эквивалентной дозы Зв/сут; Pi = 8,6 • 10’2 сут’1
и р2 = 8,6 ’ 10’2 сут’1 - коэффициенты, характеризующие динамику развития
радиационного поражения организма.
Применение данной модели для установления нормативов радиационной
безопасности при орбитальных КП привело к линейной зависимости
нормативного радиационного риска от выраженной в месяцах длительности
полета Т, определяемой соотношением:
r^(T) = 0,6 10’4 Т, (5)
Значения допустимых эквивалентных равноценных доз в зависимости от
длительности полета устанавливались в соответствии с нормативными
уровнями радиационного риска на основе следующего уравнения:
Gn(T) = 0,05 + 4[ 1 - ехр(-Т/72)]. (6)
Учитывая тенденцию к снижению допустимых уровней облучения для про-
фессионально работающих с источниками ионизирующих излучений на Земле
(Радиационная безопасность, 1994; Рекомендации МКРЗ, 1978; НРБ-76.87), в
современных нормах по радиационной безопасности при длительных КП,
принятых в России (ГОСТ 25645.214-85 (БРЭКАКП), снижены также до-
пустимые дозы для космонавтов. В табл. 2 (гл. 6) представлены значения
допустимых доз для полетов продолжительностью до 3 лет. Видно, что эти
дозы существенно ниже регламентированных в предыдущих редакциях нор-
мативов (ВНРБ-75).
В этой таблице показаны также регламентируемые значения радиа-
ционного риска за полет и контрольная часовая мощность равноценной дозы,
введенная для оперативного контроля радиационной ситуации путем уста-
новления соответствия радиационной обстановки нормативным уровням.
Этим документом, как и в прежних нормативах, ограничивается доза
190
Обеспечение радиационной безопасности пилотируемых полетов...
однократного воздействия и доза за всю профессиональную деятельность
космонавтов значениями доз 50 сЗв и 4 Зв соответственно.
Следует отметить, что в нормативах, установленных в США, также от-
мечается тенденция к снижению допустимых уровней доз для астронавтов. В
действующих в настоящее время документах (NCRP Report № 98; RJ.M.Fry et
al., 1988) допустимая доза на кроветворные органы за год ограничивается
уровнем 50 сЗв, а доза однократного облучения не должна превышать 25 сЗв.
Допустимая доза за профессиональную деятельность так же, как и в
стандартах, принятых в России, не должна превышать 4 Зв.
Таблица 2 (гл. 6)
Значения нормируемых величин для полетов различной длительности
Длительность полета, Т, месяцы Нормативный уровень радиационного риска, Rh-lO'4 Предельно допустимая равноценная доза, GH, сЗв Контрольная часовая мощность равноценной дозы, AGH. мкЗв
1 0,60 10,5 146
3 1,80 21,5 100
6 3,60 37,0 85
12 7,20 66,5 76
18 10,80 93,5 71
24 14,40 118,5 68
30 18,0 140,5 65
36 21,50 162,5 62
Поскольку в указанных документах ограничивается риск, связанный только
с дополнительным выходом опухолей различных органов и тканей в течение
жизни, предел дозы за профессиональную деятельность оказывается за-
висимым от возраста. Значение его, соответствующее регламентированному
уровню риска 3 %, заметно ниже для молодых астронавтов и астронавтов-
женщин. Предельные значения доз на кожу за месяц, год и за всю про-
фессиональную деятельность ограничиваются нормативными документами
(NCRP Report № 98; RJ.M.Fry et al., 1988) и значениями 150, 300 и 600 сЗв
соответственно. Предельные дозы на хрусталик глаза установлены в 1,5 раза
меньшими.
Система обеспечения радиационной безопасности
экипажей ОС «Мир»
При проектировании космического аппарата должна быть сформирована
система обеспечения радиационной безопасности (СОРБ), гарантирующая
снижение неблагоприятных последствий радиационного воздействия на
экипаж до установленного приемлемого уровня. При этом необходимо руко-
водствоваться принципом оптимизации соотношения «польза - затраты»,
широко применяемым в наземной практике обеспечения радиационной без-
191
Глава 6
опасности и известным как принцип АЛАРА (ALARA: As Low As Reasonably
Achievable) - доза облучения должна быть настолько низкой, насколько это
разумно достижимо.
При проектировании системы радиационной безопасности должны быть
учтены как детерминированная, так и стохастическая составляющие радиа-
ционных источников, что в рамках создания СОРБ приводит к требованию
прогнозирования радиационных условий на трассе полета станции и
радиационной нагрузки на космонавтов, а при необходимости - к разработке
рекомендаций и принятию решений по снижению доз облучения космонавтов
до приемлемых уровней.
Для эффективного использования защиты и оценки радиационной
опасности в состав системы радиационной безопасности должна входить
высокоинформативная система радиационного контроля и прогноза, обеспе-
чивающая экипаж необходимой информацией, и оперативный компонент
СОРБ - наземная служба радиационной безопасности, вырабатывающая
необходимые рекомендации и разрабатывающая в случае необходимости
комплекс защитных мероприятий.
Заключения и рекомендации, а также разработка всей совокупности таких
мероприятий базируются на ограничении уровней облучения экипажа,
осуществляемом на всех этапах выполнения экспедиции. В качестве величин,
определяющих уровень этих ограничений, устанавливается система норм
радиационной безопасности, о которой говорилось выше. В СОРБ должны
включаться также послеполетные лечебные и профилактические меро-
приятия, проведение которых позволяет регулировать уровень радиаци-
онного риска в отдаленном периоде, снижая тем самым общий радиационный
риск.
Ниже приводятся описания основных компонентов СОРБ орбитальной
станции «Мир».
Характеристики радиационной защиты экипажа
конструкциями и оборудованием ОС «Мир»
Одним из основных методов ограничения облучения космонавтов является
ослабление дозы защитой из вещества, распределенного вокруг защищаемого
объекта. Для обеспечения радиационной безопасности космонавтов во время
выполнения КП необходимо знание функций экранированности рабочих мест
членов экипажа веществом конструкций и оборудования космического
аппарата.
Используя положение (ГОСТ 25645.204-83) о представлении компоновки
космического аппарата в виде набора геометрических фигур с заполнением
их различными веществами, можно построить модель защищенности оби-
таемых зон. Модель позволяет рассчитать функции плотности распределения
вероятности встретить вещество с определенной плотностью р на заданном
расстоянии от любой точки внутри космического аппарата. Эти плотности
распределения вероятности и представляют собой функции экранирован-
ное™.
Для оценки защитных характеристик ОС «Мир» были разработаны две
модели функций экранированное™ (В.П.Демин и соавт., 1994; В.Г.Митрикас и
192
Обеспечение радиационной безопасности пилотируемых полетов...
соавт., 1994). Эти модели различаются степенью детализации описания обо-
рудования и, следовательно, точностью в определении этих функций. Исход-
ными данными для обеих моделей служили геометрические и массово-
инерционные данные, полученные на основе конструкторской документации.
В работе [В.П.Демин и соавт., 1994] на основе изучения конструкторской
документации, схемы базового блока ОС «Мир» и в соответствии с реко-
мендациями ГОСТ 25645.204-83 была построена его геометрическая модель.
Изометрическая схема базового блока представлена на рис. 1 (гл. 6).
Рис. 1 (гл. 6). Схема базового блока ОС «Мир»
Р-16 - место размещения штатного дозиметра; ККК - каюта командира
корабля; СБД - салон большого диаметра; СМД - салон малого диаметра;
ЦПУ - центральный пульт управления; ПХО - переходной отсек
В модели были использованы 73 поверхности первого и второго порядка,
образующие своими пересечениями объемные зоны, заполняемые вещест-
вами с различной средней плотностью. Контур базового блока ОС «Мир» по
геометрической модели следующий:
- сфера радиусом 110 см с цилиндрическими выступами по всем коор-
динатным осям моделирует стыковочный узел станции или переходной отсек
(ПХО);
- 1-й конус, соединенный с одной стороны со сферой стыковочного узла,
а с другой стороны - со сферической оболочкой, переходящей в цилиндр,
радиусом 150 см, моделирует центральный пост управления (ЦПУ);
- цилиндр длиной 335 см моделирует рабочий отсек или салон малого
диаметра (СМД);
- 2-й конус СМД, соединенный с цилиндром радиуса 210 см, моделирует
второй рабочий отсек или салон большого диаметра (СБД), в котором раз-
мещены рабочий стол и спортивные тренажеры, а по бокам находятся каюты
членов экипажа - командира корабля (ККК) и бортинженера (КБИ);
- сферическая оболочка с цилиндрическим проходом по центру к сты-
ковочному узлу на торце базового блока заканчивает СБД;
193
Глава 6
- агрегатный отсек находится за сферической оболочкой в продолжении
СБД.
Оценка плотности вещества, заполняющего различные зоны, выполнена
исходя из стартовой массы базового блока 20 т. Предполагалось, что все обо-
лочки имеют толщину б мм, а плотность распределения вещества в от-
дельных зонах станции близка к нормальному закону:
f(x,z) =
А Гх - х (z)
—z= exp ---------
о л/2тГ 2о (z)
(7)
где o(z) - дисперсия распределения; "x(z) - математическое ожидание; z -
линейный размер оборудования по направлению прохождения излучения в
каждой зоне.
Все оборудование было разделено на две группы по дисперсии функций
экранированное™. Такое деление обусловлено тем фактом, что в распо-
ряжении авторов работы [В.П.Демин и соавт., 1994] имелись две точки
измерения поглощенных доз на ОС «Мир». Для каждой группы дисперсия
определялась по формуле
oI = Ki,z, i= 1,2. (8)
С целью определения значения Ki для выбранных групп оборудования
были выполнены параметрические расчеты зависимости отношения погло-
щенной дозы в месте расположения дозиметра Р-16 к поглощенной дозе в
СБД около рабочего стола, где размещается дозиметр ИПД-2.
Расчет функций экранированное™ проводили с использованием численно-
го интегрирования по телесному углу с шагом по <р = 2,5° и по cos 9 = 0,025.
Всего использовали 11 520 точек (<р и 0 - общепринятые обозначения ази-
мутального и полярного углов в сферической системе координат). Проверка
модели была проведена авторами работы [В.П.Демин и соавт., 1994] на
примере расчета динамики поглощенной дозы в точках расположения штат-
ного радиометра Р-16 и индивидуального прямопоказывающего дозиметра
ИПД-2 в период мощного солнечного протонного события (СПС) 19-20 октября
1989 года. В качестве исходных данных по потокам и спектрам протонов СПС
использовалась информация с ИСЗ «Метеор».
Корректировка характеристик геометрической модели заключалась в
нахождении коэффициентов путем многоступенчатых параметрических рас-
четов поглощенных доз в двух точках и сравнения их с показаниями дози-
метров. Поскольку для корректного учета прохождения протонов через
магнитосферу не хватало данных по характеристике геомагнитного воз-
мущения (Dst-вариации), этот параметр был использован в качестве
свободного.
Таким образом, на основе имеющихся сведений о геометрии с ис-
пользованием детальной конструкторской документации авторам [В.П.Демин
и соавт., 1994) удалось построить приемлемую модель базового блока ОС
«Мир». Эта модель позволяет путем расчета определять наиболее защи-
щенные отсеки, которые используются для укрытия космонавтов во время
СПС.
194
Обеспечение радиационной безопасности пилотируемых полетов...
Во второй математической модели защиты, представленной в работе
[В.Г.Митрикас и соавт., 1994], было задано 48 поверхностей и 73 геомет-
рические зоны. Использовано б цилиндрических поверхностей, параллельных
оси X; 2 конические поверхности, параллельные оси X; 5 поверхностей
эллипсоида; 2 сферические поверхности; 17 плоскостей, перпендикулярных
оси X; 10 плоскостей, перпендикулярных оси Y; 6 плоскостей, перпен-
дикулярных оси Z. Плотности вещества предполагались постоянными.
Исходной информацией для модели служили также геометрические и
массово-инерционные данные, полученные на основе конструкторской
документации.
Расчет функций экранированное™ проводился методом Монте-Карло. Для
расчета этой функции в одной точке базового блока ОС «Мир» использовали
не менее 10 000 историй.
Проведем сравнение результатов, полученных на основе этих моделей.
Поскольку в работе [В.П.Демин и соавт., 1994] не приведены примеры функ-
ций экранированное™, сравнение защищенности в одних и тех же местах
обитаемых зон по двум моделям было осуществлено по расчетным оценкам
поглощенных доз. Описание характерных точек обитаемых помещений, по
которым проводилось сравнение, представлено в табл. 3 (гл. 6).
Данные расчета доз на примере СПС, произошедшего 20 октября 1989 го-
да, приведены в табл. 4 (гл. 6). Из этой таблицы видно, что результаты рас-
четов В.П.Демина и соавт. (1994) в целом выше, чем данные В.Г.Митрикаса и
соавт. (1994). Рассмотрим причину этих различий.
Если принять, что оборудование характеризуется как случайно-неодно-
родная среда с нормальным законом распределения массовой плотности,
дисперсия которого линейно зависит от геометрического расстояния с един-
ственным значением коэффициента К, то полученное по модели [ГОСТ
25645.214-85 (БРЭКАКП)] распределение можно модифицировать с помощью
соотношения:
Т(х,/Г) = ]ф(£)х/(л:ЛЛ)х^, (9)
о
где Ф(х) - исходная функция экранированное™; f(x,lj,K) - функция описания
случайно-неоднородной среды, заданная соотношением (7); Ф(х,К) - функция
экранированное™ с учетом неоднородности среды.
Соотношение (9) позволяет по закону распределения «геометрических»
толщин пересчитывать функции экранированное™ с учетом случайных
неоднородностей. На рис. 2 (гл. 6). показано влияние параметра К на вид
функции экранированное™. Расчет произведен для точки, расположенной в
центре салона большого диаметра базового блока ОС «Мир» в районе
рабочего стола. Можно видеть, что с увеличением параметра К увеличивается
вклад малых толщин. Это приводит к увеличению значений доз, что
отмечалось при анализе табл. 4 (гл. 6).
Сопоставление расчетных кривых, полученных для серии значений
параметра К, с экспериментальной кривой, полученной авторами в результате
выборочной гамма-толщинометрии макета базового блока по методике (РД
50-25645.208-86), свидетельствует, что вид зависимости ближе всего отоб-
ражают кривые, рассчитанные для значений К, равных 0,5 и 0,7 соот-
ветственно.
195
Глава 6
Таблица 3 (гл. 6)
Описание характерных точек обитаемых помещений
Координаты точек в базовом блоке, см Наименование помещений*
X Y Z
290 -40 0 ЦПУ
390 0 0 СМД
870 0 0 СБД!
1050 100 -100 сбд2
940 40 120 ККК
796 204 0 Р-16
*ПХО - переходной отсек; ЦПУ - центральный пульт управления; СМД - салон
малого диаметра; СБД! - салон большого диаметра; СБД2 - салон большого диаметра
(торец станции); ККК - каюта командира корабля; Р-16 - место размещения камеры
радиометра.
Разработанные модели защищенности обеспечили возможность про-
ведения расчетов функций экранированное™ внутри станции, что, в свою
очередь, позволяло оценивать радиационное воздействие на критические
органы и ткани космонавтов во время полетов. На рис. 3 (гл. 6) представлены
полученные с помощью этой модели функции экранированное™ для неко-
торых точек внутри ОС «Мир», перечисленных в таблице (3, гл. 6).
0,07
0.05
0.03
0.01
о
Рис, 2 (гл, 6),
Функции экранирована ости,
полученные в результате расчета
для разных коэффициентов К
196
Обеспечение радиационной безопасности пилотируемых полетов...
Таблица 4 (гл. 6)
Расчетные оценки доз от протонов СПС в отсеках ОС «Мир» (сЗв)
Ссылка 1 ЦПУ 1 СМД | СБД I ккк | КБИ
В.П. Демин и соавт., 1994 1,6 3,37 0,48-0,82 1,86- 2,67 1,97- 2,67
В.Г.Митрикас и соавт., 1994 0,64 0,23 0,7-0,89 1,16- 2,25 1,17- 2,26
Рис. 3 (гл. 6).
Сопоставление функции экранированности,
полученной по результатам гамма-просвечивания
с расчетными оценками
Аппаратура радиационного мониторинга
Как отмечалось выше, одним из важнейших компонентов СОРБ является
система радиационного мониторинга (СРМ). Задачи этой системы - осу-
ществлять контроль и прогноз радиационных условий на трассе полета и
внутри станции и определять дозы облучения членов экипажа. В соответствии
с ГОСТом 25645.202-83 эта система состоит из средств активного радиа-
ционного мониторинга и средств индивидуального дозиметрического
контроля (ИДК). На ОС «Мир» имелись средства как активного, так и пассив-
ного дозиметрического контроля.
Первую группу представляли штатный бортовой радиометр «Р-16» и
индивидуальный прямопоказывающий дозиметр «ИПД-2». Ко второй группе
относились сборки индивидуального дозиметрического контроля «ИД-ЗМ».
197
Глава 6
Бортовой радиометр Р-16
Стационарным активным прибором радиационного контроля на ОС «Мир»
являлся дозиметр Р-16, установленный непосредственно под оболочкой
базового модуля поперек его продольной оси. В состав Р-16 входили две
ионизационные камеры интегрально-импульсного типа ИК-5, одна из которых
регистрировала поглощенную дозу внутри базового модуля станции за защи-
той, равной толщине стенки ионизационной камеры (0,5 г/см2), а другая
имела дополнительный тканеэквивалентный экран толщиной 3,0 г/см2
[Е.И.Юрятин и соавт., 1979]. Прибор имел также узлы, обеспечивающие сер-
висное обслуживание камеры. Это преобразователи напряжения, форми-
рователи импульсов и два канала оперативной памяти: D1 - канал
регистрации поглощенной дозы ионизационной камерой с защитным экраном,
D2 - канал регистрации поглощенной дозы без дополнительной защиты.
Ионизационная камера представляла собой цилиндр диаметром 60 мм,
шаровидный со стороны рабочего объема, наполненного чистым аргоном под
давлением до 4,5 атм. Коллектор камеры проходил из рабочего объема через
янтарный изолятор в технический объем, в котором расположено электро-
статическое реле (ЭСР) стержневого типа. При достижении определенного
потенциала на коллекторе за счет ионизационного тока внутри рабочего
объема, создаваемого проникающими излучениями, происходит съем заряда
с коллектора с помощью ЭСР. Дозовая цена одного импульса ЭСР бы-
ла установлена при наземной градуировке и составляла 50 мкГр/импульс
(5 мрад/импульс). Точность измерения поглощенной дозы в диапазоне
мощности дозы от 4 мкГр/ч до 10 Гр/ч (0,4 мрад/ч до 1000 рад/ч) не хуже
20 % для всех видов проникающих излучений. В стандартном исполнении
камера обладает очень низкой эффективностью регистрации нейтронов.
Ресурс работы камеры превышает 1 млн импульсов. Ионизационная камера
обладает практически изотропной чувствительностью и отсутствием «хода с
жесткостью» при регистрации мягкого гамма- и рентгеновского излучения.
Метрологические характеристики камеры изучались по специальной
программе в Петербургском институте метрологии им. Д.И.Менделеева
[Е.И.Юрятин и соавт., 1979]. Отметим также, что заданные условия
эксплуатации дозиметра на ОС «Мир» были не слишком жесткими, поэтому
технические объемы камер ИК-5 не герметизировались, тогда как для других
космических объектов или для работы в открытом космосе их приходилось
герметизировать.
Активный индивидуальный дозиметр ИПД-2
Для осуществления оперативного индивидуального дозиметрического
контроля на ОС «Мир» начиная с января 1986 года использовался прямо-
показывающий дозиметр ИПД-2. Этот прибор являлся модификацией иссле-
довательского показывающего дозиметра ППД-2, прошедшего испытания на
станциях «Салют» [В.В.Маркелов и соавт., 1982].
Для измерения поглощенных доз в дозиметре ИПД-2 использовался
ионизационный метод. В состав дозиметра входили тканеэквивалентная
ионизационная камера объемом 30 см3 при толщине стенок 0,3 г/см2, газо-
разрядное устройство для преобразования ионизационного тока в импульсы
напряжения, электромеханический счетчик импульсов с электронной сис-
темой запуска и визуальным отображением информации, преобразователя
198
Обеспечение радиационной безопасности пилотируемых полетов...
напряжения для питания ионизационной камеры и электронных схем. Пи-
тание дозиметра осуществлялось от автономных ртутно-цинковых элементов,
позволяющих прибору функционировать без их замены не менее года. Мини-
мальная регистрируемая доза (цена деления шкалы) составляла 3 • 10'5 Гр.
Полное число импульсов, которое мог зарегистрировать дозиметр за один
измерительный цикл, составляло 105, что соответствовало суммарной
накопленной дозе 3 Гр. Погрешность измерения дозы в диапазоне от 5 • 10'4
до 5- 10’2 Гр не превышала 20 %, а в остальных интервалах диапазона от
5 • 10’6 до 2 • 10’1 Гр погрешность не превышала 30 %.
Габариты дозиметра составляли 87 х 62 х 21 мм, масса - 0,2 кг. Осо-
бенностью дозиметра являлось отсутствие каких-либо органов управления на
панелях прибора, включая установку на «0».
Мощность дозы, мрад'сут
Рис, 4 (гл, 6),
Результаты измерений мощности дозы
в различных отсеках станции «Мир» в 1995-1997 годах
На ОС «Мир» работало три прямопоказывающих дозиметра, что позволяло
одновременно контролировать дозу в трех местах. При необходимости место-
положение дозиметров изменялось. Дозы измерялись в каютах членов
экипажа, на рабочих местах, а также при выходах в открытый космос. Инфор-
мация считывалась с приборов непосредственно космонавтами и на связных
витках голосом передавалась на Землю. Частота опроса зависела от радиа-
ционной обстановки и составляла обычно 1 раз в неделю. Анализ инфор-
мации осуществлялся Службой радиационной безопасности одновременно с
199
Глава 6
анализом информации по радиометру Р-16, а по возвращении соответ-
ствующей экспедиции - в сопоставлении с данными со сборок ин-
дивидуального дозиметрического контроля ИД-ЗМ. В качестве примера на
рис. 4 (гл. 6) приведены результаты измерений доз в различных местах
станции, выполненных во время основной экспедиции. С помощью прямо-
показывающего дозиметра ИПД-2 успешно проводился оперативный дози-
метрический контроль экипажа ОС «Мир» как в невозмущенных условиях, так
и в период мощных солнечных протонных событий в октябре 1989 года
[В.В.Бенгин и соавт., 1991].
Влияние условий аварийных ситуаций на работу аппаратуры
непрерывного радиационного мониторинга на ОС «Мир»
Устойчивость и надежность являются главными эксплуатационными тре-
бованиями, предъявляемыми к характеристикам бортовой аппаратуры,
предназначенной для непрерывного контроля условий пребывания экипажей
на долговременной пилотируемой станции.
Опыт длительного мониторинга радиационной обстановки в отсеках
орбитальной станции показал, что эти требования невыполнимы при сроках
эксплуатации, превышающих несколько лет, о чем свидетельствуют сле-
дующие факты.
13 марта 1986 года стартовал экипаж первой основной экспедиции (ЭО-1)
на ОС «Мир», одновременно это была последняя экспедиция на станцию
«Салют-7». 15 марта после стыковки экипаж ЭО-1 перешел в базовый блок ОС
«Мир» и находился там до 5 мая 1986 года.
Вследствие технических сложностей на первых порах эксплуатации
станции регулярный прием телеметрической информации, включающей пока-
зания радиометра Р-16, начал осуществляться только с 28 марта 1986 года.
После посещения станции «Салют-7» 27 июня экипаж вновь прибыл на ОС
«Мир» и находился там до 15 июля.
Вторая экспедиция на ОС «Мир» (ЭО-2) стартовала 6 февраля 1987 года, а
показания радиометра Р-16 начали передаваться на Землю с 8 февраля.
Анализ получаемой информации показал, что, к сожалению, радиометр
работает по каналу D1 нештатно.
В связи с этим 1 октября 1987 года радиометр был заменен. Однако
правильность показаний по каналу D1 по-прежнему вызывала сомнения, так
как иногда они превышали показания по каналу D2. Этого не должно было
быть из-за дополнительного снижения дозы защитным тканеэквивалентным
экраном, установленным на ионизационной камере этого канала. Только с
30 марта 1990 года после второй замены радиометра Р-16 в Службу
радиационной безопасности стали поступать достоверные показания
поглощенной дозы по двум каналам. В результате ежедневного дозиметри-
ческого контроля радиационной обстановки на ОС «Мир» был получен
достаточно длинный ряд практически однородных данных, позволяющий
проанализировать динамику радиационных условий за весь 22-й цикл
солнечной активности (СА). В обоих случаях замены радиометра были
вызваны неполадками в работе электростатического реле в измерительном
тракте канала D1. Устранение таких неполадок во время полета ни с Земли,
ни силами экипажа оказалось невозможным. Лишь изредка возникавшие
кратковременные остановки счета импульсов по тому или иному каналу
200
Обеспечение радиационной безопасности пилотируемых полетов...
удавалось устранять путем подачи с Земли команд на полное выключение и
последующее включение радиометра.
В работе канала D2 также происходили серьезные, не устранимые в полете
нарушения. Примерно с ноября 1995 года в отдельные промежутки времени
показания по каналу D2 стали иметь тенденцию к более быстрому росту по
сравнению с ростом показаний по каналу D1. Такие возрастания особенно
были заметны во время нарушений в работе бортовой системы теплообмена.
В эти периоды суточная мощность дозы по данным канала D2 могла пре-
вышать в 3-5 раз реальное значение средней суточной мощности дозы.
Анализ данных по нештатной работе канала D2 показал, что возможной
причиной нарушения работы радиометра Р-16 стало проникновение внутрь
технического объема измерительного отсека какого-то агента, вызывавшего
увеличение частоты срабатывания электростатического реле, например, за
счет дополнительного натекания электростатического заряда. Аргументом в
пользу правдоподобности такого предположения служили аварии на станции
с выбросом хладагента из системы жизнеобеспечения и неоднократное
повышение температуры в атмосфере станции, которые часто совпадали по
времени с максимальными отклонениями показаний радиометра Р-16 по
каналу D2.
После замены 30 августа 1997 года прибор Р-16, отработавший на ОС
«Мир» с 30 марта 1990 года, был спущен на МТКК «Спейс шаттл» на Землю
для анализа причин нарушения работоспособности. Наземные эксперименты
позволили установить, что в технический объем измерительного отсека
камеры канала D2 попал хладагент (по-видимому, в виде аэрозоля), который
растекся в условиях невесомости по поверхности технического объема. Этот
хладагент высох и вызывал во время повышения температуры на станции
дополнительный ток утечки и возрастание частоты срабатывания электро-
статического реле. Данный эффект подтвердился во время наземных испы-
таний, когда электропроводность поверхности технического отсека иониза-
ционной камеры существенно возрастала после повышения температуры
окружающей среды в испытательной камере термостата до 25 °C и выше до
40 °C. Химическая очистка технического объема камеры D2 восстановила
полностью работу ЭСР камеры вплоть до 50 °C, причем ее калибровочные
характеристики не изменились за более чем 6-летний период работы на ОС
«Мир» по сравнению с исходными. База данных о радиационной обстановке
на ОС «Мир» в период с 8 февраля 1987 года по 28 августа 1999 года,
полученных по результатам измерений радиометром Р-16, приведена в работе
[В.А.Бондаренко и соавт., 2000].
Средства пассивного индивидуального дозиметрического контроля
Принципиальной задачей индивидуального дозиметрического контроля
(ИДК) является измерение доз облучения космонавтов с целью их со-
поставления с нормативными уровнями радиационного воздействия и про-
ведения при необходимости соответствующих профилактических или ле-
чебных мероприятий. Для оценки вероятных последствий облучения эки-
пажей орбитальных станций целесообразно использовать в качестве изме-
ряемой величины индивидуальную среднетканевую поглощенную дозу и
конкретные данные об относительной биологической эффективности и о
дозовом распределении в теле космического излучения, получаемые по
201
Глава 6
показаниям как индивидуальных, так и других средств радиационного мони-
торинга.
Учитывая методические и технические возможности и условия эксплуа-
тации средств ИДК, российский государственный стандарт установил тре-
бования к индивидуальному дозиметрическому контролю при пилотируемых
КП [ГОСТ 25645.202-83). Согласно этим требованиям, ИДК должны обес-
печивать:
- измерение поглощенной или эквивалентной дозы излучения на поверх-
ности тела человека;
- измерение часовой поглощенной или эквивалентной дозы излучения в
случае ухудшения радиационной ситуации.
В соответствии с этими требованиями в состав средств измерений на этапе
эксплуатации ОС «Мир» в систему ИДК были включены индивидуальные
дозиметры интегрального типа и индивидуальные показывающие дозиметры
ИПД-2, описанные выше.
Индивидуальные интегральные дозиметры предназначены для постоянного
ношения каждым членом экипажа в течение всего полета.
Сформулированные задачи и основные принципы космической дозиметрии
выдвигают следующие требования к функциональным и эксплуатационным
характеристикам индивидуальных дозиметров интегрального типа:
- функциональные характеристики метода должны обеспечивать полу-
чение данных для определения радиационной нагрузки на организм от воз-
действия космического ионизирующего излучения, т.е. значение поглощенной
тканевой дозы в диапазоне от 10'4 до 50 Гр с погрешностью в пределах ±10 %
при мощности дозы в диапазоне от наземного фона до 5 Гр/ч;
- эксплуатационные характеристики средств ИДК должны обеспечивать
регистрацию и сохранение дозиметрической информации в течение длитель-
ного времени (до года и более) в условиях КП, таких как невесомость,
глубокий вакуум, динамические нагрузки - вибрации и удары, широкий диа-
пазон температурных воздействий (от -10 до. 50 °C), воздействие влажности
до 100 %, воздействие неионизирующих электромагнитных излучений;
- эргономические характеристики средств ИДК должны обеспечивать
хорошую совместимость их с телом и одеждой космонавта (полетным кос-
тюмом, скафандром), удобство постоянного ношения и безопасность исполь-
зования. Все компоненты конструкции средств ИДК, включая детекторы,
должны быть химически инертными и не должны выделять в окружающее
пространство вредных примесей и запахов. Средства ИДК должны быть
автономными, иметь минимальные размеры и массу.
В служебных (так называемых штатных) средствах ИДК для измерения
интегральной поглощенной дозы космического ионизирующего излучения был
использован термолюминесцентный метод дозиметрии. Основные достоинства
термолюминесцентных дозиметров (ТЛД) - малые размеры и масса детек-
торов, при которых обеспечивается измерение доз в требуемом широком
диапазоне, хорошая сохранность информации, позволяющая суммировать
дозу, высокие эксплуатационные качества и надежность для условий дли-
тельных КП.
Принцип действия ТЛД основан на свойстве твердого тела (кристалла)
запасать энергию на атомном и молекулярном уровнях при воздействии на
него ионизирующего излучения и сохранять информацию о величине
202
Обеспечение радиационной безопасности пилотируемых полетов...
поглощенной энергии в течение длительного времени, отдавая ее при
нагревании до достаточно высокой температуры (сотни градусов). При этом
испускаются кванты света (термолюминесценция) в видимой части спектра.
Регистрируя испускаемый свет, можно получать информацию о величине
поглощенной в ТЛД энергии и о некоторых характеристиках воздейст-
вовавшего излучения. Мерой поглощенной дозы обычно принимается интег-
ральный световой поток главного пика термолюминесценции.
На ОС «Мир» в качестве штатного средства индивидуального дозимет-
рического контроля (ШС ИДК) космонавтов использовались специальные
дозиметрические сборки типа ИД-ЗМ. Для регистрации интегральных
поглощенных доз от ионизирующих компонентов и гамма-излучения исполь-
зовались ТЛД российского производства, в частности, термолюминесцентные
детекторы типа ТЛС-2 на основе алюмофосфатного стекла марки ИС-7.
Детекторы ТЛС-2 представляли собой пластины размером 13 х 13 х 4 мм,
полированные по большим граням; термолюминесцентные детекторы LiF:Ti,
Mg типа ДТГ-4 (ТУ 50.477-85) - таблетки диаметром 4,5 мм и толщиной 1 мм.
ТЛД регистрируют поглощенную дозу от протонов в диапазоне энергий -
от 10 МэВ до 10 ГэВ, электронов - от 0,01 до 25 МэВ, гамма-излучения - от
0,04 до 3 МэВ. Диапазон измеряемых поглощенных доз ТЛД от 10’5 до 50 Гр.
Выбор ТЛД двух типов был обусловлен необходимостью получения дан-
ных, сопоставимых с результатами измерений, проведенных ранее на пило-
тируемых космических кораблях типа «Союз» и орбитальных станциях «Са-
лют» с использованием одного типа детекторов - ТЛС.
Сборка ИД-ЗМ имела следующие характеристики: габаритные размеры 42 х
40 х И мм, масса 0,025 кг. Основная погрешность измерения не более ±10 %.
Электропитания не требовалось. Способ получения информации - обработка
в лабораторных условиях после возвращения на Землю. Конструкция сборки
индивидуального дозиметрического контроля представлена на рис. 5 (гл. 6).
Аттестация средств ИДК для использования в служебных целях в условиях
орбитальных полетов заключалась в проверке их функциональных и эксп-
луатационных характеристик. Проверка функциональных характеристик ТЛД
заключалась в градуировке и калибровке детекторов в составе сборки ИД-ЗМ
на пучках рентгеновского и гамма-излучений, протонов и тяжелых ионов.
Градуировки на рентгеновском и гамма-излучении были проведены в диа-
пазоне энергий от 40 кэВ (эффективная энергия рентгеновского аппарата) до
1,25 МэВ (средняя энергия излучения источника б0Со). Облучения сборок ИД-3
проводились в условиях, обеспечивающих электронное равновесие в де-
текторах. Для определения функциональных характеристик средств ИДК в
полях протонного излучения были проведены калибровки ТЛС в составе
сборок ИД-ЗМ на пучках протонов с энергиями от 50 до 660 МэВ (син-
хроциклотрон Объединенного института ядерных исследований, г. Дубна,
Россия; циклотрон ФИАН, г. Москва, Россия). В экспериментах флюенсы
протонов определялись методами активационного анализа и ядерных фото-
эмульсий, поглощенные дозы - с помощью воздухоэквивалентных и ткане-
эквивалентных ионизационных камер.
В исследованиях на пучках протонов экспериментально было установлено,
что отклики детекторов по отношению к поглощенной дозе в воздухе для
протонов в диапазоне энергий 50-660 МэВ и для гамма-излучения совпадают
в пределах 3-4 %.
203
Глава 6
Кроме того, детекторы в составе сборок ИД-ЗМ были прокалиброваны в
потоках ускоренных тяжелых ионов на синхрофазотроне Лаборатории вы-
соких энергий ОИЯИ.
Были использованы пучки ускоренных ядер гелия (а-частицы) с энергией
4,6 МэВ/нуклон, ускоренные ионы углерода 12С с энергиями 150, 300 и 600
МэВ/нуклон. Результаты этих калибровок оказались аналогичными резуль-
татам калибровок на протонах в пределах 7-10 %.
Рис, 5 (гл, 6),
Сборка индивидуального
дозиметрического контроля
космонавтов ОС «Мир»
Таким образом, результаты градуировок и калибровок детекторов ТЛД
показали, что их функциональные характеристики позволяют измерять тка-
невые поглощенные дозы гамма-излучения, протонов и тяжелых ускоренных
ионов в широком диапазоне энергий, характерном для космического излу-
чения на борту ОС «Мир».
Полная ошибка определения величин поглощенных тканевых доз оцени-
вается как ±20 %.
Служба радиационной безопасности
экипажей пилотируемых космических аппаратов
Существенным элементом СОРБ является Служба радиационной безопас-
ности экипажа пилотируемого космического аппарата (СРБ), осуществляющая
204
Обеспечение радиационной безопасности пилотируемых полетов...
контроль и прогноз радиационной опасности для космонавтов и разра-
батывающая рекомендации по снижению уровней их облучения в полете до
приемлемых значений.
Организация, структура, состав
и информационное обеспечение СРБ экипажей ОС «Мир»
Радиационный контроль экипажей ОС «Мир», включая экипажи посе-
щения, осуществлялся СРБ, которая состояла из главной группы, расчетной
группы, экспертной комиссии и группы сопровождения радиационно-физи-
ческих экспериментов.
Главная группа СРБ (ГГ СРБ) проводила работы по оперативному обеспе-
чению радиационной безопасности экипажа пилотируемого космического
аппарата (ПКА) во время полета. В ее задачи входили оценка радиационной
ситуации, прогноз радиационных условий на трассе полета и внутри КА, вы-
дача заключения о прогнозируемом уровне опасности для экипажа и о воз-
можности продолжения полета по условиям радиационной безопасности
экипажа.
В процессе работы ГГ СРБ осуществляла:
- прием поступающей информации, касающейся радиационной безопас-
ности экипажа и ее анализ;
- оценку и прогноз радиационной ситуации на ближайшие сутки полета;
- подготовку и выдачу ежедневных заключений о радиационной без-
опасности для экипажа и рекомендаций руководству полетом в случае
необходимости;
- координацию работы привлеченных организаций;
- получение и систематизацию информации с научной аппаратуры;
- ведение документации и архивирование текущей информации, связан-
ной с работой СРБ.
В состав ГГ СРБ входили руководитель группы и группа сменных дежурных.
ГГ СРБ взаимодействовала с руководством полета через Группу медицинского
обеспечения Головной группы управления (ГМО ГОГУ). Поступающая инфор-
мация фиксировалась в специальных журналах и вводилась в базу опе-
ративных данных СРБ на ЭВМ, а позже на персональных компьютерах.
Расчетная группа обеспечивала разработку и модернизацию оперативных
программ расчета радиационных условий на орбите пилотируемого косми-
ческого аппарата. На случай возникновения сложных радиационных ситуаций
предусматривалось формирование из числа наиболее компетентных специа-
листов экспертной комиссии для обеспечения анализа радиационной ситуа-
ции при значительных ухудшениях радиационных условий и для разработки
необходимых заключений и рекомендаций, анализа работы системы радиа-
ционного мониторинга, оценки достаточности радиационной защищенности
мест, где возможно пребывание членов экипажа на космическом аппарате.
В случае размещения на борту пилотируемого корабля радиоактивных
источников, входящих в состав научно-исследовательской аппаратуры и
медицинских препаратов, осуществлялась также экспертиза соблюдения
требований по радиационной безопасности экипажа как при проведении
экспериментов и при штатном хранении используемых в них источников
излучения. Группа сопровождения экспериментов на космическом аппарате
осуществляла планирование бортовых экспериментов и обеспечивала прием,
205
Глава 6
обработку и анализ телеметрической информации с бортовой радиационно-
физической аппаратуры.
Главная группа СРБ работала в Центре управления медицинским обес-
печением космических объектов (ЦУМОКО), размещенном в ГНЦ РФ - ИМБП
РАН. СРБ привлекала к работе смежные организации в соответствии со
схемой, представленной на рис. 6 (гл. 6). В работе СРБ принимали участие:
- Центр управления полетами (ЦУП) и его подразделения;
- Гелиогеофизический центр Росгидромета (ГЦР);
- Научно-исследовательский институт ядерной физики МГУ (НИИЯФ МГУ);
- Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн
РАН (ИЗМИРАН).
Кроме того, к работе СРБ при необходимости привлекались другие
учреждения, не обозначенные на схеме. Итоговое заключение по каждым
суткам полета, а также различные разработанные СРБ рекомендации переда-
вались руководству полетом и в Федеральное управление «Медбиоэкстрем»
при Минздраве РФ.
♦Специальные подразделения ЦУПа; ФУ - Федеральное управление Минздрава РФ
Рис. 6 (гл. 6).
Схема взаимодействия и передачи информации
Службы радиационной безопасности
В период проведения работ по обеспечению радиационной безопасности
экипажей ОС «Мир» ГГ СРБ получала информацию из ЦУПа, Гелиогео-
физического центра Росгидромета (включая информацию о радиационных
условиях в околоземном космическом пространстве с ИСЗ "Метеор"), а также
начиная с 1998 года по каналам сети Интернет (в частности, из Космического
центра в Годдарде), консультативные сведения из НИИЯФ МГУ, ИМБП,
ИЗМИРАН. ГГ СРБ передавала в ФУ, ЦУП ежедневные сводки о радиационной
обстановке на ОС о накопленной поглощенной дозе на экипаж и прогнозы
мощности дозы на предстоящие сутки, сформулированные на основании этой
информации.
206
Обеспечение радиационной безопасности пилотируемых полетов...
Кроме того, ГГ СРБ получала:
- информацию о баллистических параметрах полета станции;
- данные радиопереговоров с экипажем;
- сообщения об искусственных источниках ионизирующих излучений,
предполагавшихся к использованию на ОС «Мир»;
- дозы облучения членов экипажа от рентгеновских источников, накоп-
ленные за период профессиональной деятельности во время проведения
медицинский исследований.
Перечисленная информация может содержать сведения об ухудшении ра-
диационной обстановки или указывать на возможное ухудшение радиа-
ционной обстановки, обусловленное возникшей или прогнозируемой протон-
ной вспышкой, которая может привести к превышению контролируемой или
прогнозируемой мощности дозы над расчетными фоновыми значениями.
При ухудшении радиационной обстановки на орбите станции может быть
объявлен режим «Алерт», при котором значительно возрастают объем и
частота поступления информации в СРБ.
Программно-методическое обеспечение
службы радиационной безопасности
Архитектура программно-методического обеспечения определяется специ-
фикой анализа радиационной нагрузки экипажа, обусловленной основными
источниками радиационной опасности в космосе: солнечными и галакти-
ческими космическими лучами, радиационными поясами Земли. В СРБ был
разработан ряд оперативных программ, позволяющих проводить оценки и
прогноз радиационной опасности различной заблаговременности. Остано-
вимся кратко на основных характеристиках этих программ.
Солнечные космические лучи (СКЛ).
Уровень радиационного воздействия на космонавтов от протонов СПС
зависит от следующих параметров [Л.И.Мирошниченко и соавт., 1985]:
- плотности потока протонов;
- энергетического спектра, характеризуемого показателем степени при
степенном представлении спектра, или характеристической жесткостью
спектра при экспоненциальном представлении спектра протонов СПС;
- степени экранировки станции геомагнитным полем Земли, которая
сильно меняется в процессе полета (планетарное распределение эффек-
тивных вертикальных жесткостей обрезания);
- состояния геомагнитного поля, выраженное амплитудой О$1-вариации;
- защиты рабочих мест космонавтов с учетом раскладки масс или функ-
ций экранированности.
Программа расчета радиационного воздействия СКЛ (PDF) позволяет по
уже начавшемуся протонному событию прогнозировать поглощенную дозу на
всю его длительность. Динамика потока и спектра протонов СКЛ вблизи
Земли определяется как условиями генерации высокоэнергетичных протонов
на Солнце, так и условиями их распространения в межпланетной среде.
Программа работает в двух режимах: расчет реальной солнечной вспышки
и прогноз опасных витков. Режим работы выбирается по желанию оператора
в ответ на запрос с экрана монитора ПК. При расчете реальной вспышки
производится оценка времени наступления максимума события. При
прогнозировании развития СПС результатами расчета являются значения
207
Глава 6
ожидаемой поглощенной дозы за каждый виток и накопленной к моменту
анализа дозы с их погрешностями для семи значений толщины защиты 0,5, 2,
5, 10, 20, 50, 100 г/см2 AI, а также значения повитковой дозы в выбранных
точках корабля: в каюте бортинженера (ОКБИ), центральном посту управ-
ления (ЭЦПУ), салоне большого диаметра (ОСБД), каюте командира корабля
(DKKK), месте расположения прибора Р-16 (DP16). Для отслеживания дина-
мики набора дозы выводятся значения доз в отдельных точках корабля во
время прохождения полярных областей, где идет основной набор дозы, с
интервалом в одну минуту и время входа и выхода в такие приполярные
области.
Данные выводятся на экран и параллельно записываются в файл
результатов. Этот файл также содержит исходные данные о вспышке, пара-
метрах орбиты и измерении потоков протонов на ИСЗ «Метеор».
Галактические космические лучи (ГКЛ).
В основу программы расчета доз от излучений ГКЛ положены следующие
допущения: на магнитосферу Земли падает изотропный поток заряженных
частиц со спектральным распределением, задаваемым по жесткости частиц
ГКЛ [Л.И.Мирошниченко и соавт., 1985].
Программа реализована в диалоговом режиме. Ввод исходных данных, как
и при расчетах доз от СКЛ, осуществляется пользователем по запросам с
экрана. Первый запрос относится к текущей дате и времени задания бал-
листических параметров полета станции: год, месяц, день, час, минута, секун-
да, номер витка, для которого определены баллистические параметры, и
количество витков прогноза. Далее запрашиваются значения баллистических
параметров: угол наклонения плоскости орбиты к плоскости экватора в
градусах; период обращения станции вокруг Земли в минутах (если по каким-
либо причинам значение этого параметра неизвестно, то в программе пред-
усмотрено автоматическое вычисление периода по остальным баллисти-
ческим параметрам); высота апогея, т.е. апогей за вычетом радиуса Земли, в
км; высота перигея в км; долгота восходящего узла, т.е. долгота, на которой
орбита пересекает плоскость экватора, в градусах; аргумент перигея, т.е.
угловое расстояние от линии пересечения плоскости орбиты с плоскостью
экватора до линии апсид в направлении перигея, в градусах. В следующей
строке запрашивается абсолютное значение О$1-вариации в гаммах и в
последней строке запрашивается значение шага по времени, харак-
теризующего частоту определения необходимых промежуточных и конечных
результатов.
Выходные данные формируются в двух массивах: текущие значения через
заданный пользователем интервал времени (а именно час, минута, секунда)
географической долготы в градусах, географической широты в градусах,
энергии, соответствующей вертикальной жесткости обрезания в данной гео-
графической точке на поверхности Земли, затем строка значений погло-
щенных доз за защитой 0,5, 2,0, 5,0, 10,0, 20,0, 50,0, 100,0, 150,0 г/см2 AI и
строка эквивалентных доз за этими же значениями толщины защиты; второй
массив включает запись календарной даты, номера витка, начала витка,
баллистических параметров орбиты для этого витка, значения толщины
защиты и поглощенных и эквивалентных доз за этими защитами за весь
виток. Заканчивается этот массив суточными значениями поглощенных и
эквивалентных доз.
208
Обеспечение радиационной безопасности пилотируемых полетов...
Радиационные пояса Земли (РПЗ).
Программа расчета спектров протонов и электронов РПЗ основана на
моделях потоков протонов и электронов, регламентированных в ГОСТе
25645.138-86, ГОСТе 25645.139-86).
ГОСТы [ГОСТ 25645.138-86, ГОСТ 25645.139-86] определяют потоки про-
тонов и электронов отдельно для фазы минимума и максимума цикла сол-
нечной активности (СА) и основаны на экспериментальных данных 19-21-го
цикла СА. Для промежуточных периодов рекомендуется проведение вычис-
лений методом линейной интерполяции. При выполнении расчетов оценки
проводились аналогично случаю ГКЛ.
Метод оперативной оценки доз от протонов основан на предположении
прямолинейного распространения, непрерывного торможения протонов в
веществе при пренебрежении ослаблением первичного потока протонов за
счет ядерных взаимодействий (РД 50-25645.208-85). Для расчета доз от элек-
тронов использовалась программа, основанная на аналитической аппрокси-
мации рассчитанных значений доз от моноэнергетических электронов, изо-
тропно (или нормально) падающих на плоский слой защиты [Дж.Хаффнер,
1971].
Порядок функционирования СРБ при полете ОС «Мир»
В СРБ накоплен большой практический опыт осуществления радиаци-
онного контроля и анализа радиационной обстановки на орбитальных стан-
циях, включая ОС «Мир». Практические действия сменного дежурного СРБ в
условиях спокойной радиационной обстановки состояли в следующем.
В начале рабочего дня дежурный СРБ знакомится с информацией,
поступившей в адрес СРБ за прошедшую ночь по каналам оперативной связи.
После этого по каналам сети Интернет он получает текущую информацию о
радиационной обстановке в космическом пространстве, в том числе о состоя-
нии солнечной активности, о параметрах геогелиофизической обстановки,
потоках заряженных частиц в межпланетном пространстве и радиационных
поясах Земли. К дежурному СРБ по каналам компьютерной связи с ЦУПом
поступает информация с бортовых (штатных) дозиметрических приборов о
суточной поглощенной дозе и баллистические данные орбиты ОС «Мир».
Дежурный производит обработку и анализ полученной информации с целью
оценки текущей радиационной обстановки и прогноза дозовых нагрузок на
экипаж, а также определяет категорию радиационной ситуации в соот-
ветствии с ГОСТом 25645.202-83. Результаты анализа оформляются в виде
ежедневной сводки для руководства полетом и руководства медицинским
обеспечением пребывания экипажа на ОС.
В случае ухудшения радиационной обстановки действия дежурного допол-
няются проведением ряда регламентированных мероприятий. При введении
режима «АЛЕРТ» немедленно оценивается радиационная опасность для эки-
пажа:
- зарегистрированные уровни радиационного воздействия, т.е. текущие
значения интегральной поглощенной и эквивалентной доз;
- прогнозируемые уровни радиационного воздействия и по возможности
реакция организма космонавтов на эти уровни;
- определяется резерв времени до возможного превышения допустимой
величины однократного острого воздействия, равной 50 сЗв, или до превы-
209
Глава 6
шения предельно допустимой равноценной дозы для данной длительности
полета.
При введении режима «АЛЕРТ» дежурный СРБ обязан:
- запросить ЦУП о передаче в СРБ показаний штатных средств дозимет-
рического контроля (Р-16) с каждого связного витка;
- по согласованию с руководством СРБ и ИМБП передать через предста-
вителя ГОГУ радиограмму экипажу о необходимости передачи показаний
дозиметрических приборов с визуальной индикацией в каждом сеансе связи.
По мере поступления данных, позволяющих уточнить радиационную обста-
новку, проводятся дополнительные оценки радиационной опасности, которые
вместе с выработанными решениями и рекомендациями докладываются руко-
водству СРБ.
Результаты работы СРБ по обеспечению радиационной
безопасности полетов экипажей основных экспедиций ОС «Мир»
В течение полета станции СРБ осуществляла непрерывный контроль
радиационных условий на трассе полета и в обитаемых отсеках, оценку доз
облучения и радиационного риска членов экипажей, прогноз динамики радиа-
ционных условий и радиационной опасности, разработку и реализацию
рекомендаций, направленных на уменьшение до минимума радиационной
опас-ности для экипажа. Рассмотрим основные итоги работы СРБ.
База данных дозиметра Р-16
Регулярный прием телеметрической информации с дозиметра Р-16 начался
в марте 1986 года. С этого времени до 2001 года, по разным причинам были
проведены три штатные замены приборов Р-16, однако высокая точность
детекторов прибора позволяет считать, что все данные представляют собой
однородный массив. Некоторые показания канала D2 с конца 1995 года по
июль 1997 года, пришлось скорректировать, используя показания D1 и
определенную математическую методику [В.Г.Митрикас и соавт., 2000].
По результатам ежедневного оперативного контроля радиационной обста-
новки на ОС «Мир» в Службе радиационной безопасности Государственного
научного центра РФ - Институт медико-биологических проблем РАН была
сформирована база данных [В.А.Бондаренко и соавт., 2000], в которую
включались:
- дата (число, месяц, год);
- время определения баллистических параметров (час, минута, секунда);
- баллистика (наклонение орбиты к плоскости экватора i, период
обращения Т, высота апогея На, высота перигея Нр, долгота восходящего узла
А, аргумент перигея ф);
- суточные приращения показаний радиометра Р-16 по каналам D1 и D2;
- значения чисел Вольфа W;
- поток радиоизлучения Солнца, как звезды, на длине волны 10,7 см
F10,7; ,
- плотность потока протонов ГКЛ с Е > 90 МэВ (по данным ИСЗ «Метеор»
до 2-го квартала 1997 года.) J > 90;
210
Обеспечение радиационной безопасности пилотируемых полетов...
- суточный поток протонов с Е > 100 МэВ (по данным ИСЗ GEOS);
- значение АР-индекса;
- амплитуда кольцевого тока (Ой-вариация).
Значения последних индексов вводились в базу данных как из пере-
даваемых по различным кодам Международного радиосоюза урсиграмм
(ОРРСМ, GEOALERT и др.), так и из сети Интернет.
В базу данных включались также расчетные значения средней высоты
орбиты при пролете станцией «Мир» зоны Южно-Атлантической аномалии
Нюаа и средней плотности атмосферы в этой зоне р. Оценка плотности
атмосферы проводилась согласно методике (ГОСТ 25645.115), которая осно-
вана на данных по торможению спутников, не учитывает локальных особен-
ностей атмосферы и может давать некорректные результаты. Это обстоя-
тельство необходимо учитывать при использовании данных по плотности
атмосферы.
Поглощенные дозы от протонов СПС
В период эксплуатации ОС «Мир», особенно в период максимума сол-
нечной активности (max СА) 22-го цикла, наблюдался ряд СПС, давших
определенный вклад в поглощенную дозу.
СПС с флюенсом J30 < 107 прот/см2 дают практически не регистрируемый
дозиметром Р-16 вклад в поглощенную дозу, который при этом часто можно
отнести к проявлениям других космофизических факторов. Для того чтобы
протоны СПС могли дать заметный вклад в поглощенную дозу на орбите ОС
«Мир», требуется одновременное выполнение нескольких условий: высокая
плотность потока высокоэнергетических частиц; близость координат воз-
никновения СПС на Солнце к оптимальному долготному интервалу; нахож-
дение Земли и Солнца в одном секторе межпланетного магнитного поля;
нахождение Земли и активной области на Солнце, в которой генерировалось
СПС, внутри токового слоя; прохождение протонов СПС через магнитосферу
Земли на фоне геомагнитной бури и др. Одновременное выполнение всех
подобных условий случается редко, поэтому редкие СПС дают заметный вклад
в поглощенную дозу. В табл. 5 (гл. 6) приведены основные характеристики
наиболее мощных СПС, которые иллюстрируют вышеприведенные утверж-
дения. Из этой таблицы также следует, что события 29.IX., 19.Х и 22.Х.1989
года дали достаточно большой вклад в поглощенную дозу. Обозначения в
табл. 5 (гл. 6): Е - восточная гелиодолгота, W - западная гелиодолгота; J30 -
флюенс протонов с Е > 30 МэВ за событие; Ro - характеристическая жест-
кость спектра протонов, MB; DCB(l) - оценка поглощенной дозы в свободном
пространстве за защитой 1 г/см2; Dst - среднесуточное значение Dst в день
максимума потока СПС; D(P-16) - оценка дозового вклада от СПС по пока-
заниям радиометра Р-16 (погрешность определения взята равной чувстви-
тельности радиометра).
В октябре 1989 года одновременно с полетом ОС «Мир» проходил полет
американского космического корабля «Атлантис», у которого наклонение
орбиты к плоскости экватора составляло 28,5°. Выполненные в СРБ оценки
показали, что на фоне сильной геомагнитной бури протоны от СПС 19 октября
1989 года, не доходили до таких низких широт и американские астронавты не
получили дополнительного вклада в поглощенную дозу.
211
Глава 6
Таблица 5 (гл. 6)
Некоторые параметры СПС в период эксплуатации ОС «Мир»
Дата Гелио- долгота -Ъо, см'2 Ro, МВ DCB(l), рад Dst, гамма D(P-16), мкГр
8.XI.87 5.1.88 W90 2,14.106 31,8 3,2 -4 -45 50 ± 50
8.XI.88 W47 2,76.106 69,8 1,4 -45 —
24.XI.88 1,00.106 110,9 0,3 -4 —
14.XII.88 3,96.106 101,2 2,3 -32 —
8.III.89 Е69 3,14.105 90,5 0,2 -23 —
9.III.89 6,00.105 38,5 0,8 -68 50 ± 50
12.III.89 Е89 4,74.105 34,7 0,7 -189 250 ± 50
17.III.89 W60 7,50.106 33,6 12,2 -64 400 ± 50
23.III.89 W28 7,12.106 45,5 8,0 -60 300 ± 50
11.IV.89 Е59 1,00-106 24,2 2,7 -9 -
22.IV.89 W105 1,49-106 45,5 1,7 -2 50 ± 50
29.IX.89 ЕЮ 1,10-109 87,7 472,0 -105 4800 ± 50
19.Х.89 W31 2,30.109 65,8 1076,0 -105 27200 ± 50
22.Х.89 W57 1,17.109 65,7 568,0 -123 3000 ± 50
24.Х.89 5,30.10® 80,0 222,0 -50 1400 ± 50
15.XI.89 W26 1,20-107 85,7 4,2 -18 50 ± 50
30.XI.89 W59 5,30.107 32,2 32,8 -37 —
19.III.90 W43 4,41-106 27,2 9,2 -37 —
21.V.90 W36 5,53-107 67,8 44,8 -63 100 ± 50
24.V.90 4,74.107 90,3 32,0 -29 50 ± 50
26.V.90 3,51-Ю7 87.6 25,7 -66 —
28.V.90 1,18-106 108,5 0,7 -28 50 ± 50
25.VII.90 1,46.106 35,1 2,7 +17 —
23.III.91 Е28 5,69-10® 45,6 323,3 -194 2450 ± 50
4.VI.91 Е70 1,20.107 65,7 10,1 -15 —
6.VI.91 6,76-107 64,4 30,9 -66 100 ± 50
9.VI.91 1,07.107 44,8 6,1 -29 200 ± 50
11.VI.91 1,84.10® 59,9 88,8 -197 2000 ± 50
Окончание таблицы на с. 213.
212
Обеспечение радиационной безопасности пилотируемых полетов...
Окончание табл. 5 (гл. 6)
Дата Гелио- долгота 1зо, см’2 Ro, МВ DCB(l), рад Dst, гамма D(P-16), мкГр
15.VI.91 W69 1,47.108 62,4 64,2 -61 700 ± 50
29.VI.91 2,17-106 34,1 1,3 -19 350 ± 50
1.VII.91 6,68.10б 32,8 4,1 -10 -
7.VII.91 ЕОЗ 4,28-106 24,9 2,6 -7 150 ± 50
26.VIII.91 Е64 7,40.105 21,0 0,4 -95 50 ±50
30.Х.91 W25 5,37.106 88,2 2,0 -107 -
7.III.92 1,47.106 78,7 0,6 -2 —
8.V.92 Е08 6,62.106 32,8 4,1 -49 50 ±50
25.VI.92 W67 2,00.107 45,4 10,6 -3 50 ±50
30.Х.92 W61 2,05.108 43,9 122,4 -37 100 ± 50
2.XI.92 -41 100 ± 50
20.11.94 W02 -30 100 ± 50
6.XI.97 W63 -62 400 ± 50
20.IV.98 4.87.107 45,6 -24 350 ± 50
24.VIII.98 1.91.10б 80,7 -35 100 ± 50
14.XI.98 1.08.106 98,2 -43 100 ± 50
30.IX.98 2.28.10б 58,8 -56 50 ± 50
14.VII.2000 2.92-108 67,6 -169 9150 ± 50
9.XI.2000 W60 2,20.108 74,5 -10 2750 ± 50
В период прохождения протонов от СПС 19.Х.1989 года на борт ОС «Мир»
были выданы рекомендации, заключавшиеся в том, что с момента каждого
входа ОС «Мир» в приполярные шапки и до выхода из них космонавты не
должны были покидать салон большого диаметра и не заходить в каюты.
Благодаря этим рекомендациям космонавты получили от протонов СПС
20.Х. 1989 года дозу радиационного воздействия в 3 раза меньшую, чем в
случае отсутствия таких рекомендаций. Отметим, что по требованию СРБ в
сентябре - октябре 1989 года, были задействованы все пункты приема
информации и СРБ получала информацию со станции «Мир» почти с каждого
витка.
Это дало возможность иметь подробную картину нарастания поглощенной
дозы внутри станции, принимать определенные решения и в дальнейшем
провести подробный анализ [Л.В.Тверская и соавт., 1991].
После СПС, начавшегося 23.III.91 года, достаточно длительное время
(свыше 10 суток) наблюдались потоки протонов с энергиями более 40 МэВ,
значительно превышавшие уровень фона. При этом протоны низких энергий
могли проникнуть во внутренние области магнитосферы Земли и на фоне
нескольких магнитных бурь (за 1,5 месяца индекс Ой 10 раз превышал по
абсолютной величине значение 50 гамм) могли дать дополнительный вклад в
поглощенную дозу. Четко выделить этот эффект не представляется воз-
можным, так как дополнительные флуктуации в динамике поглощенной дозы
213
Глава 6
обусловлены коррекциями орбиты 11 и 15 апреля, которые привели к увели-
чению высоты на 4 и 5 км соответственно.
Данные табл. 5 (гл. 6) хорошо иллюстрируют необходимость выполнения
одновременно нескольких условий для получения вклада СКЛ в поглощенную
дозу на орбите ОС «Мир». Так, например, событие (№ 38) от 30.Х.1992 года,
произошло в оптимальном долготном интервале (гелиодолгота W61). Оно
дало флюенс протонов с Е > 30 МэВ J30 = 2,05 х 108 см'2, но протоны СПС
проходили на орбиту в условиях небольшой возмущенное™ геомагнитного
поля (Dst = -37 гамм). Время максимума потока протонов на орбите совпало с
прохождением станцией «Мир» по наиболее защищенным геомагнитным
полем виткам, и вклад в поглощенную дозу не превысил 100 мкГр.
Событие от 12.III.1989 года произошло на восточной полусфере Солн-
ца (гелиодолгота Е89). Флюенс протонов с Е > 30 МэВ составил J30 = 4,74 х
10s см'2. Но это СПС прошло после серии других СПС, которые «проложили
путь» от Солнца до Земли. Протоны проходили на орбиту на фоне значи-
тельной геомагнитной бури с Dst = -189 гамм, время максимума потока про-
тонов пришлось на прохождение станцией «Мир» областей приполярных ша-
пок, и вклад в поглощенную дозу был оценен в 250 мкГр.
События 14.VII. и 9.XI.2000 года дали заметный вклад в поглощенную
дозу, но в периоды этих СПС на станции не было экипажа.
Оцененная поглощенная доза за все СПС, представленные в табл. 5 (гл. 6),
равна 57 ± 2 мГр. За это же время полная измеренная поглощенная доза
равна 1721 мГр, т.е. вклад СПС составил лишь 3,32 %. Однако во время самых
мощных протонных вспышек, таких, например, как СПС 19.Х.1989 года, во
второй день возрастания СКЛ среднесуточная мощность поглощенной дозы
при невозмущенной обстановке была превышена в 127 раз.
Поглощенные дозы от квазистационарных источников
В качестве основного результата, полученного с использованием сфор-
мированной базы данных, приведем результаты измерений мощности погло-
щенной дозы в отсеках ОС «Мир» по показаниям радиометра Р-16 по каналу
D2.
Рис. 7 (гл. 6).
Аппроксимация усредненных по месяцам значений
среднесуточной мощности поглощенной дозы
(сплошная тонкая кривая), измеренных на станции «Мир»
На рис. 7 (гл. 6) показана динамика усредненных по месяцам средне-
суточных значений мощности дозы за период полета станции с 8.II.1987 года.
214
Обеспечение радиационной безопасности пилотируемых полетов...
по 25.11.2001 года, охватывающий полет 27 основных экспедиций. Отметим,
что в приведенном графике исключены дозы, обусловленные СПС.
В табл. 6 (гл. б) представлены накопленные поглощенные дозы за время
работы каждой основной экспедиции и среднесуточные мощности погло-
щенной дозы, определенные по показаниям радиометра Р-16 по каналу D2
[В.Г.Митрикас и соавт., 1995; В.А.Бондаренко и соавт., 1995; В.А.Бондаренко и
соавт., 2000].
Таблица 6 (гл. 6)
Радиационные нагрузки на экипажи основных экспедиций на ОС «Мир»
Экспедиция Период DX ,мкГр D, мкГр/сут W, отн.ед.
ЭО-2 08.II.87-29.XII.87. 77400 238,2 ± 58,1 31,77
ЭО-3 21.XII.87-20.XII.88. 64950 177,5 ± 27,3 95,56
ЭО-4 26.XI.88-26.IV.89. 30200 198,7 ± 73,9 152,21
ЭО-5 06.IX.89-19.II.90. 69750 420,2 ± 1981,9 161,34
ЭО-6 ' 11.II.90-09.VIII.90. 32400 180,0 ± 37,6 134,77
ЭО-7 01.VIII.90-10.XII.90. 26000 197,0 ± 46,5 152,40
ЭО-8 01.XII.90-26.V.91. 42850 242,1 ± 178,4 138,77
ЭО-9 18.V.91-10.X.91. 54150 370,9 ± 180,1 157,21
30-10 02.X.91-25.IIL92. 49750 282,7 ± 46,9 136,29
ЭО-11 17.III.92-10.VIII.92. 40150 273,1 ± 42,7 83,58
ЭО-12 27.VII.92-05.II.93. 68000 350,5 ± 48,3 74,26
30-13 24.I.93-22.VII.93. 85850 476,9 ± 66,5 64,32
30-14 01.VII.93-14.1.94. 89150 450,2 ± 49,0 46,06
ЭО-15 08.1.94-09.VII.94. 95050 518,9 ± 71,0 29,25
ЭО-16 01.VII.94-06.XI.94. 63150 489,5 ± 59,8 32,09
ЭО-17 04.X.94-22.III.95. 80650 474,4 ± 72,2 28,89
ЭО-18 14.in.95-04.VII.95. 67450 596,9 ± 71,1 17,66
30-19 27.VI.95-11.IX.95. 50900 661,0 ± 77,2 13,33
30-20 03.IX.95-29.II.96. 109800 610,0 ± 44,0 11,42
30-21 21.П.96-02.1Х.96. 104450 535,6 ± 50,8 9,12
ЭО-22 17.VII.96-02.III.97. 96750 488,6 ± 56,6 9,20
ЭО-23 10.II.97-14.VIII.97. 96050 516,4 ± 64,2 7,60
30-24 05.VIII.97-19.II.98. 78800 394,5 ± 49,7 19,51
30-25 29.I.98-25.VIII.98. 69900 334,4 ± 55,3 83,18
30-26 13.VIII.98-28.II.99. 56150 280,8 ± 58,8 106,38
ЭО-27 22.II.99-28.VIII.99. 38700 205,8 ± 28,2 138,06
ЭО-28 04.IV.2000- 13700 190,0 ± 31,0 190,07
15.VI.2000.
Примечание. DS - накопленная поглощенная доза; D - среднесуточная мощность
поглощенной дозы ± стандартное отклонение; W - среднее за время экспедиции
значение числа Вольфа. ЭО-19 и ЭО-20: эти экспедиции пришлись на общий максимум
динамики поглощенной дозы, который сложился из максимума почти 11-летней
вариации (близко к min СА) и максимумов обнаруженных в последующем анализе
других, более короткопериодических вариаций.
Из анализа данных рис. 7 (гл. 6) и табл. 6 (гл. 6) видно, что средне-
суточная мощность поглощенной дозы находится в противофазе СА. Среди
всех полетов выделяются экспедиции с высоким значением среднесуточной
мощности поглощенной дозы:
215
Глава 6
- ЭО-4, во время которой произошли самые мощные за 22-й цикл СА
солнечные протонные вспышки;
- ЭО-9, во время которой на фазе общего роста среднесуточной
мощности поглощенной дозы произошла серия СПС в июне 1991 года, давшая
дополнительный вклад в рассматриваемый функционал;
- ЭО-15: период этой экспедиции совпал с периодом максимума вариаций
поглощенной дозы.
При всех колебаниях среднесуточной мощности поглощенной дозы ни в
одном случае не были превышены предельно допустимые уровни облучения
космонавтов (ГОСТ 25645.215-85 (БРЭКАКП).
В заключение этого раздела следует подчеркнуть, что впервые в мировой
практике с помощью аппаратуры бортового дозиметрического контроля полу-
чен многолетний ряд однородных данных о суточных поглощенных дозах
внутри отсеков орбитальной станции за время, превышающее длительность
цикла СА. Представленные результаты измерений доз на борту станции
«Мир» в течение всего периода ее функционирования и их анализ позволяют
сделать ряд выводов, существенных для понимания закономерностей радиа-
ционного облучения человека в условиях полета в околоземном космическом
пространстве:
- Динамика среднесуточных значений поглощенной дозы хорошо корре-
лировала с параметрами СА (число W) и с параметрами, определяющими
плотность верхней атмосферы (индекс F10,7 см.), и почти не коррелировала с
измене-ниями геофизических параметров, определяющих состояние магнито-
сферы Земли.
- В 22-м цикле СА отчетливо наблюдались «сезонные» вариации мощ-
ности поглощенной дозы, которые в основном определялись изменениями
плотности верхней атмосферы и существенно превышали рассчитанные по
существующим стандартным моделям значения.
- Суммарный вклад в интегральную дозу от протонов СПС не превысил
нескольких процентов от всей интегральной поглощенной дозы за все время
эксплуатации ОС «Мир». При неблагоприятных условиях (большие потоки,
жесткий спектр, большие Од, прохождение станцией зон полярных шапок во
время максимума СПС и пр.) мощность поглощенной дозы в обитаемых
отсеках станции в течение десятков минут может достигать мГр/мин
(20.Х. 1989 года средняя мощность поглощенной дозы по измерениям Р-16
достигала 0,3 мГр/мин).
В таких случаях возрастает роль прогноза развития радиационной
обстановки и мероприятий, направленных на уменьшение риска радиаци-
онного воздействия на членов экипажа.
Индивидуальные дозы облучения
членов основных экспедиций ОС «Мир»
Для осуществления индивидуального дозиметрического контроля в те-
чение всего полета на полетном костюме каждого члена экипажа в области
груди размещалась сборка ИД-ЗМ. С помощью этих сборок были измерены
индивидуальные дозы всех космонавтов, совершивших продолжительные
полеты на ОС «Мир». В табл. 7 (гл. 6) приведены основные результаты этих
измерений.
216
Обеспечение радиационной безопасности пилотируемых полетов...
Данные, приведенные в табл. 7 (гл. 6), показывают, что значения средней
мощности дозы на протяжении 15-летнего полета станции изменялись в
пределах от 0,14 до 0.42 мГр/сут, т.е. в 3 раза. Изменения этих величин были
связаны в основном с фазой цикла СА и изменением высоты орбиты станции.
Таблица 7 (гл. 6)
Результаты измерений индивидуальных доз космонавтов, совершивших полеты
на ОС «Мир» в составе основных экспедиций
Экспе- диция Период полета, год Поглощен- ная доза, мГр Длитель- ность полета, сутки Средняя мощ- ность дозы, мГр/сут Высота поле- та, км (апо- гей-перигей) Приме- чания
ЭО-1 1986 37,2-53,3 КК БИ 125 125 0,298-0,426 354-307
ЭО-2 1987 35,8-43,1 КК БИ-1 БИ-2 326 174 160 0,224-0,248 369-328 Сборка КК не воз- вращена
ЭО-3 1987- 1988 76,5-87,0 КК БИ 366 366 0,209-0,238 366-337
ЭО-4 1988- 1989 37,0 КК БИ 152 152 0,243 378-346
ЭО-3/4 1989- 1990 51,0 КИ 241 0,212 378-346
ЭО-5 1989- 1990 37,8-56,7 КК БИ 166 166 0,228-0,342 414-388
ЭО-6 1990 29,0-45,7 КК БИ 179 179 0,162-0,255 403-379
ЭО-7 1990 18,8-38,9 КК БИ 131 131 0,144-0,297 413-374
ЭО-8 1990- 1991 39,7-52,8 КК БИ 175 175 0,227-0,302 401-367
ЭО-9 1991 - КК 145 - 407-385 Сборка К К не возвращена
ЭО-10 ЭО-9/10 1991- 1992 1991- 1992 32,2 135,0 КК БИ 175 312 0,184 0,433 408-384 407-385 вкд
ЭО-11 1992 24,4-49,8 КК БИ 146 146 0,167-0,341 407-377
ЭО-12 1992- 1993 36,5-62,7 КК БИ 189 189 0,193-0,332 419-397
ЭО-13 1993 44,5-46,6 КК БИ 177 177 0,251-0,263 410-390
ЭО-14 1993- 1994 39,2-48,5 КК БИ 197 197 0,199-0,246 409-388
ЭО-15 1994 37,2-59,1 КК БИ 182 182 0,204-0,325 396-389
ЭО-16 1994 25,0-33,0 КК БИ 126 126 0,198-0,262 413-392
ЭО-17 1994- 1995 35,0-47,2 КК БИ 169 169 0,207-0,279 411-392
ЭО 15 -17 1994- 1995 130,0 КИ 438 0,297 406-391
ЭО-18 1995 28,0-38,0 КК БИ КИ 115 115 115 0,243-0,330 413-392
ЭО-19 1995 24,3 КК БИ 76 76 0,320 413-390 Сборка БИ не возвращена
Окончание табл. 7 (гл. 6) - на с. 218.
217
Глава 6
Окончание табл.7 (гл. 6)
Экспе- диция Период полета, год Поглощен- ная доза, мГр Длительность полета, сутки Средняя мощ- ность дозы, мГр/сутки Высота полета, км (апо- гей-пери- гей) Приме- чания
ЭО-20 1995- 1996 43.4-83.9 КК 180 БИ 180 КИ 180 0.241-0.466 412-387
ЭО-21 1996 52.3-68.2 КК 195 БИ 195 КИ 188 0.278-0.350 410-387
ЭО-22 1996- 1997 32.9-74.9 КК 198 БИ 198 КИ 128 0.257-0.378 403-377 Сборка БИ не возвра- щена
ЭО-23 ЭО-24 ЭО-25 ЭО-26 ЭО-27 ЭО- 26/27 ЭО-28 1997 1997- 1998 1998 1998- 1999 1999 1998- 1999 2000 35.2-69.0 53.4-96.0 29.0-72.0 30.0-36.6 76.2 10.3-15.3 КК 185 БИ 185 КИ 130 КК 198 БИ 198 КИ 144 КК 208 БИ 208 КИ 141 КК 199 КК 189 КИ 189 БИ 380 КК 73 БИ 73 0.271-0.373 0.370-0.484 0.206-0.346 0.159-0.194 0.201 0.141-0.209 406-382
Радиационный риск
при пилотируемых полетах на ОС «Мир»
Для оценки опасности радиационного воздействия в КП и в отдаленном
периоде после завершения полета с учетом сочетанного воздействия радиа-
ционных и нерадиационных факторов полета необходимо осуществлять
расчет обобщенной дозы [А.В.Шафиркин, 1999], позволяющий привести
сложный характер облучения в полете к условиям стандартного радиаци-
онного воздействия на Земле. Расчеты с использованием обобщенной дозы,
проведенные в работе [А.В.Шафиркин, 1999], показали, что радиационный
риск при осуществлени полетов на ОС «Мир» является сравнительно малым и
составляет для периодов минимума и максимума СА значения 7,07 и 3,81 %
соответственно от величины демографического риска.
Табл. 8 (гл. 6) иллюстрирует корреляцию средних значений мощности до-
зы с фазой цикла СА.
Из приведенных данных видно, что средние значения мощности дозы,
определенные по данным индивидуальных дозиметров за полет, варьируют в
1,5 раза.
Большее внимание следует уделить радиационному риску отдаленных не-
благоприятных последствий в период после завершения полета. При этом
218
Обеспечение радиационной безопасности пилотируемых полетов...
оказывается возможным определить значения суммарного (полного) радиа-
ционного риска и риска развития опухолей в течение жизни космонавтов, а
также оценить ожидаемое сокращение предстоящей продолжительности их
жизни.
Таблица 8 (гл. 6)
Средняя мощность дозы в зависимости от фазы 22-го солнечного цикла
Экспедиция Период Фаза Средняя мощность дозы, измеренная ИД, мГр/сут
«Мир-1-Мир-2» 1986-1987 МИН. 0,271
«Мир-З-Мир-4» 1987-1989 переход от мин. 0,224
к макс.
«Мир-5-Мир-10» 1989-1992 макс. 0,218
«Мир-11-Мир-17» 1992-1995 переход от макс. 0,263
«Мир-18-Мир-23» 1995-1997 мин. 0,326
Риск отдаленных неблагоприятных проявлений может быть оценен на
основе значений обобщенной дозы от всех источников радиации в период
профессиональной деятельности космонавта. Выражение для расчета обоб-
щенной дозы Но имеет следующий вид:
н0 =(£5, • кк„ • кв„ • KPOi). км0, (10)
_ i=1
где D, - среднетканевая поглощенная доза от i-ro источника излучения; КК^ -
коэффициент качества излучения; KBoi - коэффициент временной неравно-
мерности радиационного воздействия, учитывающий влияние мощности дозы и
характера распределения дозы во времени на радиобиологический эффект; КР^
- коэффициент равноценности радиационного воздействия, учитывающий влия-
ние макропросгранственного распределения поглощенных доз по телу; КМ0 -
коэффициент модификации отдаленных радиобиологических проявлений за
счет нерадиационных факторов полета.
Среднетканевые поглощенные дозы в результате осуществления полетов
на ОС «Мир» могут быть оценены на основе расчетов доз в отсеках станции и
внутри стандартизованного фантома и уточнены по результатам измерения
индивидуальных доз у членов экипажей в конце полета. Средние значения
коэффициентов качества (КК) космических излучений, оцененные в резуль-
тате расчетов [В.Г.Митрикас, 2000; Рекомендации МКРЗ, 1978] а также
измерений спектров ЛПЭ ГКЛ и РПЗ внутри отсеков ОС «Мир» [ГОСТ
25645.218-90; G.D.Badhwar et al., 1997; N.Vana et al., 1999], составили 2,6 и
2,1 для периодов максимума и минимума СА. Для промежуточного периода СА
можно принять значение коэффициента качества равным 2,3. Большее
значение КК для периода максимума СА обусловлено большим относительным
вкладом ГКЛ в среднесуточную поглощенную дозу. Эти значения КК могут
быть использованы при расчетах среднетканевых и обобщенных эквивалент-
ных доз в соответствии с уравнением (10).
В отношении отдаленных радиационных проявлений можно предполагать
некоторое снижение эффективности неравномерных облучений, как это пока-
зано при анализе характера развития поражения для радиочувствительных
219
Глава 6
тканей в ближайшем пострадиационном периоде [А.В.Шафиркин, 1999]. Од-
нако необходимо отметить, что в настоящее время имеется слишком мало
радиобиологических экспериментальных данных, демонстрирующих снижение
радиационного риска отдаленных неблагоприятных проявлений, в том числе
возможного сокращения продолжительности жизни животных и человека при
неравномерном радиационном воздействии и значительном перепаде
поглощенных доз по телу. Недостаточно также данных обследований в отда-
ленном периоде значительных контингентов людей, которые подвергались бы
комбинированному действию радиации и других факторов. Поэтому при
расче-тах обобщенных доз с использованием выражения (10) для опре-
деления риска отдаленных радиобиологических эффектов значения коэф-
фициентов KPoi и KMOi принимали пока равными 1,0.
В работах [А.В.Шафиркин, 1999; А.В.Шафиркин, 1999 (б)] показано, что
значение коэффициента KBoi„ учитывающего влияние мощности дозы и ха-
рактера распределения дозы во времени на отдаленные радиобиологические
эффекты, для плотноионизирующих излучений ГКЛ и вторичных нейтронов
следует принять равным 1,0. При воздействии протонов СИЛ и РПЗ значение
коэффициента KBoi в выражении для обобщенной дозы принимали равным
0,25. Коэффициент KBoi для рентгенологических процедур принимали равным
0,5. Значения коэффициента KBoi менее 1,0 обусловлены снижением эффек-
тивности радиационного воздействия при облучении в «малых» дозах и с ма-
лыми значениями мощностей доз для излучений с низкими значениями ЛПЭ.
Для оценок радиационного риска и расчетов величин обобщенных доз в
соответствии с уравнением (10) необходимо определить среднесуточные зна-
чения среднетканевых поглощенных доз в различные периоды СА. В табл. 9
(гл. 6) и 10 (гл. 6) представлены расчетные среднесуточные значения погло-
щенных доз (мкГр) для периодов максимума и минимума СА для б зон станции
(мест преимущественного пребывания экипажа во время полета и для места
расположения ионизационной камеры Д2 штатного бортового дозиметра Р-16)
[А.В.Коломенский и соавт., 1998]. Максимальная доза соответствует дозе в
точке без дополнительной защиты (в отсутствие фантома). При определении
относительных величин доз за 1,0 принимали расчетное значение поглощен-
ной дозы в месте расположения ионизационной камеры Д-2 радиометра Р-16.
Курсивом в таблицах представлены расчетные значения коэффициентов пе-
рехода от показаний дозиметра к значениям доз в представительных точках
фантома, которые использовались при оценочных расчетах уровней радиа-
ционных воздействий на космонавтов ОС «Мир».
Из представленных таблиц (9 и 10, гл. 6) видно, что перепады доз по оби-
таемым зонам станции имеют существенное значение и в максимальном слу-
чае могут достигать б раз. Наиболее защищенным местом является зона в
хвостовой части станции. Большой перепад доз объясняется заметным влия-
нием участков с ослабленной защитой: переходного отсека (ПХО), цент-
рального поста управления (ЦПУ), каюты командира корабля (ККК) и каюты
бортинженера (КБИ).
Для установления среднесуточного значения локальной поглощенной дозы
в периоды максимума и минимума СА нужно учесть циклограмму работы кос-
монавтов на станции. Анализ показал, что среднесуточная доза по показанию
камеры Д2 штатного дозиметра с достаточной точностью представляет сред-
несуточную поглощенную дозу облучения космонавтов на ОС «Мир».
220
Обеспечение радиационной безопасности пилотируемых полетов...
Аналогичные расчеты, проведенные для представительных точек кожи и
кроветворных органов в стандартизованном шаровом фантоме (ГОСТ
25645.203-83), показали, что поглощенная доза на кожу составляет значения
~0,6 и ~0,7 от показаний ионизационной камеры Д2 радиометра Р-16 для
периодов минимума и максимума СА соответственно. Среднекостно-мозговая
доза для этих же периодов СА составила 0,36 и 0,44 от значений, измеренных
радиометром Р-16.
Таблица 9 (гл. 6)
Значения среднесуточных доз (мкГр) в обитаемых зонах ОС «Мир» от протонов РПЗ
и ГКЛ в период максимума солнечной активности [А.В.Коломенский и соавт., 1998]
Доза ПХО ЦПУ смд СБД1 СБД2 ккк Р-16
Макси- мальная 581 2,136 213 0,783 205 0,754 231 0,850 127 0,467 369 1,367 272 1,0
На кожу 364 1,338 154 0,566 152 0,559 166 0,610 97 0,357 250 0,919 —
На КТС 218 0,801 108 0,397 109 0,400 114 0,419 73 0,268 145 0,533 —
На ЖКТ 204 0,750 101 0,371 103 0,379 106 0,390 71 0,261 141 0,518 —
Примечание. Здесь и в табл. 10 (гл. 6) КТС - кроветворная система, ЖКТ -
желудочно-кишечный тракт.
Следует отметить, что абсолютные значения доз, представленные в табл. 9
(гл. 6) и 10 (гл. 6), рассчитаны с точностью 30-40 %. Это обусловлено
некоторой неопределенностью моделей источников космических излучений,
неопределенностью модели защищенности станции и характера глубинных
распределений доз от этих источников, неопределенностью, возникающей
при учете вклада вторичных излучений. Однако при вычислении отношения
абсолютных величин доз в различных отсеках станции и внутри фантома
исключается возможная систематическая ошибка расчета, и относительные
величины доз имеют меньшую погрешность, которая находится в пределах
10-20 %.
Таблица 10 (гл. 6)
Значения среднесуточных доз (мкГр) в обитаемых зонах ОС «Мир» от протонов РПЗ
и ГКЛ в период минимума солнечной активности [А.В.Коломенский и соавт., 1998]
Доза ПХО ЦПУ смд СБД1 СБД2 ККК Р-16
Макси- 1250 396 364 438 208 807 576
мальная 2,170 0,688 0,632 0,760 0,361 1,400 1,0
На 752 274 259 301 156 511 —
кожу 1,306 0,476 0,450 0,523 0,271 0,887
На 390 176 174 186 ИЗ 250 —
КТС 0,677 0,306 0,302 0,323 0,196 0,434
На 385 174 173 182 111 250 —
ЖКТ 0,668 0,302 0,300 0,316 0,193 0,434
221
Глава 6
С целью проверки результатов расчетов они были сопоставлены с
результатами проведенной индивидуальной дозиметрии членов экипажей
основных экспедиций, осуществленных на станции «Мир». Показания инди-
видуальных термолюминесцентных дозиметров (при условии их постоянного
ношения) соответствуют поглощенной дозе на кожу космонавтов с учетом
реальной усредненной циклограммы их работы на станции за весь период
полета. Всего проанализировано 53 индивидуальные сборки термолюмине-
сцентных дозиметров (ТЛД) за все экспедиции. Отмечено достоверное раз-
личие индивидуальных доз, полученных членами экипажей за экспедиции в
периоды максимума и минимума СА, по отношению к показаниям штатного
радиометра Р-16. Поэтому мы представляем раздельно относительные зна-
чения доз за экспедиции для периодов максимума и минимума СА.
Для периода минимума СА (средние данные с 14-й по 21-ю основные
экспедиции в период 1993-1996 гг.) отношение индивидуальных доз за
экспедицию (поглощенная доза на кожу по 18 сборкам) к поглощенным до-
зам, оцениваемым по показаниям ионизационной камеры Д2 радиометра Р-16
(М ± о) составило 0,53 ± 0,10. Поглощенная доза на кожу космонавтов в пе-
риод минимума СА оказывается приблизительно в 2 раза меньшей, чем доза
по показаниям камеры Д2 дозиметра Р-16 (средняя локальная доза по ОС
«Мир»). Указанная величина отношения доз, полученная в результате
измерений на станции «Мир», находится в достаточно хорошем согласии с ре-
зультатами расчетов по данным табл. 10 (гл. 6). Выше было показано, что
коэффициент пересчета доз на кожу для периода минимума СА составил ~0,6.
Различие находится в пределах указанной точности расчетов доз (10-20 %) и
в пределах ошибки отношения доз по показаниям дозиметров ТЛД и иони-
зационной камеры радиометра Р-16, которая также может заключаться в
пределах 20 %.
Для периода максимума СА (средние данные со 2-й по 8-ю основные
экспедиции за периоды 1987-1991 гг. и за 24-27-ю основные экспедиции в те-
чение 1997-1999 гг.) отношение доз по показаниям термолюминесцентных
дозиметров ТЛД (21 сборка) к поглощенным дозам, оцениваемым по показа-
ниям ионизационной камеры Д2 радиометра Р-16 (М ± ст), оказалось в 2 раза
большим (1,07 ± 0,20), чем для периода минимума СА. Увеличились сред-
неквадратичное отклонение и вариабельность показаний дозиметров ТЛД по
отдельным членам экипажей.
В пределах указанной точности с учетом некоторой неопределенности в
циклограмме можно принять, что при полетах в период максимума СА погло-
щенная доза на кожу была равна дозе по показаниям камеры Д2 радиометра
Р-16.
При полетах на станции «Мир» в период максимума СА полученное отно-
шение поглощенных доз по измерениям ТЛД и по показаниям радиометра Р-
16 (равное 1,0) достоверно отличается от расчетных относительных значений
дозы на кожу для различных вариантов циклограммы, которые, как показано
выше, изменялись в пределах 0,68-0,70.
Большие отношения доз, отмечаемые по результатам измерений за
экспедицию, по сравнению с результатами расчетов (см. табл. 9 (гл. 6), могут
быть объяснены большим относительным вкладом ГКЛ в среднесуточную
поглощенную дозу и большей жесткостью спектра излучений в этот период
СА [В.Г.Митрикас, 2000; G.D.Badhwar et al., 1997].
222
Обеспечение радиационной безопасности пилотируемых полетов...
Наблюдается меньшее ослабление излучения телом космонавта, и пока-
зания индивидуальных дозиметров приближаются к значениям доз, опреде-
ляемым по ионизационной камере Д2 радиометра Р-16. Выявленное различие
расчетных оценок относительных величин доз на кожу и результатов изме-
рений указывает на необходимость уточнения моделей источников косми-
ческих излучений на орбите ОС «Мир», уточнения глубинных распределений
поглощенных доз, а также вклада вторичных излучений в поглощенную дозу.
Таким образом, на основе результатов измерений индивидуальных доз кос-
монавтов, совершивших полет на ОС «Мир», можно считать, что коэффи-
циент перехода от показаний камеры Д2 радиометра Р-16 к дозе на кожу КПк
составлял 0,5 и 1,0 для фаз минимума и максимума СА соответственно.
Среднесуточая поглощенная доза для кроветворной ткани с учетом расчет-
ных данных, приведенных в табл. 9 (гл. 6) и 10 (гл. 6), составляет 0,6 ± 0,05
от дозы на кожу. Анализ глубинного распределения доз по данным, пред-
ставленным в этих таблицах, показывает, что среднетканевая поглощенная
доза для стандартизованного шарового фантома (ГОСТ 25645.203-83) при-
близительно на 10-15 % выше, чем среднекостно-мозговая доза, и может со-
ставить значение, равное 0,7 ± 0,05 от дозы на кожу. Таким образом, коэф-
фициент перехода от показаний канала D2 радиометра Р-16 к среднетканевой
поглощенной дозе КПс в фазы минимума и максимума СА составит соот-
ветственно 0,35 и 0,70 от дозы, установленной по показанию камеры Д2 ра-
диометра Р-16. Для периодов перехода от фазы минимума СА к фазе
максимума СА и обратного перехода можно принять среднее значение коэф-
фициента перехода КПс, равное 0,52.
В работах [А.В.Шафиркин, 1999; G.D.Badhwar et al., 1997] проведены оцен-
ки дополнительного вклада локальных и альбедных нейтронов в величину
суммарной эквивалентной дозы. Применительно к определению эквива-
лентной дозы на кроветворные органы или среднетканевой эквивалентной
дозы (стандартизованный шаровой фантом) вклад нейтронов в суммарную
дозу от ГКЛ и РПЗ может составлять 15-20 %. Таким образом, максимальная
оценка суммарного значения среднетканевой эквивалентной дозы за полет
(сЗв) с учетом вышеизложенного может быть определена с использованием
данных бортовой дозиметрии следующим уравнением:
D = D(P-16) х КПс х КК х 1,2, (И)
где D(P-16) - суммарная поглощенная доза за полет по каналу D2 радиометра
Р-16 (сГр); КПс - коэффициент перехода от показаний радиометра Р-16 к
среднетканевой поглощенной дозе; КК - средние значения коэффициента
качества космических лучей, воздействующих на экипаж внутри космического
аппарата, величины которых для различных периодов СА представлены выше.
На основе данных работы [В.Г.Митрикас, 2000] и материалов о погло-
щенных дозах за основные экспедиции на ОС «Мир» по каналу D2 радиометра
Р-16, используя уравнение (11) и указанные выше значения коэффициентов
КПС и КК, можно оценить среднесуточные значения среднетканевых эквива-
лентных доз на членов экипажа ОС «Мир» в различные периоды СА. Эти
значения доз за полет в периоды максимума, минимума и промежуточного
периода СА составили 437, 529 и 483 мкЗв/сут соответственно; за годовой
полет они оцениваются в 16,0; 19,3 и 17,6 сЗв соответственно.
223
Глава 6
Ранее в работах [А.В.Шафиркин, 1999; А.В.Шафиркин и соавт., 1999] было
показано, что имеет место линейная зависимость суммарного радиационного
риска от длительности орбитального КП при суммарных обобщенных дозах,
не превышающих 150 сЗв.
На основе этих работ можно представить уравнение для расчета сум-
марного радиационного риска в течение всей жизни космонавтов на основе
оцененных значений обобщенных доз:
Иполн = 0,13 х Ю’2 Н,
(12)
где Н - обобщенная эквивалентная доза, сЗв.
Расчеты поглощенных доз внутри ОС «Мир», проведенные в работе
[В.Г.Митрикас, 2000], показывают, что вклад ГКЛ в поглощенную дозу макси-
мален в период максимума СА и может составить до 45 %. С учетом дополни-
тельного воздействия нейтронов вклад плотноионизирующих излучений в
эквивалентную дозу может достигать 60 %.
В этом случае на основе данных работ (А.В.Шафиркин, 1999; А.В.Шафир-
кин и соавт., 1999) можно представить уравнение для максимальных оценок
величин суммарного радиационного риска в течение жизни космонавтов от
излучений, воздействующих на экипаж в условиях полетов на станции «Мир»,
непосредственно на основе среднетканевой эквивалентной дозы за полет:
^полн — 0,10 х 10 D,
(14)
где D - среднетканевая эквивалентная доза, сЗв.
В расчетах, проведенных в работах [А.В.Шафиркин, 1999; А.В.Шафиркин и
соавт., 1999], предполагали, что вклад в суммарное значение среднетканевой
дозы от диагностических рентгеновских процедур у космонавтов за весь пери-
од их профессиональной деятельности составляет 25 сЗв. В последнее время
количество процедур с относительно высоким уровнем облучения значи-
тельно снижено, и суммарные дозы от рентгенологических обследований со-
ставляют около 5 сЗв. Это не очень сильно изменит коэффициент риска в
расчете на 1 Зв. В уравнении (14) он в этом случае изменится всего на 4 % и
составит 0,096.
На основании работ [А.В.Шафиркин, 1999; А.В.Шафиркин и соавт., 1999]
можно представить также уравнение для оценки возможного сокращения
предстоящей продолжительности жизни:
ДТо = [3,05 - 0,04 (То - 40)] х Ю'2 х D
(15)
где То - возраст космонавтов, выраженный в годах.
В табл. 11 (гл. 6) представлены значения радиационного риска отдаленных
неблагоприятных проявлений в результате годового полета космонавтов на
ОС «Мир».
Как указывалось выше, при оценке радиационной опасности длительных
КП в качестве главных дозиметрических функционалов для расчетов сум-
марного радиационного риска в течение жизни космонавтов, риска развития
опухолей, возможного сокращения продолжительности жизни космонавтов и
224
Обеспечение радиационной безопасности пилотируемых полетов...
других отдаленных неблагоприятных проявлений использовалась обобщенная
и среднетканевая эквивалентные дозы.
Применение этих дозиметрических функционалов обусловлено тем, что
при расчете суммарного радиационного риска в течение жизни космонавтов
принимались во внимание все основные причины увеличения скорости смерт-
ности, связанные с отдаленными радиационными последствиями. Этот сум-
марный риск может в несколько раз превышать риск развития опухолей для
лиц в возрасте 30-50 лет.
В частности, это может иметь место в результате развития нарушений в
сердечно-сосудистой системе, нарушений кровообращения в отдаленном пе-
риоде, способствующих повышению частоты развития церебрального атеро-
склероза и инсультов в коре головного мозга [А.В.Шафиркин, 1999; Т.В.Ази-
зова, 1999].
Таблица 11 (гл. 6)
Расчетные значения среднетканевых эквивалентных доз для космонавтов
в результате годового полета на ОС «Мир» в различные периоды солнечной
активности (СА) и возможные отдаленные последствия по результатам,
представленным выше, и данным работ
[А.В.Шафиркин, 1999; А.В.Шафиркин и соавт., 1999, 2000]
Цикл СА Минимум СА Промеж. СА Максимум СА
Среднетканевая эквивалентная доза, сЗв 19,3 17,6 16,0
Суммарный радиационный риск в течение жизни, % 1/93 1,76 1,60
Риск развития опухолей в течение жизни у космонавтов, осуществляющих полет в возрасте То = 30 лет, % 1,03 0,94 0,85
Риск развития опухолей в течение жизни у космонавтов, осуществляющих полет в возрасте То = 40 лет, % 0,67 0,61 0,55
Риск развития опухолей в течение жизни у космонавтов, осуществляющих полет в возрасте То = 50 лет, % 0,52 0,48 0,43
Ожидаемое сокращение продолжительности жизни у космонавтов в возрасте То = 30 лет, годы 0,67 0,61 0,55
Ожидаемое сокращение продолжительности жизни у космонавтов в возрасте То = 40 лет, годы 0,59 0,54 0,49
Ожидаемое сокращение продолжительности жизни у космонавтов в возрасте То = 50 лет, годы 0,51 0,47 0,43
225
Глава б
Следует отметить также, что обычно радиационный риск развития опу-
холей определяют на основе известного характера распределения эквива-
лентных доз по телу и расчетов эффективных доз. Однако фантомных изме-
рений поглощенных доз по телу космонавтов и спектров ЛПЭ внутри фан-
томов при полетах на ОС «Мир» проведено недостаточно, и точный характер
распределения эквивалентных доз по органам космонавтов пока до конца не-
известен.
Предварительные оценки по результатам фантомных измерений на
многоразовом корабле «Спейс шаттл» (орбита станции «Мир») за 10 суток по-
лета [H.Yasuda et al., 1999] показывают, что эффективная эквивалентная доза
на 5-12 % превышает дозу на костный мозг (по данным б дозиметров), но на
10-15 % ниже, чем оцениваемая нами среднетканевая эквивалентная доза.
Таким образом, проведенные расчеты риска развития опухолей у космонавтов
в течение их жизни на основе среднетканевой эквивалентной дозы (в
предположении, что эквивалентные дозы для всех органов и тканей оди-
наковы и соответствуют среднетканевой дозе) обеспечивают некоторый коэф-
фициент запаса в пользу космонавтов.
Заключение
Изложенные материалы позволяют сделать ряд выводов, имеющих боль-
шое значение для дальнейших шагов по освоению космического пространства
человеком.
Прежде всего, следует отметить, что опыт, накопленный в процессе
предыдущей деятельности по обеспечению пилотируемых КП, позволил
создать весьма эффективную систему обеспечения радиационной безопас-
ности экипажей орбитальной станции. Наличие в распоряжении службы
радиационной безопасности расчетных моделей радиационной обстановки,
отработанных за предыдущий период методов контроля и прогноза радиа-
ционных условий на траектории полета и внутри станции, обеспечило
проведение корректной оценки радиационной опасности для космонавтов и
выдачу обоснованных и взвешенных рекомендаций, обеспечивающих тре-
буемый уровень радиационной безопасности и вносящих минимальные
возмущения в программу работы экипажа.
За время работы станции произошли существенные изменения и в мето-
дической оснащенности работы СРБ. К ним следует отнести разработку коли-
чественных моделей отсеков станции для расчета функции экранированное™,
методику переходных коэффициентов, определяющих связь доз облучения
критических органов тела космонавта с показаниями бортовых дозиметров,
совершенствование модельных описаний радиационной обстановки на трассе
полета, обусловленной радиационными поясами Земли и галактическими
космическими лучами, создание и отработку новых перспективных средств
радиационного контроля, позволяющих определять эквивалентные дозы в
отсеках станции и т.д.
Одним из важнейших итогов работ по обеспечению радиационной без-
опасности экипажей станции «Мир» является вывод о необходимости совер-
шенствования нормативной базы этой деятельности и разработки новых
подходов к установлению нормативов по радиационной безопасности эки-
пажей.
226
Обеспечение радиационной безопасности пилотируемых полетов...
В настоящее время разработана новая редакция таких нормативов, про-
ходящая процесс утверждения в органах государственного санитарного над-
зора.
Серьезнейшим итогом работ по обеспечению радиационной безопасности
экипажей ОС «Мир» стал опыт проведения радиационного контроля, в том
числе при различных возмущениях радиационной обстановки на станции,
вызванных солнечными космическими лучами.
В настоящее время он используется при создании принципиально новой,
не имеющей аналогов системы радиационного контроля на Международной
космической станции.
В целом анализ данных, приведенных в главе, показывает, что при ор-
битальных полетах защитные характеристики геомагнитного поля играют
исключительно важную роль в ослаблении доз галактических и солнечных
космических лучей, что создает благоприятную возможность детального вы-
соконадежного проектирования системы обеспечения радиационной без-
опасности еще при создании космического аппарата. Однако возможность
неблагоприятного стечения обстоятельств в геогелиофизических факторах
может привести к значительному повышению средних за полет доз облучения
космонавтов.
Значения этих доз достаточно высоки в сравнении с годовыми уровнями
наземного персонала, связанного с использованием ионизирующих излу-
чений. Как значения этих доз, так и уровни радиационного риска, пре-
вышающего 1 %, свидетельствуют о том, что полеты на орбите станции
«Мир» следует отнести к категории радиационноопасной деятельности, при
осуществлении которой необходимо проведение всех мероприятий, обеспе-
чивающих радиационную безопасность человека в соответствии с рос-
сийским законодательством.
Литература
Азизова ТВ. Состояние нервной системы у лиц, подвергавшихся хроническому
профессиональному воздействию ионизирующего излучения (35-45 лет наблюдения):
Дисс.... канд. мед. наук. - М., 1999.
Бенгин В.В., Петров В.М., Черных И.В. Оперативный дозиметрический контроль
экипажа станции «Мир» в период солнечных протонных событий в октябре 1989 г. //
Космич. биол. и авиакосм. мед. - 1991. -Т. 25, № 3. - С. 62-63.
Бондаренко В.А., Митрикас В.Г., Цеглин В.В. База данных о радиационной
обстановке на станции «Мир» в период с 08.02.87 по 28.08.99 (« База данных РО-М»)
// Свидетельство Российского агентства по патентам и товарным знакам (РОСПАТЕНТ),
зарегистрировано в Реестре баз данных № 2000620017. - Москва, 24 марта 2000 г.
Бондаренко В.А., Митрикас В.Г., Цетлин В.В. Вариации солнечной активности и
радиационная обстановка на космической станции «Мир» в период с 1986 по 1994 г. //
Авиакосм, и эколог, мед. - 1995. - Т. 29, № 6. - С. 64-67.
Бондаренко В.А., Митрикас В.Г., Цетлин В.В. Радиационная обстановка на ОК
«Мир» на фазе минимума 22-го цикла солнечной активности (1994-1996 гг.) // Там же.
- 2000. - Т. 34, №.1. - С. 21-24.
Временные нормы радиационной безопасности при КП (ВНРБ-75). - М., Минздрав
СССР, 1976. - 8 с.
ГОСТ 25645.115. Атмосфера Земли верхняя. Модель плотности для
баллистического обеспечения полетов искусственных спутников Земли. - М., 1985. -
44 с.
227
Глава 6
ГОСТ 25645.138-86. Пояса Земли радиационные естественные. Пространственно-
энергетические характеристики плотности потока протонов. - М., 1986.
ГОСТ 25645.139-86. Пояса Земли радиационные естественные. Пространственно-
энергетические характеристики плотности потока электронов. - М., 1986.
ГОСТ 25645.202-83. (БРЭКАКП). Требования к индивидуальному и бортовому
дозиметрическому контролю. - М., 1984.
ГОСТ 25645.203-83 Безопасность радиационная экипажа космического аппарата в
космическом полете. Модель тела человека для расчетов тканевой дозы. - М., 1984.
ГОСТ 25645.204-83. Методика расчета экранированное™ точек внутри фантома-
М., 1984.
ГОСТ 25645.214-85 (БРЭКАКП) Модель обобщенного радиобиологического эффекта.
- М., 1986.
ГОСТ 25645.215-85 (БРЭКАКП). Нормы безопасности при продолжительности
полетов до трех лет. - М., 1986.
ГОСТ 25645.218-90 Зависимость коэффициента качества космических излучений от
линейной энергии. - М.Д991.
Демин В.П., Коломенский А.В., Кузнецов В.Г. и соавт. Модель защищенности
орбитальной станции «Мир» // Доклад на 4 научной конференции по защите от
ионизирующих излучений ядерно-технических установок. 20-23 сентября 1994. ФТИ
г. Обнинск.
Коломенский А.В., Петров В.М., Шафиркин А.В. Методика оценки радиационных
воздействий на космонавтов по показаниям штатного дозиметра при орбитальном
полете // Авиакосм, и эколог, мед. - 1998. - Т. 32, № 4. - С. 44-49.
Маркелов В.В., Черных И.В. Радиационный контроль на станциях «Салют» с
помощью прямопоказывающих дозиметров // Космическая биол. - 1982. - № 5. - С.
81-84.
Мирошниченко Л.И., Петров В.М. Динамика радиационных условий в космосе. - М.,
1985.
Митрикас В.Г., Мартынова А.Н. Модель защищенности обитаемых отсеков базового
блока станции «МИР» // Космические исследования. - 1994. Т. 32. Вып. 3. - С. 115—
123.
Митрикас В.Г. Динамическая модель радиационной обстановки для оперативного
обеспечения радиационной безопасности космонавтов в космическом полете: Дисс. ...
докт. техн. наук. - М., 2000.
Митрикас В.Г., Цетлин В.В. Крупномасштабные вариации радиационной обстановки
на орбите станции «МИР» // Косм, исслед. - 1995, Т. 33, № 4. - С. 389-394.
Митрикас В.Г., Цетлин В.В. Проблемы обеспечения радиационного контроля на ОПС
МИР в 22-м цикле солнечной активности // Там же. - 2000. - Т. 38, № 2. С. 121-126.
Нормы радиационной безопасности НРБ-76/87. Основные санитарные правила
ОСП-72/87. - М., 1988. - 159 с.
Радиационная безопасность. Рекомендации международной комиссии по
радиологической защите 1990 года. Перевод с английского п/р. И.Б.Кеирим-Маркуса. -
М., 1994. - 192 с.
Радиационная защита // Рекомендации МКРЗ. Публикация 26. - М., 1978. - 87 с.
РД 50-25645.205-83 Методические указания (БРЭКАКП). Метод расчета
радиационного риска. - М., 1984.
РД 50-25645.208-85. Методика расчета поглощенной и эквивалентной дозы от
протонов космических излучений за защитой. - М., 1986.
РД 50-25645.208-86 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ. Методика расчета поглощенной и
эквивалентной доз от протонов космических лучей за защитой. - М., 1986.
Тверская Л.В., Тельцов М.В., Шумшуров В.И. Измерение дозы радиации на станции
«Мир» во время солнечных протонных событий в сентябре-октябре 1989 г. Ц
Геомагнетизм и аэрономия. - 1991. - № 5. - С. 928-930.
Хаффнер Дж. Ядерное излучение и защита в космосе. - М., 1971.
228
Обеспечение радиационной безопасности пилотируемых полетов...
Шафиркин А.В. Радиобиологическое обоснование величин радиационного риска и
норм по радиационной безопасности космических полетов: Авт. дисс. ... докт. биол.
наук. - М., 1999.
Шафиркин А.В., Венедиктова В.П. Радиационный риск образования
злокачественных опухолей у космонавтов за период их жизни в результате
осуществления межпланетного и орбитальных космических полетов // Авиакосм, и
эколог, мед. - 2000. - Т. 34, N 1. - С. 14-21
Шафиркин А.В., Венедиктова В.П. Суммарный радиационный риск для космонавтов
к концу их профессиональной деятельности и за всю жизнь при осуществлении
межпланетных и орбитальных космических полетов // Авиакосм, и эколог, мед. - 1999.
-Т. 33, № 5.-С. 57-64.
Шафиркин А.В., Григорьев Ю.Г., Петров В.М. Анализ нормативных документов по
проблеме радиационной безопасности космических полетов и предложения по их
совершенствованию // Авиакосм, и эколог, мед. - 1999. - № 6. - С. 21-32.
Юрятин Е.И., Шумшуров В.И., Фоминых В.А., Тельцов М.В. Исследования
дозиметрических характеристик ионизационной камеры с электростатическим реле //
Измерительная техника. - 1979, № 3. - С.48.
Badhwar G.D., Atwell W., Cash В. et. al. // Radiation Measurement. - 1997. - Vol. 26,
No 6. - P. - 901-916.
Benghin V.V., Petrov V.M., Ivanov Yu.V. et. al. 11 Adv. Space Res. - 1996. - Vol. 18, No
12. -P. - 167-170.
FryRJ.M., Nachtwey D.S. // Health Physics. - 1988, Vol. 55, N 2. - P. 159-164.
Guidance on radiation received in space activities. Recommendation of the national
council on radiation protection and measurements // NCRP Report N 98. 1989. 7910
Woodmont Avenue/Bethesda. MD. 20814.
Vana N., Schoner W., Noll M. et. al. 11 Radiation Protection Dosimetry. - 1999. - Vol. 85,
No 1^1. - P. - 291-294.
Yasuda H., Komiyama T, Fujitaka K. Organ/tissue absorbed doses measured with a
human phantom torso in the 9th Shuttle-Mir mission (STS-91) Ц Aerosp. Environ. Med. -
1999. - Vol.36. - P. 105-112.
229
Глава 7
Глава 7
ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ЗДОРОВЬЯ КОСМОНАВТОВ
В ПОЛЕТАХ НА ОС «МИР»
А.Д. Егоров
Обоснование принципов и методологии медицинского контроля
в длительных космических полетах
Введение
В комплексе мероприятий, обеспечивающих безопасность экипажа, важная
роль принадлежит медицинскому контролю (МК) за состоянием здоровья кос-
монавтов в космическом полете (КП). Как известно, космические миссии
сопровождаются рядом характерных изменений в организме под влиянием
факторов полета, также могут иметь место различные повреждения и небла-
гоприятные состояния, связанные с работой космонавтов, нарушением функ-
ционирования систем жизнеобеспечения или с нештатными ситуациями. Кро-
ме того, в условиях космических полетов возможно развитие заболеваний.
Основной целью МК в длительных КП является оценка состояния здоровья
космонавтов на всех этапах полета. В течение полета проводят обследования,
направленные на оценку физической и психической (операторской) работо-
способности космонавтов, выявление заболеваний и неблагоприятных со-
стояний; анализируется значимость выявленных отклонений в различных
системах организма для текущей и перспективной деятельности и сохранения
здоровья экипажа по мере продолжения полета. Одной из задач МК является
определение резервных возможностей каждого космонавта и его готовности к
выполнению программы полета. При наличии показаний корректируются
программа использования системы профилактических средств, режим труда и
отдыха (РТО) и индивидуально для каждого члена экипажа определяется
оптимальный объем рабочей деятельности на данном этапе полета.
Следует иметь в виду, что при обнаружении даже незначительных откло-
нений, которые могут трактоваться как первые признаки прогрессирующего
уменьшения функциональных резервов и тренированности или как предвест-
ники развития патологических процессов, воздействие факторов КП может
увеличить риск снижения работоспособности космонавтов и развития небла-
гоприятных состояний или даже заболеваний, если проводимые медицинские
мероприятия окажутся недостаточно эффективными.
С учетом изложенного задачи МК в длительных КП на станции «Мир»
включали:
- оперативный медицинский контроль на активных и наиболее ответст-
венных участках КП;
- оценку динамики физиологических показателей и работоспособности
космонавтов, напряжения регуляторных систем и прогнозирование возмож-
ных тенденций изменений/отклонений в состоянии здоровья экипажа в зави-
симости от длительности КП;
230
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
- диагностику основных состояний, возникновение которых связано со
штатными условиями полета или аварийными ситуациями, а также предвест-
ников или развившихся заболеваний;
- рациональное планирование сроков проведения штатных (или по пока-
заниям) углубленных медицинских обследований членов экипажа в КП;
- проведение тестов для оценки состояния тренированности и эффек-
тивности использования космонавтами комплекса средств профилактики (СП)
и выявление показаний для коррекции их режимов.
В данной главе применительно к медицинскому контролю на орбитальной
станции «Мир» подробно рассматриваются принципы диагностики, изменения
состояния здоровья, которые необходимо выявлять в длительных КП, а также
общие подходы к диагностике и методология проведения медицинского мони-
торинга в во время полетов.
Изменения в состоянии здоровья,
подлежащие диагностике
Во время длительных КП медицинский контроль направлен на оценку
состояния здоровья, диагностику неблагоприятных состояний, связанных с
влиянием факторов КП, а также возможных заболеваний (в том числе
протекающих бессимптомно), повреждений при проведении различных работ
(травмы, ожоги, поражения электрическим током и др.) и нарушений со-
стояния здоровья при аварийных ситуациях (выход из строя систем жизне-
обеспечения, частичная разгерметизация жилых отсеков, пожар и т.д.).
[А.И.Григорьев, А.Д.Егоров, 1997; Grigogiev, Egorov, 1997] (табл. 1, гл. 7).
Большое значение имеют также выявление и оценка факторов риска, под
которыми понимается общее название факторов, не являющихся непосредст-
венной причиной возникновения определенной болезни (или неблагопри-
ятного состояния), но увеличивающих вероятность ее возникновения.
Таблица 1 (гл. 7)
Наиболее вероятные классы нарушений для диагностики
в длительных космических полетах
ловия космического полета |
Неблагоприятные
состояния и заболе-
вания, развиваю-
щиеся в условиях
микрогравитации
Повреждения
при проведении
различных ра-
бот (травмы,
ожоги, электро-
травмы)
Нарушения со-
стояния здоровья
при аварийных
ситуациях (выход
из строя СЖО,
частичная разгер-
метизация, пожар
и т.д.)
Развивающиеся
в полете забо-
левания, в том
числе бес-
симптомно
протекающие
Факторы риска в условиях длительного КП весьма многочисленны и не
всегда могут быть учтены, хотя некоторые из основных факторов пред-
ставляется возможным идентифицировать (табл. 2, гл. 7).
231
Гпава 7
Применительно к задачам медицинского контроля здоровье членов эки-
пажа в космическом полете определяется следующими признаками:
- способностью адекватно приспосабливаться и противостоять воз-
действию невесомости и других неблагоприятных факторов КП;
- отсутствием каких-либо патологических изменений, болезненных про-
явлений и повреждений при сохранении достаточной физической и про-
фессиональной работоспособности, необходимой для выполнения программы
полета;
- сохранением функциональных резервов, обеспечивающих проведение
автономных операций, поддержание работоспособности на месте посадки (в
случае несвоевременного прибытия группы поиска), позволяющих реадапти-
роваться к земным условиям с нормализацией развившихся в полете изме-
нений в организме без отдаленных последствий.
Таблица 2 (гл. 7)
Неблагоприятные состояния, развивающиеся под влиянием условий поле-
та, характеризуются нарастанием симптоматики при увеличении продолжи-
тельности полета, развитием детренированности и других нарушений со
стороны различных систем, которые снижают функциональные резервы
организма и затрудняют выполнение рабочей деятельности в полете и/или
осложняют течение периода реадаптации после завершения КП.
Неблагоприятные состояния, связанные с влиянием микрогравитации. По
современным представлениям микрогравитация является основным этиологи-
ческим фактором, вызывающим во время КП развитие в организме человека
изменений со специфическими чертами, проявляющимися четко очерченными
симптомокомплексами.
Влияние микрогравитации, как и других биологически значимых факторов,
реализуется в процессе взаимодействия этого фактора и физиологических
систем организма, направленного на сохранение гомеостаза в широком
понимании этого процесса.
232
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
Основным звеном в механизме влияния невесомости, которое определяет
развитие процесса с характерными для него особенностями и включает цепь
причинно-следственных отношений, приводящих к изменению физиологи-
ческих функций, является исчезновение гравитационно-зависимых деформа-
ций и механического напряжения структур организма. Это обусловливает
изменение афферентного входа, исчезновение гидростатического давления
крови и других жидких сред организма, а также весовой нагрузки на костно-
мышечную систему [Е.А.Коваленко, И.И.Касьян, 1990; О.Г.Газенко, А.И.Гри-
горьев, А.Д.Егоров, 1990; Grigoriev, Egorov, 1992].
Для каждого из развивающихся под влиянием условий полета состояний,
снижающих резервные возможности организма, что наиболее четко прояв-
ляется после возвращения на Землю, имеются характерные признаки или
симптомы. Наряду с этим возможно развитие неспецифических реакций,
характерных для многих состояний или заболеваний; эти реакции возникли в
процессе эволюции и передаются по наследству. По современным представ-
лениям при воздействии неблагоприятных факторов среды вначале в процесс
вовлекается симпатоадреналовая система, а затем гипоталамо-гипофизарно-
надпочечниковая система, длительно поддерживающая неспецифическую
защитную стресс-реакцию. Как показано в пилотируемых полетах [Kvetnansky,
Davydova, Noskov et al., 1988; Kvetnansky, Noskov, Blazicek et al., 1990] и в экс-
периментах на животных по программе «Бион» [Grigoriev, Kaplansky, Popova,
1992], в состоянии невесомости отсутствуют типичные признаки хронического
стресса. Исследования методом микронейрографии, выявившие подавление
мышечной симпатической активности в n. tibialis у человека при водной им-
мерсии в положении стоя [Мало,1990], также свидетельствуют об отсутствии
стрессорных реакций в модельных условиях.
Однако на некоторых наиболее ответственных участках полета (выведение
на орбиту, внекорабельная деятельность, спуск на Землю и др.), а также при
аварийных ситуациях нельзя исключить возможность возникновения стресса.
Его выраженность, при прочих равных условиях, будет определяться у кос-
монавтов эмоциональными факторами и индивидуальными особенностями
интеллектуальной (познавательной) оценки реальной опасности и путей ее
преодоления.
Следует заметить, что даже при отсутствии заболеваний развивающиеся в
полете неблагоприятные состояния будут иметь свой «рисунок» на фоне не-
специфических реакций.
Это объясняет важность использования диагностических методов, позво-
ляющих дифференцировать специфические и неспецифические проявления
реакций в длительных КП.
Выполненные во время длительных КП медицинские исследования
показали, что человек достаточно хорошо приспосабливается и эффективно
работает в условиях невесомости длительностью до 14 месяцев. Вместе с тем
был выявлен ряд типичных изменений в основных системах организма.
Обобщенные результаты проведенных исследований представлены в мно-
гочисленных публикациях [О.Г.Газенко, А.И.Григорьев, А.Д.Егоров, 1990,
1997, 2001; О.Г.Газенко, А.И.Григорьев, 1998; Grigoriev, Egorov, 1991;
Grigoriev, Kaplansky, Popova, 1992; О.Г.Газенко, А.И.Григорьев, А.Никогосян,
С.Молер, ред., 1997], а также подробно рассмотрены во 2-м томе данного
издания.
233
Глава 7
Наблюдавшиеся в длительных КП изменения функций различных систем
организма носили адаптивный характер и проявлялись рядом закономерно
развивающихся в этих условиях симптомокомплексов. Эти первичные изме-
нения в организме человека во время пребывания в условиях невесомости
повышали риск возникновения вторичных неблагоприятных состояний или
даже заболеваний, особенно в период реадаптации [О.Г.Газенко, А.И.Гри-
горьев, А.Д.Егоров, 2001; А.Д.Егоров, 1996; Grigoriev, Egorov, 1997] (табл. 3,
гл. 7).
Таблица 3 (гл. 7)
Симптомокомплексы и возможные вторичные неблагоприятные последствия,
развивающиеся под влиянием микрогравитации
[О.Г.Газенко, А.И.Григорьев, А.Д.Егоров, 2001]
Физиоло- гическая система Симптоматика в полете (первичные изменения) Возможные вторичные неблагоприятные изменения в полете и в период реадаптации
Сердечно- сосудистая система Изменение сердечного ритма, сдвиги фазы реполяризации. Изменение реакций на функци- ональные тесты (ДФН и ОДНТ) Снижение физической работоспособности и ортостатической устойчивости (ОУ)
Двигательная система Г ипотрофия/атрофия, уменьшение массы и скоростно- силовых качеств антигравитационных мышц Снижение мышечной работоспособности, повреждение связок и мышц
Костная система Остеопороз, отрицательный баланс кальция Увеличение вероятности образования почечных камней и кальцификации. Нарушение функции почек. Увеличение вероятности переломов
Эндокринная система Снижение секреции некоторых стресс-зависимых гормонов, уменьшение концентрации АДГ в крови и активация РААС Развитие сдвигов в других системах. Снижение общей резистентности организма и ОУ
Водно- солевой баланс Гипогидратация и уменьшение объема плазмы крови, отрицательный баланс некоторых ионов Изменение функции других систем (нарушение ритма сердца, сократительных свойств мышц). Снижение ОУ
Система крови Функциональная эритроцитопения Ухудшение кислородно- транспортной функции крови. Увеличение вероятности развития осложнений при заболеваниях. Усугубление синдромов физической и ортостатической детренированности
Иммунная система Уменьшение активности Т-клеточной системы иммунитета и противовирусного иммунитета Повышение вероятности развития инфекционных заболеваний
Нейроло- гические изменения Нарушения взаимодействия сенсорных систем. Развитие КБД и появление иллюзорных нарушений в начальной фазе полета. Изменения состояния систем двигательного управления В ранний период после посадки: • вестибулярная дисфункция; • постуральная неустойчивость; • снижение работоспособности; • нарушение регуляции позы и локомоций
234
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
Эти вторичные изменения могут проявляться снижением работоспо-
собности и ортостатической устойчивости, повреждением связок и мышц, уве-
личением вероятности образования камней в почках и переломов, снижением
общей резистентности и повышением вероятности развития инфекционных
заболеваний, нарушением моторной регуляции и др.
Состояния, связанные с аварийными ситуациями. Наиболее опасные состо-
яния, требующие экстренной диагностики и медицинской помощи, могут
возникнуть при разгерметизации, нарушениях работы систем жизнеобес-
печения, загрязнении корабля твердыми или жидкими частицами и при ост-
рых радиационных поражениях. К таким состояниям относят острую гипок-
сию; декомпрессионную болезнь; аэроотит и аэросинусит; отравление угле-
кислым газом; ожоги; механические повреждения (травмы); механические и
химические воздействия твердых или жидких частиц и др. (табл. 4, гл. 7).
Таблица 4 (гл. 7)
Состояния, развивающиеся при некоторых аварийных ситуациях
1 Нарушения работы си стем жизнеобеспечения 1
Гипоксия Гипер- или гипотермия организма Отравление углекислотой
Попадание микрометеоритов
Ожоги П I Механические повреждения
| Загрязнение атмосферы жилых отсеков твердыми или жидкими частицами
__________________I_____________ _________________I_________________
| Механическое воздействие | | Химическое воздействие
Радиационное повреждение
Применительно к КП эти состояния, их симптоматика, методы диагностики,
профилактики и лечения были подробно описаны еще в 1968 году [Busby,
1968]. С современных позиций они подробно изложены во 2-м томе совмест-
ного российско-американского труда «Космическая биология и медицина»
[А.М.Генин, Ф.М.Салзман, ред., 1994].
Квалификация состояний, развивающихся в космических полетах. В усло-
виях КП наиболее выраженное ухудшение самочувствия, снижение рабо-
тоспособности и набор специфических симптомов наблюдают в начале полета
у космонавтов, у которых развивается космическая форма болезни движения
235
Гпава 7
(КБД) на фоне «острого» перемещения жидких сред организма в краниальном
направлении, что усугубляет симптоматику вследствие субъективного ощуще-
ния прилива крови к голове, заложенности носа, отечности лица и т.д. Одна-
ко в данном случае не приходится говорить об ухудшении приспособля-
емости, поскольку человек переходит в состояние невесомости внезапно,
будучи здоровым. Очевидно, в этой ситуации происходит мобилизация сроч-
ных защитных реакций организма и одновременно развиваются долговре-
менные адаптационные реакции. В результате в течение нескольких суток
симптомы КБД исчезают. Мы полагаем, что синдром КБД, являющейся
наиболее выраженным и субъективно тягостным неблагоприятным состоя-
нием, развивающимся в начальной фазе микрогравитации, может квалифици-
роваться как кратковременная патологическая реакция организма, воз-
никающая в ответ на действие неадекватных внешних условий, главным
образом невесомости [А.Д.Егоров, 1996; Grigoriev, Egorov, 1997]. Патоло-
гическая реакция является простейшей формой патологического процесса,
который, являясь наиболее общей категорией патологии, определяется как
закономерно возникающая в организме последовательность реакций на
повреждающее действие патогенного фактора [И.И.Лосев, 1988]. В зарубеж-
ной литературе для обозначения этого состояния употребляется термин
sickness, под которым понимается реакция организма на патогенные факторы
или на внешние условия [Gofman, Payne, 1987].
Развивающиеся в невесомости другие сдвиги в организме человека после
начального периода адаптации субъективно не проявляются и не сказывают-
ся на самочувствии космонавтов. Это свидетельствует о достаточности физио-
логических механизмов защиты от неблагоприятного влияния факторов
полета, в первую очередь невесомости, что обусловливает установление
равновесия в системе «организм - среда» и обеспечивает поддержание адек-
ватного уровня работоспособности, необходимого для выполнения конк-
ретной рабочей деятельности в условиях длительного КП [А.Д.Егоров, 1996;
Grigoriev, Egorov, 1997]. Естественно, в новых условиях жизнедеятельности в
длительном КП изменяется функционирование основных систем организма, в
той или иной степени происходит модификация структуры ряда органов
(уменьшение объема ног, атрофия или субатрофия антигравитационных
мышц, деминерализация костной ткани, увеличение размеров ряда внут-
ренних органов и т.д.), устанавливается новый уровень энергетики, гомео-
статических показателей водно-солевого баланса, сердечно-сосудистой и
других систем, а также изменяются нейрогуморальные механизмы регуляции,
гормональный статус организма.
Следует заметить, что в условиях КП влияние невесомости в значительной
степени компенсируется комплексом применяемых профилактических
средств. Фактически наблюдающиеся изменения функции основных систем
организма являются остаточными отклонениями, которые не удается устра-
нить имеющимися в настоящее время профилактическими средствами
[Grigoriev, Egorov, 1991]. Поэтому, изучая реакции основных систем человека
в длительных КП, мы, по существу, одновременно исследуем влияние невесо-
мости и противодействующее ей влияние средств профилактики; при этом
заведомо возникают менее выраженные изменения, чем в случае отсутствия
средств профилактики. В связи с этим, а также с отсутствием данных о
состоянии ряда тонких механизмов регуляции и гистоморфологических
236
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
изменениях в изучаемых системах в настоящее время еще недостаточно ясна
клиническая значимость выявляемых сдвигов. Вместе с тем развивающиеся в
длительных КП симптомокомплексы, как уже указывалось выше, увеличивают
риск развития вторичных неблагоприятных нарушений (см. табл. 3, гл. 7),
которые четко могут проявляться в период реадаптации.
После возвращения космонавтов на Землю в ранний период реадаптации
возникают гравитационно-обусловленные острые реакции с наиболее выра-
женными симптомами (по сравнению с переходом к условиям невесомости) и
снижением работоспособности. Сразу после приземления у ряда космонавтов
отмечали субъективные и объективные проявления вестибулярной дисфунк-
ции, различные по интенсивности нарушения функции двигательной системы
и механизмов ее регуляции, снижение физической и ортостатической
устойчивости. Эти изменения являются следствием развития во время
длительного пребывания в невесомости детренированности и деадапта-
ционных процессов, связанных с уменьшением функциональной нагрузки на
ряд систем организма. Они зависят не столько от длительности полета,
сколько главным образом от объема, характера и интенсивности физических
тренировок и использования других средств профилактики, а также от
индивидуальных особенностей, в том числе генетических, организма
космонавтов.
Из изложенного следует, что уменьшение функциональной нагрузки на
некоторые системы организма в невесомости приводит к установлению но-
вого уровня их функционирования при относительном равновесии в системе
«организм - среда». Этот уровень, характеризующийся устойчивым отклоне-
нием ряда показателей от предполетных величин, развитием детрениро-
ванности и деадаптационных процессов в «недогруженных» системах, сни-
жением функциональных резервов организма, уменьшением устойчивости к
различным нагрузкам и влиянию неблагоприятных факторов, имеет биоло-
гически отрицательное значение для организма при реадаптации к условиям
земной гравитации после длительного пребывания в невесомости [А.Д.Егоров,
1996; Grigoriev, Egorov, 1997].
Совокупность изменений (в ряде случаев клинически значимых) в
различных системах организма человека, связанная с воздействием силы тя-
жести после длительного пребывания в невесомости, может быть квалифи-
цирована как постневесомостный гравитационно (1д)-обусловленный синдром
[А.Д.Егоров, 1996; Grigoriev, Egorov, 1997].
Вероятно, этот синдром может квалифицироваться в целом как пре-
ходящий (начиная с первых часов пребывания на Земле) процесс, связанный
с реадаптацией к условиям земной силы тяжести после длительного пребы-
вания в невесомости.
Принципы проведения медицинского контроля в длительных
космических полетах
Применительно к задачам МК во время пилотируемых полетов на станции
«Мир» были сформулированы его основные принципы, основанные на обоб-
щении опыта медицинского обеспечения длительных космических полетов на
станциях типа «Салют» [А.И.Григорьев, А.Д.Егоров, 1997; Н.Н.Гуровский и
соавт., 1987; Grigogiev, Egorov, 1997] (табл. 5„ гл. 7).
237
Глава 7
Патогенетический принцип подразумевает, что медицинский контроль
должен быть в первую очередь ориентирован на диагностику наиболее веро-
ятных прогнозируемых состояний и заболеваний, выявление причин их
возникновения и механизмов развития. Такой подход обусловливается тем,
что в связи с техническими, энергетическими, весовыми и другими ограни-
чениями, а также с отсутствием врача в большинстве экипажей невозможно
выбрать такой комплекс методов обследований, который был бы достаточным
для диагностики любого состояния или заболевания в КП.
Таблица 5 (гл. 7)
В связи с этим в первую очередь должна быть обеспечена диагностика
наиболее вероятных состояний (симптомокомплексов), обусловленных влия-
нием факторов космического полета, и наиболее вероятных заболеваний.
Однако, учитывая возможность развития непрогнозируемых состояний или
заболеваний, при создании системы МК необходимо обеспечить возможность
анализа состояния жизненно важных систем организма и их регуляции. В
первую очередь это касается сердечно-сосудистой системы, работоспо-
собности, терморегуляции, а также нервно-психической сферы (вопросы
диагностики состояния нервно-психической сферы рассматриваются в гл. 8).
Принцип этапности МК в длительных КП предусматривает проведение
текущего анализа сообщений космонавтов об их самочувствии и получение от
них данных о некоторых показателях: частоте сердечных сокращений,
артериальном давлении и температуре тела. Эти данные особенно важны
после выполнения ими сложных и эмоционально насыщенных элементов
полета (внекорабельной деятельности, ночных работ, при длительном нару-
шении режима труда и отдыха, возникновении нештатных ситуаций и др.), и в
случае их отрицательной динамики может возникнуть необходимость про-
ведения внепланового углубленного медицинского обследования для кор-
рекции использования средств профилактики или выдачи медицинских
рекомендаций экипажу и руководителям полетом.
238
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
Принцип индивидуализации обследований предусматривает проведение
МК в полете на основе результатов отбора и медицинского наблюдения во
время пребывания членов экипажа в отряде космонавтов и подготовки к
полету с учетом особенностей в состоянии здоровья, характера реагирования
на внешние воздействия и наличия (или выявления в ходе полета) потен-
циально «уязвимых» систем или органов (lokus minoris resistencia).
Коррекция программы медицинских обследований проводится в зависи-
мости от характера развивающихся в полете реакций тех или иных систем и
включает в себя изменение как сроков, так и объема обследований.
Оценка изменений показателей с учетом адекватности условиям полета
состоит в интерпретации полученных результатов с точки зрения адекват-
ности условиям среды, когда ряд развивающихся в полете изменений (потери
минеральных компонентов скелетом, развитие физической и ортостатической
детренированности, функциональная эритроцитопения и др.) могут тракто-
ваться как соответствующий условиям полета и объему профилактических
мероприятий.
Преемственность медицинских обследований в полете и клинико-физио-
логических обследований до и после полета достигается использованием
идентичных методических приемов и условий проведения обследований.
Информационно-анамнестический анализ направлен на ознакомление с
медицинской документацией в банке данных (особенности анамнеза, резуль-
таты медицинских обследований, проведенных при отборе и подготовке кос-
монавтов к полету).
Эти данные используются для сопоставления с результатами медицинских
обследований во время и после полетов.
Конфиденциальность медицинского контроля предусматривает строгое
соблюдение врачебной этики и установление тесного контакта наземного
медицинского персонала с экипажем во время и после полета.
Общая методология обследования членов экипажей
в длительных КП
Методология, используемая при проведении МК, определяется не только
потребностями контроля состояния здоровья, работоспособности, функцио-
нальных резервов и проведения диагностики неблагоприятных состояний и
заболеваний в КП, но и в значительной степени техническими ограничениями
при дистанционной диагностике и получением достаточной для этого клини-
ко-физиологической информации с ОС «Мир». В конечном итоге эта проблема
решается на основе компромисса между медицинскими потребностями и тех-
ническими возможностями их реализации.
Для медицинского контроля используют несколько источников инфор-
мации. К ним относятся:
- информация, получаемая во время доверительных бесед медицинского
персонала с экипажем, сообщения с борта о состоянии здоровья и резуль-
татах само- и взаимоконтроля по специальным опросникам или в произ-
вольной форме (информация о текущем состоянии);
- телеметрическая регистрация и анализ физиологических показателей
при оперативном МК и углубленных медицинских обследованиях с прове-
дением функциональных проб;
239
Гпава 7
- телеметрическая регистрация и анализ параметров среды обитания в
жилых отсеках или в скафандре (см. гл. 5);
- данные радиационного контроля (см. гл, 6);
- материалы радиообмена экипажа с Центром управления полетами и
телевизионного наблюдения за ними;
- сведения о качестве выполнения отдельных элементов полетного зада-
ния и ежедневной программы полета в целом с количественным и качест-
венным анализом ошибок, совершенных каждым членом экипажа (см. гл. 8).
В общем виде схема получения данных о состоянии здоровья космонавтов
в полете применительно к задачам МК может быть представлена следующим
образом [Н.Н.Гуровский и соавт., 1987].
Первый этап - получение от экипажа данных о наличии (или отсутствии)
необычных ощущений, жалоб, физиологических и патологических про-
явлений.
Второй этап - при наличии каких-либо жалоб или ненормальных про-
явлений жизнедеятельности врачи-специалисты принимают меры для полу-
чения более детального описания космонавтами своих ощущений.
Третий этап - построение рабочей гипотезы - базируется не только на
данных опроса, но и на результатах анализа результатов объективных ис-
следований, проводимых в соответствии с программой или по показаниям,
что позволяет более обоснованно построить рабочую гипотезу о нарушении
функций той или иной системы или оценить состояние организма в целом.
Если полученные сведения недостаточны для диагностики, то необходимо
получить дополнительную информацию на основе детализации жалоб в их
динамике и результатов дополнительных исследований в соответствии с
рабочей гипотезой.
При получении информации о результатах само- и взаимоконтроля особое
значение имеет взаимодействие медицинской группы с членами экипажа как с
активными помощниками врачебного персонала. При этом важны два мо-
мента.
Первый - это наличие полного доверия между врачебным персоналом и
членами экипажа. Если члены экипажа выступают в роли помощников врачей,
то они должны видеть в каждом враче активного участника выполнения
программы полета. Вполне понятно, что контакт врачебного персонала и
космонавтов складывается не во время полета, когда общение между ними
может производиться «на дистанции», а в процессе всей подготовки членов
экипажа к полету, включая проведение периодических обследований и
контроль их состояния во время тренировок и специальных обследований.
Второй момент - это специальная медицинская подготовка членов экипажа,
включающая изучение влияния факторов космического полета на организм
человека, освоение методик проведения само- и взаимоконтроля, приобре-
тение навыков оценки и описания собственных ощущений и их динамики и
т.д.
Практика мониторинга в длительных космических полетах
Медицинский контроль в длительных КП включает оперативный контроль
во время активных участков полета и внекорабельной деятельности,
ежедневный текущий контроль и периодические углубленные медицинские
240
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
обследования, которые проводятся в соответствии с программой или по
показаниям (рис. 1, гл. 7).
Оперативный медицинский контроль во время выведении на орбиту и
возвращения на Землю транспортных кораблей с экипажем на борту, а также
при стыковках и перестыковках осуществляется при регистрации ЭКГ в груд-
ном биполярном отведении DS (ЭКГоз) и частоты дыхания с использованием
других источников информации, указанных выше.
Рис. 1 (гл. 7)
Виды медицинского контроля в космическом полете
Во время ВКД дополнительно регистрируют заушную температуру тела и
параметры скафандра (давление, газовый состав, температура и др.), кото-
рые используются и для расчета теплового статуса организма (рис. 2, гл. 7).
Рис. 2 (гл. 7)
Параметры
оперативного медицинского контроля
241
Гпава 7
Текущий ежедневный медицинский контроль включает постоянную субъек-
тивную оценку своего состояния самими членами экипажа, контроль окру-
жающей среды и наблюдения специалистов (рис. 3, гл. 7).
Субъективная оценка самочувствия и состояния членов экипажа включает
утренние сообщения о самочувствии, сообщение о состоянии в соответствии с
медицинским опросником, данные радиосвязи со специалистами Центра
управления полетами (ЦУП), анализ доверительных бесед врача экипажа и
других медицинских специалистов с космонавтами.
Рис. 3 (гл. 7).
Текущий ежедневный медицинский контроль
Контроль состояния окружающей среды и наблюдений специалистов
производят путем оценки параметров газового состава и микроклимата жилых
отсеков, радиационного мониторинга, контроля режима труда и отдыха, а
также оценки психоневрологического статуса на основе анализа радио-
переговоров с Центром управления полетами.
Обеспечение внекорабельной деятельности (ВКД) включает медицинский
контроль в период, предшествующий этой деятельности, и непосредственно
во время ее выполнения [И.П.Абрамов, А.С.Барер, М.И.Вакар и соавт., 1982;
А.С.Барер, 1987; А.С.Барер, М.И.Вакар, С.Н.Филлипенков и соавт., 1990].
При подготовке к работе в открытом космосе медицинский контроль для
решения вопроса о готовности космонавтов к ВКД включает пробу с ручной
велоэргометрией за 8-12 суток до ВКД и функциональную пробу с физичес-
кой нагрузкой на велоэргометре (велоэргометрия ногами) за 6-8 суток до
ВКД, регистрацию ЭКГ05 в покое, измерение артериального давления и
температуры тела и сообщения о самочувствии (беседа с врачом) в день
выхода.
242
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
Непосредственно во время ВКД осуществляют:
- телеметрическую регистрацию 3KrDS, пневмограммы и заушной темпе-
ратуры тела и анализ сообщений космонавтов о самочувствии;
- контроль параметров скафандра (телеметрическая регистрация дав-
ления и температуры, газовой среды в скафандре, давления в кислородных
баллонах, концентрации СО2, температуры воды на входе и выходе костюма
жидкостного охлаждения; расчет энерготрат по потреблению кислорода и по
выделению углекислоты). При выходе контролируемых показателей за допус-
тимые границы (для температуры тела этот диапазон составляет 34,5-37,5 °C,
оптимальные пределы 36 ± 0,5 °C) возможны временное прекращение или
снижение интенсивности работы, изменение терморегулирования и другие
мероприятия.
Периодические углубленные медицинские обследования состояния ос-
новных систем организма являлись наиболее важной составной частью МК во
время длительных КП на станции «Мир» [А.И.Григорьев, А.Д.Егоров, 1997;
Grigoriev, Egorov, 1997].
Они включают исследования сердечно-сосудистой системы в состоянии
покоя и при функциональных нагрузках, мышечной системы и оценку
штатных режимов физической тренировки, проведение в некоторых полетах
биохимических анализов мочи и крови и клинического анализа крови, имму-
нологические исследования (рис. 4, гл. 7).
Для исследования сердечно-сосудистой системы использовали бортовую
аппаратуру «Гамма 1А», информация с которой передавалась в аналоговом
виде с помощью радиотелеметрической системы. Аппаратура обеспечивала
формирование программы из шести параметров в различных комбинациях
для исследований в состоянии покоя и при функциональных пробах и вклю-
чала 14 готовых наборов параметров. Кроме того, можно было использовать
произвольные наборы параметров в случае необходимости. Аппаратура «Гам-
ма 1А» обеспечивала регистрацию электрокардиограммы в 12 стандартных
отведениях и в грудном биполярном отведении отведении DS (ЭКГ05), ар-
териального давления тахоосциллографическим методом и методом Корот-
кова, фазовой структуры сердечного цикла (кинетокардиограмма и ЭКГ05),
венозно-артериальную пульсограмму (ВАП) шейного сосудистого пучка, ско-
рости распространения пульсовой волны (сфигмограммы с различных участ-
ков сосудистого ложа), регионарной гемодинамики методом реографии
(реограммы регистрировали с головы, туловища, конечностей). Из различных
комбинаций перечисленных параметров формировали программы для про-
ведения обследований в состоянии покоя и при функциональных пробах с
дозированной физической нагрузкой на велоэргометре и с приложением
отрицательного давления к нижней части тела (ОДНТ).
Ряд других углубленных обследований сердечно-сосудистой системы, в
частности холтеровское мониторирование и эхокардиографические исследо-
вания сердца, проводили в некоторых полетах с помощью автономных
приборов.
Периодические обследования мышечной системы включали измерения
массы тела и объема голени, исследование эффективности штатных режимов
физической тренировки с помощью локомоторного теста на бегущей дорожке
и тестов на динамическую и статическую выносливость антигравитационной
мускулатуры. Для оценки общей выносливости мышечной системы рук и
243
Гпава 7
возникающих при этом реакций некоторых показателей сердечно-сосудистой
системы при подготовке к ВКД проводили ручной велоэргометрический тест.
Биохимические исследования крови и мочи проводили лишь в некоторых
полетах. С этой целью на станции «Мир» использовался прибор «Рефлотрон»,
основанный на методах «сухой» химии, а также индикаторные полоски для
полуколичественного анализа мочи.
Периодические углубленные медицинские обследования космонавтов
во время длительных КП на станции «Мир»
Мышечная система Масса тела Объем голени Локомотор- ный тест на БД Тесты на динамичес- кую и стати- ческую вы- носливость антигравита- ционных мыщц Ручной вело- эргомет- рический тест Биохими- ческие исследо- вания Анализ крови методом «сухой» химии Полуко- личест- венный анализ мочи с помощью индика- торных полосок Сердечно-сосудистая система (основные программы) Базовая аппаратура Тамма 1А": 1. ЭКГ в 12 отведениях 2. Функциональная проба с ОДНТ: (схема:-25, -35 и -45 мм рт.ст. длитель- ностью 1, 3 и 3 мин; или -25,-35,-40 и -50 мм рт.ст. в течение 1, 2, 3 и 3 мин) -3Krds, УО (РГ метод), АДто и РЭГ(фронтомастои- дальное отведение) 3. Функциональная проба с физической нагрузкой (125 и 175 Вт в течение 5 и 3 мин с интервалом 1 мин или 125, 150 и 175 Вт в течение 3 мин на каждой ступени) -3Krds, АДтк (на 3-й ми- нуте каждой ступени), АДто и УО до и после нагрузки Клини- ческий анализ крови Система «Микро- взор» (микро- скоп с бортовым телеви- зионным передат- чиком) обеспе- чивала анализ крови из пальца и передачу результа- тов на Землю по ТВ Иммунология Специальная укладка ИГС-3 обеспечивала измерение содержания в сыворотке крови иммуно- глобулинов классов А, М и G и передачу результатов по радиоканалу
Анализ периферической крови производился во время некоторых по-
летов на станции «Мир» с помощью системы «Микровзор» (сопряжение
микроскопа с бортовым телевизионным передатчиком), бортового ви-
деомагнитофона, микропипеток для взятия крови, предметных стекол,
реактивов (Каландарова, Поляков, Гончаров, 1990). Эта система поз-
воляла регистрировать число форменных элементов крови, гемо-
глобин, гематокрит, оценивать морфологические особенности эритро-
цитов непосредственно врачом на борту станции и в лабораторных
условиях при анализе записанных на видеокассете микроскопических
картин мазков крови
Рис. 4 (гл. 7).
Периодические углубленные медицинские обследования
Исследования морфологического состава капиллярной крови проводили во
время некоторых полетов на станции «Мир» (как правило, с участием врача-
космонавта) с помощью комплекса «Микровзор» (микроскопа с бортовым
телевизионным передатчиком). В состав комплекса входили микроскоп со
специальным тубусом, сменными объективами и телекамерой для передачи
изображенния клеток крови на Землю и одновременной видеозаписи, укладка
с растворами, камера Горяева для определения количества эритроцитов и
244
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
лейкоцитов, набор окрашенных стекол, микропипетки, реактивы и счетчик
для определения лейкоцитарной формулы [В.В.Поляков, С.М.Иванова,
В.Б.Носков и соавт, 1998]. Эта система позволяла регистрировать число фор-
менных элементов крови, измерять гемоглобин и гематокрит, определять и
оценивать морфологические особенности эритроцитов непосредственно вра-
чом на борту станции и в лабораторных условиях при анализе записей мик-
роскопических картин мазков крови.
Помимо клинико-физиологических обследований, проводили также сани-
тарно-гигиенические исследования среды обитания в жилых отсеках станции.
Эти исследования включали: определение функционального состояния слухо-
вого анализатора космонавтов, параметров шумового воздействия в жилых
отсеках, состояния аутомикрофлоры, микробной загрязненности поверхностей
отсеков станции, микропримесей в газовой среде и оценку процессов фор-
мирования микропримесей среды обитания (см. гл. 5).
Заключение
Медицинский контроль в длительных КП направлен в первую очередь на
выявление и диагностику неблагоприятных состояний, обусловленных влия-
нием факторов космического полета, а также возможных заболеваний и
повреждений при проведении различных работ (травмы, ожоги, поражения
электрическим током и др.) или нарушений состояния здоровья при возник-
новении некоторых аварийных ситуаций (нештатное функционирование сис-
темы жизнеобеспечения, частичная разгерметизация жилых отсеков, пожар и
т.д.). Специальное внимание уделялось выявлению и устранению факторов
риска, способствующих развитию различных патологических процессов.
Выявленные изменения в организме человека при длительном пребывании
в невесомости носили адаптивный характер и характеризовались рядом зако-
номерно развивающихся в этих условиях симптомокомплексов (первичных
изменений), которые могут повысить риск возникновения вторичных небла-
гоприятных состояний или даже заболеваний, особенно в период ре-
адаптации. Эти вторичные изменения могут проявляться снижением рабо-
тоспособности и ортостатической устойчивости, повреждением связок и
мышц, увеличением вероятности образования камней в почках и переломов,
снижением общей резистентности и повышением вероятности развития
инфекционных заболеваний, нарушением моторной регуляции и др.
Синдром КБД, являющейся наиболее выраженным и субъективно неблаго-
приятным состоянием, развивающимся в начальной фазе микрогравитации,
может квалифицироваться как кратковременная патологическая реакция, воз-
никающая в ответ на действие неадекватных внешних условий, главным
образом невесомости.
Изменения со стороны основных систем организма, проявляющиеся зако-
номерно развивающимися симптомокомплексами и модификацией структуры
ряда органов, изменением энергетики, гомеостатических показателей водно-
солевого баланса, сердечно-сосудистой и других систем, а также нейро-
гуморальных механизмов регуляции, вероятно, отражают установление ново-
го уровня функционирования основных систем организма, оптимального для
конкретных условий. Однако в настоящее время в ряде случаев еще недо-
статочно ясна клиническая значимость выявляемых изменений в условиях
245
Гпава 7
полета. Вместе с тем закономерно развивающиеся в длительных КП симпто-
мокомплексы изменений со стороны основных систем организма увеличивают
риск развития вторичных неблагоприятных нарушений, которые наиболее
рельефно могут проявляться в реадаптационный период.
Совокупность изменений (в ряде случаев клинически значимых) в
различных системах организма человека, связанная с воздействием силы тя-
жести после длительного пребывания в невесомости, может быть квалифи-
цированна как постневесомостный гравитационно (1д)-обусловленный синд-
ром. Этот синдром в целом является преходящим (начиная с первых часов
пребывания на Земле) процессом, связанным с реадаптацией к условиям зем-
ной силы тяжести после длительного пребывания в невесомости.
Наиболее опасные состояния, требующие экстренной диагностики и меди-
цинской помощи, могут возникнуть при частичной разгерметизации жилых
отсеков, нарушениях в работе систем жизнеобеспечения, попадании микроме-
теоритов, загрязнении корабля твердыми или жидкими частицами и при
острых радиационных поражениях. К таким состояниям относятся острая
гипоксия; синдром закипания жидкостей организма; декомпрессионная бо-
лезнь; аэроотит и аэросинусит; отравление углекислым газом; ожоги; меха-
нические повреждения (травмы); механические и химические воздействия
твердых или жидких частиц и др.
Выбор комплекса физиологических параметров, функциональных проб и
методов анализа информации, необходимых и достаточных (с учетом других
источников информации) для диагностики в космических полетах, основы-
вается на следующих принципах:
- использовании информативных неинвазивных методов регистрации и
функциональных проб, позволяющих диагносцировать неблагоприятные со-
стояния организма и наиболее вероятные заболевания, оценивать динамику
физиологических показателей, степень напряжения регуляторных систем и
прогнозировать возможные тенденции изменений в состоянии организма;
- дифференцировании физиологических состояний, адекватных текущим
условиям внешней среды, от патологических и специфических проявлений
реакций от неспецифических;
- дифференцировании явлений защитно-приспособительного или компен-
саторного характера («физиологической меры против болезней», по терми-
нологии И.П.Павлова) от проявлений патологического характера.
Проведение медицинского контроля в длительных КП на ОС «Мир» осно-
вывалось на следующих принципах: патогенетический подход; этапность
обследований; индивидуализация обследований; коррекция программы
обследований в зависимости от состояния членов экипажа; оценка изменения
функций организма с учетом адекватности условиям среды; преемственность
проведения обследований на всех этапах подготовки к полету, в полете и
после его завершения; информационно-анамнестический анализ, предусмат-
ривающий использование информации, содержащейся в базе данных; конфи-
денциальность результатов медицинских обследований.
К числу основных источников информации о состоянии космонавтов в
полете относятся: данные, получаемые по каналам телеметрии, о состоянии
систем организма и о параметрах микроклимата в жилых отсеках или ска-
фандре; материалы радиообмена экипажа с Центром управления полетами, а
также специальные сообщения с борта о самочувствии космонавтов; мате-
246
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
риалы телевизионного наблюдения за членами экипажей; сведения о качест-
ве выполнения отдельных элементов полетного задания и программы полета
в целом.
Медицинский контроль в длительном космическом полете включает:
• оперативный МК на активных участков полета и при внекорабельной
деятельности, который осуществляется путем регистрации электрокар-
диограммы в грудном биполярном отведении DS (ЭКГ05) и частоты дыхания.
При ВКД дополнительно регистрируется заушная температура тела, а также
параметры скафандра, которые используются для расчета теплового статуса
организма космонавтов;
• текущий ежедневный МК включает постоянную субъективную оценку
состояния самими членами экипажа, контроль окружающей среды и наблю-
дения специалистов;
• периодические углубленные медицинские обследования, включающие
исследования сердечно-сосудистой системы в состоянии покоя и при функ-
циональных нагрузках, обследование мышечной системы космонавтов и
оценку штатных режимов физической тренировки, проведение в некоторых
полетах биохимических анализов мочи и крови и клинического анализа крови,
иммунологические исследования.
Указанные виды медицинских обследований, проводимые для диагностики,
используются также для получения научной медицинской информации и
являются составной частью программы медицинских исследований на борту
станции «Мир». В свою очередь, результаты медицинских исследований, не
включенных в штатную программу медицинского контроля, также использу-
ются в диагностических целях.
В заключение отметим, что обоснованные в настоящей работе подходы к
методологии проведения и созданию системы медицинского контроля явились
моделью для практической разработки такой системы и ее реализации в
длительных КП на станции «Мир».
Литература
Абрамов И.П., Барер А.С., Вакар М.И. и соавт. Физико-гигиенические аспекты
обеспечения работы космонавтов во время орбитального полета // Космич. биол. и
авиакосм. мед. - 1982. - Т. 16, № 6. - С. 16-22.
Барер А.С., Вакар М.И. Филлипенков С.Н. и соавт. Медицинское обеспечение
работы космонавтов в открытом космическом пространстве // Физиологические
проблемы в невесомости. / О.Г.Газенко и И.И.Касьян, ред. - М., 1990. - С. 179-197.
Барер А.С., Филлипенков С.Н. Работа космонавтов в скафандре // Космическая
биология и медицина / О.Г.Газенко, ред. - М., 1987- С. 146-176.
Газенко О.Г, Григорьев А.И, Егоров А.Д. От 108 мин до 438 суток и далее... //
Авиакосм, и экол. мед. - 2001. - Т. 35, № 3. - С. 5-13.
Газенко О.Г, Григорьев А.И. Основные направления и результаты научных
исследований института медико-биологических проблем с 1963 по 1988 год //
Авиакосм, и экол. мед. - 1998. - Т. 32, № 5 - С. 14 -17.
Газенко О.Г, Григорьев А.И., Егоров АД. Реакции организма человека в
космическом полете. // Физиологические проблемы невесомости / О.Г.Газенко,
И.И.Касьян, ред. - М., 1990. - С. 15-48.
Газенко О.Г, Григорьев А.И., Егоров А.Д. Физиологические эффекты действия
невесомости на человека в условиях космического полета // Физиолог, человека. -
1997. - Т. 23, № 2. - С. 138-146.
247
Глава 7
Григорьев А. И., Егоров А.Д. Длительные космические полеты // Космическая
биология и медицина. Совместное российско-американское издание в 5 томах. - Т. 3:
Человек в космическом полете. - Кн. 2. / В.В.Антипов, А.И.Григорьев, К.Лич Хантун,
ред. - М., - 1997. - С. 368.
Григорьев А.И., Егоров А.Д. Теория и практика медицинского контроля в
длительных космических полетах // Авиакосм, и экол. мед. - 1997. - Т. 30, № 1.- С.
14-25.
Гуровский Н.Н., Егоров А.Д., Ицеховский О.Г., Попов И.И. Медицинский контроль за
состоянием космонавтов в полете // Космическая биология и медицина / О.Г.Газенко,
ред. - М., 1987.-. С. 242-254.
Егоров А.Д. Квалификация реакций организма человека, развивающихся в
условиях микрогравитации // Авиакосм, и экол. мед. - 1996. - Т. 30, № 4. - 14-20.
Коваленко Е.А., Касьян И.И. К проблеме патогенеза действия на организм
невесомости // Физиологические проблемы невесомости / О.Г.Газенко, И.И.Касьян,
ред. - М., 1990. - С. 215-251.
Космическая биология и медицина // Совместное российско-американское издание
в 5 томах / Газенко, Григорьев, Никогосян; Молер, ред. - Т. 3: Человек в космическом
полете. - М., 1997.
Космическая биология и медицина // Совместное российско-американское издание
в 5 томах. Обитаемость космических летательных аппаратов. Среда обитания
космических летательных аппаратов / А.М.Генин, Ф.М.Салзман, ред. - М., 1994. - Т. 2.
- С. 9-23.
Лосев И.И. Патологический процесс // Большая медицинская энциклопедия.- М.,
1982.-Т. 18. - С. 415-416.
Поляков В.В., Иванова С.М., Носков, В.Б. и соавт. Гематологические исследования в
условиях длительных космических полетов // Авиакосм, и экол. мед. - 1998. - Т. 32,
№. 2. - С. 9-18.
Busby D.E. Ц Space Life Sciences. - 1968. - Vol. 1, № 2-3. - P. 157-42.
Gofman A., Payne EMF. Sickness // Longman Dictionary of Scientific Usage. - Moscow.
Grigoriev A.I., Egorov A.D. General Mechanisms of the Effects of Weightlessness on the
Human Body // Advances in Space Biology and Medicine / S.L.Bonting, ed. - Greenwich,
Connecticut. London, England, JAI Press Inc. - 1992. - Vol. 2. - P. 1-42.
Grigoriev A.I., EgorovA.D. Medical Monitoring in Long-Term Space Missions // Advances
in Space Biology and Medicine / S.L.Bonting, ed. - Greenwich, Connecticut. London,
England, JAI Press Inc. - 1997. - Vol. 6. - P. 167-191.
Grigoriev A.I., Egorov A.D. The effects of prolonged spaceflights on the human body
//Advances in Space biology and medicine / S.L.Bonting, ed. - Greenwich, Connecticut.
London, England, JAI Press Inc. - 1991. - Vol. 1. - P. 1-35.
Grigoriev A.I., Kapiansky A.S., Popova I.A. Metabolic changes in weightlessness and
mechanisms of their hormonal regulation. // Proceedings of the 3rd International
symposium on space medicine in Nagoya / N.Matsui, H. Seo, eds. - Nagoya, 1992. -
Research Institute of Environmental Medicine. Nagoya University. - P. 11-24.
Kvetnansky R., Noskov V.B., Biazicek P et at. Activity of the sympathoadrenal system in
cosmonauts during 25-day space flight on station Mir // Acta Astronaut. - 1991. - Vol. 23.
- P. 109-116.
Kvetnansky R.,Davydova N.A., Noskov V.B. et al. Plasma and urine catecholamine levels
in cosmonauts during long-term stay in space station Salyut-7 Ц Acta Astronaut. - 1988. -
Vol. 17. - P. 181-186.
Mano T. Sympathetic nerve mechanism of human adaptation to environment: findings
obtained by recent microneurographic studies // Environmental Medicine - 1990. - Vol. 34.
P. 1-35.
Russky yazyk Publishers. - 1987 - P. 370.
248
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
Результаты медицинского контроля состояния
здоровья экипажей
И.В.Алферова, В.В.Криволапов, В.Р.Лямин, А.А.Дрожжин,
М.В.Домрачева, В.А.Талавринов
Организация медицинского
контроля состояния здоровья космонавтов.
Общая оценка состояния здоровья членов экипажа
в длительных пилотируемых полетах
Орбитальная пилотируемая станция «Мир» - многоцелевой постоянно
действовавший пилотируемый комплекс модульного типа, предназначавшийся
для выполнения программ космических исследований в интересах науки и
народного хозяйства. Станция «Мир» обеспечивала необходимые условия для
работы и отдыха экипажа и обеспечивала функции управления всеми элемен-
тами, снабжения их электроэнергией, передачи на Землю телеметрической
информации о результатах научных исследований и экспериментов и другие
функции.
В течение 15 лет 35 российских космонавтов, 7 астронавтов США, 1 астро-
навт ЕКА (гражданин Германии), 1 астронавт Франции жили и работали на
станции в составе 28 основных экспедиций (ЭО). Продолжительность
длительных экспедиций составляла от 73 до 438 суток. Совместно с основ-
ными экспедициями на станции работали 16 экспедиций посещения длитель-
ностью от недели до месяца. По 2 раза работали на станции 18 человек, по 3
раза - 4 человека (С.Авдеев, В.Афанасьев, А.Калери и астронавт США Чарлз
Прекорт), 4 раза - 1 человек (А.Викторенко), 5 раз - 1 человек (А.Соловьев).
За время полета станции «Мир» выполнено более 23 тысяч научных экспе-
риментов и исследований по астрофизике, геофизике, космическим техно-
логиям, медицине, биологии и биотехнологии. Многие из этих экспериментов
не имеют аналогов в мире. Высококачественное выполнение программ полета
и спокойное, комфортное проживание космонавтов на станции были возмож-
ны только при хорошем самочувствии и высоком уровне работоспособности.
Наблюдение за состоянием здоровья космонавтов на протяжении всего
полета, периодическая оценка функциональных возможностей организма -
основные задачи, которые возложены на медицинские структуры, ответствен-
ные за медицинское обеспечение космических полетов (КП).
За 40 лет пилотируемой космонавтики произошли существенные измене-
ния в подходах и организации медицинского контроля (МК) состояния
здоровья космонавтов. В период кратковременных пилотируемых полетов на
летательных аппаратах «Восток», «Восход», «Союз» основное внимание уде-
ляли контролю выживаемости человека, необходимости определения крити-
ческих изменений состояния здоровья для решения вопроса о возможности
продолжения полета или его прекращении. При этом использовали относи-
тельно небольшое количество средств регистрации физиологического состоя-
ния организма [П.В.Васильев и соавт., 1965; Н.М.Сисакян, 1965; Е.И.Воробьев
и соавт., 1969; Н.Н.Гуровский и соавт., 1974].
249
Гпава 7
Начиная со 2-го десятилетия эры пилотируемых полетов главным направ-
лением развития космонавтики явилась эксплуатация длительно функциони-
рующих орбитальных станций. Уделялось внимание накоплению информации
об особенностях реакций различных физиологических систем и организма в
целом на различных стадиях полета, определению фаз и эффективности
адаптации человека к условиям полета, возможностям увеличения его про-
должительности [В.В.Калиниченко и соавт., 1970; Е.А.Коваленко и соавт.,
1973; В.А.Дегтярев и соавт., 1974]. Медицинские исследования, проведенные
на станциях «Салют», позволили выделить ряд симптомокомплексов, форми-
рующихся во время длительных КП, и определить основные направления для
построения схемы МК.
Медицинский контроль на ОК «Мир» сформировался как многофункцио-
нальная структура, использующая различные методы и подходы, позволяю-
щая непосредственно во время полетов получать необходимый объем инфор-
мации для решения основной задачи, возлагаемой на систему медицинского
обеспечения - обеспечения здоровья и безопасности экипажа для оптималь-
ной работы в течение всех этапов полета.
Для этих целей использовали следующие источники информации:
Радиопереговоры:
- анализ радиообмена экипажа с главным оператором и со специа-
листами Центра управления полетами (ЦУП);
- сообщения о состоянии здоровья в произвольной форме или по данным
заполнения специального опросника (формы 020);
- доверительные беседы членов экипажа с представителем Группы меди-
цинского обеспечения (ГМО) и врачом экипажа.
Телеметрическая информация: физиологическая информация во время
проведения МК, медицинских экспериментов по научным программам, во
время внекорабельной деятельности, при проведении медицинских обследо-
ваний по показаниям.
Телевизионная информация:
- материалы телевизионного наблюдения за членами экипажей;
- контроль медицинских процедур и профилактических мероприятий;
- телевизионные наблюдения по показаниям.
В основу построения системы МК заложен патогенетический принцип, в
соответствии с которым осуществляли выбор комплекса показателей жизне-
деятельности организма и функциональных проб, позволяющих диагности-
ровать возникновение наиболее вероятных неблагоприятных состояний и
заболеваний в полете, оценивать динамику физиологических показателей,
характеризующих жизненно важные функции организма и эффективность
применения средств профилактики этих состояний.
Специфика медицинских обследований состояла в том, что пациентами
врачей были здоровые, специально подготовленные к полету люди, у кото-
рых, прежде всего, оценивались функциональные особенности состояния
основных систем организма, изменяющегося под влиянием факторов КП.
Основой, с помощью которой оценивали состояние здоровья космонавтов в
полете, являлось сочетание периодических обследований с использованием
специально разработанных схем функциональных нагрузочных проб с дина-
мическим наблюдением за изменениями основных показателей жизнедея-
тельности организма на протяжении всего полета.
250
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
Проведение МК на ОС существенно отличалось от земных условий, так как
обследования и диагностика осуществлялись дистанционно, когда «паци-
енты» находились от врача на огромном расстоянии. Врач, отвечающий за
МК, должен в реальном времени располагать достаточным набором меди-
цинской информации, позволяющей оценивать состояние здоровья космо-
навта и безопасность проведения функциональных проб и предложенных
мероприятий.
Медицинский контроль, реализованный на ОС «Мир», - это итог мно-
голетней работы сотрудников различных лабораторий и отделов Института
медико-биологических проблем. Используя свой большой опыт и знания, они
внедрили в практику МК результаты своих научных исследований, реали-
зованные в следующих видах деятельности:
- текущий контроль, оценка и прогнозирование изменений состояния
здоровья членов экипажа;
- диагностика неблагоприятных состояний, развивающихся под влиянием
факторов полета, а также заболеваний;
- прогнозирование возможности дальнейшего продолжения полета, а
также реакций на участке спуска и в период реадаптации после приземления.
В зависимости от выполняемых задач МК условно подразделяли на опе-
ративный и функциональный.
Оперативный медицинский контроль (ОМК), обеспечивающий общую
оценку состояния здоровья космонавтов, проводили постоянно на протяжении
периода бодрствования членов экипажа; он включал утренние сообщения о
самочувствии, анализ переговоров в сеансах связи, сообщение о состоянии в
соответствии с медицинским опросником, доверительные беседы врача экипа-
жа или представителей медицинской группы с космонавтами.
Для получения сведений от космонавтов об оценке своего самочувствия
был создан опросник (форма 020) с необходимым набором вопросов, по на-
правленности сходным со структурой сбора анамнеза (табл. 6, гл. 7). Краткие
зашифрованные ответы на вопросы, входящие в форму, регулярно переда-
вались ведущим терапевтам в ЦУП.
Особое внимание уделялось самочувствию космонавтов в период острой
адаптации к невесомости, когда у некоторых из них в первые часы пребыва-
ния на станции отмечались признаки болезни движения. У многих космонав-
тов период острой адаптации протекал благоприятно, они выполняли необхо-
димый объем работ, приступали к выполнению физических тренировок.
Наиболее характерным симптомом при переходе к невесомости было чувство
умеренно выраженного прилива крови к голове в первые дни, заложенность
носа. По данным ТВ-наблюдения, у космонавтов наблюдали одутловатость и
небольшую гиперемию лица, легкое покраснение и инъецирование склер,
снижение мимики, ограничение движений. Отдельные космонавты отмечали
вестибулярную симптоматику, некоторые после перехода в большой объем
станции в течение 4-5 суток (с максимумом в первые двое суток) сообщали о
пространственных иллюзиях, головокружении, тошноте, однократной рвоте,
сухости во рту. Другие космонавты при переходе на станцию ощущали лишь
легкие пространственные иллюзорные явления. У космонавтов, осуществляв-
ших повторные полеты, острый период адаптации проходил гораздо легче,
чем в первые полеты. Как образно выразился Ю.Романенко при повторном
полете, «организм все помнит».
251
Глава 7
Таблица 6 (гл. 7)
Информация с борта - форма 020
Код Информация | Содержание информации | Оценка | Дата
01 Самочувствие Хорошее 1 Удовлетворительное 2 Плохое 3
02 Усталость Отсутствует 1 Появление к концу дня, 2 снимающаяся ночным сном Постоянная и не снимающаяся 3 ночным сном
03 Работоспо- Хорошая 1 собность Удовлетворительная 2 Сниженная 3
04 Длительность Количество часов сна
05 Качество сна Глубокий, непрерывный, 1 освежающий Поверхностный, с пробуждениями 2 Рано проснулся 3 Долго засыпал
06 Профилактика Время занятий на УКТФ и путь в метрах Время занятий на ВБ-3 и выполненная работа в кгм Время занятий с эспандерами
07 Аппетит Сохранен 1 Понижен 2 Отсутствует 3
08 Питание В полном объеме 1 В неполном объеме 2 Пищу не принимал 3
09 Водопо- Обычное, нормальное 1 требление Повышенное 2 Сниженное . 3
10 Боли Отсутствуют 1 Головная боль 2 В грудной клетке 3 В области живота 4 В поясничной или других областях 5
11 Частота Цифры измерения сердечных сокращений
12 Артериальное Цифры измерения давление (макс, и мин.)
13 Температура Цифры измерения тела
14 Динамометрия Цифры измерения
15 Прием лекарств Указать № препарата, число таблеток и время приема
252
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
По данным радиопереговоров и формы 020, все члены экипажей на всем
протяжении полета, за исключением периодов появления некоторых болез-
ненных состояний, свое самочувствие оценивали как «отличное», «хорошее»,
«нормальное», «без проблем». Работоспособность была на высоком уровне. В
отдельные дни, после выполнения сложных работ, к концу дня появлялась
усталость, которая исчезала после ночного сна. Длительность сна у всех
космонавтов составляла 6-8 часов. Сон, как правило, они характеризовали
как глубокий, непрерывный, освежающий. Некоторые космонавты, особенно в
1-й месяц полета, отмечали трудность засыпания. При этом иногда они свя-
зывали это с повышением температуры воздуха на станции и с образованием
«застойных зон» СО? в каютах в ночное время. Аппетит у всех космонавтов
сохранялся на протяжении полета; пищу они съедали в полном объеме (за
исключением отдельных космонавтов, которые употребляли 80-90 % суточ-
ного рациона). Водопотребление обычное, нормальное - в среднем 1,5-2 лит-
ра в день. По данным само- и взаимоконтроля, физиологические показатели
на всех этапах полета колебались в нормальных пределах и без существенных
отклонений от дополетных величин. Температура тела была нормальной.
Функциональный медицинский контроль (ФМК) был направлен на оценку
функционального состояния сердечно-сосудистой системы, биохимического
анализа крови, мочи, на данные антропометрических исследований, а также
при необходимости на проведение исследований для диагностики возникаю-
щих в полете заболеваний. Функциональный медицинский контроль прово-
дился:
- во время выведения, стыковки, перестыковки и возвращения на Землю
(динамические операции);
- во время внекорабельной деятельности (ВКД);
- на различных этапах полета для оценки состояния здоровья и работо-
способности космонавтов;
- во время проведения тренировок с воздействием отрицательного
давления на нижнюю половину тела (ОДНТ), имитирующим ортостатическое
распределение крови в земных условиях.
ФМК во время динамических операций и ВКД включал оценку основных
показателей сердечно-сосудистой системы, функций дыхания и температуры
тела (во время ВКД). При этом использовали аппаратуру «Альфа» и «Бета».
В период функционирования ОС «Мир» на орбиту вывели 31 транспортный
корабль (ТК) «Союз» с 86 космонавтами на борту. Самочувствие всех экипа-
жей в период выведения и стыковок со станцией было хорошим. Контроли-
руемые физиологические показатели находились в пределах физиологи-
ческой нормы и были адекватны условиям полета. На графике представлена
характерная динамика изменений ЧСС у одного из членов экипажа ТК во
время выведения его на орбиту (рис. 5, гл. 7).
Функциональный медицинский контроль на различных этапах полета вклю-
чал:
- исследование биоэлектрической активности сердца в покое по ЭКГ в 12
отведениях (МК-1);
- исследование системы кровообращения при функциональной пробе с
дозированной физической нагрузкой на велоэргометре (МК-5);
- исследование системы кровообращения при функциональной пробе с
воздействием отрицательного давления на нижнюю половину тела (МК-4):
253
Гпава 7
- изучение состояния сердечно-сосудистой системы в условиях покоя
(МК-3);
- измерение массы тела (МК-6);
- измерение объема голени (МК-7);
- исследование системы кровообращения при функциональной пробе с
ручной велоэргометрией (МК-8);
- биохимическое исследование крови (МК-12);
- биохимическое исследование мочи (МК-27);
- определение гематокрита (МК-120);
- исследование биоэлектрической активности сердца в течение суток
(МК-44-4).
40 -*—1—I—I—I—|—I—|—|—I—г*1—I—I—Г"1—I—Г~1—I—I—I—!—I—I—I—I—I—Г“1—г-1—Г~Т 1—Г~1—I—Г
-------01.07.93 --Ж—06.08.89 " "01.07.93 А 13.08.98
Рис. 5 (гл. 7). Динамика ЧССу одного из космонавтов
при выведении корабля «Союз» па орбиту
Результаты медицинского контроля представлены в последующих разделах
данной главы.
При функциональном контроле состояния сердечно-сосудистой системы
использовали многофункциональную комплексную бортовую аппаратуру
«Гамма-01», позволяющую регистрировать электрокардиограмму (ЭКГ) в 12
отведениях, а также получать физиологические параметры, характеризую-
щие:
- артериальное давление;
- объемы гемоциркуляции;
- фазовую структуру сердечного цикла левого и правого желудочка
сердца;
- кровенаполнение яремных вен и величины давления в легочной ар-
терии;
- кровообращение головного мозга и регионарное кровообращение.
При использовании специально разработанных функциональных нагру-
зочных проб не только оценивали состояние сердечно-сосудистой системы, но
и по их результатам ориентировочно судили о физической работоспособности
космонавтов и об уровне ортостатической устойчивости.
254
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
Диагностические возможности применявшихся аппаратуры и режимов
функциональных воздействий достаточны для своевременного выявления не-
благоприятных изменений в состоянии здоровья космонавтов, оценки их
физической работоспособности и ортостатической устойчивости. Для обеспе-
чения безопасности обследований с использованием функциональных нагру-
зочных проб были разработаны требования к организации их проведения:
- Функциональные пробы с приложением отрицательного давления к
нижней половине тела (ОДНТ) при использовании малых режимов разре-
жения более 10 минут и с режимами разрежения от 30 мм рт.ст. и выше про-
водят обязательно в зоне сеансов связи со сбросом основных медицинских
показателей на Землю в реальном времени по каналам телеметрии.
Таблица 7 (гл. 7)
Перечень показаний к прекращению функциональной пробы с воздействием ОДНТ
в условиях космического полета
Вид показания Описание показаний
По субъективным показаниям Просьба обследуемого вне зависимости от наличия объективных показаний
Требование помогающего вне зависимости от наличия объективных показаний
Сообщение обследуемого о чувстве головокружения, жара, появления нарушения зрения, тошноты и других дискомфортных ощущений
Сообщение помогающего о резком побледнении обследуемого, появлении у него повышенной потливости (холодный липкий пот на лбу), позывов на рвоту и рвоты, потере сознания или признаков неадекватного поведения обследуемого
По объективным показателям Развитие абсолютной и относительной брадикардии, наступившей вслед за тахикардией
Развитие неадекватной разрежению тахикардии (более 120-130 уд/мин)
Развитие артериальной гипотонии, особенно по данным минимального и среднединамического давления (снижение более чем на 20 мм рт.ст.)
Нарушения сердечной деятельности: нарушения проводимости и ритма сердечных сокращений (множественные экстрасистолы, блокада проводящих путей, развитие пароксизмальной тахикардии и др.), появление на DKFjs признаков ишемии миокарда
Резкое уменьшение или альтернация амплитудных характеристик элементов тахоосциллограммы, реоэцефалограммы
Резкое изменение контура кривой РЭГ (резкое увеличение ее амплитуды, появление признаков сосудистой атонии)
255
Глава 7
- Функциональные пробы с использованием субмаксимальных и макси-
мальных нагрузок на велоэргометре обязательно проводят в зоне сеансов
связи со сбросом основных медицинских показателей на Землю в реальном
времени по каналам телеметрии.
- Основными медицинскими показателями, необходимыми при МК во
время функциональных нагрузочных проб являются: изменения ЭКГ; частота
сердечных сокращений; артериальное давление; ударный и минутный объемы
кровообращения; кровенаполнение сосудов головного мозга ( ОДНТ).
Таблица 8 (гл. 7)
Критерии прекращения пробы с дозированной физической нагрузкой
Вид показания Описание показаний
Клинические Достижение субмаксимальной для данного возраста ЧСС (85 % от максимальной, определяется по формуле: 220 - возраст х 0,85) Выраженная гипертензивная реакция АД (повышение до 220/120 мм рт.ст. и больше) Появление болей за грудиной с типичной иррадиацией или атипическим болевым синдромом в области грудной клетки Появление ощущения нехватки воздуха, удушья, резкой одышки Отсутствие повышения или снижения АД на 5-10 мм рт.ст. ниже исходного уровня или ниже уровня предыдущей ступени, падение пульсового АД; превышение диастолического давления свыше 120 мм рт.ст. Изменение цвета кожных покровов: появление бледности, цианоза, резкой гиперемии, профузное потоотделение Появление слабости, головокружения, потеря равновесия, тошнота, головная боль Выраженное утомление, боли в икроножных мышцах, отказ от выполнения пробы
Электрокардиографические Депрессия сегмента ST более чем на 1 мм от исходного уровня по ишемическому типу: горизонтальное, провисающее, корытообразное, косонисходящее, а также косовосходящее снижение сегмента ST длительностью более 0,08 с от точки «джей» и глубиной 2 и более мм Подъем сегмента ST более чем на 1 мм от исходного уровня Появление частых (более 1:10 или более 5 в минуту) экстрасистол, пароксизмальное нарушение ритма, блокады Снижение вольтажа зубца R более чем на 30 % от исходного Повышение вольтажа зубца R на 2-3 мм Изолированная инверсия или реверсия зубца Т - признак, предшествующий приступу стенокардии или ишемической депрессии сегмента ST
256
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
Врачу, отвечающему за проведение МК, необходимо в реальном времени
иметь достаточный объем медицинской информации, позволяющий оценивать
состояние здоровья космонавта во время предлагаемых функциональных
нагрузок; он может принимать решение об отмене обследования из-за не-
достаточного объема или низкого качества записей физиологических пока-
зателей, поступающих с борта.
Врач при проведении функциональных проб руководствуется основными
критериями прекращения проб, представленными в табл. 7 (гл. 7) и 8 (гл. 7).
Таблица 9 (гл. 7)
Полетное время, выделяемое на медицинский контроль
на ОС «Мир»
Медицинские обследования Периодичность проведения Время, необходимое для МК в полетах продолжительностью 6 месяцев
МК-1 1 раз в месяц 0,45 х 6 = 4 часа 30 минут
МК-4 после 60 суток 1чх2 = 2 часа
МК-5 1 раз в 45 суток 1 ч х 4 = 4 часа
МК-6 1 раз в 15 дней 0,15 х 12 = 3 часа
МК-7 1 раз в 15 дней 0,15 х 12 = 3 часа
МК-12 после 2 месяцев полета и последний месяц 1,00 х 2 =2,00 + 0,20 х 2 = 0,40 + 6,00 = 8 часой 40 минут
МК-27 1 раз в 30 суток 0,10 х 6 = 1 час
МК-120 1 раз в 30 суток 0,30 х 5 = 2 часа 30 минут
МК-8 за 10 дней до ВКД 0,45 х 3 = 2 часа 10 минут
ОДНТ-тренир. заключит, этап 1,00 х 6 = 6 часов
Форма 020 1 раз в месяц; перед ВКД; по показаниям 0,30 х 4 = 2 часа
МК-44-4 1 раз за полет 0,40 х 1 = 40 минут
При полетах длительностью до полугода функциональный медицинский
контроль проводился по схеме, представленной в табл. 9 (гл. 7). Набор меди-
цинской аппаратуры и методик МК на ОС «Мир» позволял получать плани-
руемый объем информации о состоянии здоровья космонавтов или во время
обследований в реальном масштабе времени или в день проведения обсле-
дования. В течение 24 часов после проведения МК готовилось предва-
рительное заключение по результатам визуальной оценки и оперативной
расшифровки физиологической информации. Не позже 5-7 суток после про-
веденного МК давалось заключение по результатам полной расшифровки
полученной физиологической информации.
Для унификации подхода к оценке переносимости функциональных
нагрузочных проб были разработаны и успешно использовались «Критерии
оценки переносимости проб» (их подробное описание дано в следующих
разделах).
МКС представляет собой орбитальный комплекс нового поколения, на
борту которого длительное время будут работать представители различных
стран - участниц проекта.
257
Глава 7
Одним из главных вопросов остается контроль здоровья и работо-
способности международных экипажей для оптимальной работы в течение
всех этапов полета.
С этой целью разработан объединенный комплекс мероприятий меди-
цинского обеспечения экипажа МКС в полете, реализация которого основы-
вается на использовании средств Объединенной системы медицинского обес-
печения экипажа (IMEDS), укомплектованной российскими (СМО - Система
медицинского обеспечения) и американскими (CHeCS - Система охраны здо-
ровья экипажа) компонентами (в перспективе и других международных парт-
неров), доступными всем членам объединенного международного экипажа. В
структуру IMEDS входит направление - средства поддержания здоровья
экипажа (ПЗЭ) для выполнения основных задач, возлагаемых на МК в соот-
ветствии с основными принципами построения МК, успешно реализованного
на ОС «Мир».
Литература
Васильев П.В., Воскресенский А.Д., Касьян И.И. и соавт. Реакция сердечно-
сосудистой и дыхательной систем космонавтов в условиях орбитального полета на
космическом корабле «Восход» // Изв. АН СССР. Серия биол. - 1965. - № 4. - С. 491-
499.
Второй групповой космический полет и некоторые итоги полетов советских
космонавтов на кораблях «Восток» / Н.М.Сисакян, ред. - М., 1965. - 227 с.
Гуровский Н.Н., Егоров А.Д., Какурин Л.И. и соавт. Основные результаты
медицинских исследований членов экипажей космических кораблей «Союз» //
Невесомость (медико-биологические исследования). - М., 1974. - С. 116-132.
Дегтярев В.А., Попов И.И., Калмыкова Н.Д. и соавт. // Состояние сердечно-
сосудистой системы космонавтов во время полета на орбитальной станции // Там же. -
С. 132-157.
Калиниченко В.В., Горнаго В.А., Мачинский Г.В. и соавт. Динамика ортостатической
устойчивости космонавтов после полета на космических кораблях «Союз» // Косм,
биол. и мед. - 1970, № 6. - С. 68-77.
Коваленко Е.А. Влияние на организм невесомости и пониженной гравитации //
Патофизиология экстремальных состояний. - М., 1973. - С. 312-332.
Антропометрические исследования
В.А.Талавринов, В.Б.Носков, И.В.Алферова, В.И.Лукьянчиков,
В.Р.Лямин
Исследования основных антропометрических характеристик космонавтов в
ходе длительных космических полетов (КП) на борту ОС «Мир» проводили как
для изучения общефизиологических реакций человека на воздействие фак-
торов полета, так и в интересах оперативного медицинского контроля,
поскольку динамика массы тела (МТ) и объема (периметра) голени (ОГ)
являются наиболее простыми и доступными параметрами, характеризующи-
ми общее состояние здоровья космонавта. Уже первые непродолжительные
(до 2 недель) космические полеты (КП) сопровождались снижением массы
тела космонавтов и астронавтов, основной причиной которого являлась
дегидратация организма [И.С.Балаховский, Ю.В.Наточин, 1973; О.Г.Газенко,
258
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
А.Д.Егоров, 1976; W.Thornton et al., 1977]. Более продолжительное (2-6 ме-
сяцев) пребывание человека в условиях орбитального полета приводило к
развитию атрофических явлений в антигравитационной маскулатуре, что яв-
ляется еще одним этиологическим фактором потери массы тела и ОГ
[О.Г.Газенко, А.Д.Егоров, 1984; И.И.Касьян и соавт., 1990].
Уменьшение мышечной массы может стать медицинской проблемой при
длительных межпланетных перелетах или во время продолжительного пребы-
вания на борту орбитальной станции, поэтому знание механизмов, а также
степени и временной зависимости мышечных потерь имеют большое значение
для понимания тактики освоения космоса и разработки эффективных мер
профилактики [И.И.Касьян и соавт., 1990; A.LeBlanc et al., 1995].
Методы
Определение массы тела (МТ) и объема голени (ОГ) проводили у кос-
монавтов 28 основных экспедиций (ЭО) на ОС «Мир», включая и тех ино-
странных космонавтов, которые входили в состав основных экипажей. При
послеполетном обследовании масса тела была определена у 57 космонавтов,
продолжительность полетов которых составила от 73 до 438 суток. Группу
сверхдлительных полетов составили космонавты, совершившие космические
миссии продолжительностью от 10 до 14 месяцев (6 человек).
Во время дополетного обследования, а также на 1-е сутки после завер-
шения полетов (натощак, утром первого дня после приземления) массу тела
космонавтов измеряли на медицинских весах с точностью ±50,0 г. При этом
обследуемые были максимально раздеты, а дополнительный вес какой-либо
одежды или неснимаемых устройств (противоперегрузочные костюмы типа
«Каркас» или «Кентавр», а также переносные мониторы) вычитался, чтобы
получить так называемую чистую массу тела. Определение массы тела в до-
полетный период производили несколько раз, но в данном сообщении при-
водятся данные, полученные за несколько суток до старта.
Измерение массы тела во время космического полета производили всегда
утром, натощак, с использованием бортового измерителя массы (ИМ, масс-
метр), который представляет собой устройство пружинного типа, затухание
вызванных колебаний которого прямо зависит от измеряемой массы, что
позволяет рассчитать массу тела космонавта (рис. 3, гл. 3 - на цветной
вкладке).
Измерение объема голени осуществляли с помощью специального изме-
рителя объема голени (ИЗОГ), представляющего собой мягкую измери-
тельную систему с застежкой-молнией и фиксирующегося в строго опреде-
ленном положении на голени. Стандартизованный натяг и дозированное уси-
лие в 8 точках по длине голени обеспечивалось высокоэластичной вставкой,
что позволяло одновременно во всех этих точках определить периметры
голени, а затем рассчитать ее объем. Измерения всегда проводили на левой
голени. Аналогичные бортовые устройства для определения массы тела и
объема голени использовали и ранее в ходе полетов ОС «Салют-5, -6 и -7»
[Н.М.Рудный и соавт., 1977; В.А.Талавринов и соавт., 1988; И.И.Касьян и
соавт., 1990].
Для исследования динамики массы тела в ходе длительных полетов за
точку отсчета принимали первое взвешивание на бортовом массметре (через
259
Гпава 7
2-4 недели после старта), за этот отрезок времени проходил первый так
называемый острый период адаптивных реакций, когда масса тела могла
существенно изменяться. При таком методическом подходе можно оценить
динамику массы тела космонавта при длительном пребывании в специфи-
ческих условиях орбитального полета с использованием единой методики
измерения с помощью бортового ИМ.
Динамика же объема голени (ОГ) определялась путем измерения ее пе-
риметра с помощью устройства ИЗОГ как до полета, так и на борту ОС «Мир»,
поэтому эти результаты были сопоставимы и дополетные данные принимали
за отсчетную величину.
В ходе космических экспедиций на ОС «Мир» продолжительностью до 438
суток взвешивание космонавтов и определение ОГ производили ежемесячно в
рамках оперативного медицинского контроля.
Результаты и ах обсуждение
Масса тела до старта и в ранний послеполетный период
Весь массив данных, полученных до и после полетов (57 космонавтов),
представлен в табл. 10 (гл. 7). У подавляющего большинства космонавтов
(78,5 %) наблюдалось снижение массы тела в первые сутки после окончания
полета, среднегрупповая величина потери массы тела составила 1,8 ± 0,4 кг
(М ± т) за полет или 2,4 ± 0,5 % по сравнению с дополетными величинами.
При этом у 12 человек, наоборот, масса тела после окончания полета была
больше исходной. В этой группе космонавтов прибавка массы тела за полет
составила в среднем 2,0 ± 0,4 кг (М ± т) или 2,8 ± 0,5 % по сравнению с
исходной МТ.
Такая динамика массы тела не зависела от продолжительности пребы-
вания в условиях невесомости, и какую-либо ее очевидную причину не
выявили. Максимальная величина потери массы тела (6,9 кг, или 9,6 %) была
после 11-месячного полета, но такое же снижение массы тела наблюдали у
двух человек после полугодовых полетов (6,9 и 6,4 кг). В то же время после
рекордно длительного 14-месячного полета у космонавта происходила даже
небольшая прибавка массы тела (0,7 кг, или 0,8 %). Зачастую различную
интенсивность потери или даже разнонаправленные изменения массы тела
наблюдали у членов одного экипажа. В этом плане показательны данные,
полученные у двух космонавтов, совершивших годовой полет в одном
экипаже. У одного из членов экипажа (ТВГ) происходила потеря массы тела
на 3,8 %, а у другого (ММХ), наоборот, наблюдался ее прирост на 2,5 %, что
убедительно свидетельствует о том, что эти сдвиги обусловливаются,
вероятнее всего, индивидуальными особенностями организма человека (см.
табл. 10, гл. 7).
В то же время, из данных, приведенных в этой таблице, видно, что у
одного и того же космонавта после нескольких полетов аналогичной продол-
жительности (АВМ; ВАС САЯ и др.) наблюдаются как потеря, так и прибавка в
массе тела, что свидетельствует о полиэтиологичности этих изменений.
Необходимо отметить, что у тех космонавтов, у кого наблюдалось сни-
жение массы тела сразу после приземления, этот дефицит заметно снижался
или вообще исчезал уже к 3-м суткам реабилитационного периода.
260
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
Таблица 10 (гл. 7)
Изменение массы тела космонавтов на утро первых суток после окончания полетов
на ОС "Мир" различной продолжительности
(с ЭО-1 по ЭО-28) по сравнению с дополетной
(предстартовое взвешивание)
Номер Космо- Продолжи- Масса тела Изменение массы тела
ЭО навт тельность полета, сут до старта, кг +1-е сутки, кг +1-е сутки, %
ЭО-1 клд 125 74,5 -0,2 -0,2
СВА 125 76,5 -4,6 -6,0
РЮВ 326 76,5 -1,7 -2,2
ЭО-2 ЛАИ 176 85,6 -1,0 -1,2
ААП 160 73,0 +3,9 +5,3
ЭО-3 ТВГ 366 78,5 -3,0 -3,8
ММХ 366 80,5 +2,0 +2,5
ВАА 151 76,5 -3,0 -3,9
ЭО-4 КСК 151 70,5 -2,5 -3,5
ПВВ 241 84,0 -3,5 -4,2
ЭО-5 ВАС 166 74,0 -1,5 -2,0
САА 166 82,5 -2,0 -2,4
ЭО-6 САЯ 179 75,2 -2,4 -3,2
БАН 179 76,4 -6,4 -8,4
ЭО-7 СГМ 132 76,8 -4,8 -6,3
МГМ 132 74,3 +3,2 +4,3
ЭО-8 АВМ 176 84,2 -5,4 -6,4
ММХ 176 87,0 -2,8 -3,2
ЭО-9 ААП 145 67,0 -3,0 -4,4
КСК 312 71,9 -6,9 -9,6
эо-ю ВАА 176 75,0 -2,0 -2,7
ЭО-11 ВАС 145 76,3 -1,3 -1,7
КАЮ 145 80,0 -2,5 -3,1
ЭО-12 САЯ 189 73,8 +1,0 + 1,4
АСВ 189 69,5 -2,0 -2,9
ЭО-13 МГМ 179 73,3 +5,0 +6,8
ПАФ 179 79,3 +1,4 +1,8
ЭО-14 цвв 198 75,8 -5,3 -7,0
САА 198 84,3 -4,8 -5,7
ЭО-15 АВМ 182 85,7 -0,5 -0,9
УЮВ 182 69,8 -1,7 -2,4
ЭО-16 мюи 126 66,8 -1,3 -1,9
МТА 126 74,8 +0,2 +0,2
ВАС 169 72,4 +3,2 +4,4
ЭО-17 КЕВ 169 63,0 -5,4 -8,6
ПВВ 438 88,3 +0,7 +0,8
Окончание табл. 10 (гл. 7) на с. 262.
261
Глава 7
Окончание табл. 10 (гл. 7)
Номер ЭО Космо- навт Продолжи- тельность полета, сут Масса тела до старта, кг Изменение массы тела
+1-е сутки, кг +1-е сутки, %
ЭО-19 САЯ 76 78,0 -3,4 -4,4
БНМ 76 79.0 -1,3 -1,6
гюп 180 69,5 -1,5 -2,2
ЭО-20 АСВ 180 69,0 -4,0 -5,8
ТР 180 76,0 -3,0 -3,9
ЭО-21 оюи 193 84,4 -6,9 -8,2
УЮВ 193 70,3 -1,7 -2/4
ЭО-22 квг 197 78,3 +2,9 +3,7
КАЮ 197 77,8 -0,8 -1,0
ЭО-23 ЦВВ 186 77,7 +0,8 +1,0
ЛАИ 186 70,7 -4,8 -6,8
ЭО-24 САЯ 199 77,0 0 0
ВПВ 199 75,9 -1,9 -2,5
ЭО-25 МТА 208 78,3 +0,2 +0,3
БНМ 208 81,0 +1,0 +1,2
ЭО-26 ПГИ 199 82,5 -3,7 -4,5
АСВ 380 67,9 -1,4 -2,1
ЭО-27 АВМ 188 89,9 -3,4 -3,8
ЖПЭ 188 78,7 -6,0 -7,7
ЭО-28 зев 73 79,5 -2,5 -3,1
КАЮ 73 86,0 -3,0 -3,5
М ± m п = 57 188 ±9 76,9 ± 0,8 -1,8 ± 0,4 -2,4 ± 0,5
Динамика массы тела в ходе длительного космического полета
Исследования динамики массы тела в ходе длительных полетов на ОС
«Мир» показали, что она носит такой же индивидуальный характер. Тем не
менее у большинства космонавтов наблюдается небольшое увеличение массы
тела по сравнению с точкой отсчета (первое бортовое взвешивание). Следует
обратить внимание на то, что только у 7 из 52 космонавтов масса тела воз-
растала в течение 1-го месяца пребывания на орбите, а у абсолютного
большинства из них масса тела снижалась в среднем на 1,1 кг, или на 1,4 %,
по сравнению с дополетной величиной (среднегрупповая масса тела до по-
лета была равна 76,9 ± 0,8 кг (М ± гл, п = 57). Это обстоятельство и
обусловило последующий прирост массы тела, если сравнивать величины,
полученные в ходе длительной экспедиции, с величиной массы тела,
измеренной в первый месяц полета. Действительно, в среднем по группе (при
ежемесячном взвешивании, п = 25-51) в течение полугодового пребывания
на орбите масса тела космонавтов возрастала на 0,6-0,8 % по сравнению с
величиной, полученной при первом бортовом взвешивании (на 11-30-е сутки
полета). На рис. 6 (гл. 7) представлена индивидуальная динамика массы тела,
262
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
по сравнению с исходной точкой в начале каждой экспедиции, у 5 человек,
совершивших полеты, продолжительностью от 326 до 438 суток.
Складывается впечатление, что динамика массы тела и различная интен-
сивность ее изменений определяются главным образом конкретными особен-
ностями человека и условиями каждой отдельной экспедиции. Разнонаправ-
ленные изменения массы тела наблюдали, например, у двух космонавтов,
совершивших Збб-суточный полет в одном экипаже (ТВГ и ММХ).
5
4
3
2
1
О
-I
-2
3
! —♦-РЮВ I
-о—твг :
= —Д—ММХ I
’• —о—ПВВ !
I !
I —X—лев i
Рис. 6 (гл. 7). Динамика массы тела
во время длительных полетов
На рис. 6 (гл. 7) ясно видна противоположная направленность изменений
массы тела даже в том случае, когда условия жизни и деятельности у двух
человек в течение года были максимально идентичными.
Сопоставление величин массы тела, полученных на бортовом ИМ и с
помощью обычных медицинских весов, дает возможность оценить точность
измерения массы тела и корректность сравнения показателей, полученных в
ходе полета и при наземном обследовании. Для такого анализа были
использованы величины, полученные с помощью бортового массметра за 2-20
суток до приземления, и данные взвешивания на 1-е послеполетные сутки.
Оказалось, что между этими двумя вариационными рядами (п = 48) су-
ществует прямая линейная корреляционная зависимость (г = 0,96), что
свидетельствует о высокой сходимости результатов измерения двумя раз-
личными методами и о правомерности сопоставления данных, полученных
непосредственно в ходе длительного КП на бортовом ИМ и при послепо-
летном взвешивании с помощью медицинских весов.
Дополнительным аргументом в обоснованности сопоставления данных о
массе тела, зарегистрированных в конце длительных экспедиций и в ранний
послеполетный период, являются результаты определения внеклеточного
жидкостного объема в эти периоды. Оказалось, что величины дефицита вне-
клеточной жидкости, полученные во время полета и сразу после его окон-
чания, практически не отличаются [В.Б.Носков, В.И.Лобачик, С.А.Чепуштанов,
2000].
263
Гiaea 7
Динамика объема голени в ходе длительного космического полета
Динамика объема голени во время длительных КП была иной, чем у массы
тела: практически у всех космонавтов наблюдали снижение объема голени в
среднем на 7-9 % от дополетной величины. Средний ОГ до полета в группе
из 44 космонавтов составил 2000 ± 33 см3 с индивидуальными колебаниями
от 1445 до 2477 см3.
Рис. 7 (гл. 7). Динамика объема голени
во время длительных полетов
В ряде случаев в первые 30-60 суток орбитального полета отмечали
наиболее быстрое снижение ОГ, а интенсивность этого снижения обуслов-
ливалась индивидуальными особенностями. Так, в одном случае снижение ОГ
достигало 10-22 %, а в другом периметр голени, наоборот, немного увели-
чивался (на 1-2 %). Далее темп уменьшения ОГ не зависел от продолжи-
тельности пребывания в условиях невесомости и сохранялся практически на
одной величине (8-9 %) вплоть до 11 месяцев полета (рис. 7, гл. 7).
Аналогичная динамика ОГ и интенсивность изменений наблюдались и ранее в
полетах на орбитальных станциях серии «Салют» продолжительностью до
полугода [В.А.Талавринов и соавт., 1988; И.И.Касьян и соавт., 1990].
Значимость индивидуальной реакции на воздействие факторов полета
показывают результаты наблюдений за космонавтами, которые трижды
участвовали в полугодовых экспедициях на ОС «Мир». Например, макси-
мальное снижение ОГ в каждом из полетов составляло у одного из таких
космонавтов 14,5; 9,1 и 7,2 % (АСВ), а у другого - 13,6; 10,0 и 7,2 %
соответственно (САЯ). Вполне вероятно, что, приобретая опыт космонавта и
понимая значение профилактики и рационального питания, они с каждым
следующим полетом успешнее справлялись с неблагоприятным влиянием
длительного пребывания в условиях невесомости. Однако столь же зако-
номерных изменений массы тела у этих космонавтов не наблюдали.
Следует особо отметить, что примерно после 10-12 месяцев пребывания
на орбите у всех 4 космонавтов, совершивших более продолжительные
264
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
полеты, отмечалось резкое снижение ОГ (см. рис. 7, гл. 7). Что является
причиной такой динамики и что будет происходить при более длительной
работе в условиях невесомости, в настоящее время предположить трудно,
учитывая многофакторность воздействия и полиэтиологичность сдвигов.
Надо сказать, что динамика ОГ и массы тела не была однонаправленной и
между этими показателями не наблюдалось взаимосвязи. Так, у выше-
упомянутого экипажа в течение 366-суточной экспедиции ОГ изменялся
одинаковым образом и на одну и ту же величину (до 20,5 %), в то же время
динамика массы тела была разнонаправленной. И у врача-космонавта в ходе
14-месячного полета, несмотря на небольшое, но все же увеличение массы
тела (на 3,3 %), ОГ планомерно снижался (максимальная величина на 12,4%
от дополетной величины).
Каковы же причины снижения ОГ в длительном космическом полете?
Кроме уже упомянутых индивидуальных особенностей и изменения уровня
гидратации организма, большое значение имеет, вероятно, объем и интен-
сивность выполнения профилактических мероприятий, в частности, физи-
ческих упражнений.
Нельзя исключить также, что имеют место иные, менее очевидные фак-
торы. Об этом говорят результаты динамики ОГ у космонавтов, участво-
вавших в нескольких полетах.
Например, ПВВ совершил два длительных космических полета (241 и 438
суток), и в первом из них ОГ у космонавта практически не изменялся, в то
время как во втором снижался к 224-м суткам на 5 %. Другой космонавт в
первом своем полете «терял» ОГ (до 10,5%), а во втором, наоборот, при той
же продолжительности полета у него происходило увеличение ОГ (до 5,0 %).
Заключение
Таким образом, в течение 1-го месяца пребывания на орбите у большин-
ства космонавтов масса тела снижалась в среднем на 1,1 кг, или на 1,4 %, от
дополетной величины. В последующем, вплоть до 14 месяцев полета, дина-
мика массы тела имела индивидуальный характер и в среднем мало отли-
чалась от величины первого бортового взвешивания. Как показывает взве-
шивание в 1-е сутки после приземления, в среднем по группе космонавтов
(п = 55) наблюдали потерю массы тела на 1,8 ± 0,4 кг, или на 2,4 ± 0,5 %, по
сравнению с дополетной величиной. Какой-либо зависимости изменений мас-
сы тела от продолжительности пребывания в условиях невесомости не отме-
чается.
Показано также совпадение результатов измерения МТ двумя различными
методами непосредственно в ходе длительного КП на бортовом ИМ и с по-
мощью обычных медицинских весов, что свидетельствует о правомерности
сопоставления данных.
Средний объем голени до полета в группе из 44 космонавтов составил
2000 ± 33 см3. В ходе длительных космических экспедиций практически у всех
космонавтов наблюдали снижение объема голени в среднем по группе на
9,1 ± 0,8 % (М ± m, п = 57) от дополетной величины, причем динамика раз-
вития этого процесса была похожей у большинства обследованных.
Причинами развития дефицита массы тела и объема голени в условиях
длительного КП могут быть и изменение гидратационного статуса организма,
265
Гпава 7
и нарушения питания, и отступления от нормативов физической профилак-
тики, а также развитие метаболических сдвигов и атрофических процессов в
костно-мышечной ткани; безусловно, могут иметь значение и другие менее
очевидные факторы [В.А.Талавринов и соавт., 1988; T.Moore, W.Thornton,
1987; A.LeBlanc et al., 1995].
В задачи настоящего сообщения не входит полный анализ этиологических
факторов, но основные результаты, связанные с этой проблемой иссле-
дований, необходимо изложить.
Во-первых, характерные изменения массы тела и периметров голени в
раннем периоде пребывания в условиях невесомости несомненно обусловли-
ваются процессами перераспределения жидких сред организма и адаптивным
развитием гипогидратации организма.
Во-вторых, у 18 космонавтов после длительных полетов на ОС «Мир» (от
126 до 198 суток) происходило снижение внеклеточного жидкостного сектора
от 0,5 до 5,2 л по сравнению с дополетным, даже в тех случаях, когда после
полета масса тела превышала исходную. В среднем по этой группе (п = 18;
М ± гл) снижение составило 2,3 ± 0,3 л, или 11,9 ± 1,3 %, причем, так же как
и в случае с массой тела, не было прямой зависимости степени снижения
внеклеточной жидкости от продолжительности полета [В.Б.Носков, В.И.Лоба-
чик, С.А.Чепуштанов, 2000; V.B.Noskov, V.I.Lobachik, S.A.Chepushtanov, 2000].
Кроме того, как отмечено выше, к 3-м суткам периода реабилитации обычно
наблюдается заметное снижение послеполетного дефицита массы тела. Эти
результаты говорят о безусловном вкладе процессов гипогидратации орга-
низма в развитии дефицита массы тела и ОГ.
В-третьих, достоверное и отчетливое снижение объема голени свидетель-
ствует о развитии атрофических процессов в антигравитационной муску-
латуре, несмотря на активную профилактику, проводимую в полете. Вопрос о
соотношении объема и интенсивности профилактических мероприятий и
степени развития атрофических процессов (по динамике МТ и ОГ) нуждается
в дальнейшем изучении.
Между динамикой ОГ и массы тела при длительных КП не наблюдается
взаимосвязи, и тот факт, что при снижении уровня гидратации организма и
развитии атрофических явлений в мышечной ткани, нет адекватного сниже-
ния массы тела, свидетельствует о замещающем увеличении количества
жировой ткани или о более глубоких и интимных процессах, например о
гиперемии внутренних органов или внутриклеточном депонировании жид-
кости. Эти предположения только акцентируют необходимость дальнейшего
изучения влияния длительного космического полета на состав тела и более
пристального изучения проблемы длительной адаптации к невесомости.
Литература
Балаховский И.С., Наточин Ю.В. Обмен веществ в экстремальных условиях
космического полета и при его имитации // Проблемы космической биологии. - М.,
1973.-Т. 23.-С. 89-120.
Газенко О.Г., Егоров А.Д. Вторая экспедиция орбитальной станции «Салют-4» //
Вестн. АН СССР. - 1976. - № 4. - С. 5-36.
Газенко О.Г., Егоров А.Д. Гомеостатическая регуляция и адаптация в длительных
космических полетах // Физиологические проблемы адаптации. - Тарту, 1984. - С. 19-
27.
266
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
Касьян И.И., Талавринов В.А., Егоров А.Д., Лукьянчиков В.И. Антропометрические
исследования в условиях невесомости // Физиологические проблемы невесомости /
О.Г.Газенко, И.И.Касьян, ред. - М., 1990. - С. 152-163.
Космическая биология и медицина. Человек в космическом полете // Совм. рос.-
амер. изд. в 5 т. / О.Г.Газенко, А.И.Григорьев, А.Е.Никогосян, С.Р.Молер, ред. - М.,
1997.-Т. 3, кн. 1.
Носков В.Б., Лобачик В. И., Чепушганов С.А. Объем внеклеточной жидкости при
действии факторов длительного космического полета // Физиол. человека. - 2000. - Т.
26, № 5.-С. 106-110.
Рудный Н.М., Газенко О.Г., Гозулов С.А. и соавт. Основные результаты медицинских
исследований, проведенных при полете двух экипажей на орбитальной станции
«Салют-5» Ц Космич. биол. и авиакосм. мед. - 1977. -Т. 11, № 5. - С. 33-41.
Талавринов В.А., Анашкин О.Д., Ваграмов Х.Г. и соавт. Антропометрические
исследования основных экипажей на орбитальных станциях «Салют-6» и «Салют-7» //
Там же. - 1988. - Т. 22, № 3. - С. 22-27.
LeBlanc A., Rowe R., Schneider V. et al. Regional muscle loss after short duration
spaceflight Ц Aviat. Space Environ. Med. - 1995. - Vol. 66, № 12. - P. 1151-1154.
Moore 7"., Thornton W. Space Shuttle inflight and postflight fluid shifts measured by leg
volume changes // Aviat. Space Environ. Med. -1987. - Vol. 58, № 9. - P. 91-96.
Noskov V.B., Lobachik V.I., Chepushtanov S.A. The volume of extracellular fluid under
conditions of long-term space flights // Human Physiology. - 2000. - Vol. 26. - P. 600-604.
Thornton PK, HofflerG., Rummel J. Anthropometric chnges and fluid shifts // Biomedical
Results from Skylab I RJohnston, L.Dietlein, eds. - Washington, 1977. - NASA SP-377. - P.
330-338.
Функциональное состояние сердечно-сосудистой системы
в состоянии покоя
В.Ф.Турчанинова, И.В.Алферова, З.А.Голубчикова, В.Р.Лямин,
В.В.Криволапов, Е.Г.Хорошева
В космической медицине исследование сердечно-сосудистой системы (ССС)
в условиях полета является одной из основных составляющих программы
медицинского обеспечения в целом и медицинского контроля в частности.
Оно необходимо для оценки состояния космонавтов, сохранения их здоровья
и обеспечения безопасности полетов.
Исследование системы кровообращения космонавтов во время длительных
полетов на ОС «Мир» явилось логическим продолжением ее изучения в усло-
виях микрогравитации. В наибольшем объеме такие исследования были про-
ведены во время работы космонавтов на борту ОС «Салют-6» и «Салют-7».
Полученные результаты позволили выявить закономерности изменений
основных показателей сердечной деятельности и системы кровообращения в
состоянии покоя, а также при пробах с дозированной физической нагрузкой
(ДФН) на велоэргометре и с воздействием отрицательного давления на
нижнюю половину тела (ОДНТ) в полетах продолжительностью от 96 до 237
суток [О.Ю.Атьков, В.С.Бедненко, 1989; S.A.Bugrov et al., 1991; O.G.Gazenko et
al., 1988; A.I.Grigoriev et al., 1991; А.Д.Егоров и соавт., 1986, 1990; В.Ф.Тур-
чанинова и соавт., 1983,1990; E.B.Shulzhenko et al., 1988 и мн. др.].
Эти сведения были в определенной степени основополагающими для
оценки функционального состояния ССС космонавтов в условиях покоя и осо-
267
Глава 7
бенностей ее ответных реакций на нагрузочные пробы на различных этапах
полета на ОС «Мир». Приобретенный опыт позволил усовершенствовать мето-
дики проведения исследований, в частности режимов и продолжительности
нагрузочных проб.
Методика исследований
На научной ОС «Мир» исследования состояния системы кровообращения
проводили с помощью специально разработанной многофункциональной
аппаратуры «Гамма-01», предназначенной как для медицинского контроля,
так и для выполнения научной программы. Аппаратура обеспечивала реги-
страцию ЭКГ в 12 клинических отведениях (стандартных, усиленных, грудных)
и в отведении DS, которое использовали при проведении функциональных
проб; тахоосциллограммы (ТО) плечевой артерии и тонов Короткова (ТК) для
определения параметров артериального давления (АД), кинетокардиограммы
(ККГ) с области верхушечного толчка сердца для исследования фазовой
структуры сердечного цикла, венозно-артериальной пульсограммы (ВАП)
шейного сосудистого пучка и реоплетизмограмм (РПГ) различных областей
системы кровообращения. Полиреографические исследования, успешно ис-
пользованные на борту ОС «Салют-б» и «Салют-7» [В.Ф.Турчанинова и соавт.,
1983, 1990; A.I.Grigoriev et al., 1991], были расширены.
Так, разработали и изготовили реоплетизмографический (РПГ) блок с
комплектом удобных в применении электродов и коммутатором для пере-
ключения отведений реограмм. Наличие коммутатора позволяло проводить
полиреографические исследования в достаточно короткий срок (в течение 6-7
минут), что имеет большое значение для условий полета (ограниченные по
времени сеансы ТМ-связи). При этом регистрировали реограммы: туловища в
отведении «рука - рука» для определения основных гемодинамических
показателей, таких, как ударный объем сердца (УО) и минутный объем крово-
обращения (МОК), правого легкого, печени, предплечья и голени; рео-
энцефалограммы (РЭГ) в бимастоидальном и фронтомастоидальных отве-
дениях справа и слева.
При таком объеме реографических исследований появилась возможность
одновременно оценить функциональное состояние различных уровней боль-
шого и, что очень важно для условий микрогравитации, малого круга крово-
обращения. Из клинико-физиологических наблюдений и опыта исследований
во время полетов известно, что именно регионарные сосуды принимают непо-
средственное участие в развитии адаптивных реакций организма при
гравитационном изменении условий функционирования сердечно-сосудистой
системы в целом [Т.Д.Васильева и соавт., 1981; О.Г.Газенко и соавт., 1990;
М.А.Ронкин, 1973, 1979; В.Ф.Турчанинова и соавт., 1990 и др.].
При записи реограмм ежеминутно в течение 10 секунд регистрировалась
ее постоянная составляющая, по которой рассчитывали величину импеданса
тканей исследуемой области для косвенной оценки перемещения жидких сред
организма.
Методики расшифровки большинства физиологических кривых были та-
кими же, как и при проведении аналогичных исследований на ОС «Салют-б» и
«Салют-7». Они подробно изложены в опубликованных работах [А.Д.Егоров и
268
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
соавт., 1990; В.Ф.Турчанинова и соавт., 1990]. Для анализа реограмм легкого
и печени, помимо ранее используемых показателей кровенаполнения и тонуса
сосудов, рассчитывали временные характеристики, а также скорость быст-
рого, медленного и максимального кровенаполнения [М.К.Осколкова, Г.А.Кра-
сина, 1980].
В соответствии с программой каждого из полетов с определенной перио-
дичностью проводили специально запланированные исследования в условиях
покоя и две функциональные пробы: с ДФН и воздействием ОДНТ. Резуль-
таты, полученные до проб, использовали как исходные для оценки переноси-
мости тестов и состояния системы кровообращения в условиях покоя на раз-
личных этапах полета.
В данном разделе обобщены и проанализированы результаты обсле-
дований космонавтов и астронавтов основных экспедиций ОС «Мир» в
условиях относительного покоя. Поскольку продолжительность большинства
полетов находилась в пределах б месяцев, для обобщения взяты именно эти
сроки. Для выявления общих закономерностей динамики показателей во вре-
мя полета применялся метод вариационной статистики с определением t-кри-
терия по Стьюденту.
Результаты и их обсуждение
До полета средние величины показателей центральной гемодинамики
находились в пределах физиологической нормы (табл. 11, гл. 7). Анализ
обобщенных результатов обследования космонавтов показал, что в полете
закономерно изменялись лишь три параметра: ЧСС, МОК (за счет ЧСС) и
особенно систолическое давление в легочной артерии (расчетные величины).
Таблица И (гл. 7)
Изменение показателей гемодинамики в покое у космонавтов во время полетов
продолжительностью до 180 суток на ОС «Мир»
Пока- затели До полета Полет, месяцы
1 2 3 4 5 6
УО 118z7±lz21 112Z7±6Z81 120z0±3z75 121Z3±4Z42 116Z2±4Z71 122z8±5z03 127Z5±5Z94
мок 7z02±0z25 6z91±0z63 8z14±0z34 8z32±0z36 7z51±0z31 7z84±0z31 7z73±0z48
МнАД 60±0z91 53±2Z55 59±lz15 58±lz45 57±lz13 57±lz03 57±0z92
СрАД 77±lz15 75±2Z68 79±lz25 78±lz95 77±0z95 77±lz53 76±lz44
КсАД 116±lz12 121±3Z53 122±lz29 122±lz63 122±lz15 124±lz92 121±lz50
СДл.а. 41z9±lz52 57Z8±3Z32 49z3±lz91 50z7±lz84 49z0±2z22 53Z7±2Z41 54Z3±3Z23
УО - ударный объем сердца, мл; МОК - минутный объем кровообращения, л/мин.;
МнАД - минимальное артериальное давление, мм рт.ст.; СрАД - среднее динамическое
артериальное давление, мм рт.ст.; КсАД - конечное систолическое артериальное
давление, мм рт.ст.; СДл.а. - систолическое давление в легочной артерии, мм рт.ст.
269
Гпава 7
Как видно из представленных результатов, увеличение средней ошибки
при статистической обработке большинства показателей в полете косвенно
указывало на расширение диапазона суммируемых величин и, следовательно,
на неоднородность их динамики в условиях невесомости у разных космо-
навтов. В связи с этим представлялось целесообразным использование диф-
ференцированного подхода к оценке состояния ССС по совокупности изме-
нений основных взаимосвязанных показателей центральной гемодинамики,
таких, как МОК и КсАД с обязательным определением типа кровообращения
по величине сердечного индекса (СИ). Именно СИ по современным пред-
ставлениям наиболее полно отражает функциональные и резервные возмож-
ности системы кровообращения [А.Г.Дембо, Э.В.Земцовский, 1989; А.А.Дзи-
зинский и соавт., 1984]. Было установлено, что у одной группы космонавтов
основные показатели гемодинамики (ЧСС, УО, МОК и КсАД) на протяжении
полета длительностью до 6 месяцев практически не изменялись, что сви-
детельствовало о сохранении у них гемодинамического статуса на пред-
полетном уровне. У другой группы космонавтов во время полета отчетливо
прослеживалось увеличение перечисленных показателей по сравнению с
предполетным периодом, причем оно отмечалось на фоне гиперкине-
тического типа кровообращения до полета. Детальный анализ результатов
выявил, что величины показателей, полученные перед функциональными
пробами, не всегда адекватно отражали состояние ССС в состоянии покоя.
Нередко такая закономерность определялась уже при проведении обсле-
дований до полета.
Средние величины показателей артериального давления на всем протя-
жении полетов длительностью до 6 месяцев изменялись в небольших пре-
делах (см. табл. 11, гл. 7). Однако для минимального давления в течение 1-го
месяца полета, а для конечного систолического давления практически во всех
исследованиях эти изменения были статистически достоверны, что отражало
их закономерность для большинства космонавтов.
Опыт изучения фазовой структуры сердечного цикла во время полетов
космонавтов на орбитальных станциях «Салют» показал, что в условиях
микрогравитации изменяются в основном изометрические фазы систолы и
диастолы. Также определенное значение для оценки активности диастолы и
сердечной функции в целом имеет фаза быстрого наполнения. Во время
полетов на ОС «Мир» у космонавтов не наблюдали статистически значимых
изменений систолических фаз сердечного цикла. Поэтому большее внимание
уделялось двум основным фазам диастолы левого желудочка, которые, по
нашему мнению, являлись более показательными для оценки деятельности
сердца. Было установлено, что длительность фазы изометрического
расслабления (ИР) имела тенденцию к снижению (1, 3, 4-й и 6-й месяцы
полета) или укорачивалась в течение 2-го и 5-го месяцев пребывания космо-
навтов в условиях микрогравитации на 14 и 13 % соответственно. Вместе с
тем при наличии тенденции к укорочению фазы ИР у некоторых космонавтов
этот показатель увеличивался вне зависимости от длительности полета. Сред-
ние для всей группы космонавтов величины длительности быстрого напол-
нения на всем протяжении полета практически не изменялись, что указывало
на разнонаправленную ее динамику у разных космонавтов. При детальном
анализе установили, что этот показатель у одних космонавтов увеличивался
(максимально на 95 %), у других - уменьшался (максимально на 42 %) по
270
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетал на ОС «Мир.
отношению к его предполетной величине у каждого конкретного космонавта
[I.V.AIferova et al., 1993].
Систолическое давление в легочной артерии (по результатам анализа
венозно-артериальной пульсограммы сосудистого пучка области шеи) в це-
лом для всей группы космонавтов статистически значимо увеличивалось (на
10-31 %), причем максимальные изменения отмечали в начале (1-й месяц) и
в конце (5-6-й месяцы) полета.
Полиреографические исследования проводили у И космонавтов 3-10-й
основных экспедиций (ЭО). Полученные при обработке реограмм показатели,
характеризующие кровенаполнение и тонус сосудов различного калибра
исследуемых областей, оценивали в соответствии с общепринятыми крите-
риями с определением диапазонов функциональных состояний (гипер-,
нормо- и гипотензия; гипер- или гиповолемия). Показатели кровенаполнения
и тонуса сосудов головы, зарегистрированные у этой группы космонавтов,
изменялись неоднозначно для каждой исследуемой области. В вертебро-ба-
зилярной системе отмечали увеличение пульсового кровенаполнения и
снижение тонуса пре- и постакапиллярных сосудов, иногда значительное,
вплоть до появления различной степени выраженности венозных волн. Дина-
мика показателя кровенаполнения сосудов бассейнов внутренних сонных
артерий носила индивидуальный характер. У одних космонавтов величина
показателя увеличивалась, у других - уменьшалась по отношению к пред-
полетному уровню. Показатели тонуса мелких сосудов в большинстве случаев
указывали на их нормотоническое состояние. Вместе с тем отмечались случаи
вазодилатации. Существенное снижение тонуса сопровождалось появлением
на РЭГ пресистолических волн. У некоторых космонавтов форма РЭГ отражала
признаки гипертензии, когда показатель тонуса прекапиллярных сосудов
(ДКИ) был равен 83,7-93,0 %. Иногда такие величины показателя отражали
индивидуальные особенности космонавта, которые отмечались и до полета.
Во время полета почти у каждого космонавта наблюдали межполушарную
асимметрию кровенаполнения и тонуса мелких сосудов, нарушения функцио-
нального равновесия между тремя исследуемыми сосудистыми бассейнами
головы, что можно рассматривать как одно из проявлений вегетативно-сосу-
дистой дистонии.
Для области правого легкого наблюдали два направления изменений
гемодинамической ситуации. У одних космонавтов преобладали признаки
гипертензии малого круга кровообращения в виде снижения пульсового
кровенаполнения, скорости максимального кровенаполнения и увеличения
доли медленного кровенаполнения, у других реопульмонограмма имела
гиперволемический тип. Амплитудные показатели и форма реогепатограммы
указывали преимущественно на снижение притока крови в печень и за-
труднение ее оттока по печеночным венам.
Изменения показателей, характеризующих пульсовое кровенаполнение и
тонус сосудов предплечья и голени во время полета, проявлялись следующим
образом. Прежде всего обращает на себя внимание достоверное снижение (на
И %, р < 0,05) величины импеданса тканей предплечья (Ro) при одновре-
менном также значимом (р < 0,05) увеличении (на 13 %) импеданса тканей
голени. В результате при практическом отсутствии до полета разницы между
величинами импеданса тканей предплечья и голени во время полета она со-
ставляла 33 % (р < 0,001). Это дает возможность обоснованно предположить
271
Гпава 7
увеличение количества жидкости в области предплечья и уменьшение ее в
области голени, т.е. перемещение в невесомости жидких сред в верхнюю
половину туловища.
Показатели пульсового кровенаполнения (ППК) сосудов предплечья и
голени снижались на 12 и 19 % соответственно (р < 0,001). Однако это
снижение в значительной степени компенсировалось увеличением ЧСС, и
относительный объемный пульс (ООП) для обеих областей практически не
отличался от предполетного значения. Изменения показателей тонуса круп-
ных и мелких сосудов области предплечья были статистически значимыми
(р < 0,001), но противоположными по своей направленности. Так, для круп-
ных сосудов была характерна констрикция, а для мелких сосудов - дила-
тация, обеспечивающая необходимый уровень обменных процессов (рис. 8,
гл. 7).
Динамика аналогичных показателей для области голени имела иной ха-
рактер. Показатели тонуса крупных сосудов, как и для предплечья, пре-
вышали величину до полета (р < 0,001). Наряду с этим ДКИ и ДСИ реограммы
голени не отличались от предполетных значений. Необходимо подчеркнуть,
что до полета обследования проводили в строго горизонтальном положении
обследуемого, когда влияние гидростатического давления на магистральные
сосуды практически снимается.
При анализе изменений показателей кровообращения предплечья и голени
в условиях микрогравитации определенного внимания заслуживает сопо-
ставление аналогичных показателей, зарегистрированных соответственно до
и во время длительных космических полетов (рис. 9, гл. 7). Так, до полета
ППК, ООП и показатель тонуса крупных сосудов голени были больше по срав-
нению с такими же показателями для области предплечья на 33, 33 и 43 %
соответственно (р < 0,001).
Одновременно показатели тонуса мелких сосудов имели большее значение
для области предплечья. Показатели тонуса прекапилляров (ДКИ) и
посткапилляров (ДСИ) реограммы предплечья составляли соответственно 43,7
± 4,14 и 68,3 ± 3,72 %, в то время как для области голени они были равны
19,7 ± 0,94 % и 32,9 ± 1,22 %. Во время полета соотношение между
перечисленными показателями определенным образом изменилось. В част-
ности, значения ППК, ООП и показателя тонуса крупных сосудов для области
голени были, как и до полета, больше, чем для области предплечья. Вместе с
тем величина этой разницы заметно уменьшилась. Разница показателей
тонуса крупных сосудов хотя и сохранилась: для области голени он выше
(13,4 ± 0,4 %), чем для предплечья (10,5 ± 0,3 %), - но стала менее
существенной (28 % вместо 43 % до полета).
В значительной степени нивелировалось имевшее место до полета раз-
личие в тонусе мелких сосудов, что происходило за счет вазодилататорных
реакций в области предплечья (ДКИ снижался с 43,7 ± 4,1 до 18,6 ± 2,5 %)
при отсутствии изменений в полете их функционального состояния для
области голени (см. рис. 9, гл. 7).
При сравнении результатов, полученных при обследовании в полете
космонавтов ОС «Салют-6» и «Салют-7» [В.Ф.Турчанинова и соавт., 1990], и
приведенных выше результатов получено, что в целом изменения пока-
зателей кровенаполнения и тонуса сосудов предплечья и голени в обоих
случаях были похожими в количественном и лчественном отношении.
272
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
Рис. 8 (гл. 7). Изменения показателей кровообращения в предплечье
и голени у космонавтов ОС «Мир» в длительных полетах.
ПИК - показатель пульсового кровенаполнения;
ООП - относительный объемный пульс;
а/Т % - показатель тонуса крупных сосудов;
ДКИ - показатель тонуса прекапиллярных сосудов;
ДСИ - показатель тонуса носткапиллярных сосудов
273
Гпава 7
До полета
Полет
Рис. 9 (гл. 7). Сравнение показателей кровообращения предплечья и голени
у космонавтов ОС «Мир» до и во время длительных полетов.
Обозначения те же, что на рис. 8 (гл. 7)
Следует отметить лишь менее выраженное у космонавтов ОС «Мир»
уменьшение притока артериальной крови в сосуды голени. Основные пато-
генетические аспекты выявленных в условиях микрогравитации изменений
гемодинамики в области предплечья и голени изложены при описании
274
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
результатов обследования космонавтов ОС «Салют-б» и «Салют-7» [В.Ф.Тур-
чанинова и соавт., 1990]. Они в полной мере могут быть отнесены и к
представленным в данном сообщении результатам.
Вместе с тем необходимо отметить некоторые особенности условий жизне-
деятельности космонавтов на борту ОС «Мир» по сравнению с орбитальными
станциями «Салют», к которым, прежде всего, следует отнести больший
объем станции «Мир» и, следовательно, возможность большей двигательной
активности космонавтов. Практическое значение имела, вероятно, более со-
вершенная методика применения средств профилактики неблагоприятного
влияния невесомости и, что особенно важно, объем фактически выполненных
космонавтами тренировок. Перечисленные обстоятельства, несомненно, ока-
зывали положительное влияние на условия кровообращения в исследуемых
областях в невесомости и особенно в голени, что нашло фактическое под-
тверждение в полученных нами результатах.
Иными словами, у космонавтов ОС «Мир» длительное пребывание в ус-
ловиях полета не вызывало столь существенных изменений гемодинамики в
области предплечья и особенно голени, которые имели место у космонавтов
ОС «Салют-6» и «Салют-7» [В.Ф.Турчанинова и соавт., 1990; O.G.Gazenko et
al., 1988; A.I.Grigoriev et al., 1991].
Таким образом, исследование системы кровообращения космонавтов ОС
«Мир» в состоянии покоя показало, что длительное (до б месяцев) пре-
бывание в условиях космического полета в целом сопровождалось увели-
чением минутного объема кровообращения, конечного систолического давле-
ния и систолического давления в легочной артерии. Вместе с тем отмечались
индивидуальные особенности в динамике того или иного параметра.
Результаты, полученные перед функциональными тестами, не всегда адек-
ватно характеризовали именно состояние покоя организма в целом и, в част-
ности, его сердечно-сосудистой системы. В этих случаях не исключено влия-
ние психоэмоционального фактора перед нагрузкой, причем отношение
каждого из космонавтов к конкретной пробе (дозированная физическая на-
грузка или воздействие ОДНТ) было индивидуальным.
Наряду с этим выявлен симптомокомплекс, обусловленный перемещением
части крови в краниальном направлении, в виде повышения систолического
давления в легочной артерии и изменения состояния регионарного кровооб-
ращения, что являлось проявлением адаптивных реакций на измененную
функциональную нагрузку на каждую из исследованных сосудистых областей
в условиях микрогравитации.
Литература
Атьков О.Ю., Бедненко В.С. Гипокинезия, невесомость (клинические аспекты). - М.,
1989.
Васильева Т.Д., Яруллин Х.Х., Жуйко В.И. Изменения регионарной гемодинамики
после космических полетов длительностью до 8 суток // Космич. биол. и авиакосм,
мед. - 1981. - Т. 15, № 5. - С. 12.
Газенко О.Г, Григорьев А.И., Егоров А.Д. Реакции организма человека в
космическом полете // Физиологические проблемы невесомости / О.Г.Газенко,
И.И.Касьян, ред. - М., 1990. - С. 15.
ДембоА.Г, Земцовский Э. В. Спортивная кардиология. - Л., 1989.
275
Глава 7
Дзизинский А. А., Черняк Б.А., Куклин С. Г. и соавт. Толерантность к физической
нагрузке и особенности гемодинамического обеспечения у здоровых людей в
зависимости от типа гемодинамики // Кардиол. - 1984. - 2. - С. 68.
Егоров А.Д., Ицеховский О.Г., Алферова И.В., Полякова А.П., Касьян И.И.,
Домрачева М.В., Турбасов В.Д., Голубчикова З.А., Лямин В.Р., Батенчук-Туско Т.В.,
Кобзев Е.А., Кулев А.П. Исследования функционального состояния сердечно-
сосудистой системы в длительных космических полетах // Физиологические проблемы
невесомости. - М., 1990. - С. 70.
Егоров А.Д., Ицеховский О.Г., Алферова И.В., Турчанинова В.Ф., Полякова А.П.,
Голубчикова З.А., Домрачева М.В., Лямин В.Р., Турбасов В.Д. Исследование сердечно-
сосудистой системы // Результаты медицинских исследований, выполненных на
орбитальном научно-исследовательском комплексе «Салют-6 - Союз». - М., 1986 - С.
89.
Осколкова М.К., Красина Г.А. Реография в педиатрии. - М., 1980.
Ронкин М.А. Изучение закономерностей перераспределения крови в организме
больных с острым нарушением кровообращения // Кровообращение. - 1973. - 1. - С.
18.
Ронкин М.А. Изучение перераспределения крови в организме как фактор
сосудистой декомпенсации // Внедрение изобретений и рационализаторских
предложений в медицинскую практику. - М., 1984. - Т. 8, № 4. - С. 22.
Турчанинова В.Ф., Домрачева М.В., Касьян И.И., Милова Е.П., Сараев И.Ф., Миненко
В.А. Особенности центрального и регионарного кровообращения в кратковременных и
длительных космических полетах // Физиологические проблемы невесомости. - М.,
1983. - С. 93.
Турчанинова В.Ф., Касьян И.И., Домрачева М.В. Реографические исследования в
невесомости // Физиологические исследования в невесомости. - М., 1983. - С. 100.
Alferova I. V., Anashkin O.D., Golubchikova Z.A., Turchaninova V.F. LBNP tests results at
cosmonauts during cosmic flights 1986-1992 on the scientific orbital complex «Mir» //
Barcelona, 1993. - 15th Annual International Gravitational Physiology Meeting, Oct. 4-7.
Gazenko O.G., Shulzhenko E.B., Turchaninova V.F., Egorov A.D. Central and Regional
Hemodynamics in Prolonged Space Flights // Acta Astronaut. - 1988. - 17(2). - P. 173.
GrigorievA.I., BugrovS.A., Bogomolov ИИ, Yegorov A.D., Kozlovskaya I.B., PestovI.D.,
TarasovI.K. Medical Results of the Mir Year-Long Mission // The Physiologist. - 1991. - Vol.
34, No. 1 (Suppl.). - P. S44.
Исследования биоэлектрической активности миокарда
3.А.Голубчикова, И.В.Алферова, В.Р.Лямин, В.Ф.Турчанинова
Введение
Контроль состояния биоэлектрической активности сердца является одним
из наиболее информативных методов исследования состояния системы
кровообращения в космических полетах (КП). Многочисленные электрокар-
диографические исследования в КП и в модельных экспериментах выявили
некоторые закономерные изменения, которые авторы связывали с осо-
бенностями процесса адаптации к воздействию невесомости и гипокинезии
[Н.Е.Панферова, 1977; Е.А.Коваленко и соавт., 1980; Н.П.Артамонова и соавт.,
1988; А.Д.Егоров и соавт., 1990; В.Д.Турбасов и соавт., 1992; О.Д.Анашкин и
соавт., 1994]. В данном разделе представлены результаты исследований
биоэлектрической активности сердца у 62 космонавтов основных экспедиций
(ЭО) на ОС «Мир» в полетах длительностью до 6 месяцев.
276
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
Методика исследований
Регистрацию электрокардиограммы (ЭКГ) осуществляли в 12 общепри-
нятых отведениях и отведении DS на бортовой многофункциональной аппа-
ратуре «Гамма-01». При этом штатно при регистрации ЭКГ в состоянии покоя
использовали 12 отведений, а при выполнении функциональных проб (ОДНТ,
велоэргометрии) - отведение DS. Кроме того, ЭКГ-контроль с использованием
аппаратуры «Альфа-06» и «Бета-08» проводили в период выведения, сты-
ковки, спуска транспортных кораблей и работ в открытом космосе. Для рас-
шифровки и анализа ЭКГ применяли общепринятую методику. С целью ана-
лиза изменений электрического потенциала сердца в фазах деполяризации и
реполяризации использовали так называемые интегральные профильные
показатели: сумму амплитуд всех зубцов комплекса QRS (SAQRShu, ZAQRSvi-з,
ZAQRSV4-6,) и зубцов Т (ЕАТнп/ XATVi-3, SATvs-б) по отдельным группам отве-
дений.
Статистическую обработку данных проводили с использованием t-критерия
Стьюдента.
Результаты исследований
Изменения ЭКГ в полете имели ряд общих закономерностей, которые
отражали в целом влияние факторов КП на биоэлектрическую активность
миокарда и проявлялись на фоне присущих каждому космонавту особен-
ностей, выявленных на Земле. Ниже представлены наиболее распростра-
ненные отклонения ЭКГ, которые были выявлены в предполетный период,
сохранялись на всем протяжении полета и расценивались как индивиду-
альные особенности, не свидетельствующие о наличии патологии миокарда:
- транзиторный среднебоковой правопредсердный ритм сердечных
сокращений (наблюдали у 13 космонавтов);
- экстрасистолия, преимущественно в виде редких единичных экстра-
систол, отмечалась у большинства космонавтов;
- замедление предсердно-желудочковой проводимости максимально до
0,24-0,26 с - у 3 космонавтов;
- замедление внутрипредсердной проводимости до 0,12 с - у 2 космо-
навтов;
- нарушение внутрижелудочковой проводимости по правой ветви пучка
Гиса - у 13 космонавтов;
- синдром ранней реполяризации желудочков сердца - у 8 космонавтов;
- синусовые паузы (до 180 % от нормального RR-интервала) - у 4 кос-
монавтов.
При динамическом ЭКГ-наблюдении во время длительных полетов наибо-
лее характерные изменения были свойственны динамике частоты сердечных
сокращений (ЧСС), у нескольких космонавтов отмечали учащение нарушений
сердечного ритма и у большинства выраженное в той или иной степени
ухудшение процессов реполяризации.
Эти изменения будут рассмотрены более подробно.
Частота сердечных сокращений: до начала полета, в состоянии функцио-
нального покоя, - для 8 космонавтов была характерна синусовая брадикардия
с частотой сердечных сокращений 47-54 уд/мин; только у трех из них
277
Гпава 7
брадикардия сохранялась во всех полетных обследованиях. У 54 космонавтов
до начала полета были нормальные величины ЧСС (57-80 уд/мин). В полете у
8 космонавтов отмечено небольшое замедление ЧСС; у 8 других ЧСС не
претерпевала существенных изменений; у остальных 46 - увеличивалась.
Таким образом, для 46 космонавтов из 62 было характерно учащение сокра-
щений сердца.
В среднем по группе космонавтов в полетах продолжительностью до
полугода статистически достоверное (р < 0,05) увеличение ЧСС отмечалось
начиная с первого месяца полета и сохранялось в течение всего периода
полета (рис. 10, гл. 7). Увеличение ЧСС колебалось в пределах 4-7 со-
кращений в минуту, что составило 7-11 % от средней предполетной
величины. Изменения в целом носили фазный характер, при этом они были
наиболее выраженными на 3, 4-й и 6-й месяцы полета.
Рис. 10 (гл. 7). Динамика ЧСС в покосу космонавтов
в длительных космических полетах на ОС «Мир» (ЭО-2-27).
0-до полета, 1-6 - месяцы полета
Аритмии сердца в космических полетах наиболее часто проявлялись в виде
редких единичных экстрасистол, которые наблюдались у большинства космо-
навтов.
Этому виду аритмий обычно не придают клинического значения, по-
скольку и в наземных условиях экстрасистолия нередкое явление среди
здоровых людей при эмоциональных и физических нагрузках, переходных
процессах, а также и в состоянии функционального покоя. Для большинства
космонавтов были характерны единичные монотонные экстрасистолы, причем
регистрировались они редко, как правило, в ситуациях, связанных с эмоцио-
нальным (первые часы пребывания в невесомости) или физическим напряже-
нием. Наибольшее количество экстрасистол наблюдали во время внекора-
бельной деятельности и в пробах с физической нагрузкой на велоэргометре и
бегущей дорожке - 49 и 39 % от общего количества соответственно (рис. 11,
гл. 7).
Необходимо отметить, что регистрация экстрасистол ни у одного космо-
навта не была первичной, т.е. аналогичные нарушения ритма отмечали по
крайней мере в одном обследовании до полета. Причем частота регистрации
экстрасистолических аритмий при сравнении с предполетным периодом суще-
ственно не изменялась.
278
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
Вместе с тем у 12 космонавтов в полете нарушения ритма были более
выраженными, чем в предполетный период: у них в ряде обследований ре-
гистрировали частые одиночные экстрасистолы, в нескольких случаях имело
место сочетание суправентрикулярных и желудочковых экстрасистол, а также
эпизодически спаренные, групповые и аллоритмического типа экстрасис-
толы. У четырех космонавтов наблюдали два вида нарушений ритма - экс-
трасистолию и синусовые паузы (пауза после нормального сокращения
больше 180 % от предыдущего RR-интервала).
В большинстве случаев максимальное количество нарушений ритма (экс-
трасистол и синусовых пауз) было зарегистрировано во время внекора-
бельной деятельности. Необходимо отметить, что, как правило, экстрасис-
толы регистрировали на фоне хорошего самочувствия, не влияли на гемоди-
намику и оценивались как явление функциональное, связанное с воздейст-
вием экстракардиальных факторов.
проба
в состоянии
ВКД,
49%
выведение,
сборка, 9 %
Рис. 11 (гл. 7). Распределение нарушений ритма (экстрасистол и синусовых пауз)
в зависимости от условий обследования у космонавтов ОС «Мир».
Обозначения: физическая нагрузка - дозированная нагрузка на велоэргометре или на
бегущей дорожке; ВКД - внекорабельпая деятельность; ОДНТ - проба с приложением
отрицательного давления к нижней половине туловища; выведение, сборка - этапы
выведения корабля на орбиту и сборка (стыковка) с ОС
В целом, анализируя ритм сердечной деятельности, можно отметить, что
длительная невесомость в большинстве случаев вызывает учащение сокра-
щений сердца и в некоторых случаях располагает к возникновению сердеч-
ных аритмий. Вероятность нарушений ритма сердечной деятельности у космо-
навтов в условиях невесомости определяется сочетанием значительного коли-
чества факторов, в том числе изменениями состояния системы регуляции
кровообращения, изменениями водного и электролитного статуса организма,
эмоциональными и физическими стрессами (главным образом при внештат-
ных ситуациях), а также индивидуальными особенностями регуляторных
механизмов сердечной деятельности [Б.М.Федоров и соавт., 1992].
279
Глава 7
Все временные показатели электрокардиограммы в основном находились в
пределах физиологической нормы и не выходили за пределы индивидуальных
колебаний.
Анализ величин биопотенциалов в фазу деполяризации не выявил опреде-
ленных закономерностей.
Наиболее характерной особенностью ЭКГ в полете явилась неустойчивость
элементов желудочковой реполяризации со значительными спонтанными
колебаниями амплитуды, а у трех космонавтов - и формы зубцов Т. Статис-
тический анализ свидетельствовал о закономерном, статистически значимом
(р < 0,05) снижении амплитуды зубцов Т, которое начиналось с 1-го месяца
полета и в основном носило диффузный характер с преобладанием изме-
нений в отведениях, отражающих потенциалы заднебоковых отделов левого
желудочка.
□ 1 02 ИЗ П4 И5 Q6
Месяцы полета
Рис. 12 (гл. 7). Динамика амплитуды зубцов Т в % по отношению
к предполетному уровню у космонавтов ОС «Мир».
А ТI-III - сумма амплитуд зубцов Т в I-III стандартных отведениях;
АТ V- сумма амплитуд зубцов Те Vi_3 грудных отведениях;
А Т V4.6 - сумма амплитуд зубцов Т в V4_6 грудных отведениях;
А Т DS - амплитуда зубцов Т в DS отведении
В среднем по группе космонавтов из 62 человек амплитуда зубцов Т сни-
жалась в стандартных отведениях на 30-35 %, в Vb3 отведениях на 15-30 %,
в V4.6 отведениях - на 25-40 %, в отведении DS - на 20-30 % от средних
предполетных величин (рис. 12, гл. 7). При этом у космонавтов, которые
летали повторно (два и более раз), уменьшение амплитуды зубцов Т было бо-
лее выраженным (рис. 13, гл. 7).
У трех космонавтов помимо уменьшения амплитуды зубцов Т имели место
нарушения фазы реполяризации в виде деформации зубцов Т по двугорбому
типу, уплощения, а также частичной или полной инверсии. Причем у одного
из них подобные изменения отмечались и в предполетный период, а у двух
280
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
возникли впервые в полете. Вариабельность конечной части желудочкового
комплекса ЭКГ проявлялась значительными колебаниями как величины,
формы и направления зубцов Т, так и количеством отведений, в которых
обнаруживались эти изменения. Диапазон изменений был достаточно широ-
ким: от наличия двугорбых, двухфазных и инвертированных Т во всех отве-
дениях до временной нормализации электрокардиограммы. Один из этих
космонавтов летал трижды, и в каждом полете наблюдались аналогичные
нарушения процессов реполяризации. Помимо деформации зубцов Т, у этого
космонавта практически во всех функциональных пробах с ДФН отмечалась
косовосходящая депрессия ST максимально до 1,9 мм, эпизодически наблю-
дались участки депрессии ST с дугой, обращенной выпуклостью кверху.
Подобные изменения ST были зарегистрированы также при подготовке и во
время внекорабельной деятельности. После приземления во всех случаях
достаточно быстро наступала нормализация ЭКГ
Рис, 13 (гл, 7), Динамика амплитуды зубцов Ту космонавтов
в первом и повторных полетах,
А ТI-II1 - сумма амплитуд зубцов Т в 1-Ш стандартных отведениях;
А Т VI-3 - сумма амплитуд зубцов Т в V1-3 грудных отведениях;
А Т V4-6 - сумма амплитуд зубцов Т в V4-6 грудных отведениях;
ATDS- амплитуда зубцов Тв DS отведении;
О-до полета; 1-6 - месяцы полета
Описанные изменения конечной части желудочкового комплекса являются
типичными при нарушениях метаболизма. Интерпретация изменений ЭКГ в
фазе реполяризации всегда затруднена и часто противоречива. В отличие от
вольтажа комплекса QRS (фаза деполяризации) как показателя общей ткане-
вой структуры мышечной массы сердца, конечная часть желудочкового комп-
лекса ST-T (фаза реполяризации) рассматривается как электрофизио-
логический показатель функционального состояния миокарда на уровне
метаболизма.
281
Гпава 7
Показатель ST-T формируется в результате сложного взаимодействия
химических превращений в течение окислительно-восстановительных процес-
сов в сердце с его ферментными, медиаторными и другими системами и
нейрогуморальными влияниями. Любые сдвиги этих факторов могут привести
к изменению характеристик ST-T [Е.И.Чазов, 1982]. При обследовании космо-
навтов (в том числе непосредственно в полете) и в экспериментах с живот-
ными на биоспутниках показано, что невесомость оказывает существенное
влияние на различные аспекты метаболизма, включая азотистый, углеводный
и липидный обмен [О.Г.Газенко и соавт., 1998], возникают функциональные
изменения в нейроэндокринной и гуморально-электролитной регуляторных
системах организма [А.И.Григорьев и соавт., 1990], что, в свою очередь,
может привести к изменению уровня метаболических процессов в миокарде.
Литература
Анашкин ОД., Голубчикова З.А., Лямин В.Р. и соавт. Изменения биоэлектрической
активности сердца у космонавтов в длительных космических полетах на орбитальном
научном комплексе «Мир» // Тезисы докладов на X конференции «Космическая
биология и авиакосмическая медицина». - М., 1994.
Артамонова Н.П., Турбасов В.Д., Георгиевский В.С. и соавт. Влияние длительной
гипокинезии на биоэлектрическую активность сердца здоровых мужчин // Космич.
биол. и авиакосм. мед. - 1988. -.№ 3. - С. 31.
Газенко О.Г., Григорьев А.И. Основные направления и результаты научных
исследований Института медико-биологических проблем в период с 1963 по 1998 год
// Авиакосм, и эколог, мед. - 1998. - № 5. - С. 3.
Григорьев А.И., Дорохова Б.Р., Носков В.Б. и соавт. // Физиологические проблемы
невесомости / О.Г.Газенко, И.И.Касьян, ред. - М., 1990. - С. 123.
Егоров А.Д., Ицеховский О.Г., Алферова И.В. и соавт. // Физиологические проблемы
невесомости / О.Г.Газенко, И.И.Касьян, ред. - М., 1990. - С. 70.
Коваленко Е.А., Гуровский Н.Н. // Гипокинезия. - М., 1980. - С.108.
Панферова Н.Е. // Гиподинамия и сердечно-сосудистая система. - М., 1977. - С. 24.
Турбасов В.Д., Артамонова Н.П., Голубчикова З.А. и соавт. Биоэлектрическая
активность сердца здоровых мужчин в условиях 370-суточной антиортостатической
гипокинезии // Авиакосм, и эколог, мед. - 1992. - № 1. - С. 39.
Федоров Б.М., Гэлубчикова З.А. Ритм сердечной деятельности и аритмии сердца в
длительных космических полетах // Физиол. человека. - 1992. -Т. 18, № 6. - С. 109.
Чазов Е.И. Ц Руководство по кардиологии. - М., 1982. - Т. 2. С. 18.
Реакция сердечно-сосудистой системы
на дозированную физическую нагрузку
в длительных космических полетах
В.Ф.Турчанинова, И.В.Алферова, З.А.Голубчикова
Проба с физическими нагрузками проводится для оценки функциональных
резервов сердечно-сосудистой системы (ССС) космонавтов начиная с полета
ОС «Салют-4» [О.Г.Газенко, А.Д.Егоров, 1983].
По мере приобретения опыта и накопления сведений о реакции ССС на
физическую нагрузку в условиях микрогравитации методика проведения теста
постепенно совершенствовалась для повышения ее диагностических воз-
можностей [А.Д.Егоров и соавт., 1990].
282
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
В настоящее время функциональная проба с дозированной физической
нагрузкой (ФН) на велоэргометре в космических полетах является одной из
составных частей программы медицинского контроля состояния здоровья кос-
монавтов. Она направлена на оценку состояния ССС и уровня физической
работоспособности космонавтов на разных этапах полета при текущем меди-
цинском контроле и для выдачи экспертных заключений перед внеко-
рабельной деятельностью (ВКД).
Методика пробы изменялась и в процессе работы на ОС «Мир»: У кос-
монавтов 1-8-й экспедиций (ЭО) проводилась двухступенчатая нагрузка мощ-
ностью 125 Вт (5 минут) и 175 Вт (3 минуты) при 1 минуте отдыха между ними
(ДФН-2), что позволяло рассчитывать показатель физической работоспо-
собности (PWCi7o). Начиная с полета ЭО-9 методика теста на велоэргометре
по возможности (учитывая особенности проведения обследования во время
полета в течение относительно непродолжительных сеансов телемет-
рической связи) была приближена к субмаксимальной нагрузке, при-
меняемой в клинической практике. Проба включала три нагрузки повы-
шающейся мощности: 125, 150 и 175 Вт по 3 минуты каждая (ДФН-3) и в
наибольшей степени соответствовала субмаксимальной физической нагрузке
(75 % от ее максимальной величины). Важным моментом совершенствования
методики проведения пробы с дозированной ФН явилось измерение арте-
риального давления (АД) на высоте каждой нагрузки по тонам Короткова
(АДТК). Контроль величины АД непосредственно во время выполнения
нагрузки с одной стороны повышал диагностическую значимость теста, с
другой - обеспечивал безопасность пробы для космонавтов, что особенно
важно при изменении функционального состояния системы кровообращения
космонавтов в условиях полета.
В данном разделе представлены результаты, полученные при проведении
пробы с дозированной ФН у 64 космонавтов ОС «Мир». Объем выполненных
исследований и его распределение в зависимости от методики представлены
в табл. 12 (гл. 7).
Для объективной оценки реакции системы кровообращения на нагрузку с
помощью штатной аппаратуры медицинского контроля «Гамма-01» регист-
рировали: электрокардиограмму (ЭКГ в отведении DS) на всем протяжении
пробы (до, во время и после нагрузки); тоны Короткова (АДТК) до нагрузки, на
3-й минуте каждой ступени нагрузки и в восстановительный период (ДФН-3);
тахоосциллограмму (ТО) плечевой артерии (ДФН-2) и реоплетизмограмму
(РПГ) туловища в отведении «рука - рука» до и после нагрузки. При про-
ведении пробы с целью ее безопасности для космонавтов специалисты руко-
водствовались показаниями к прекращению нагрузки, которые включали как
субъективные, так и объективные сведения даже при отсутствии жалоб со
стороны космонавта (см. табл. 7 и 8, гл. 7).
Для оценки переносимости пробы анализировали абсолютные величины
частоты сердечных сокращений (ЧСС), их относительный прирост на высоте
нагрузки и в процессе восстановления по отношению к величинам до пробы;
временные и амплитудные характеристики ЭКГ DS; динамику и абсолютные
величины систолического (АДмакс.) и диастолического (АДмин.) давлений
(АДТК) во время и после нагрузки (ДФН-3); динамику и абсолютные величины
минимального (МнАД), среднего динамического (СрАД), бокового (БсАД) и
283
Гпава 7
конечного систолического (КсАД) давлений (АДТ0), а также изменения ударно-
-го объема сердца (УО) и минутного объема кровообращения (МОК) после
нагрузки. Большое значение имело соотношение объема запланированной и
выполненной работы. Полученные во время полета результаты сопоставляли
с данными предполетных обследований, выполненных на аналогах штатной
аппаратуры медицинского контроля и бортового велоэргометра.
Таблица 12 (гл. 7)
Объем исследований при проведении пробы с дозированной
нагрузкой на велоэргометре у космонавтов ОС «Мир» в длительных полетах
Схема пробы/экспедиции До полета | Полет
ДФН-2/ЭО-2-8 16 космонавтов 50 76
ДФН-З/ЭО-9-28 48 космонавтов 102 140
Результаты обследования до полета расценивали как контрольные для
каждого из космонавтов с учетом его индивидуальных особенностей. При
оценке переносимости проб руководствовались специально разработанными
критериями (табл. 13, гл. 7).
В соответствии с этими критериями в полете переносимость проб ДФН-2
была оценена следующим образом: хорошая в 80 % случаев, удовлет-
ворительная в 18 % случаев, сниженная - в 1 пробе. Переносимость проб
ДФН-3 - 87, И и 2,9 % соответственно. Одна проба была прекращена по
медицинским показаниям по рекомендации специалистов.
Как известно, адекватной реакцией ССС на физическую нагрузку считается
увеличение ЧСС, МОК (приблизительно в равной степени за счет ЧСС и УО),
АД, преимущественно его систолических компонентов. Именно такие изме-
нения указанных показателей наблюдали при выполнении обоих видов
нагрузки до полета. Результаты, полученные при выполнении 2-ступенчатой
нагрузки, представлены в табл. 14 (гл. 7) и 15 (гл. 7).
Из приведенных данных видно, что выполнение нагрузки ДФН-2 до_полета
сопровождалось статистически значимым увеличением ЧСС максимально на
117 %, систолических компонентов АД (КсАД и БсАД на 29 и 10 % соот-
ветственно) и СрАД (на 8 %). Увеличение пульсового АД (на 1-й минуте
восстановительного периода на 16 % (р < 0,001) свидетельствовало о харак-
терном для данного воздействия снижении периферического сопротивления.
Увеличение нагрузки от 125 до 175 Вт приводило к увеличению абсолют-
ных величин и относительному приросту ЧСС, МОК и КсАД, в то время как
реакция УО, БсАД и МнАД на обе нагрузки оставалась приблизительно на
одном уровне.
При выполнении пробы ДФН-3 отмечали такую же закономерность (табл.
16, гл. 7). По мере увеличения нагрузки ЧСС пропорционально возрастала от
103 ± 1,05 до 146 ± 1,81 уд/мин с максимальным приростом на 130 % по
отношению к значению до пробы на 3-й минуте нагрузки 175 Вт. УО и МОК
после нагрузки (на 1-й минуте восстановительного периода) увеличивались
на 16 и 118 % соответственно.
284
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
Таблица 13 (гл. 7)
Критерии оценки переносимости субмаксимальной пробы
с дозированной физической нагрузкой на велоэргометре
Показатели Переносимость
хорошая | удовлетворительная | сниженная
Во время нагрузки
Выполнены 3 ступени нагрузки Выполнены 2 ступени и 3-я в не полном объеме Не выполнены 1-я или 2-я ступени нагрузки
Самочувст- вие хорошее, жалоб нет жалобы на небольшую усталость жалобы на слабость, голово- кружение, ощущение нехватки воздуха, появление болей в икроножных мышцах, отказ от выполнения работы
ЧСС максимальные величины не превышают должных суб- максимальных значений превышают должные субмаксимальные зна- чения не более чем на 10 % превышают должные субмаксимальные значения более чем на 10 %
Макс. АД < 190мм рт.ст. или не превы- шает предпо- летных величин < 220 мм рт.ст. или превышает предпо- летные величины на 10-15 мм рт.ст. > 220 мм рт.ст. или снижается при увеличении нагрузки
Мин. АД без динамики или колебания в пределах ±10 мм рт.ст. от исходного или предполетного уровней повышение до 15 мм рт.ст. от исходного или предполетного уровней повышение на 15 мм рт.ст. и более
ЭКГ Ритм синусовый синусовый, единичные монотонные экстра- систолы (не более 5 % от ЧСС) синусовый, монотопные экстрасистолы (более 5 % от ЧСС), групповые и политопные экстрасистолы, гетеротопные водители ритма, нарушение проводимости
ЗубецТ небольшое, до 50 % от исходной величины, снижение или увеличение амплитуды умеренное, до 75 % от исходной снижение или увеличение ампли- туды, возможно заострение, небольшая деформация преходящего характера значительное, свыше 75 %, снижение от исходного, вплоть до изоэлектрического уровня и инверсии; повышение в 2 раза и более от исходной, заострение, возможна деформация диффузного характера
Сегмент ST без динамики, косовосходя- щее снижение не более 1,5 мм горизонтальная де- прессия до 1 мм, косо- восходящая депрессия не более 2,5 мм, про- должительность до 0,08 с горизонтальная депрессия более 1 мм, косовосходящая депрессия более 2,5 мм, продолжительность до 0,08 с
Окончание таблицы 13 (гл. 7) - на с. 286.
285
Гпава 7
Окончание таблицы 13 (гл. 7)
Показатели Переносимость
хорошая | удовлетворительная | сниженная
В период восстановления
Макс. АД увеличение до 170 мм рт.ст. или не превы- шает предпо- летных данных увеличение до 180 мм рт.ст., превышает предполетные данные увеличение более 180 мм рт.ст.
ЭКГ Зубец Т увеличение амплитуды на 1-2 мм; восстановление до исходной или достижение 75 % от исход- ной амплитуда не увеличена; умеренная деформация снижение амплитуды на 1-2 мм, выраженная деформация вплоть до инверсии
Сегмент ST восстановление к 4-6-й минуте горизонтальная депрессия не более 1 мм горизонтальная депрессия более 1 мм
ЧСС, прирост не более 30 % от исходной до пробы 30-50 % более 50 %
Таблица 14 (гл. 7)
Изменения ЧСС при выполнении 2-ступенчатой пробы с дозированной физической
нагрузкой на велоэргометре космонавтами Э0-1-Ю ОС «Мир» до и во время полета
М±т | % М±т | %
До полета Полет
Фон 56 ±1,31 65±1,11
125 Вт
1-я минута 92 ±1,31 66 99±1,13 51
2-я минута 106±1,35 90 110±1,20 69
3-я минута 109±1,54 95 115±1,33 76
4-я минута 110±1,66 96 116±1,34 78
5-я минута 111±1,78 99 118±1,44 81
Отдых 88±2,79 58 92±1,50 41
175 Вт
1-я минута 102±1,74 84 111±1,22 70
2-я минута 116±1,84 109 127±1,57 96
3-я минута 121±1,93 117 133±1,62 105
ВП 1-я 95±2,18 70 108±1,86 67
минута
Все изменения статистически достоверны при р < 0,001.
Таким образом, до полета физическая нагрузка на велоэргометре и в
пробе ДФН-2, и в пробе ДФН-3 вызывала адекватную реакцию основных
показателей центральной гемодинамики и ее можно характеризовать как нор-
мотоническую.
Однако выполнение 3-ступенчатой нагрузки сопровождалось более вы-
раженным увеличением ЧСС, МОК и КсАД при одинаковой для обеих проб
реакции УО.
286
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
Динамика показателей кровообращения при выполнении 2-ступенчатой
нагрузки во время полета следующая (см. табл. 14 и 15 гл. 7). При сопо-
ставлении реакции показателей кровообращения при пробе ДФН-2 до и во
время полета видно, что в целом она имеет одинаковую направленность и ха-
рактеризуется увеличением ЧСС и систолических компонентов АД после 1-й
ступени нагрузки и на 1-й минуте восстановительного периода. Однако име-
лись и определенные отличия.
Таблица 15 (гл. 7)
Изменения УО, МОК и параметров АД при выполнении 2-сгупенчатой пробы
с дозированной физической нагрузкой на велоэргометре космонавтами Э0-1-Ю
ОС «Мир» до и во время полета
Пока- зате- ли Фон 1-я минута отдыха 1-я минута ВП Фон 1-я минута отдыха 1-я минута ВП
До полета Полет
УО 118,613,34 136,714,81 137,215,21 115,612,34 120,312,85 115,112,60
% 15** 16* 4 0
МОК 6,5010,18 11,6210,35 12,8210,36 7,3310,18 10,9510,27 12,4610,30
% 79** ду** 49** 70**
КсАД 11611,04 14511,56 15011,82 12511,08 14811,53 15711,98
% 25** 29** 18** 26**
БсАД 9411,09 10411,08 10311,24 9910,97 10411,34 10511,59
% 11** 10** 6** 6**
СрАД 7611,09 8311,23 8211,12 8010,92 8411,07 8311,46
% 8** 8** 5* 4
МнАД 5910,96 6211,07 6211,05 5810,74 5611,06 5511,11
% 6* 5* -4 -6*
ПАД 3510,65 4211,17 4111,27 4110,82 4811,66 4911,91
% 19** 16** 19** 21**
Примечание. **р < 0,001, 0,002. *р < 0,01, 0,05.
Так, абсолютные величины ЧСС на всех ступенях нагрузки в полете были
больше, а ее относительный прирост (в %) в условиях невесомости оказался
меньше (в обоих случаях различия статистически значимы) (см. табл. 14, гл. 7
и рис. 14, гл. 7). КсАД превышало (р < 0,01) предполетные величины на 1-й
минуте восстановительного периода (т.е. после 2-й ступени нагрузки), а
относительный прирост был больше после 1-й ступени нагрузки (р < 0,001).
СрАД изменялось практически в тех же пределах, что и до полета. МнАД было
умеренно ниже, а ПАД выше, чем в предполетных пробах (рис. 15, гл. 7).
Реакция объемов гемоциркуляции на пробу с дозированной ФН в полете
оказалась принципиально иной по сравнению с предполетным периодом.
Было установлено, что УО после нагрузки в полете по средним для всей
группы обследованных космонавтов величинам практически не изменялся (а в
ряде случаев даже снижался), в то время как до полета он увеличивался.
Следовательно, МОК определялся только ЧСС. В результате абсолютная ве-
личина МОК и его относительный прирост были статистически значимо
меньше, чем в предполетных пробах. Такая реакция УО и МОК на дози-
рованную физическую нагрузку во время полета была выявлена у кос-
монавтов ОС «Салют-б» и «Салют-7» с помощью метода тетраполярной
287
Гпава 7
реографии [В.Ф.Турчанинова и соавт., 1990] и у членов одного из экипажей
ОС «Салют-7» во время 237-суточного полета, когда применялись ультразву-
ковые методы исследования [О.Ю.Атьков, В.С.Бедненко, 1989]. Это позволяет
сделать вывод, что она закономерна для условий микрогравитации.
По мнению авторов, причиной более низких, чем до полета значений МОК
при нагрузке, вероятно, следует считать не снижение сократительной и на-
сосной функции сердца, а ограничение венозного возврата крови к сердцу
вследствие ее депонирования в сосудах ног.
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
1 мин 3 мин 5 мин 1 мин 3 мин 2 мин 4 мин
125 W 175 W ВП
Рис. 14 (гл. 7). Динамика абсолютных величин ЧСС
и ее отклонении (в %) при выполнении 2-ступенчатой нагрузки на велоэргометре
космонавтами ЭО-1-8 ОС «Мир» до и во время длительных полетов
(все изменения за исключением 1-й минуты отдыха статистически достоверны)
Сравнение реакции показателей кровообращения при выполнении ДФН-3
до и во время полета показало следующее (табл. 16 и 17, гл. 7). ЧСС, КсАД и
288
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
их относительный прирост в полете были статистически значимо меньше, чем
в предполетных пробах (см. рис. 15 и 16, гл. 7).
ЭО-1 - 30-8 30-9 - ЭО-28
2-ступенчатая проба 3-ступенчатая проба
Рис, 15 (гл, 7), Изменения показателей артериального давления при выполнении ДФН на
велоэргометре космонавтами ЭО-1-8 (2-ступенчатая проба) и ЭО-9-28 (3-ступенчатая
проба) ОС «Мир» до и во время длительных полетов,
КсАД - конечное систолическое артериальное давление; БсАД - боковое систолическое
артериальное давление; СрАД - среднее динамическое артериальное давление;
МнАД-минимальное артериальное давление; ПАД- пульсовое артериальное давление;
Г, 2’ и т.д, - минуты восстановительного периода
289
Глава 7
Таблица 16 (гл. 7)
Изменения ЧСС во время выполнения 3-ступенчатой пробы
с дозированной физической нагрузкой на велоэргометре
космонавтами ЭО-11-28 до и во время полета
М±т | % М±т | %
До полета Полет
фон 64 ± 0,93 66 ± 0,68
125 Вт
1-я минута 103 ± 1,05 62** 100 ± 0,88 51**
2-я минута 116 ± 1,01 82** 111 ± 0,86 67**
3-я минута 120 ± 1,06 95** 115 ± 0,91 74**
150 Вт
1-я минута 126 ± 1,23 99** 121 ± 1,03 82**
2-я минута 131 ± 1,39 105** 126 ± 1,15 89**
3-я минута 135 ± 1,50 112** 129 ± 1,26 94**
175Вт
1-я минута 140 ± 1,56 119** 133 ± 1,22 101**
2-я минута 144 ± 1,72 127** 138 ± 1,29 108**
3-я минута 146 ± 1,81 130** 141 ± 1,25 ИЗ**
ВП 1-я 120 ± 1,85 89** 117 ± 1,45 76**
минута
Примечание. ВП - восстановительный период.
Закономерности, выявленные для УО и МОК, были в основном такими же,
как и в пробе ДФН-2, т.е. изменения УО на нагрузку отсутствовали и преоб-
ладала хронотропная функция сердца в формировании МОК (рис. 17, гл. 7).
Практический интерес с точки зрения диагностической значимости теста
на велоэргометре представляет сопоставление результатов, полученных в
пробах ДФН-2 и ДФН-3. Уже предполетные пробы показали, что 3-ступен-
чатая проба предъявляет большие требования к компенсаторным механизмам
сердечно-сосудистой системы. Объективно это подтверждено более выра-
женной пульсовой и прессорной реакциями, особенно в условиях микрогра-
витации, и преимущественным снижением УО после нагрузки при выполнении
ДФН-3 в полете (см. рис. 14-17, гл. 7).
Особого внимания заслуживают результаты тех проб, когда их перено-
симость оценивалась как удовлетворительная. Основанием для такой оценки
был, как правило, комплекс показателей, характеризующих гемодинами-
ческий статус. Вместе с тем в некоторых случаях преобладали или изменения
ЭКГ, или неадекватная нагрузке реакция сердечно-сосудистой системы. В
частности, при удовлетворительной переносимости пробы:
- ЧСС и АД в той или иной мере превышали должные и предполетные
величины;
- неблагоприятным фактором являлось отставание ЧСС от уровня
нагрузки;
- выраженное (иногда до 30 % от исходной величины перед пробой) сни-
жение УО;
- отмечали различной степени изменения ЭКГ: замедление атрио-
вентрикулярной проводимости; косовосходящую депрессию сегмента ST;
низкоамплитудные зубцы Т; деформацию зубцов Т; нарушения сердечного
ритма.
290
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
Одним из признаков удовлетворительной переносимости пробы является
замедление темпа восстановления ЧСС по сравнению с предполетным пе-
риодом. Однако специфика проведения обследований во время полета
(зависимость от продолжительности сеансов ТМ-связи, которая, как правило,
ограничена) позволяет только в редких случаях проследить темп восста-
новления показателей кровообращения даже в течение 5 минут после вы-
полнения нагрузки.
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
Рис. 16 (гл. 7). Динамика абсолютных величин ЧСС и ее отклонений
в % при выполнении 3-ступенчатой нагрузки на велоэргометре
космонавтами ЭО-9-28 ОС «Мир» до и во время
длительных полетов
Снижение толерантности к физической нагрузке отражают также и
производные показатели, в частности, повышение индекса хронотропного
резерва сердца и снижение индекса инотропного резерва сердца.
Показателен пример удовлетворительной оценки переносимости пробы по
реакции АД: на 1-й ступени оно было равно 240/40 мм рт.ст., на 2-й ступени -
168/98 мм рт.ст., на 3-й ступени при систолическом давлении 180 мм рт.ст.
291
Глава 7
был зарегистрирован бесконечный тон. Следовательно, при выполнении этой
пробы увеличение нагрузки сопровождалось прогрессирующим уменьшением
систолического АД, что было неадекватно выполняемой работе и отражало
снижение компенсаторных возможностей системы кровообращения. У этого
космонавта в обеих предполетных пробах параметры давления возрастали
пропорционально увеличению нагрузки.
Таблица 17 (гл. 7)
Изменение параметров АД (по методу Короткова) во время выполнения космонавтами
ЭО-11 - ЭО-28 3-хступенчатой пробы с дозированной физической нагрузкой на
велоэргометре до и во время полета
АДмакс. | АДмин. АДмакс. | АДмин.
До полета Полет
М±т % М±т % М±т | % М±т | %
Фон 117 ± 0,93 74 ± 0,91 123 ± 0,82 74 ± 0,75
125 Вт 3-я минута 172 ± 1,74 46* 85 ± 1,13 15* 156 ± 1,67 28* 74 ± 1,23 0
150 Вт 3-я минута 190 ± 1,91 62* 85 ± 1,22 15* 171 ± 1,62 40* 74 ± 1,18 0
175 Вт 3-я минута 198 ± 1,73 69* 83 ± 1,34 12* 183 ± 1,69 50* 73 ± 1,17 -1
ВП 1-я минута 161 ± 4,97 35* 67 ± 3,42 -10* 153 ± 3,65 26* 68 ± 2,24 -8*
♦Изменения статистически достоверны.
У некоторых из космонавтов при удовлетворительной переносимости кон-
кретной пробы последующие обследования на более поздних этапах полета
свидетельствовали об улучшении реакции сердечно-сосудистой системы на
нагрузку. Примером положительной ее" динамики в ходе полета могут быть
три пробы, проведенные у одного из космонавтов на разных этапах полета.
Первая проба была прекращена на 30-й секунде 3-й ступени нагрузки, когда
ЧСС достигла 160 уд/мин при должных величинах 140 уд/мин. Детальный ана-
лиз результатов выявил снижение УО на 14 %. Повторная проба через два
месяца также была прекращена по медицинским показаниям, но уже в сере-
дине 2-й минуты 3-й ступени нагрузки при ЧСС 171 уд/мин и выраженной
гипертензивной реакции. Систолическое давление в этот момент составляло
205 мм рт.ст., и его прирост был существенно больше, чем до полета и в пре-
дыдущей пробе. Через месяц проба была выполнена в полном объеме, и реак-
ция большинства показателей гемодинамики приближалась к адекватной для
данной нагрузки.
У другого космонавта переносимость первой пробы в полете оценивалась
как сниженная, прежде всего, потому, что было выполнено только две сту-
пени нагрузки. К концу полета при такой же нагрузке в ответной реакции от-
мечалась положительная динамика практически всех показателей гемоди-
намики. В результате удовлетворительную оценку переносимости пробы с
ДФН следует рассматривать как повышение физической тренированности.
292
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
Улучшение переносимости теста с физической нагрузкой при увеличении
длительности пребывания космонавтов в условиях микрогравитации с
большей долей вероятности могло быть результатом позитивного влияния
систематических занятий на различных тренажерах в соответствии с
рекомендациями специалистов по профилактике неблагоприятного влияния
факторов полета.
Рис. 17 (гл. 7). Динамика абсолютных величин ударного объема сердца
и минутного объема кровообращения и их отклонений (в %) при выполнении
3-ступенчатой нагрузки на велоэргометре космонавтами ЭО-9-28 ОС «Мир»
до и во время длительных полетов
293
Глава 7
У одного из космонавтов, когда переносимость пробы была неудо-
влетворительная, после нагрузки снижались БсАД, СрАД и ПАД (до полета их
величины или не изменялись, или увеличивались по сравнению с исходными
перед пробой значениями). УО и МОК уменьшались на 27 и 33 % соответ-
ственно. До полета УО закономерно для данного воздействия увеличивался.
При повторной пробе с дозированной ФН через 10 дней реакция ЧСС и УО
приблизилась к адекватной для данного теста.
Примером сниженной переносимости может служить проба, когда кос-
монавт выполнил только две ступени нагрузки и затем от продолжения теста
отказался. В дальнейшем это подтвердили объективные данные. Было за-
фиксировано снижение амплитуды зубцов R на 30 % (до полета не пре-
вышало 10 %), снижение амплитуды зубцов Т на 60 %, в то время как до
полета она увеличивалась на 30 %. Отмечалась косовосходящая депрессия
сегмента ST на 1,3 мм (до полета до 1 мм). Одновременно ЧСС увеличи-
валась: на 1-й ступени до 132 уд/мин (до полета до 110, на 52-е сутки - до
120 уд/мин); на 2-й ступени до 150 уд/мин (до полета до 121, на 52-е сутки -
до 138 уд/мин). На ЭКГ отмечали значительное увеличение амплитуды зубцов
Т с заострением вершины; ранее таких изменений не наблюдали.
Объективный контроль состояния космонавтов в ходе проведения пробы с
дозированной ФН на велоэргометре во время полета обеспечивал ее без-
опасность для обследуемого. Необходимость оперативного контроля дина-
мики физиологических показателей непосредственно во время пробы убеди-
тельно показана опытом специалистов, проводивших такие исследования на
борту ОС «Мир». В ряде случаев пробу прекращали по медицинским показа-
ниям. Такими показаниями являлись:
- неадекватное нагрузке увеличение ЧСС, когда ее величина составляла
163-171 уд/мин при должном максимальном значении 140 уд/мин;
- увеличение АД: систолического до 215 мм рт.ст., диастолического до
100 мм рт.ст. при их исходных значениях 120 и 59 мм рт.ст. соответственно;
- выраженное даже при визуальной оценке ЭКГ снижение амплитуды зуб-
цов Т, косовосходящая депрессия сегмента ST или горизонтальная депрессия
сегмента ST (при детальном анализе они составляли 2,3 мм и 2 мм соот-
ветственно).
Рекомендации о прекращении нагрузки были даны на 2-й или в начале 3-й
ступени.
Таким образом, результаты пробы с дозированной ФН в полете показали,
что функциональное состояние сердечно-сосудистой системы на различных
этапах длительных космических полетов сохранялось на достаточно высоком
уровне. Реакция основных гемодинамических показателей во время и после
нагрузки зависела не от длительности полета, а от соблюдения космонавтами
рационального режима труда и отдыха и выполнения рекомендованного
комплекса физических тренировок. Нельзя также исключать индивидуальные
особенности переносимости пробы с физическими нагрузками и исходный
гемодинамический статус того или иного космонавта перед пробой. Принимая
во внимание различные возраст и антропометрические данные космонавтов
целесообразно в дальнейшем проводить пробу с дозированной ФН на вело-
эргометре по индивидуально подобранным режимам с выполнением суб-
максимальной нагрузки, определяемой по величине ЧСС согласно рекомен-
дациям ВОЗ.
294
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
Литература
Атьков О.Ю., Бедненко В.С. Гипокинезия, невесомость. Клинические и физио-
логические аспекты. - М., 1989.
Газенко О.Г., Егоров А.Д. Медицинские исследования на орбитальной станции
«Салют-4» и проблемы влияния невесомости на организм человека // Фи-
зиологические исследования в невесомости / П.В.Симонов, И.И.Касьян, ред. - М., 1983.
- С. 20.
Егоров А.Д., Ицеховский О.Г, Алферова И.В., Полякова А.П., Касьян И.И.,
Домрачева М.В., Турбасов В.Д., Голубчикова З.А., Лямин В.Р., Батенчук-Туско Т.В..
Кобзев Е.А, КулевА.П. Исследование функционального состояния сердечно-сосудистой
системы в длительных космических полетах // Физиологические проблемы
невесомости / О.Г.Газенко, И.И.Касьян, ред. - М., 1990. - С. 70.
Егоров А.Д., Ицеховский О. Г, Касьян И. И., Полякова А.П., Алферова И. В.
Результаты исследования гемодинамики и фазовой структуры сердечного цикла в
длительных полетах // Физиологические исследования в невесомости / П.В.Симонов,
И.И.Касьян, ред. - М., 1983. - С. 82.
Спортивная медицина / А.В.Чоговадзе, ЛАБутченко, ред. - М., 1984.
Турчанинова В.Ф., Домрачева М.В., Касьян И.И. и соавт. Особенности центрального
и регионарного кровообращения в кратковременных и длительных космических
полетах // Физиологические проблемы невесомости / О.Г.Газенко, И.И.Касьян, ред. -
М., 1990. - С. 93.
Турчанинова В.Ф., Касьян И.И., Домрачева М.В. Реографические исследования в
невесомости // Физиологические исследования в невесомости / П.В.Симонов,
И.И.Касьян, ред. - М., 1983. - С. 100.
Воздействие отрицательного давления
на нижнюю половину тела
в длительных космических полетах
В.Ф.Турчанинова, И.В.Алферова, З.А.Голубчикова, В.Р.Лямин,
Е.Г.Хорошева, А.Д.Буртовой, А.В.Сергеев
Опыт развития пилотируемой космонавтики свидетельствует о том, что
проблема снижения ортостатической устойчивости космонавтов после дли-
тельного пребывания в условиях микрогравитации и ее профилактики во
время полета до настоящего времени остается одной из актуальных для спе-
циалистов по космической медицине. Определенную характеристику функ-
ционального состояния сердечно-сосудистой системы (ССС) для оценки орто-
статической устойчивости в условиях полета дают исследования с воз-
действием отрицательного давления на нижнюю часть тела (ОДНТ), которое,
по мнению многих авторов, имитирует гравитационное перераспределение
крови [И.Д.Пестов и соавт., 1974; В.А.Дегтярев и соавт., 1977; Х.Х.Яруллин и
соавт., 1978; В.А.Дегтярев и соавт., 1980].
Механизмы воздействия ОДНТ на организм человека и возникающие при
этом ответные реакции, в частности ССС, подробно описаны в многочис-
ленных работах. Несмотря на некоторые качественные и количественные
различия отдельных физиологических реакций на декомпрессию в области
нижней части тела и ортостатическое положение [Б.С.Катковский и соавт.,
1972; Ю.М.Стойда, Абрикосова М.А., 1972; П.М.Суворов и соавт., 1974]
295
Глава 7
воздействие ОДНТ достаточно обоснованно применяется в практике косми-
ческой медицины для оценки ортостатической устойчивости в условиях косми-
ческого полета (КП). Оно направлено на определение адаптационно-приспо-
собительных возможностей ССС при депонировании части циркулирующей
крови в зоне декомпрессии, которое в условиях микрогравитации имитирует
влияние гидростатического давления крови. К настоящему времени накоплен
большой опыт использования нескольких модификаций этого функционально-
го теста во время КП различной продолжительности. Начиная с ОС «Салют-6»
и до настоящего времени проба с воздействием ОДНТ является одной из со-
ставляющих системы медицинского контроля состояния здоровья космонавтов
[А.Д.Егоров и соавт., 1983, 1990; В.Ф.Турчанинова и соавт., 1983, 1990].
В данном сообщении изложены результаты обследования 61 космонавта
ОС «Мир», у которых применялись две схемы пробы. У 19 космонавтов 2-10-й
основных экспедиций (ЭО) в возрасте от 30 до 50 лет проба была 3-ступенча-
той и режимы разрежения составляли: -25 мм рт.ст. в течение 1 минуты, -35 и
-45 мм рт.ст. по 3 минуты каждый. Полученные при этом результаты и накоп-
ленный опыт явились основанием для усовершенствования методики данного
функционального воздействия. С начала работы на ОС «Мир» 11-й ЭО для
повышения диагностической значимости теста режимы и время воздействия
были изменены, проба стала 4-ступенчатой. Она проведена у 44 космонавтов
в возрасте 33-53 лет по следующей схеме: -25 мм рт.ст. - 1 минута, -35 мм
рт.ст. - 2 минуты, -40 и -50 мм рт.ст. по 3 минуты. Для удобства изложения
результатов схемы пробы обозначены ОДНТ-3 и ОДНТ-4 соответственно. Про-
бы выполнялись, как правило, с 90-х суток и в более поздние сроки полета:
ОДНТ-3 на 92-341-е сутки, ОДНТ-4 - на 89-415-е сутки. На более ранних
этапах полета из общего объема обследований выполнено всего 10 проб: 6
ОДНТ-3 и 4 ОДНТ-4. Обязательным было проведение пробы с воздействием
ОДНТ на заключительном этапе полета перед началом ОДНТ-тренировок.
Объем проведенных исследований представлен в табл. 18 (гл. 7).
Таблица 18 (гл. 7)
Объем исследований, выполненных при проведении пробы с воздействием ОДНТ
у космонавтов ОС «Мир» до и во время длительных полетов
Схема пробы/экспедиции До полета Полет
ОДНТ-3/ЭО-2-Ю 59 45
ОДНТ-4/ЭО-11-28 83 67
Методика исследования
Разрежение создавалось с помощью пневмовакуумного костюма (ПВК)
«Чибис», который фиксировали на уровне гребешков подвздошных костей.
Проба состояла из трех этапов: фона, непосредственно разрежения и восста-
новительного периода. Для контроля состояния обследуемого на всех этапах
пробы с помощью аппаратуры медицинского контроля «Гамма-01» регистри-
ровали: ЭКГ в отведении DS непрерывно, тахоосциллограмму (ТО) плечевой
296
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
артерии каждую минуту, реоэнцефалограмму (РЭГ) в бимасгоидальном отве-
дении практически непрерывно (за исключением тех минут, когда записы-
валась реоплетизмограмма (РПГ) туловища в отведении «рука - рука»),
кинетокардиограмму (ККГ) с области верхушечного толчка до и в ходе пробы
ОДНТ-3. Во время полета вся информация, включая режимы разрежения,
передавалась на Землю в реальном масштабе времени. Это позволяло опера-
тивно контролировать на всем протяжении обследования частоту сердечных
сокращений (ЧСС), определять артериальное давление (АД), визуально
оценивать форму и амплитуду ЭКГ и РЭГ, что обеспечивало безопасность тес-
та для космонавта. При этом специалисты, проводившие обследование, вели
переговоры с экипажем и руководствовались, в случае необходимости, пока-
заниями к прекращению пробы. Кроме того, безопасность данного обследо-
вания для космонавтов во время полета обеспечивалась:
- высокой квалификацией специалистов, имеющих большой опыт прове-
дения аналогичных обследований, в том числе во время КП различной про-
должительности, и строгим выполнением членами экипажа их рекомендаций;
- объективным контролем состояния обследуемого на всем протяжении
пробы, в частности, ЧСС, величин АД, режимов и времени воздействия отри-
цательного давления;
- правилами само- и взаимоконтроля, которые предусматривали контроль
со стороны помогающего космонавта за состоянием обследуемого. При появ-
лении любых жалоб, бледности, потливости соответствующую информацию
необходимо было своевременно передать специалистам, проводящим обсле-
дование;
- конструктивным решением самого пневмовакуумного костюма «Чибис»:
- строгим дозированием воздействия ОДНТ с передачей информации о
режиме разрежения по каналам ТМ-связи;
- наличием ручной тангенты, предназначенной для экстренного (аварий-
ного) прекращения создания разрежения в емкости, которая при необхо-
димости обязательно должна использоваться самим обследуемым;
- ограничительным клапаном предельной величины разрежения (=60:70
мм рт.ст.)
Детальная обработка результатов предусматривала анализ общепринятых
в клинической практике временных и амплитудных показателей ЭКГ; пара-
метров АД по методу Н.Н.Савицкого: минимального (МнАД), среднего динами-
ческого (СрАД), бокового систолического (БсАД), конечного систолического
(КсАД); ударного объема сердца (УО) и минутного объема кровообращения
(МОК) по методу А.А.Кедрова; показателей пульсового кровенаполнения
(ППК) и относительного объемного пульса (ООП), тонуса сосудов вертебро-
базилярной системы - прекапиллярных (ДКИ) и посткапиллярных (ДСИ).
Переносимость пробы оценивали с двух точек зрения. Прежде всего обра-
щали внимание на субъективные ощущения космонавтов, комфортность про-
ведения обследования, включая восстановительный период после выравни-
вания давления в пневмовакуумном костюме по отношению к окружающему
атмосферному давлению. Объективная оценка предусматривала анализ абсо-
лютных величин и динамики показателей функционального состояния сис-
темы кровообращения в соответствии с критериями, разработанными специа-
листами группы медицинского обеспечения КП. Эти критерии, основанные на
многочисленных данных, полученных в длительных КП, в совокупности с
297
Глава 7
общепринятыми в клинико-физиологической практике (в том числе и косми-
ческой медицины) представлениями о типах ответных реакций системы крово-
обращения на данное воздействие, классифицированы на три вида оценки
переносимости: хорошая, удовлетворительная, плохая (табл. 19, гл. 7).
Полученные при проведении пробы с воздействием ОДНТ у космонавтов
ОС «Мир» результаты были проанализированы в нескольких аспектах. Для
выявления общих закономерностей изменений показателей гемодинамики до
и во время полета применялся метод вариационной статистики с определе-
нием t-критерия по Стьюденту.
Таблица 19 (гл. 7)
Критерии оценки переносимости функциональной пробы с воздействием ОДНТ
в условиях космического полета (при выполнении теста с ОДНТ в полном объеме)
Показатели Переносимость
хорошая | удовлетворительная | плохая
Самочувствие хорошее хорошее Жалобы на общую слабость, потемнение в глазах, голово- кружение, тяжесть в голове, потливость, чувство жара и тошноту
Внешний вид обычный небольшая бледность Выраженная бледность, цианоз губ, гипергидроз лица, груди и ладоней
ЭКГ Ритм синусо- вый правиль- ный, увели- чение ЧСС до 110 уд/мин Ритм синусовый правильный, увеличение ЧСС более чем до 110 уд/мин Умеренная или выраженная тахикардия, сменяющаяся брадикардией. Появление частых, групповых и политопных экстрасистол, нарушение внутрисердечной проводимости
Зубец Т Снижается до 30 % от исход- ной величины Снижается до 50 % от исходной величины, небольшая дефор- мация Снижается > 50 % от исходной величины; выраженная дефор- мация, сегмент ST смещается по ишемическому типу
СрАД мм рт.ст. Соответствует величинам до пробы Соответствует величинам до пробы Снижается на 15-20 мм рт.ст
КсАД мм рт.ст Снижается максимально на 15-20 мм рт.ст. по срав- нению с ис- ходным Снижается макси- мально на 25-30 мм рт.ст. по сравнению с исходным Снижается до 80 мм рт.ст (абсолютные величины)
ПАД мм рт.ст. Соответствует величине до пробы Снижается до 15 мм рт.ст., волнообразные колебания Снижается больше чем на 15 мм рт.ст., выраженные волнообразные колебания
Амплитуда РЭГ Уменьшается незначительно по сравнению с исходной Уменьшается до 40 % по сравнению с исходной Уменьшается больше чем на 40 % по сравнению с исходной. Резко увеличивается по атоническому типу
Примечание. ЧССД = 1,92+1,27*ЧССф, доверительный интервал =
7,22+0,13*ЧССф; СрАДд = 23,21+0,75*СрАДф, доверительный интервал =
8,18+0,10*СрАДф; КсАДд = 23,32+0,74 * КсАДф, доверительный интервал =
15,55+0,13*КсАДф; ПАДд = 14,76+0,45*ПАДф.
298
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
Особое внимание уделено случаям, когда отмечались признаки снижения
ортостатической устойчивости и когда обследование было прекращено по ме-
дицинским показаниям. Сопоставлены реакции показателей функционального
состояния системы кровообращения на тесты ОДНТ-3 и ОДНТ-4 до и во время
полета.
Результаты и их обсуждение
До полета в состоянии покоя средние величины основных показателей
функционального состояния центрального кровообращения для обеих групп
космонавтов имели практически одинаковое значения, находились в пределах
физиологической нормы и свидетельствовали о нормальном гемодинами-
ческом статусе (табл. 20, 21, 22, гл. 7).
Таблица 20 (гл. 7)
Изменения ЧСС при проведении проб с воздействием ОДНТ
у космонавтов ОС «Мир» до и во время полета
До полета Полет
ОДНТ- 3
Условия об- следования Абс. вел., М ± m Откло- нения,% Р Абс. вел., М ± m Откло- нения, % Р
Фон 59±1,06 < 0,001 68±1,20 < 0,001
-25 1 мин 65±1,21 11 < 0,001 74±1,58 9 < 0,001
-35 1 мин 71±1,38 20 < 0,001 76±1,58 12 < 0,001
-35 2 мин 72±1,42 22 < 0,001 76±1,56 13 < 0,001
-35 3 мин 72±1,33 23 < 0,001 79±1,60 16 < 0,001
-45 1 мин 75±1,35 28 < 0,001 82±2,00 21 < 0,001
-45 2 мин 76±1,51 29 < 0,001 83±2,16 23 < 0,001
-45 3 мин 77±1,56 31 < 0,001 84±1,96 24 < 0,001
ОДНТ-4
Условия об- Абс. вел. Откло- р Абс. вел. Откло- р
следования М± m нения^ М± m нения,%
Фон 63±1,02 < 0,001 67±1,05 < 0,001
-25 1 мин 70±1,25 11 < 0,001 73±1,34 9 < 0,001
-35 1 мин 76±1,31 20 < 0,001 76±1,48 14 < 0,001
-35 2 мин 76±1,26 21 < 0,001 78±1,69 16 <0,001
-40 1 мин 78±1,31 24 < 0,001 81±1,61 21 < 0,001
-40 2 мин 78±1,38 24 < 0,001 81±1,87 22 <0,001
-40 3 мин 79±1,37 25 < 0,001 82±1,64 23 < 0,001
-50 1 мин 82±1,42 30 < 0,001 88±1,89 31 < 0,001
-50 2 мин 83±1,46 32 < 0,001 89±2,08 34 < 0,001
-50 3 мин 83±1,52 32 < 0,001 91±2,10 36 < 0,001
КсАД равнялось 118 ± 1,06 и 118 ± 1,04 мм рт.ст. у космонавтов ЭО-2-Ю и
ЭО-11-28 соответственно. Переносимость проб и ОДНТ-3, и ОДНТ-4 была, как
правило, хорошей. Реакции сердечно-сосудистой системы в целом характери-
зовались закономерными для данного воздействия изменениями основных
показателей системы кровообращения: увеличением ЧСС, снижением УО,
КсАД, пульсового кровенаполнения сосудов вертебро-базилярной системы на
фоне нормотонического состояния пре- и посткапиллярных сосудов (см. табл.
20, 21, 22, гл. 7). Механизмы возникающих при данной пробе изменений в
системе кровообращения подробно изложены в ранее опубликованных ра-
ботах [О.Г.Газенко, А.Д.Егоров, 1976, 1980, 1983 и др.].
299
Глава 7
При сопоставлении реакции сердечно-сосудистой системы на ОДНТ-3 и
ОДНТ-4 видно, что максимальные изменения ЧСС, КсАД и ППК и ООП сосудов
вертебро-базилярной системы в количественном отношении были практичес-
ки одинаковыми. ЧСС увеличивалась на 31 и 32 % соответственно; КсАД сни-
жалось на 6 и 9 %, ППК - на 38 и 42 %, ООП - на 23 и 21 % соответственно.
Вместе с тем для некоторых показателей отмечались и особенности. В пробе
ОДНТ-3 УО снижался максимально на 23 %, МОК не отличался от исходной
величины до пробы. В пробе ОДНТ-4 снижались оба показателя: УО на 33 %,
МОК на 14 %. Эти различия в динамике объемов гемоциркуляции могли быть
проявлением более выраженного депонирования крови в зоне декомпрессии
при больших режимах разрежения. ДКИ РЭГ в обоих случаях снижался: с 58,2
± 4,33 до 46,0 ± 2,34 % (ОДНТ-3) и с 57,9 ± 3,38 до 41,9 ± 2,73 % (ОДНТ-4).
Таблица 21 (гл. 7)
Изменения УО при проведении проб с воздействием ОДНТ у космонавтов
ОС «Мир» до и во время полета
До полета | Полет
ОДНТ-3
Условия Абс. вел. Откло- р Абс. вел. Откло- р
обследо- М ± m нение, % М ± m нение, %
вания
Фон 129,2±6,35 135,1±7,49
-35 104,7±8,42 -19 < 0,05 106,3±7,49 -21 < 0,05
3 мин
-45 99±7,83 -23 < 0,01 96,0±5,88 -29 < 0,002
1 мин
ОДНТ-4
Абс. вел. Откло- р Абс. вел. Откло- р
М ± m нение, % М ± m нение, %
Фон 120,8±3,07 117,4±3,81
-40 85,1±3,06 -30 < 0,001 78,2±3,50 -33 < 0,001
3 мин
-50 80,9±2,95 -33 < 0,001 72,4±2,75 -38 < 0,001
1 мин
Вместе с тем этот показатель свидетельствовал о нормальном тонусе
мелких сосудов вертебро-базилярной системы. В пробе ОДНТ-4 эти изменения
были статистически значимыми, что указывало на закономерное снижение
тонуса у большинства космонавтов под влиянием разрежения.
Примечательно, что уже до полета у некоторых космонавтов наблюдались
те или иные признаки снижения ортостатической устойчивости. В ряде слу-
чаев имела место неадекватная воздействию реакция ЧСС. Она или увели-
чивалась до 100 уд/мин уже при разрежении 40 мм рт.ст. с максимальными
величинами (121 уд/мин) при разрежении 50 мм рт.ст., или практически не
изменялась даже при больших режимах разрежения. КсАД снижалось до 77-
80 мм рт.ст., СрАД - до 62-68 мм рт.ст. У некоторых космонавтов уменьшался
не только УО (иногда до 50 % по отношению к исходной величине), но и МОК
(на 36-40 %). Наблюдаемая вазодилатация прекапиллярных сосудов вертеб-
ро-базилярной системы характеризовалась низкими величинами ДКИ РЭГ
(иногда инцизура РЭГ приближалась к изоэлектрической линии). Каждый из
300
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
перечисленных признаков, тем более их сочетание, расценивали как прояв-
ление сниженных компенсаторных возможностей системы кровообращения.
Перечисленные особенности ответной реакции системы кровообращения на
воздействие ОДНТ до полета наблюдали чаще при пробе ОДНТ-4.
Анализ результатов исследований в полете показал, что перед пробой
большинство показателей мало отличались от предполетных величин (в ана-
логичных условиях). Вместе с тем у космонавтов ЭО-2-10 величины ЧСС, МОК
и пульсового кровенаполнения сосудов вертебро-базилярной системы пре-
вышали предполетные значения. Для обеих групп космонавтов прослежи-
валась достаточно выраженная тенденция к снижению тонуса мелких сосудов
головного мозга. ДКИ РЭГ составлял 22,1 ± 5,64 (ЭО-2-10) и 33,2 ± 4,42 %
(ЭО-11-28).
Таблица 22 (гл. 7)
Изменения МОК при проведении проб с воздействием ОДНТ у космонавтов ОС
«Мир» до и во время полета
До полета Полет
од 1Т-3
Условия Абс. вел. Откло- р Абс. вел. Откло- р
обследо- М ± m нение, М ± m нение,
вания % %
Фон 7,44±0,32 9,50±
16 0,5400
-35 3 мин 7,10±0,28 -4 9,10± -4
56 0,2800
-45 1 мин 7,02±0,34 -6 8,02± -16
17 0,4600
ОД1- Т-4
Абс. вел. Откло- р Абс. вел. Откло- р
М ± m нение, М ± m нение,
% %
Фон 7,57±0,2 7,76±
082 0,2582
-40 3 мин 6,54±0,1 -14 <0,001 6,47± -17 < 0,001
768 0,2652
-50 1 мин 6,53±0,1 -14 <0,001 6,41± -17 < 0,001
649 0,2250
Переносимость проб ОДНТ-3 оценена, как хорошая в 73 % случаев, в 27 %
- как удовлетворительная, а ОДНТ-4 - в 60 и 34 % случаев соответственно, а
как плохая - в двух пробах, 2 пробы были прекращены по медицинским пока-
заниям.
Общие закономерности изменений показателей при воздействии ОДНТ для
группы обследованных космонавтов проявились, как и до полета, увели-
чением ЧСС, снижением КсАД, УО, ППК сосудов вертебро-базилярной сис-
темы. Однако в пробе ОДНТ-3 максимальный прирост ЧСС (24 %) был
несколько меньше, чем до полета (31 %) (см. табл. 20, гл. 7). УО, наоборот,
снижался более заметно (на 29 % против 23 %), что в сочетании с менее
301
Глава 7
выраженной хронотропной функцией сердца привело к уменьшению МОК на
16 %, чего не наблюдали до полета (см. табл. 21, 22, гл. 7). КсАД до полета
снижалось статистически значимо на всем протяжении воздействия ОДНТ и
его минимальные значения составили 110 мм рт.ст. В полете его величина
уменьшалась статистически значимо только при разрежении 45 мм рт.ст.
Одновременно пульсовое кровенаполнение сосудов вертебро-базилярной сис-
темы снижалось несколько меньше, чем в пробах до полета, на фоне нормо-
тонического состояния пре- и посткапиллярных сосудов. Такая гемодинами-
ческая ситуация связана, по-видимому, с обеспечением оптимальных условий
кровообращения в данной сосудистой области.
В пробе ОДНТ-4 эти особенности проявились по иному. По сравнению с
предполетным периодом при воздействии ОДНТ отмечали умеренное уси-
ление хронотропной функции сердца и реакции УО, в результате снижение
МОК (на 17 %) лишь незначительно отличалось от предполетного (на 14 %)
(см. табл. 20-22, гл. 7). КсАД снижалось, как и до полета до 108 мм рт.ст.
Величины ДКИ и ДСИ РЭГ свидетельствовали о нормальном тонусе мелких
сосудов вертебро-базилярной системы, однако их величины (ДКИ равнялся
31,2 %) были меньше, чем до полета (41,9 %) и приближались к нижней
границе диапазона, характеризующего состояние пре- и посткапилляров как
нормотоническое.
При сопоставлении абсолютных величин и их относительной динамики под
влиянием разрежения в пробах ОДНТ-3 и ОДНТ-4 до и во время полета
следует, что в обеих пробах ЧСС в полете была больше, а УО меньше, чем до
полета. И для ЧСС, и для УО более выраженные изменения как абсолютных
величин, так и их динамики прослеживались в пробе ОДНТ-4 (см. рис. 18, 19,
гл. 7). Признаки, свидетельствующие о лабильности механизмов регулиро-
вания ортостатической устойчивости проявлялись, как правило, при прове-
дении пробы ОДНТ-4, т.е. при больших режимах разрежения.
Особое внимание следует уделить результатам тех проб, которые указы-
вали на снижение ортостатической устойчивости во время полета. Основа-
нием для оценки переносимости пробы как удовлетворительной являлся, как
правило, комплекс признаков. В каждом конкретном случае количество при-
знаков и степень их выраженности были различными. У одних космонавтов
преобладали изменения ЭКГ. У других - показателей гемодинамики. С этой
точки зрения диагностически значимыми были абсолютные величины ЧСС, в
частности при превышении их предполетных значений; существенное сниже-
ние не только УО (до 53 % от исходной величины), но и МОК (на 38-44 %);
КсАД (до 90 мм рт.ст.) и даже СрАД (при отсутствии изменений до полета);
показателя пульсового кровенаполнения сосудов вертебро-базилярной сис-
темы (иногда на 50 %), особенно в сочетании с проявлениями сосудистой
дистонии (гипотензии мелких сосудов, нарушения функционального равнове-
сия между пре- и посткапиллярными сосудами). Альтернацию формы РЭГ при
воздействии ОДНТ, когда изменялась не только амплитуда основной ее
волны, но расположение инцизуры относительно изолинии, также рассмат-
ривали как неблагоприятный признак. В таких случаях отмечали неустой-
чивый тонус пре- и посткапиллярных сосудов с колебаниями от гипо- до
гипертензии. В сердечно-сосудистой системе в целом и, в том числе, системе
кровообращения головного мозга, именно прекапиллярным сосудам отводится
роль исполнительного звена в миогенной регуляции кровотока, поскольку
302
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
сопротивление мелких сосудов составляет основу и обеспечивает
оптимальные условия для микроциркуляции. Это и обусловливает высокую
информативность ДКИ РЭГ, который косвенно отражает периферическое
сопротивление конкретной сосудистой области [И.В. Соколова и соавт., 1977].
Рис. 18 (гл. 7). Динамика ЧСС при проведении функциональной пробы с воздействием
ОДНТу космонавтов ОС «Мир» до и во время полета.
ОДНТ-3: -25 мм рт.ст. - I мин; -35 мм рт.ст. - 3 мин; -45 мм рт.ст. - 3 мин;
ОДНТ-4: -25 мм рт.ст. -1 мин; -35 мм рт.ст. - 2 мин; -40 мм рпьст.
и -50ммрт.ст. по 5 мин каждая.
Фон - до полета. -35 и -45 - режимы разрежения
Большое внимание уделялось уменьшению КсАД и особенно СрАД, которое
по мнению многих авторов остается стабильным даже сильных внешних воз-
действиях и отражает сохранение (или снижение при его уменьшении)
компенсаторно-приспособительных возможностей сердечно-сосудистой сис-
темы. При проведении пробы ОДНТ-3, когда регистрировали ККГ с вер-
хушечного толчка сердца, по показателям которой оценивали фазовую струк-
туру сердечного цикла, при удовлетворительной переносимости пробы от-
мечали признаки недогрузки сердца объемом крови (относительно исходных
перед пробой величин). Такие изменения внутрисердечной гемодинамики
303
Глава 7
могли быть обусловлены большим, чем в аналогичных условиях на Земле,
депонированием крови в нижней части тела, что приводило к уменьшению ве-
нозного возврата крови к сердцу. При снижении ортостатической устой-
чивости у некоторых космонавтов отмечали выраженный фазовый синдром
функциональной гиподинамии миокарда (в основном за счет резкого уко-
рочения периода изгнания крови).
УО уо
До полета
ОДНТ-3
ОДНТ-4
Полет
МОК
До полета
Полет
Рис. 19 (гл. 7). Динамика У О и МОК при проведении функциональной пробы
с воздействием ОДНТу космонавтов ОС «Мир» до и во время полета.
Обозначения ОДНТ-3 и ОДНТ-4 те же, что и на рис. 18 (гл. 7)
Характерно, что разница в динамике и абсолютных величинах показателей
кровообращения при пробе с воздействием ОДНТ у космонавтов с хорошей и
удовлетворительной переносимостью прослеживалась уже в предполетных
обследованиях и в большей степени она проявилась во время полета. При
удовлетворительной переносимости пробы в полете уже до полета при воз-
действии ОДНТ были выше ЧСС, ниже величины КсАД и ДКИ РЭГ, что указы-
вало на снижение функциональных резервов сердечно-сосудистой системы
при депонировании части крови в нижней половине тела.
У некоторых космонавтов даже при хорошей в целом переносимости пробы
имели место те или иные признаки сосудистой дистонии и, следовательно,
снижения ортостатической устойчивости. У каждого из космонавтов это про-
являлось в основном каким-либо одним признаком: снижением СрАД, кото-
рого не было до полета; появлением на ТО различной степени выраженности
дыхательных волн; большим, чем до полета, увеличением ЧСС или снижением
УО и МОК; неустойчивым тонусом мелких сосудов вертебро-базилярной
304
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
системы, когда форма РЭГ во время разрежения изменялась в диапазоне от
гипо- до гипертонического типа.
Показательно, что у большинства космонавтов при повторных пробах на
протяжении полета сохранялась устойчивая, характерная для каждого из них,
переносимость воздействия.
пробы
пробы
пробы
до -25 -35 -40 -50
пробы
Рис. 20 (гл. 7). Изменения показателей центральной гемодинамики в пробе с воздействием
ОДНТу одного из космонавтов ОС «Мир» при плохой переносимости теста.
ЧСС - частота сердечных сокращений; КсАД - конечное систолическое артериальное
давление; МнАД - минимальное артериальное давление; СрАД - среднее динамическое
артериальное давление; -25, -35, -40 и -50 - режимы разрежения в мм рпист.
305
Глава 7
В некоторых случаях при увеличении длительности полета переносимость
пробы ухудшалась. Нередко у этих космонавтов в ранее проведенной пробе
отмечались отдельные и не очень выраженные признаки дистонии.
Вместе с тем наблюдалась и противоположная динамика: при удовлет-
ворительной переносимости пробы на более ранних этапах полета после-
дующие пробы не выявляли признаков снижения ортостатической устой-
чивости. В частности, у одного из космонавтов в первом обследовании в
полете на фоне брадикардии ЧСС увеличивалась до 80 уд/мин, КсАД сни-
жалось до 89 мм рт.ст., СрАД при низких исходных величинах возрастало, что
не характерно для данного воздействия. Переносимость пробы была оценена
как удовлетворительная. Повторная проба в более поздние сроки полета со-
провождалась умеренным приростом ЧСС (с 53 до 69 уд/мин) и адекватной
реакцией параметров АД.
Проба, оцененная как плохая, была выполнена в полном объеме. Однако в
конце 3-й минуты разрежения 50 мм рт.ст. характерная для данного воздей-
ствия тахикардия сменилась тенденцией к урежению ЧСС. В это же время
КсАД снизилось до 80 мм рт.ст. УО и МОК даже при разрежении 35 мм рт.ст.
уменьшались на 47 и 27% соответственно.
Две пробы были прекращены по медицинским показаниям.
У одного из космонавтов во время единственной пробы в полете при от-
носительно небольших величинах ЧСС (она не превышала 98 уд/мин при
относительном приросте 48 %) отмечали низкие величины СрАД и МнАД. На
3-й минуте разрежения 40 мм рт.ст. КсАД уменьшилось до 91 мм рт.ст., в то
время как до полета оно составляло 108 мм рт.ст. при разрежении 50 мм
рт.ст. (рис. 20, гл. 7). По решению врачей, проводивших обследование, проба
была прекращена для предотвращения развития преколлаптоидного состоя-
ния.
У другого космонавта в полете было проведено две пробы (рис. 21, гл. 7).
В первой пробе по сравнению с предполетными исследованиями наблюдали
увеличение относительного прироста ЧСС, альтернацию амплитуд ТО и РЭГ,
низкий тонус мелких сосудов вертебро-базилярной системы, периодически с
признаками венозного застоя в вертебро-базилярной системе в виде неболь-
шой пресистолической волны на РЭГ. При -50 мм рт.ст. появились признаки
сосудистой дистонии и нарушения функционального равновесия между пре- и
посткапиллярами данной области. КсАД снизилось до 92 мм рт.ст., ДКИ -
практически до нуля. Все это в совокупности было проявлением лабильности
механизмов регулирования ортостатической устойчивости и переносимость
пробы была оценена как удовлетворительная. Проба в более поздние сроки
полета, была прекращена в первые секунды воздействия -50 мм рт.ст. в связи
с появлением брадикардии после тахикардии и артериальной гипотонии (см.
рис. 21, гл. 7). В последующем детальный анализ полученной информации
показал снижение УО на 55, МОК - на 22 % (рис. 22, гл. 7).
Второй аспект применения воздействия ОДНТ- это проведение тренировок
на заключительном этапе полета для профилактики неблагоприятного влия-
ния основного действующего фактора - микрогравитации. В многочисленных
кратковременных и длительных модельных исследованиях по имитации
отдельных физиологических эффектов микрогравитации, в которых отрабаты-
вались различные методы профилактики ортостатической неустойчивости,
было показано, что ОДНТ-тренировки в определенной мере противодействуют
306
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
снижению ортостатической устойчивости человека [И.Д.Пестов, 1974]. В
настоящее время ОДНТ-тренировки являются одной из составных частей
комплекса средств профилактики по предупреждению развития ортостати-
ческих нарушений в послеполетный период.
Рис. 21 (гл. 7). Изменения ЧСС, конечного систолического артериального давления и ДКИ
РЭГ при проведении пробы с воздействием ОДНТу одного из космонавтов ОС «Мир»
при ее удовлетворительной и плохой переносимости.
ДКИ - дикротический индекс РЭГ; 110-е сутки - переносимость пробы
удовлетворительная; 165-е сутки - проба прекращена по медицинским показаниям.
Остальные обозначения те же, что на рис. 20 (гл. 7)
307
Глава 7
Они направлены на активизацию нейрогуморальных механизмов регуляции
сердечно-сосудистой системы для подготовки организма космонавтов к воз-
вращению на Землю [О.Г.Газенко и соавт., 1976]. В основе методики прове-
дения ОДНТ-тренировок лежит постепенно возрастающая нагрузка в течение
относительно непродолжительного времени и в заключение - длительное
воздействие разрежения, в том числе и больших его величин.
Рис. 22 (гл. 7). Изменения ударного объема сердца (УО) и минутного объема
кровообращения (МОК) при проведении пробы с воздействием ОДНТу одного
из космонавтов ОС «Мир» при ее удовлетворительной и плохой переносимости.
110-е сутки - переносимость пробы удовлетворительная;
165-е сутки - проба прекращена по медицинским показаниям
Такой подход к проведению тренировок предусматривает постепенную
адаптацию сосудистой системы человека к характерному для Земли пере-
распределению крови в каудальном направлении при вертикальном его поло-
жении.
Впервые пневмовакуумная емкость в качестве средства профилактики
использовалась на ОС «Салют-1». Пути и методы усовершенствования
308
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
использования эффекта воздействия с ОДНТ с целью профилактики небла-
гоприятного влияния условий невесомости подробно изложены в работе
В.М.Михайлова и соавт.(1983).
Начиная с ОС «Салют-4» и до настоящего времени используется наиболее
адаптированный для этих целей пневмовакуумный костюм «Чибис», который
обеспечивает не только возможность создания отрицательного давления
вокруг нижней половины тела (как основного действующего фактора трени-
ровочного режима), но и позволяет космонавтам выполнять во время воз-
действия ОДНТ некоторые физические упражнения (перемещение с ноги на
ногу, приседания), что также является одним из составных элементов трени-
ровочного цикла. Сочетанное применение декомпрессии (ОДНТ) и имитации
ходьбы обеспечивает достаточно оптимальные условия для тренировки сосу-
дов ног, что препятствует депонированию в них крови и способствует воз-
врату крови к сердцу. В результате на должном уровне поддерживаются УО,
МОК, величина АД, кровенаполнение и тонус сосудов головного мозга.
Первоначально предложенные режимы тренировок для космонавтов пер-
вых ОС «Салют» в дальнейшем неоднократно совершенствовали и апроби-
ровали как в условиях, моделирующих влияние факторов КП на организм
человека с помощью антиортостатической гипокинезии различной продолжи-
тельности, так в непосредственно во время КП. Причем эти усовершен-
ствования касались всех составных частей тренировочного цикла: режимов
разрежения, длительности их воздействия, частоты и количества тренировок,
времени их проведения относительно окончания полета.
Схема проведения ОДНТ-тренировок на заключительном этапе полета,
рекомендованная для космонавтов ОС «Мир» с целью профилактики ортоста-
тической неустойчивости (табл. 23, гл. 7), явилась результатом тщательной
отработки и совершенствования методики ее использования на протяжении
длительного времени. Предварительные тренировки проводили 4-6 раз за 18-
26 дней до окончания полета в дни активного отдыха (4-й день цикла занятий
физическими упражнениями).
Таблица 23 (гл. 7)
Схема проведения тренировок с воздействием ОДНТ
на заключительном этапе полета
№№ п/п | | Режимы разрежения | Время воздействия
Предварительные тренировки
1-й день -10, -15, -20, -25 мм рт.ст. по 5 минут
2-й день -15, -20, -25, -30 мм рт.ст. по 5 минут
3-й день -20, -25, -30, -35 мм рт.ст. по 5 минут
4-й день -25, -30, -35, -40 мм рт.ст. по 5 минут
5-й день -25, -35, -40, -45 мм рт.ст. по 5 минут
6-й день -25, -35, -40, -45 мм рт.ст. по 5 минут
Продолжительность каждой предварительной тренировки 20 минут
Заключительные тренировки (2)
1-й цикл -25, -35, -40, -45 мм рт.ст. по 5 минут
0
2-й цикл -25, -35, -45 мм рт.ст. по 10 минут
-35 мм рт.ст. 5 минут
Продолжительность каждой заключительной тренировки 55 минут
309
Глава 7
Объем предварительных тренировок (4 или 6) определялся специалистами
по медицинскому контролю по результатам функциональной пробы и
продолжительностью конкретного полета. С целью повышения эффектив-
ности тренировки перед ее началом космонавту рекомендовалось выпить 300
мл жидкости и во время тренировки имитировать ходьбу в ритме 10-12 шагов
в 1 минуту, переминаясь с ноги на ногу.
При анализе результатов тренировок большое внимание уделялось субъек-
тивным ощущениям космонавтов, комфортности их проведения, в том числе
после выравнивания давления в пневмовакуумном костюме по отношению к
окружающему атмосферному. Для объективной оценки переносимости ОДНТ-
тренировок объем анализируемых физиологических параметров был нес-
колько иным по сравнению с пробой как по объему, так и по времени регист-
рации физиологической информации. Согласно разработанной методике
медицинского контроля во время тренировок регистрировались: непрерывно
ЭКГ в отведении DS и РЭГ в бимастоидальном отведении; дискретно один раз
в 2-3 минуты (при необходимости чаще) ТО плечевой артерии. В ходе
тренировок специалисты пользовались теми же критериями прекращения
воздействия, что и при обследовании во время пробы с воздействием ОДНТ
(см. табл. 19, гл. 7).
Переносимость каждой конкретной тренировки оценивалась в два этапа.
Первый этап - в ходе тренировки оперативно в реальном масштабе вре-
мени непрерывно визуально контролировались ЭКГ для выявления возможных
нарушений сердечной деятельности и динамика амплитуды и формы РЭГ;
определялись ЧСС (непрерывно) и величины КсАД и СрАД (во время каждого
измерения). Этот этап обеспечивал безопасность тренировок и возможность
их прекращения при возникновении показаний, как и при проведении пробы с
воздействием ОДНТ.
Второй этап предусматривал расшифровку всех регистрируемых физио-
логических кривых, детальный анализ динамики и абсолютных величин те же
показателей, что и при оценке переносимости функциональной пробы с
воздействием ОДНТ.
Как было отмечено выше, представленные критерии были разработаны
для оценки переносимости влияния депонирования части крови в нижней
половине тела прежде всего как функциональной пробы. Следует обратить
внимание, что при проведении пробы физиологическая информация регистри-
ровалась на всем протяжении теста, в том числе до разрежения, что требо-
вало в общей сложности не менее 15 минут непрерывного наблюдения за
состоянием космонавта. Все пробы проводились по единой методике и это
обеспечивало сопоставимость ответных реакций сердечно-сосудистой системы
при динамическом наблюдении за каждым из космонавтов. Эффективность
воздействия оценивалась в основном по изменениям показателей под
влиянием разрежения по отношению к их значениям в исходном состоянии.
Одновременно принимались во внимание и абсолютные значения показателей
во время пробы, величины которых, как известно, сами по себе характе-
ризуют функциональное состояние сердечно-сосудистой системы. Результаты,
полученные во время полета, сопоставлялись с предполетными данными.
ОДНТ-тренировки по сравнению с функциональными пробами отличались
достаточно большой продолжительностью и неодинаковыми для каждой тре-
нировки режимами разрежения, которые, при отсутствии противопоказаний, в
310
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
соответствии с используемой штатной схемой их проведения увеличивались
от предыдущей тренировки к последующей. Так, во время предварительных
тренировок только экспозиция разрежения составляла 20 минут, а в ходе
заключительных тренировок этот период достигал 55 минут. Реальная про-
должительность сеансов РТС, как правило, не позволяла зарегистрировать
физиологические кривые на всем протяжении тренировок, включая фоновый
период (до начала разрежении). Поэтому ОДНТ-тренировки планировались
таким образом, чтобы во время сеанса ТМ-связи была обеспечена возмож-
ность объективного контроля состояния космонавта при максимальных режи-
мах разрежения, которые в каждой конкретной тренировке были различны. В
этих условиях основное внимание уделялось абсолютным величинам
наиболее информативных для применяемых методик показателей, таких как
ЧСС, КсАД, СрАД, ДКИ РЭГ.
Важным моментом для оценки переносимости воздействия ОДНТ и
соответственно адаптационных возможностей сердечно-сосудистой системы
является динамика показателей при увеличении режима разрежения и ста-
бильность гемодинамических показателей в течение всего времени воз-
действия каждого режима.
Признаками хорошей переносимости воздействия считались незначи-
тельные изменения ЧСС, величин АД и амплитудных показателей РЭГ при уве-
личении режима разрежения и отсутствие дальнейших их изменений в тече-
ние всего времени воздействия данного режима. Резкое увеличение ЧСС (тем
более уменьшение после относительной тахикардии), снижение параметров
АД, особенно КсАД и СрАД, рассматривались как признаки снижения функцио-
нальных резервов сердечно-сосудистой системы.
Обязательным условием проведения ОДНТ-тренировок являлся индиви-
дуальный подход к каждому из космонавтов в зависимости от функцио-
нального состояния его сердечно-сосудистой системы на данном этапе полета.
На основании полученных при каждой конкретной тренировке результатов
формулировались рекомендации для схемы проведения последующей (а
иногда и всех последующих) тренировок.
Поскольку режимы тренировок постепенно изменялись от предыдущей к
последующей их эффективность оценивалась по специально разработанным
критериям (табл. 24, гл. 7).
При сопоставлении методик воздействия ОДНТ в качестве функциональной
пробы и с целью тренировок обосновано предположение, что переносимость
тренировок должна быть по крайней мере не хуже переносимости пробы.
Имитация ходьбы во время тренировок создает условия для меньших гемо-
динамических реакций по сравнению с воздействием ОДНТ как функцио-
нальной нагрузки, поскольку улучшает возврат крови к сердцу и, следова-
тельно, повышает ортостатическую устойчивость.
Большинство космонавтов ОС «Мир» при хорошей переносимости пробы
начинали тренировки с 3-го дня цикла, т.е. с разрежения 20 мм рт.ст., и
выполняли их по штатной схеме с постепенным увеличением режимов разре-
жения от предыдущей к последующей тренировки. При удовлетворительной
или плохой переносимости пробы рекомендации специалистов носили индиви-
дуальный характер.
В одних случаях тренировки начинались с минимальных режимов
разрежения (10 мм рт.ст.), в других - максимальная величина разрежения
311
Глава 7
ограничивалась даже при проведении заключительных трени-ровок. У
некоторых космонавтов при удовлетворительной переносимости следующая
тренировка выполнялась по схеме предыдущей.
Анализ результатов ОДНТ-тренировок, направленных на повышение
ортостатической устойчивости космонавтов ОС «Мир», показал их эффек-
тивность даже при ограничительном режиме общего тренировочного цикла.
Таблица 24 (гл. 7)
Критерии оценки эффективности тренировок с воздействием ОДНТ
Переносимость пробы
Хорошая | Удовлетворительная или плохая
Переносимость тренировки
Хорошая Удовлетвори- тельная Хорошая Удовлетвори- тельная
Сохранение ста- Отрицательная бильного уровня динамика ответной ответной реакции реакции показателей показателей кро- кровообращения вообращения во во время трени- время тренировки ровки Положительная Сохранение динамика ответной признаков сни- реакции показа- жения ортоста- телей кровообра- тической неус- щения во время тойчивости тренировки
Примечание. Основанием для оценки переносимости и эффективности тренировок с
воздействием ОДНТ являлись результаты предварительно проведенной функцио-
нальной пробы с воздействием ОДНТ.
В качестве примера следует привести результаты, полученные во время
четырех тренировок с воздействием ОДНТ (двух предварительных и двух
заключительных) у одного из космонавтов при плохой переносимости пробы
перед началом тренировок. У этого космонавта тренировки проводились по
индивидуальной схеме: начинались с разрежения 15 мм рт.ст. с мак-
симальными режимами заключительных тренировок 40 мм рт.ст. Для сопо-
ставимости результатов величины всех показателей приведены при одном и
том же разрежении (40 мм рт.ст.). По сравнению с пробой с воздействием
ОДНТ и затем от предыдущей к последующей тренировки постепенно умень-
шалась ЧСС, увеличивались все параметры АД, отмечалась тенденция к
нормализации тонуса мелких сосудов вертебро-базилярной системы (рис. 23,
гл. 7). Т.е. для всех исследуемых показателей отчетливо прослеживалась
положительная их динамика как отражение повышения ортостатической
устойчивости в ходе проведения ОДНТ-тренировок после длительного пребы-
вания в условиях микрогравитации.
Применяемая в настоящее время для целей медицинского контроля
методика проведения исследований с воздействием ОДНТ (с максимальными
режимами разрежения 50 мм рт.ст. и объемом регистрируемых физиоло-
гических показателей) как функциональной пробы позволяет оценить уровень
ортостатической устойчивости космонавтов во время полета. Тренировки с
воздействием ОДНТ на заключительном этапе полета эффективны как
средство профилактики снижения ортостатической устойчивости в условиях
микрогравитации.
312
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир.
Таким образом, обследования космонавтов ОС «Мир», проведенные с
помощью аппаратуры медицинского контроля «Гамма-01» показали, что
диагностические возможности аппаратуры (регистрируемые физиологические
показатели) и применяемые режимы функциональных проб достаточны для
своевременного выявления изменений функционального состояния сердечно-
сосудистой системы, возникающих на различных этапах длительного пребы-
вания космонавтов в условиях микрогравитации.
Рис, 23 (гл, 7). Динамика показателей кровообращения
у одного из космонавтов ОС «Мир» при воздействии разрежения 40 мм рпист,
1 - проба с воздействием ОДНТ на 165-е сутки (прекращена по медицинским показаниям);
2 - третья предварительная ОДНТ-тренировка; 3 - четвертая предварительная
ОДНТ-тренировка; 4 и 5- первая и вторая
заключительные ОДНТ-тренировки соответственно
Применение в полном объеме полиреографических исследований, в част-
ности при пробе с воздействием ОДНТ, перспективны в плане изучения
механизмов влияния микрогравитации на сосуды большого и малого круга
кровообращения, формирования ортостатической регуляции и ответных реак-
ций различных уровней кровообращения космонавтов в зависимости от ее
исходного статуса на том или ином этапе полета.
Это необходимо для совершенствования медицинского контроля с целью
обоснованного прогнозирования состояния космонавтов при увеличении дли-
тельности полетов, разработки необходимых рекомендаций и, следовательно,
предупреждения возможных неблагоприятных изменений со стороны сер-
дечно-сосудистой системы, в том числе снижения ортостатической устойчи-
вости после возвращения космонавтов на Землю.
313
Глава 7
Литература
Атьков О.Ю., Бедненко В.С. Гипокинезия и невесомость, клинические и
физиологические аспекты. - М., 1989.
Волошин В.Г. О возможности моделирования воздействия ускорений понижением
давления вокруг нижней части тела // Физиологические и клинические эффекты
воздействия локального отрицательного давления на организм человека и животного.
- М., 1972. - С. 30.
Газенко О.Г, Егоров А.Д. Вторая экспедиция орбитальной станции «Салют-4». Не-
которые итоги и задачи медицинских исследований // Вести. АН СССР. - 1976. - № 4. -
С. 5.
Газенко О.Г, Егоров А.Д. 175-суточный космический полет. Некоторые результаты
медицинских исследований // Там же. - 1980.- № 9. - С. 49.
Газенко О.Г, Егоров А.Д. Медицинские исследования на орбитальной станции
«Салют-4» и проблемы влияния невесомости на организм человека // Физиологические
исследования в невесомости. - М., 1983. - С. 20.
Гуровский Н.Н., Егоров А.Д., Какурин Л.И., Нефедов Ю.Г. Основные результаты
медицинских исследований членов экипажей космических кораблей «Союз» //
Невесомость (Медико-биологические исследования). - М., 1974 - С. 116.
Дегтярев В.А., Попов И.И., Батенчук-Туско ТВ. и соавт. Состояние сердечно-
сосудистой системы космонавтов во время полета орбитальной станции «Салют» //
Там же. - С. 132.
Дегтярев В.А., Дорошев В.Г, Батенчук-Туско Т.В., Кириллова З.А., Лапшина Н.А.,
Пономарев С.И., Рогозин В.Н. Исследование кровообращения при пробе с ОДНТ на
орбитальной станции «Салют-4» // Космич. биол. и авиакосм. мед. - 1977. - Т.Н, № 3.
- С. 26.
Дегтярев В.А., Андрияко Л.Я., Михайлов В.М. и соавт. Реакция кровообращения на
функциональную пробу с созданием ОДНТ у первого экипажа орбитальной станции
«Салют-6» Ц Там же. - Т.14, № 5. - С. 29.
Егоров А.Д., Ицеховский О.Г, Касьян И.И. и соавт. Результаты исследования
гемодинамики и фазовой структуры сердечного цикла в длительных полетах //
Физиологические исследования в невесомости / П.В.Симонов, И.И.Касьян, ред. - М.,
1983. - С .82.
Егоров А.Д., Ицеховский О.Г, Алферова И.В. и соавт. Исследование
функционального состояния сердечно-сосудистой системы в длительных космических
полетах // Физиологические проблемы невесомости / О.Г.Газенко, И.И.Касьян, ред. -
М., 1990. - С.70.
Какурин Л.И., Баевский Р.М., Яруллин XX и соавт. // Результаты медицинских
исследований, выполненных на орбитальном научно-исследовательском комплексе
«Салют-6»-»Союз». - М., 1986. - С. 258.
Катковский Б.С., Горнаго В.А., Сэвилов А.А. и соавт. Некоторые сходства и различия
в реакции здорового организма человека на пассивную ортостатическую пробу и ОДНТ
Ц Физиологические и клинические эффекты воздействия локального отрицательного
давления на организм человека и животного. - М., 1972. - С.28.
Пестов И.Д. Исследование эффективности средств и методов профилактики
неблагоприятных реакций, связанных с действием невесомости на организм человека:
Автореф. дис. ... докт. мед. наук. - М., 1974.
Соколова И.В., Яруллин Х.Х., Максимова И.М., Ронкин М.А. Анализ структуры
реоэнцефалограммы как биосигнала пульсового кровенаполнения // Ж. невропат, и
психиатр, им. С.С.Корсакова. - 1977. - Т.77, вып. 9. - С. 1314.
Стойда Ю.М., Абрикосова М.А. Реакция системы кровообращения при пассивных
изменениях положения тела и воздействии субатмосферного давления на ноги //
Физиологические и клинические эффекты воздействия локального отрицательного
давления на организм человека и животного. - М., 1972. - С. 32.
314
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
Суворов П.М., Быкова Ю.И., Маслов А.М. Изучение возможности декомпрессии
нижней половины тела в диагностике предрасположенности организма к обморочным
состояниям Ц Космич. биол. и авиакосм. мед. - 1974. - Т. 8, № 3. - С. 53.
Тихомиров Е.П., Сокол Е.А. Реакция сердечно-сосудистой системы человека на
декомпрессию нижней половины тела. // Физиологические и клинические эффекты
воздействия локального отрицательного давления на организм человека и животного.
- М., 1972. - С.38.
Турчанинова В.Ф., Касьян И.И., Домрачева М.В. Реографические исследования
вневесомости // Физиологические исследования в невесомости / П.В.Симонов,
И.И.Касьян, ред. - М., 1983. - С. 100.
Турчанинова В.Ф., Домрачева М.В., Касьян И.И., Милова Е.П., Сараев И.Ф., Миненко
В.А. Особенности церебрального и регионарного кровообращения в кратковременных и
длительных космических полетах // Физиологические проблемы невесомости /
О.Г.Газенко, И.И.Касьян, ред. - М., 1990. - С. 100.
Яруллин Х.Х., Крупина Т.Н., Свирежев Ю.М. и соавт. Изучение возможности
использования пробы с воздействием отрицательного давления на нижнюю часть тела
применительно к отбору кандидатов в космонавты // Космич. биол. и авиакосм. мед. -
1978. - Т. 12, № 4. - С. 6.
Оценка биохимического статуса во время
длительных космических полетов
В.Б.Носков, А.А.Маркин
Длительность космических экспедиций, экстремальность комплекса
действующих в полете факторов, а также снижение требований к возрастному
цензу обусловили повышение внимания к состоянию здоровья космонавтов и
совершенствование средств его контроля на борту орбитальных станций (ОС).
Оперативное биохимическое исследование состава крови и мочи непосред-
ственно на борту ОС занимает важное место в системе медицинского конт-
роля при длительных космических полетах (КП).
Следует сказать, что использовать традиционные лабораторные методы
клинической химии в условиях невесомости нельзя в связи с тем, что при
смешивании, термостатировании и переливании жидких реагентов в этих
условиях образуются газожидкостные смеси, качественная фотометрия кото-
рых невозможна. Применение методик биохимического анализа, основанных
на принципе так называемой сухой химии, позволяет решить задачу без
использования жидких реактивов и является едва ли не единственно прием-
лемым в условиях микрогравитации.
Биохимический анализ крови
Современные достижения аналитической технологии и клинической химии
воплотились в приборе «Рефлотрон» (Boehringer Mannheim GmbH) - полу-
автоматическом фотометре, работающем в отраженном свете с исполь-
зованием специальных тестовых или индикаторных полосок [И.В.Шарф, 1987;
Werner, 1985], в которых для проведения биохимического исследования крови
используемся принцип сухой химии. Проба плазмы или цельной крови пипе-
точным дозатором объемом 32 мкл помещается на химически активную зону
полоски и подвергается анализу на тот или иной биохимический показатель
315
Глава 7
по программе, записанной на магнитном слое, имеющемся на каждой из
полосок. Наличие этой информации позволяет контролировать ход анализа,
однозначно идентифицировать тип полоски и исключает возможность ошибки
оператора.
В том случае, когда используется цельная кровь (из мочки уха, пальца или
вены) предварительной подготовки проб не требуется, поскольку отделение
форменных элементов от сыворотки крови происходит непосредственно на
индикаторной полоске в специальном стекловолоконном слое.
Как показал опыт эксплуатации прибора «Рефлотрон» на борту ОС «Мир»
(проведено 76 человеко-обследований с участием более 40 космонавтов), эта
методика биохимических исследований не только обеспечивала космонавтам
возможность контролировать состав крови во время полета, но и позволяла
решать научно-исследовательские задачи [А.И.Григорьев, В.В.Поляков,
В.Б.Носков, 1991; А.И.Григорьев, В.Б.Носков, И.А.Попова и соавт., 1994].
Прибор достаточно прост и надежен в эксплуатации, может применяться для
анализа периферической крови, взятой из пальца, что позволяет использо-
вать его операторам, не имеющим врачебной квалификации.
В настоящее время разработаны и используются тестовые полоски для
анализа 16 следующих биохимических показателей: содержания гемоглобина,
глюкозы, холестерина, холестерина ЛПВП, триглицеридов, креатинина, моче-
вины, мочевой кислоты, билирубина, амилазы, амилазы-панкр., креатин-
киназы, калия, гамма-глютамилтрансферазы (ГГТ), глютаматоксалацетат-
трансферазы (ГОТ), глютаматпируваттрансферазы (ГПТ).
Представленная констелляция (содружественность) биохимических пара-
метров дает возможность оценить состояние обмена углеводов и липидов и
выявить ранние лабораторные признаки нарушения метаболизма миокарда,
печени, поджелудочной железы и других органов и систем организма
[В.В.Меньшиков, 1982; Н.Тиц, 1986]. Надо иметь в виду, что спектр исследуе-
мых параметров можно расширять только за счет внедрения новых тестовых
полосок, а сам прибор при этом не нуждается в какой-либо модернизации.
Для получения объективных и надежных результатов биохимический
анализ крови должен выполняться утром, натощак, в условиях физического и
психоэмоционального покоя и с соблюдением правил работы с индикатор-
ными полосками и прибором.
Биохимический анализ мочи
Для проведения периодических лабораторных, биохимических исследо-
ваний мочи непосредственно на борту ОС «Мир» использовали тестовые
диагностические полоски Combur 10-RL или Combur-10-Test UX (Boehringer
Mannheim GmbH), также работающие на принципе сухой химии. Эти полоски
позволяют провести полуколичественный анализ мочи по следующим 10 па-
раметрам: удельный вес и pH мочи, содержание белка, глюкозы, кетоновых
тел, билирубина, нитритов, уробилиногена, эритроцитов и лейкоцитов.
Диагностические полоски для проведения анализа мочи были впервые
поставлены на борт орбитальной станции «Салют-7» в 1985 году; с этого
времени их использовали в длительных полетах на ОС в качестве' средства
экспресс-диагностики практически ежемесячно при медицинском контроле
состояния здоровья космонавтов.
316
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
Учет содержания перечисленных выше веществ в моче здорового человека
осуществляется либо визуально По цветовой индикаторной шкале, либо с
использованием биохимического анализатора мочи «Урилюкс» [«Уролюкс»]
(3-волнового отражательного фотометра фирмы Boehringer Mannheim GmbH).
В анализаторе предусмотрена распечатка результатов анализа. При этом
значения какого-либо параметра, выходящие за пределы физиологической
нормы, помечаются звездочкой.
Необходимо строго следить за соблюдением методики проведения иссле-
дования: анализ должен проводиться утром, натощак, с использованием пер-
вой утренней порции мочи. Визуальное считывание результата надо прово-
дить при хорошей освещенности в пределах 30-120 секунд после намокания
полоски, а при работе на анализаторе строго следовать инструкции.
С помощью тест-полосок можно получить дополнительную информацию
для выявления заболеваний и функциональных нарушений в деятельности
почек, поджелудочной железы и других органов и систем организма. Содер-
жание вышеперечисленных веществ в моче здорового человека колеблется
при анализе в пределах от 0 до ++ («Норма»). Если анализ какого-либо пара-
метра дает результат в пределах от ++ до +++ («Допустимые изменения»),
необходимо более тщательное повторное проведение анализа. Устойчивое
получение результата в пределах от ++ до ++++ («Повышение, указы-
вающее на возможность заболевания») свидетельствует о необходимости
более детального клинического и лабораторного обследования, в частности, с
использованием бортового биохимического анализатора крови («Рефлотрон»)
и других мероприятий, которые обусловливаются спецификой того или иного
сдвига [В.В.Меньшиков, 1982; Н.Тиц, 1986].
При исследовании биохимического статуса космонавтов в ходе опера-
тивного медицинского контроля во время длительных космических экспедиций
на ОС «Мир» для всех вышеперечисленных параметров крови и состава мочи
не обнаружено какой-либо зависимости от продолжительности пребывания в
условиях невесомости в пределах от 100 до 300 суток. В отдельных случаях
длительное пребывание в условиях КП вызывало увеличение содержания в
крови холестерина, мочевины, билирубина, лактата и активности амилазы и
снижение активности КФК и малатдегидрогеназы [А.И.Григорьев, В.В.Поляков,
В.Б.Носков, 1991; А.И.Григорьев, В.Б.Носков, И.А.Попова и соавт., 1994].
В составе мочи во время длительных полетов чаще всего не обнаруживали
каких-либо диагностически значимых отклонений, лишь иногда выявляли пре-
ходящее повышение содержания глюкозы и билирубина.
Подобные сдвиги биохимического состава крови и мочи могут указывать на
преобладание катаболических процессов в мышечной ткани и развитие в
невесомости функциональных изменений в деятельности ряда органов и
систем организма.
Диагноз может быть поставлен только при анализе всей совокупности
лабораторных, инструментальных и клинических изменений с учетом харак-
теристик окружающей среды (температуры, влажности, давления, состава
атмосферы); кроме того, надо быть уверенным, что в процессе проведения
исследования не было методических ошибок.
Для патологии характерны «тенденциозность» сдвига, т.е. направленность
отклонений, и наличие определенной констелляции патологических изме-
нений биохимических параметров. При наличии специальных показаний
317
Глава 7
исследование биохимического состава крови и мочи проводится согласно
рекомендациям ГМО ГОГУ. •
Подводя итоги, можно заключить, что биохимические анализаторы «Реф-
лотрон» и «Урилюкс», позволяющие проводить экспресс-анализ в микроко-
личествах крови и мочи непосредственно в условиях КП, дают службе меди-
цинского контроля возможность оперативно оценивать биохимический статус
при многомесячном пребывании в условиях микрогравитации на борту
орбитальной станции. Эти результаты наряду с данными врачебного осмотра
и информацией, полученной при инструментальном обследовании, помогают
оценить состояние здоровья экипажа и подтвердить их уверенность в
успешном продолжении полета по намеченной программе. Кроме того,
достаточно большой спектр определяемых показателей дает возможность
использовать эти методы и в реализации ряда научно-исследовательских
программ, которые будут осуществляться на борту Международной косми-
ческой станции в последующих космических экспедициях.
Литература
Григорьев А.И., Носков В.Б., Попова И.А. и соавт. Влияние длительного
космического полета на биохимический статус организма человека. // Клинич. лабор.
диагностика. - 1994. - № 1. - С. 19-22
Григорьев А.И., Поляков В.В., Носков В.Б., Кожаринов В.И. Оценка состояния и
особенностей обмена веществ у космонавтов в условиях длительного космического
полета. // Космич. биология и авиакосм. мед. - 1991. - Т. 25, № 6. - С. 48-49.
Меньшиков В.В. Руководство по клинической лабораторной диагностике. - М., 1982.
Тиц Н. Клиническая оценка лабораторных тестов. - М., 1986.
Шарф И.В. Ц Микрохимический анализ и отражательная фотометрия в клинической
практике. - М., 1987. - С. 24-29.
Werner W. Structure and chemistry of reagent carries in Reflometry. - Boehringer
Mannheim GmbH, 1985.
Динамика показателя гематокрита во время
космических полетов различной продолжительности
В.Б.Носков
Величина показателя гематокрита характеризует соотношение объема
плазмы крови и форменных элементов и выражается в процентах по объему.
Гематокритное число является интегральным показателем уровня гидратации
организма, эритроцитарного метаболизма, вязкости крови, а его колебания
отражают динамику жидкой части крови и ее клеточного состава.
Во время длительных космических экспедиций на орбитальную станцию
«Мир» продолжительностью от 120 до 438 суток динамика гематокритного
числа была изучена у 44 космонавтов. У каждого из обследуемых гематокрит
определяли от 1 до б раз за время полета (123 человеко-исследования).
На борту ОС №Мир» определение гематокритного числа проводили цент-
рифужным методом с использованием микроцентрифуги COMPUR-HOO, ши-
роко используемой для этих целей в клинической практике. При каждом
определении заполняли два капилляра объемом 9 мкл, которые устанав-
ливали в центрифугу по диаметру. Малые размеры капилляров позволяют
318
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
осуществлять их полное заполнение в условиях невесомости за счет действия
капиллярных сил. Автоматический цикл работы микроцентрифуги составлял 3
минуты 20 секунд при частоте вращения ротора 11 500 об/мин. Считывание
результата проводится по линейной шкале, нанесенной на ложементе цент-
рифуги вдоль каждого капилляра. Одно деление шкалы соответствует 2 %
относительного объема форменных элементов крови. Как правило, резуль-
таты, полученные в двух капиллярах, полностью совпадали.
Рис. 24 (гл. 7). Динамика величины гематокритного числа
(в % от дополетной величины - нулевой уровень)
у 44 космонавтов во время и после полетов
различной продолжительности
Одновременное использование двух капилляров способствует выявлению
случайных ошибок при их заполнении кровью и центрифугировании, поэтому
при расхождении показаний учитывается только большая величина. Опреде-
ление гематокрита всегда выполняли утром натощак.
Величина гематокрита у здоровых людей составляет 40-48 % у мужчин и
36-42 % у женщин [В.В.Меньшиков, 1982; Н.Тиц, 1986]. Основные причины
изменения этого показателя при тех или иных физиологических или патоло-
гических состояниях приведены в табл. 25 (гл. 7).
319
Глава 7
Во время космических полетов (КП) космонавтов-мужчин диапазон зареги-
стрированных величин гематокритного числа в абсолютных единицах
составил 37-50%. Для исследования динамики гематокрита и сопоставления
индивидуальных колебаний показателя рассчитывали процент изменения
этого показателя при каждом его определении по отношению к фоновому
индивидуальному уровню [В.Б.Носков, Кравченко, Т.Батенчук-Туско, 1991].
Весь объем данных, полученных за время исследования космонавтов,
представлен на рис. 24 (гл. 7), где на горизонтальной оси отложены сроки
космических полетов, а на вертикальной оси проценты изменения показателя
гематокрита относительно дополетного уровня (нулевая линия), кривая линия
отображает динамику средних величин.
Таблица 25 (гл. 7)
Приложение к инструкции по определению гематокрита
Показатель гематокритного числа
Динамика Величина Причина изменений
1. Норма 40-48 % у муж. 36-42 % у жен. Возможные изменения при длительном космическом полете
2. Снижение 36-42 % у муж. 32-37 % у жен. Увеличение объема циркулирующей плазмы или/и функциональное снижение количества эритроцитов
3. Снижение менее 32-36 % Снижение количества эритроцитов (малокровие или острая кровопотеря)
Рекомендации: необходимо в ближайшие 3 суток уточнить причину снижения гематокрита путем определения концентрации гемоглобина с помощью комплекта «Рефлотрон». Гипогемоглобинемия и понижение гематокрита являются показанием для проведения лечебно-профилактических мероприятий по поводу анемии с учетом рекомендаций специалиста-гематолога, который дает заключение в течение 3 суток после получения результатов.
4. Увеличение более 55 % 1. Снижение объема циркулирующей плазмы (дегидратация) 2. Нарастание количества форменных элементов (полицитемия, эритроцитоз)
Рекомендации: увеличить водопотребление до 2-2,5 л свободной жидкости в сутки в течение 2-3 суток; отменить физические тренировки (на 2-3 суток) до восстановления нормальных величин гематокритного числа; повторить определение гематокрита через 3- 5 суток. При неэффективности проведенных мероприятий необходимы исследование состава мочи и крови с помощью комплекта «Рефлотрон» и «Комбур-тест» и консультация специалистов: гематолога, терапевта, заключение которых представляется в течение 3 суток после получения результатов.
В первые 8-20 суток пребывания в условиях невесомости у подавляющего
большинства космонавтов (в 76 % случаев) происходило увеличение гема-
токрита, однако отмечали снижение величины гематокритного числа или оно
вообще не изменялось. Такая картина обусловлена, вероятно, различной
скоростью и степенью выраженности индивидуальных реакций в ранний пери-
од адаптации к воздействию невесомости. Наступающее в этот период пере-
распределение жидких сред организма в краниальном направлении прово-
цирует сброс жидкости и осмотически активных веществ, что приводит к
развитию гемоконцентрации и повышению гематокрита за счет снижения
объема плазмы. Вслед за этим, вероятно, развиваются другие адаптационные
процессы: перемещение жидких сред организма между различными водньми
320
Орбитальная станция “Мир”
Доставка транспортного корабля
к месту старта
Модуль “Природа” состыкован
со станцией “Мир”
(рис. 5, гл. 1)
Орбитальная станция “Мир”
(рис. 1, гл. 1)
Предполетная тренировка
(Т. Аубакиров и А.Волков)
Подготовка к полету
по российско-французской
программе (Кл. Андре-Дез)
Орбитальная станция “Мир”
и корабль “Спейс шаттл”.
Фотография А.Соловьева (1995),
(рис. 7, гл. 1)
На обсуждении состояния здоровья
японского кандидата в космонавты
Забор крови из вены у космонавта
ЕКА У.Мербольда проводит
врач-космонавт В.Поляков
Велотренажер ВБ-3
(рис. 10, гл. 3)
Измеритель массы тела
в условиях невесомости
(рис. 3, гл. 3)
Полет по российско-американской
программе (“Мир - Спейс шаттл")
А. Серебров проводит испытания
индивидуальной маневровой установки
(рис. 6, гл. 1)
Исследования сердечно-сосудистой
системы у А.Александрова
(изделие “Чибис”)
Космонавт В.Поляков проводит
на ОС “Мир” биохимические исследования крови
с помощью комплекса
“Рефлотрон”
Биомедицинские исследования
на орбитальной станции “Мир”
(В.Афанасьев)
Гематологические исследования
в полете на ОС “Мир”
Оборудование для отбора проб воздуха
и с поверхностей на ОС “Мир”
(рис. 1, гл. 5)
Рост микроорганизмов
на поверхностях прибора связи
(рис. 5, гл. 5)
Рост гриба вида Aspergillus niger
(контроль, рис. 6, гл. 5)
Рост гриба вида Aspergillus niger
при хроническом гамма-облучении
(рис. 7, гл. 5)
Приземление спускаемого аппарата
После успешного завершения полета
(В.Поляков, 22.03.1995)
Оценка состояния здоровья космонавтов в полетах на ОС «Мир»
секторами организма, изменения экскреторной деятельности почек и волюмо-
регулирующих реакций [В.Б.Носков, 2000]. Причем, скорость развития этих
адаптационных сдвигов обусловлена, главным образом, индивидуальными
особенностями человека.
В более поздние сроки космических полетов практически у всех обследо-
ванных лиц величина гематокритного числа снижалась. Во время всего после-
дующего периода наблюдения от 30 до 430 суток полета гематокрит оста-
вался ниже исходного на 2-16 %, причем какой-либо зависимости от длитель-
ности пребывания в этих условиях не отмечали. Динамика величины гемато-
критного числа во время длительных космических полетов соответствует
имеющимся данным о снижении эритропоэза, массы гемоглобина и количест-
ва эритроцитов в периферической крови космонавтов [М.П.Каландарова,
В.В.Поляков, И.Б.Гончаров, 1991; В.В.Поляков, С.М.Иванова, В.Б.Носков и
соавт., 1998]. Кроме того, эти результаты можно квалифицировать как
признак стабилизации водно-солевого гомеостаза при достаточно длительном
пребывании в условиях космического полета.
В ранние сроки космического полета (до 20-30 суток), когда колебания
гематокрита отражают главным образом изменения объема жидкой части
крови, а не являются следствием нарушения эритропоэза, этот показатель
можно использовать для определения степени гиповолюмии путем расчета
изменений объема циркулирующей плазмы по общепризнанной формуле Van
Beaumont (1972).
С учетом всех вышеперечисленных обстоятельств, а именно: инфор-
мативности показателя гематокрита для характеристики общего состояния
здоровья, для оценки уровня гидратации организма и значения его как важ-
ного параметра для контроля эритропоэтической функции, а также доступ-
ности и простоты выполнения этого исследования определение гематокрита
было включено в список средств медицинского контроля за состоянием
здоровья космонавтов во время длительных космических экспедиций на борту
ОС «Мир». Периодичность исследования гематокрита - 1 раз в месяц. При
наличии специальных показаний (см. табл. 25, гл. 7) определение
гематокрита проводилось согласно рекомендациям ГМО ГОГУ.
Литература
Каландарова М.П., Поляков В.В., Гончаров И.Б., Тихонова Л.Ю. Гематологические
показатели у космонавтов в условиях космического полета // Космич. биол. и
авиакосм. мед. - 1991. - Т. 25, № 6. - С. 11-13.
Меньшиков В.В. Руководство по клинической лабораторной диагностике. - М., 1982.
Носков В.Б., Кравченко В.В., Батенчук-Туско Т.В. Динамика величины
гематокритного числа при космических полетах различной продолжительности //
Космич. биол. и авиакосм. мед. - 1991. - Т. 25, № 2. - С. 59-60.
Носков В.Б. Механизмы волюморегуляции при действии факторов космического
полета // Авиакосм, и эколог, мед. - 2000. - Т. 34, № 4. - С. 3-8.
Поляков В.В., Иванова С.М., Носков В.Б. и соавт. Гематологические исследования в
условиях длительных космических полетов // Авиакосм, и эколог, мед. - 1998. - Т. 32,
№ 2. - С. 9-18.
Тиц Н. Клиническая оценка лабораторных тестов. - М., 1986.
Van Beaumont W. Evaluation of hemoconcentration from hematocrit measurements // J.
Appl. Physiol. - 1972. - Vol. 31, № 5. - P. 712-713.
321
Глава 8
Глава 8
ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
МЕДИЦИНСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКСПЕДИЦИЙ
НА ОС «МИР»
Полетный психоневрологический контроль
В.И.Мясников, Е.А.Шапошников, И.С.Замалетдинов
Введение
Проблема психоневрологического (т.е. включающего неврологическую,
клинико-психологическую и психиатрическую методологию) контроля в
системе медико-биологического обеспечения длительных космических по-
летов (КП) занимала на орбитальной станции (ОС) «Мир» и будет занимать
при медицинском обеспечении полетов перспективных космических объектов
одно из ведущих мест в системе научных знаний о состоянии психического
здоровья и профессиональной работоспособности космонавтов.
Это обстоятельство диктуется необходимостью, с одной стороны, сохра-
нения психического здоровья и профессиональной работоспособности кос-
монавтов на уровне, обеспечивающем успешное выполнение полетных
программ, с другой - исключения развития в полете психических состояний,
оказывающих негативное влияние на эффективность работы экипажа и
требующих проведения на орбите коррекционно-профилактических меро-
приятий. Примерами такого рода были применение комплекса медико-психо-
логических мероприятий для восстановления здоровья в период ЭО-23 на ОС
«Мир» и досрочное прекращение КП (по медицинским показаниям) экипа-
жами ЭО-2 на ОС «Мир» и ЭО-04-2 на ОС «Салют».
Клинико-психологический и неврологический анализ состояния здоровья и
профессиональной работоспособности этих и других космонавтов позволил
сделать вывод о том, что основой функциональных психоневрологических
нарушений и ухудшения качества деятельности являлся сложный комплекс
психофизиологических и нейрофизиологических процессов, обусловленных
экстремальными факторами длительных КП (воздействием невесомости, хро-
нического эмоционального стресса, психофизиологического напряжения,
нарушений режима труда и отдыха (РТО) и т.д.).
В результате возникали явления эмоциональной напряженности, «заост-
рение» индивидуально-характерологических особенностей (личностных «ак-
центуаций»), диссомнии, аффективные колебания, снижение операторской
работоспособности и ошибочные действия, а также психосоматические
расстройства, объединенные распространенным понятием «психическая асте-
низация» (по зарубежной терминологии - синдром хронической усталости).
Есть основания полагать, что проблема психической астенизации (астени-
ческого синдрома - АС) и связанная с ней проблема антропогенной безопас-
ности полетов и надежности профессиональной деятельности космонавтов в
длительных КП будут оставаться актуальными для космической медицины и
психологии в обозримом будущем. Об этом свидетельствуют выводы разных
322
Психофизиологические аспекты медицинского обеспечения экспедиций на ОС «Мир»
исследователей, которые называют психическую астенизацию у космонавтов
в ходе длительных КП в числе наиболее типичных и вероятных негативных
психических состояний, несмотря на высокий уровень дополетного психо-
соматического здоровья [Е.А.Шапошников и соавт., 1991; Ю.А.Александров-
ский и соавт., 1997; И.С.Замалетдинов и соавт., 1994; В.И.Мясников и соавт.,
2000; А.Я.Тизул, 2000]. Особенно острой эта проблема может оказаться в по-
летах на Международной космической станции [Р.Б.Богдашевский, 1997], что
связано с разнородным составом международного экипажа, этническими и
другими особенностями космонавтов.
Материал и методы исследования
На ОС «Мир» за время эксплуатации на орбите работали 45 экспедиций
(28 основных (ОЭ) и 17 экспедиций посещения (ЭП). Продолжительность
полетов колебалась от 8 до 438 суток (В.В.Поляков). Из общего числа кос-
монавтов 45 человек совершили один полет, 12 человек летали дважды, три
раза летали В.М.Афанасьев, С.В.Авдеев и А.Ю.Калери, четыре раза -
А.С.Викторенко, пять раз - А.Я.Соловьев. Рекордные по суммарной дли-
тельности КП на ОС «Мир»: С.В.Авдеев - 748 суток (3 полета), В.В.Поляков -
679 суток (2 полета), А.Я.Соловьев - 653 суток (5 полетов), В.М.Афанасьев -
547 суток (3 полета), А.С.Викторенко - 485 суток (4 полета).
В данной работе анализируются только материалы оценки психического
состояния и неврологического статуса космонавтов до, во время и после их
первых космических полетов, а также реоэнцефалографических (РЭГ) и дру-
гих неврологических исследований, проведенных у отдельных космонавтов.
Методы до- и послеполетного исследования
Психическое состояние космонавтов исследовали при непосредственном
врачебно-психологическом наблюдении и опросе (интервьюировании) по об-
щей клинической схеме, принятой в современной неврологии, психиатрии и
медицинской психологии. Предусматривалась оценка характера межличност-
ных взаимоотношений, мимики, жестов, поведения, формы внутригрупповых
контактов (формальность, доверительность и т.д.), структуры и динамики
взаимодействия с наземными службами, доминирующих и второстепенных
интересов. Опрос проводили по схеме с использованием стандартных
методов, позволяющих оценить настроение, эмоциональные реакции, память,
мышление, сон. Психическое состояние оценивалось и самими космонавтами,
что находило свое отражение в дневниках и устных сообщениях.
Неврологический статус исследовали по общепринятой в клинической
практике схеме, включающей определение состояния черепно-мозговой ин-
нервации, анализаторных систем, рефлекторно-двигательной, чувствительной
и вегетативной сфер и пр.
Психоневрологический контроль в полете
Научная экспертиза и диагностика во время полета были основаны на
информации с борта космического корабля по каналам радио- и теле-
визионной связи, биотелеметрии, в частности по эпизодически получаемым
323
Глава 8
данным реоэнцефалографии (РЭГ), которая поступала к специалистам (вра-
чам-психоневрологам и психологам), входящим в состав группы медицинского
обеспечения. После анализа поступающей информации выдавались эксперт-
ные суждения об особенностях психоневрологического статуса членов
экипажа и их группового взаимодействия. Ведущий психоневролог обобщал
эти данные и давал интегративную медико-психологическую оценку состоя-
ния здоровья за сутки, за неделю и за другие отрезки времени, а также перед
выполнением космонавтами особо сложных видов работ, например внеко-
рабельной деятельности.
Одновременно формировалось экспертное решение о продолжении полета
по штатной программе или проведении необходимых профилактических
(коррекционно-лечебных) мероприятий. Естественно, что эффективность мер
профилактики во многом определялась общемедицинскими и клинико-пси-
хологическими знаниями феноменологии того или иного психоневроло-
гического состояния, психофизиологических механизмов, определяющих его
динамику, а также характера воздействующих факторов. При этом необ-
ходимо иметь в виду, что условия КП вызывали тот или иной психоло-
гический или неврологический эффект чаще не прямо, а опосредованно.
Фактором, определяющим этот эффект, является исходное и текущее функ-
циональное состояние субъекта, характеризующее его адаптационные воз-
можности на различных этапах длительного КП.
В динамической комплексной оценке процесса психологической адаптации
космонавтов были выделены и использовались индивидуальные и групповые
показатели:
- индивидуальные показатели включали: жалобы, депривационные
феномены, эмоциональные реакции, настроение, состояние мотивационно-
волевой сферы, различные аспекты поведения, самочувствие, состояние
сенсорной сферы, двигательную активность, речь, сон, психофизиологи-
ческую напряженность, доминирующие и сопутствующие интересы, работо-
способность, операторскую активность, а также инициативность, профес-
сиональные предложения и действия;
- к групповым показателям относились: взаимопонимание, сплоченность,
внутригрупповое управление, групповое функционирование, характер кон-
тактов с наземными службами.
Психоневрологическое состояние космонавтов
в полете и после приземления
Было отмечено, что психоневрологическая симптоматика, выявленная у
космонавтов до, во время и после космических полетов (КП) на ОС «Мир»,
находится чаще всего в определенной зависимости от длительности пребы-
вания в условиях невесомости и степени сложности полетной программы,
включая техногенные внештатные ситуации. Для более четкого отражения
отмеченных закономерностей результаты психоневрологических исследо-
ваний в КП рассматривали как функцию от длительности пребывания кос-
монавтов в условиях невесомости: а) до 1 месяца (короткие); б) от 1 до 6 ме-
сяцев (средние); в) от 6 месяцев до 1,5 года (длительные). При этом пред-
ставляло интерес сопоставление данных оперативного психоневрологи-
ческого контроля в полете с результатами послеполетного обследования.
324
Психофизиологические аспекты медицинского обеспечения экспедиций на ОС «Мир»
В этой связи следует отметить, что по данным наземно-дистанционного
психоневрологического контроля при медико-психологическом обеспечении
полетов на ОС «Мир» астенические феномены, отмечаемые в различной
форме и выраженности практически у всех космонавтов основных экспе-
диций, не выходили за рамки компенсированной и субкомпенсированной
стадии (в соответствии с методическим пособием по диагностике астени-
ческого синдрома, разработанным психоневрологами ГНЦ РФ - ИМБП РАН).
Компенсированная стадия включает такие ведущие диагностические пока-
затели, как эпизодическая эмоциональная лабильность, колебания наст-
роения с тенденцией к его снижению, особенно в утренние часы; в субком-
пенсированной стадии на фоне нарастания эмоциональной и аффективной
дестабилизации (в виде участившейся раздражительности, «гневливости»,
проявляющейся чаще всего в критических замечаниях в адрес наземных
специалистов, претензиях к ним) могут появляться нерезко выраженные
психосоматические феномены (болевые ощущения различной локализации),
нарушения сна, усталость. Декомпенсированная стадия (в развернутом виде
не наблюдалась на станции «Мир») характеризуется нарастающим углубле-
нием вышеперечисленных феноменов, а также выраженными дезадаптив-
ными эмоционально-поведенческими реакциями и психосоматическими (а
возможно, и неврологическими) расстройствами, препятствующими полноцен-
ному выполнению полетной программы, эффективной внутригрупповой спло-
ченности, конструктивному взаимодействию с наземными службами.
В КП длительностью до 1 месяца участвовали 17 космонавтов, которые
входили в состав экспедиций посещения (признаки астенизации у них, как
правило, не наблюдали). Однако космонавты после коротких КП предъявляли
жалобы на утомление, незначительную общую слабость, легкую неус-
тойчивость при ходьбе, умеренные боли в ногах и пояснице.
При объективном осмотре, как правило, выявляли незначительные пока-
чивания в положении стоя, тремор пальцев вытянутых рук, легкое равно-
мерное оживление сухожильных и периостальных рефлексов. В единичных
случаях определялось снижение брюшных рефлексов. По данным РЭГ-иссле-
дований, в первые 30 суток пребывания в невесомости отмечались незна-
чительные и разнонаправленные изменения (по отношению к фону) пока-
зателей, характеризующих тонус сосудов головного мозга и некоторое
снижение их кровенаполнения.
Таким образом, можно заключить, что КП продолжительностью до 30 суток
вызывали быстро преходящие функциональные изменения функций нервной
системы, обусловленные дефицитом сна, психическими нагрузками и общим
утомлением в полете. Эти изменения, как правило, не требовали проведения
каких-либо специальных лечебных мероприятий.
После КП средней продолжительности (до 6 месяцев), в процессе которых
наблюдались также отдельные компенсированные феномены астенизации,
кроме указанных жалоб космонавты отмечали головокружение, неприятные
ощущения в голове типа «распирания» или тяжести, чувство подташнивания
и сонливость. При объективном осмотре выявляли пошатывание в положении
стоя, тремор пальцев вытянутых рук и век, оживление сухожильных и пери-
остальных рефлексов с расширением рефлексогенных зон. Выраженность
этих симптомов была более глубокой и стабильной, чем после коротких КП.
Кроме этого, почти у всех космонавтов отмечали снижение брюшных
325
Глава 8
рефлексов. Выявлялись координаторные нарушения в виде промахивания при
выполнении пальценосовой и коленно-пяточной проб. Отмечались вегета-
тивные дисфункции (потливость, неустойчивость пульса при ортостатических
нагрузках, стойкий и разлитой дермографизм). Необходимо отметить, что
после КП средней продолжительности не было выявлено четкой асимметрии в
отмеченной симптоматике. Дополнительно следует указать, что у космонавтов
имелись признаки переутомления, эмоциональной лабильности, раздражения
как отдельные проявления астенического синдрома.
Офтальмологически отмечали гиперемию склер, пастозность век. На глаз-
ном дне - соотношение калибра вен относительно артерий составляло 2:1.
Все это может свидетельствовать о начальных, возникших, скорее всего,
постепенно под влиянием невесомости, явлениях дисциркуляторной (преиму-
щественно венозной) цереброваскулярной недостаточности. Они с точки
зрения физиологии и патофизиологии цереброваскулярной системы не могли
возникнуть быстро в результате одномоментного воздействия фактора
«гравитационного перепада».
Отмеченный комплекс изменений исчезал, как правило, к 10-14-м суткам
реадаптации. Явления переутомления, вегетативной лабильности, мышечной
детренированности нивелировались к исходу первого месяца после призем-
ления. Из лечебно-восстановительных средств в основном использовали
ноотропные и седативные препараты, витамины и различные восстанови-
тельные мероприятия (дозированные ортостатические и физические нагрузки,
массаж, бальнеопроцедуры, дозированную ходьбу и др.).
После длительных КП, сроком свыше б месяцев, на протяжении которых
наблюдались симптомы компенсированной и субкомпенсированной астени-
зации, в жалобах космонавтов после приземления спускаемого аппарата
преобладающее значение имели указания на затруднение или полную невоз-
можность поддерживать положение стоя (100 %). Они также не могли само-
стоятельно передвигаться (100 %), отмечали головокружения (57 %), голов-
ные боли, тошноту, общую слабость. В некоторых случаях возникали обмо-
рочные состояния при перемене положения туловища.
Объективно выявлялся нистагм (85 %), отсутствие брюшных рефлексов,
появление рефлексов орального автоматизма, оживление сухожильных и
периостальных рефлексов с асимметрией их выраженности, отдельные
«пирамидные» знаки, тремор пальцев вытянутых рук, координаторная диз-
метрия и повышенная вегетативная реактивность.
По данным РЭГ-исследований констатировали повышение полнокровия и
снижение тонуса сосудов головного мозга на фоне постоянной асимметрии
выраженности этих признаков. На глазном дне наблюдали признаки веноз-
ного застоя и перипапиллярного отека. С точки зрения этиопатогенеза
указанных изменений наиболее вероятным представляется сочетанное влия-
ние астенических и вегетососудистых изменений, возникших в процессе поле-
та и фактора «гравитационного стресса».
Локальная неврологическая микросимптоматика исчезала обычно к концу
3-4-й недели реадаптационного периода. Функциональные нарушения
нивелировались через 2-3 месяца. В практике реадаптационных мероприятий
приходилось шире использовать витамины, миостимуляторы, ноотропы, адап-
тогены (настойки женьшеня, элеутерококка), седативные и снотворные
средства.
326
Психофизиологические аспекты медицинского обеспечения экспедиций на ОС «Мир»
Состояние КЭ ЭО-2, КЭ и БИ ЭО-3, БИ ЭО-9-10 , КИ ЭО-15-17, БИ ЭО-26 и
27 (космонавтов) в реадаптационный период после сверхдлительных 312,
326, Збб, 438- и 381-суточных КП на ОС «Мир» характеризовалось наличием
психоневрологических проявлений, обычно свойственных для длительных КП.
Однако следует подчеркнуть, что в рассматриваемых случаях изменения в
неврологической и психической сферах были существенно менее выражен-
ными по сравнению с данными после 211- и 237-суточных КП на ОС «Салют»
и отличались их быстрой нормализацией. Скорее всего, это следует объяснить
закономерным процессом совершенствования системы медицинского обеспе-
чения длительных КП. Вместе с тем у всех космонавтов определяли варьи-
рующие по интенсивности признаки астеновегетативного синдрома: эмоцио-
нальную лабильность, неустойчивость внимания, фиксацию на внутренних
переживаниях, ранее несвойственный им субъективизм суждений, оценок,
установок; быструю утомляемость при незначительных физических и эмоцио-
нальных нагрузках и даже разговоре.
Оценивая динамику проявления психоневрологических симптомов в
зависимости от продолжительности КП, можно судить об однотипном в целом
характере влияния невесомости и других факторов КП на нервную систему.
При этом можно выделить один из важных патогенетических факторов этого
влияния - фактор компенсированной церебральной дисциркуляции, дестаби-
лизирующее действие которого на мозговые функции возникает на фоне
многообразных психострессорных факторов и, вероятно, не в полной мере
устраненной гипокинезии и гиподинамии.
На основе системной оценки психоневрологической симптоматики, наи-
более типичным проявлением которой являлась психическая астенизация,
можно выдвинуть гипотезу о специфическом влиянии микрогравитации и
других стрессогенных факторов полета на центральную нервную систему ЦНС
и выделить доминирующий патогенетический фактор - невесомость [И.С.За-
малетдинов, В.И.Мясников, 1994]. Этот фактор обусловливает постепенно
формирующееся состояние церебрального полнокровия с последующей
трансформацией его в состояние венозного застоя, с вероятной ликворо-
динамической гипертензией вплоть до более или менее выраженной отеч-
ности мозговой ткани с соответствующими трофическими, метаболическими
и, не исключено, диспластическими изменениями.
Эта гипотеза патогенеза подтверждается в том числе результатами
дополнительных офтальмологических и РЭГ-исследований, свидетельствую-
щими об отчетливой тенденции к развитию церебрального венозного застоя и
отечных процессов в сетчатке глаз при увеличении продолжительности КП.
Для углубленного изучения роли измененной гравитации (невесомости) в
патогенезе психоневрологического состояния и цереброваскулярных реакций
были проведены исследования, которые включали 56 экспериментов с участи-
ем 9 космонавтов, находившихся в условиях невесомости от 186 до Збб суток.
Особенности мозговой гемодинамики у космонавтов, выявленные после
длительных КП с помощью метода ультразвуковой допплерографии (УЗДГ),
подтверждают в целом приведенные выше данные и дополняют их новы-
ми материалами, касающимися линейной скорости кровотока (ЛСК) в прямом
венозном синусе мозга и величин бикаудатного индекса в ранний после-
полетный период по данным магнитно-резонансной томографии [А.А.Галуш-
кина, 1998]. Увеличение ЛСК и уменьшение значений бикаудатного индекса
327
Глава 8
рассматривается как результат реактивной гиперемии, изменения цереб-
рального венозного оттока, микроциркуляторных изменений в мозге в ответ
на воздействие комплекса негативных нейрогенных факторов в длительном
КП. Полученные данные с точки зрения их клинической интерпретации
[В.И.Мясников и соавт., 2000; А.Р.Шахнович, В.А.Шахнович, 1996; А.А.Га-
лушкина, 1998; М.И.Холоденко, 1963] рассматривались нами как результат
возможной реактивной гиперемии, затруднения церебрального венозного
оттока, а также вероятным, в отдельных случаях, изменением ликвородина-
мического статуса мозга на фоне многочисленных психогенных факторов.
Таким образом, микрогравитационный фактор (МГФ), специфически воз-
действуя на различные системы и органы человека, оказывал влияние и на
характер перераспределения крови в организме, что находило свое отра-
жение и в гемодинамике мозга [А.Р.Шахнович, В.А.Шахнович, 1996; М.И.Хо-
лоденко, 1963; М.Я.Бердичевский, 1989], в частности, в данных РЭГ-иссле-
дований [А.Я.Тизул, 2000; В.Ф.Турчанинова и соавт., 1990].
Представляет патофизиологический интерес сравнение данных РЭГ-иссле-
дования на станциях «Салют» и «Мир»: выраженность изменения расчетных
показателей РЭГ (показателя пульсового кровенаполнения - ППК), относи-
тельного объемного пульса (ООП), дикротического и диастолического индек-
сов (ДКИ и ДСИ) в бимастоидальном отведении в существенной степени
зависела от времени воздействия микрогравитации. В частности, после незна-
чительного и разнонаправленного изменения (по отношению к фону) пока-
зателей, характеризующих тонус сосудов головного мозга мелкого и среднего
калибра (ДСИ и ДКИ), и некоторого снижения кровенаполнения сосудов
головного мозга (ППК и ООП) в течение первых 30 суток пребывания в
микрогравитационной среде на ОС «Салют» отмечалась инверсия этих
показателей, которая достигала своего максимума к 60-м суткам воздействия
МГФ. В течение 3-5 месяцев наблюдали стабилизацию показателей мозговой
гемодинамики, которая в последующем, начиная с 5-го месяца, характеризо-
валась дальнейшим, но уже однонаправленным снижением как кровенапол-
нения, так и тонуса мозговых сосудов. На станции «Мир» показатели РЭГ
были более благоприятными, что может быть связано с более совершенной
системой физических тренировок и пунктуальным их выполнением космо-
навтами.
Динамика психоневрологического статуса при длительном пребывании в
условиях невесомости имела два пика ухудшения: первый пик, сопряженный с
началом воздействия микрогравитации, приходился на 2-й месяц, а второй
пик (после относительного улучшения и стабилизации психоневрологического
статуса в течение 3-5 месяцев) на конец ее воздействия. Следует подчерк-
нуть, что если первый пик отмечен сравнительно быстрым нарастанием
негативных проявлений, то второй, напротив, отличался плавным, начиная с
5-го месяца, подъемом. Выраженность второго пика ухудшения психоневроло-
гического статуса во всех отношениях больше первого.
Тенденцию к негативной динамике психоневрологического статуса после
двух месяцев пребывания в невесомости (в основном это, как указывалось,
астенические и астеноподобные феномены) мы связывали с комплексным
воздействием ряда факторов. Это новизна микрогравитационной обстановки,
успешная адаптация к которой невозможна без мобилизации психофизиоло-
гических резервов и активации психических функций для перестройки и
328
Психофизиологические аспекты медицинского обеспечения экспедиций на ОС «Мир»
поддержания, прежде всего, структуры двигательных навыков в условиях
потери веса, отсутствия привычной опоры и гравитации. Основным проявле-
нием адаптационной перестройки являлись психическая напряженность,
психосенсорный дискомфорт, нарушения сна, полиморфные признаки утомле-
ния и жалобы на дефицит времени при выполнении различных профессио-
нальных операций.
Дальнейшее ухудшение психоневрологического статуса рассматривалось
нами как результат неполной адаптации за счет запаздывания действия
ауторегуляторных механизмов защиты организма от неблагоприятного
действия невесомости.
Уместно предположение, что церебральная венозная дисциркуляция,
обусловленная снижением гидростатического давления и смещением крови в
краниальном направлении, являлась (наряду с ослаблением афферентной
импульсации и хроническим стрессом) одной из причин угнетения энер-
гетического и пластического метаболизма мозговой ткани и предпосылкой к
прогрессированию несоответствия между метаболическими потребностями
мозга и возможностями их удовлетворения, что клинически проявлялось в
виде астенических феноменов. На психоневрологическом уровне это отра-
жалось сначала в различных формах профессиональной дезадаптации (пря-
мые и косвенные указания на утомление), а в дальнейшем - в астенизации,
которая отличалась многообразием индивидуальных проявлений: от началь-
ных эпизодических феноменов до (в единичных случаях) развернутых психо-
соматических синдромов.
В наших наблюдениях нервно-психическая астенизация находила свое
отражение в показателях самочувствия (усталости), сна, в нарастании числа
критических замечаний и претензий бытового и производственного ха-
рактера, неустойчивости настроения, жалобах на самочувствие (главным
образом в виде дискомфортных ощущений), депривационных феноменах.
Уместно предположение, что остается нераскрытым и неизученным комплекс
завуалированных психологических изменений, которые из-за особого
социального статуса космонавтов и «публичности», а также престижности их
профессии тщательно ими скрываются. К таковым могут относиться
тревожность (а возможно, и ситуативные фобии), специфические неприятные
ощущения и эмоции, в которых «стыдно» признаться медицинскому пер-
соналу особенно в процессе полета, по каналам радиосвязи (даже закрытым).
Это требует особенно высокой диагностической квалификации и внимания
психоневрологов к мельчайшим «нюансам» динамики эмоционально-
поведенческого статуса тщательно отобранных и основательно психологи-
чески подготовленных космонавтов.
О некоторых методологических подходах
к профилактике и лечебной коррекции
психоневрологических дисфункций в полете
Учитывая значительную распространенность астенических и астено-
вегетативных изменений у космонавтов в длительных КП, что само по себе
является важнейшим фактором риска в отношении индивидуальной и группо-
вой надежности, а также результативной работоспособности членов экипажа,
актуальной представляется проблема эффективной психопрофилактики и
329
Гпава 8
лечебной психокоррекции до, во время и после полета. Современная
клиническая практика, а также теоретическая неврология, психиатрия и
медицинская психология установили, что наиболее успешным является комп-
лексный, интегративный подход к лечебно-профилактической тактике в
отношении АС как во время полета, так и после приземления.
Неукоснительным требованием к рекомендациям применения (особенно в
полете) тех или иных методов и средств является их тщательная проверка в
клинических и модельно-экспериментальных исследованиях для выявления
конкретных показаний и противопоказаний именно в условиях невесомости.
Большинство современных исследователей проблемы АС (в общеклиническом
и авиакосмическом аспектах) указывают на целесообразность сочетанного
использования трех основных психопрофилактических направлений, вклю-
чающие следующие группы как симптоматических, так и патогенетически
обоснованных методов и средств.
Первое направление. Применение на борту орбитальной станции (ОС)
неспецифических общеоздоровительных мероприятий, повышающих психосо-
матическую резистентность организма и активизирующих его саногенные
резервы. К ним относятся систематические и разносторонние физиоло-
гические упражнения (ежедневно, с энерготратами в 500 ккал/сут), мощный
нейропротекторный эффект которых доказан многочисленными клиничес-
кими, экспериментальными исследованиями, практикой медико-психологи-
ческого обеспечения полетов советских, российских и иностранных космо-
навтов на ОС «Салют», «Мир», а также Международной космической станции
(МКС). В качестве примера признаваемой и активно утверждаемой кос-
монавтами положительной роли физических упражнений (ФУ) можно
сослаться (по результатам психоневрологического обеспечения первой
экспедиции на МКС) на высказываемое членами экипажа недовольство из-за
недостатка времени для ФУ, выделяемого наземными службами на завер-
шающих этапах полета из-за перегруженности полетной программы.
Как показали исследования в области спортивной, авиакосмической и
профилактической медицины, ФУ обладают тоногенным (активизирующим) и
одновременно седативным воздействием на высшие вегетативные и активизи-
рующие структуры нейрорегуляторной системы, стимулируют микроциркуля-
торные процессы в капиллярно-артериальном русле мозга, балансируют
церебрально-венозный кровоток, благотворно влияют на трофические про-
цессы в мозговой ткани.
Тем не менее практически у всех космонавтов отмечаются различной сте-
пени выраженности астенические феномены. Это обстоятельство позволяет
заключить, что антиастенический эффект ФУ недостаточен, даже если они
дополнены ОДНТ-тренировками (воздействие отрицательного давления на
нижнюю часть тела) и другими штатными профилактическими методами
(контроль режима труда и отдыха - РТО, психологическая поддержка). От-
дельного рассмотрения требует показанность применения в полете курсовых
приемов ноотропила, т.к. одной из его недавно выявленных побочных реак-
ций является увеличение раздражительности и затрудненное засыпание.
Второе направление включает прием фармакологических препаратов,
обладающих вазотропным и регуляторным нейротропным действием, устраня-
ющим или тормозящим негативные дистрофические, дисциркуляторные и
метаболические процессы в мозговой ткани, вызванные невесомостью.
330
Психофизиологические аспекты медицинского обеспечения экспедиций на ОС «Мир»
Вазотропные лекарства, принимая во внимание этиопатогенетические
особенности АС, должны включать венорегулирующие средства, препятствую-
щие застойным явлениям в полости черепа, балансирующие состояние
нейрофизиологического взаимодействия в морфофункциональном комплексе
«капилляр - нейрон». К ним относятся, например, венорутон, препараты из
«конского каштана» и др. Целесообразно применять препараты, нормализу-
ющие циркуляторные процессы в капиллярном русле мозга (под контролем
динамики состояния глазного дна), а также фармакологические средства,
позитивно воздействующие на внутримозговой метаболизм (витамины группы
В, тщательно отобранные ноотропные препараты, энзимы, медиаторные
средства, нейротропные микроэлементы, аминокислоты типа глицина и т.д.).
Указанные фармакологические воздействия целесообразно применять в
профилактических целях во время длительных КП, а после полета - для
активизации восстановительных процессов в организме. Важное место в
системе фармакологической психопрофилактики и психокоррекции должны
занимать транквилизаторы (при нарушениях сна, раздражительности), легкие
балансирующие антидепрессанты и, вероятно (в качестве терапевтического
резерва), некоторые «мягкие» нейролептики. В бортовой аптечке желательно
иметь также растительные седативные (препараты валерианы, пустырника,
пассифлоры и др.) и активизирующие адаптогенные препараты (женьшень,
элеутерококк и др.). Следует предусмотреть и размещение на борту
биогенных стимуляторов и регуляторов (алоэ, гингобилоба, пиона и т.д.).
Однако все они предварительно должны быть детально изучены в наземных
клинико-экспериментальных исследованиях.
Третье (безмедикаментозное) направление в использовании коррекци-
онно-профилактических воздействий должно опираться на рефлексотерапев-
тические и психотерапевтические воздействия.
Рефлексотерапевтические воздействия (различные виды массажа, дыха-
тельной, релаксационно-тонической гимнастики, приемов мануальной и аку-
пунктурной терапии) обеспечивают восполнение дефицита афферентной
импульсации в условиях невесомости, что необходимо для полноценной функ-
циональной активности срединных активирующих и синхронизирующих
структур мозга. Они могут использоваться как на орбитальной станции для
предупреждения и лечебной коррекции психосоматических расстройств, так и
после завершения полета. Для восполнения дефицита афферентной импуль-
сации и для усиления ее благотворного влияния весьма желательны для
использования на борту станции (и в восстановительный период) приемы
мануального и аппаратного массажа и самомассажа, акупунктурных и другие
лечебно-рефлекторные воздействия. Заслуживает внимания и возможность
использования космонавтами дыхательной и позно-тонической гимнастики.
Психотерапевтические мероприятия, активизирующие ауторегуляторные
ресурсы мозга, могут быть представлены весьма широко. На этапе предполет-
ной подготовки следует обучать космонавтов элементарным профилактичес-
ким методам. В первую очередь это может быть аутогенная тренировка,
позволяющая стабилизировать эмоционально-поведенческий статус и поло-
жительно влиять на него, улучшая сон, устраняя раздражительность, повы-
шая активность, настроение и работоспособность. Более эффективным (как в
полете, так и после него) может оказаться метод биологической обратной
связи (БОС), позволяющий осуществлять наглядное и, как правило, отчетливо
331
Глава 8
выраженное саногенное воздействие на мозговые структуры при самых
разнообразных невротических, а также пограничных психоневрологических
расстройствах.
В качестве методов первичной психопрофилактики перспективными
представляются дополетные психологические антиконфликтные, поведен-
ческие (психоадаптивные) тренинги, направленные на преодоление этничес-
ких, кросскультуральных барьеров, улучшение «психологического климата»,
повышение порога фрустрационной толерантности в интернациональных
экипажах на МКС. Желательно при этом привлекать современные концепции
«паблик рилейшн» и технологию нейролингвистического програмирования.
Заключение
С увеличением продолжительности КП невесомость, усугубляемая част-
ными и порой весьма интенсивными эмоциональными стрессами и хрони-
ческим психофизиологическим напряжением, остается одним из основных
факторов неблагоприятного влияния на нервную систему. Развивающиеся под
влиянием этих воздействий циркуляторно-метаболические изменения носят
преимущественно постепенно нарастающий характер и проявляют себя фено-
менологически в виде астенического процесса. При коротких КП эти изме-
нения носят функционально-динамический, полностью обратимый характер,
при КП средней продолжительности - более стойкий, но компенсированный
характер, а при длительных КП отмечается тенденция к декомпенсации пси-
хоневрологических (в частности, гемодинамических) изменений с домини-
рованием астенических и вегетососудистых феноменов.
При сверхдлительных полетах (более 1,5 года) не исключается веро-
ятность развития цереброваскулярных, невротических и психосоматических
заболеваний.
Разработаны критерии, позволяющие, во-первых, прогнозировать психо-
неврологическое состояние космонавтов в полете, во-вторых, оценивать
текущее состояние в соответствии с принятой в ГНЦ РФ - ИМБП РАН
классификацией как компенсированную, субкомпенсированную и декомпенси-
рованную стадии процесса психической астенизации.
Существующая система использования бортовых профилактических
средств при длительных КП пока не обеспечивает полной адаптации нервной
системы к воздействию невесомости и других экстремальных факторов по-
лета. В связи с этим вопросы дальнейшего совершенствования системы
психопрофилактических и лечебно-коррекционных мероприятий приобретают
особую актуальность.
Для дополнительной разработки эффективных и патогенетически обос-
нованных средств профилактики неблагоприятного действия невесомости на
организм и нервную систему, уточнения восстановительных мероприятий в
реабилитационный период представляется целесообразным дополнить
программу клинико-физиологических исследований с участием космонавтов
после длительных КП современными методами объективной оценки состояния
структур мозга с использованием магнитно-резонансной и компьютерной
томографии, флюоресцентной ангиографии сетчатки, дистанционной термо-
графии на базе ведущих научно-клинических учреждений Минздрава РФ,
Академии медицинских наук РФ и пр.
332
Психофизиологические аспекты медицинского обеспечения экспедиций на ОС «Мир»
Результаты этих современных исследований, обладающих высокой инфор-
мативностью, позволят существенно расширить и уточнить имеющиеся пред-
ставления о природе различных психосоматических феноменов (в том числе
«головной боли»), закономерно возникающих у космонавтов на различных
этапах КП. Их прогностическое и профилактическое значение особенно воз-
растает сейчас, когда на повестке дня стоят вопросы эксплуатации на орбите
Международной космической станции (МКС) и обеспечения длительных пило-
тируемых экспедиций, в том числе на Марс.
Авторы выражают искреннюю благодарность и признательность врачам-
психоневрологам и другим специалистам, принимавшим активное участие в
медицинском обеспечении полетов на ОС «Мир» и анализе полученных
результатов: |А. А. Герасимовичу,| В.Ф.Турчаниновой, Н.М. Рудометкину,
А.Ф.Боброву, Ю.А.Малинкиной, В.Р.Лямину, Н.С.Заприсе, А.Я.Тизулу, акаде-
мику РАМН А.М.Вейну, профессору Ю.А.Александровскому за ценные советы,
рекомендации и научно-организационную помощь при подготовке данного
раздела. Раздел подготовлен при поддержке гранта РФФИ № 99-04-48898.
Литература
Александровский Ю.А., Новиков М.А. Принципы профилактики и коррекции
психологических состояний // Человек в космическом полете. - М., 1997. - Т. III, кн. 2,
гл. 20. - С. 269-290.
Бердичевский М.Я. Венозная дисциркуляторная патология головного мозга - М.,
1989.
Ботдашевский Р.Б. Анализ динамики психического состояния российско-
американских экипажей комплекса «Мир» // Третья Международная научно-
практическая конференция «Пилотируемые полеты в космос» (11-12 ноября 1997 г.).
Тезисы докладов. - М., РИО РГНИИИЦПК им. Ю.А.Гагарина, 1997. - С. 297- 299.
Галушкина А.А. Особенности мозговой гемодинамики человека при постуральных
нагрузках и после длительного космического полета: Дисс.... канд. мед. наук. - 1998.
Замалетдинов И.С., Мясников В.И. О патогенезе психоневрологической отяго-
щенное™ состояния здоровья космонавтов после длительных космических полетов //
Тезисы докладов X конференции «Космическая биология и авиакосмическая
медицина» (Москва, 7-10 июня 1994 г.). - М.,1994. - С. 73-74.
Мясников В.И., Степанова СИ., Сальницкий В.П. и соавт. Проблема психической
астенизации в длительном космическом полете. - М., 2000.
Тизул А.Я. Диагностика и профилактика астеноневротического синдрома у
космонавтов в длительном космическом полете // Авиакосм, и эколог, мед. - 2000. - Т.
33, №3.-С. 3-6.
Турчанинова В.Ф., Домрачева М.В., Касьян И.И., Милова Е.П., Сараев И.Ф., Миненко
В.А. Особенности центрального и регионарного кровообращения в кратковременных и
длительных космических полетах // Физиологические проблемы невесомости. - М.,
1990. - С. 93-123.
Холоденко М.И. Расстройства венозного кровообращения в мозгу. - М., 1963.
Шапошников Е.А., Малинкина Ю.А., Рудометкин Н.М., Герасимович А.А. О
некоторых итогах психоневрологического контроля за состоянием космонавтов на
орбитальной станции «Мир» // Тезисы докладов XXIV Совещания постоянно
действующей рабочей группы по космической биологии и медицине стран-участниц
программы «Интеркосмос». - М., 1991. - С. 49-50.
Шахнович А.Р., Шахнович В.А. Диагностика нарушений мозгового кровообращения.
Транскраниальная допплерография. - М., 1996.
333
Глава 8
Организация труда и отдыха
С.И.Степанова, В.Ф.Нестеров, И.Ф.Сараев, А.В.Сметанин,
А.П.Нечаев, В.А.Галичий
Введение
В истории отечественной космонавтики проблема организации труда и
отдыха членов космических экипажей занимает важное место. О некоторых
аспектах этой проблемы размышлял еще К.Э.Циолковский. Рисуя картину
воображаемого полета по околоземной орбите, он писал: «.„наша ракета
делает полный оборот кругом Земли в 100 минут. Солнечный день
продолжается 67 минут, а ночь 33 минуты... Мы совершенно можем не
обращать внимания на нашу ночь. Не спать же полчаса! У нас нет этой
привычки. Я предлагаю 16 часов бодрствовать и 8 спать, конечно прибли-
зительно. Ночь же каждый может себе устроить, закрыв ставни, так же, как и
восстановить день с помощью электричества» [1958. С. 60].
В первые годы освоения космического пространства предпринимались
попытки использования в полетах необычных суточных распорядков. Пред-
лагая свою классификацию «космических» суток, Б.С.Алякринский (1966,
1975) выделил статические (с постоянной длительностью периода, который
может быть больше или меньше 24 ч) и динамические (с переменной дли-
тельностью периода) сутки. Он ввел понятие миграции фазы ритма сна -
бодрствования вдоль 24-часовой шкалы, и в этой связи в отечественной лите-
ратуре получил распространение термин «мигрирующие сутки» [Б.С.Аляк-
ринский, 1975, 1983; Б.С.Алякринский, С.И.Степанова, 1976 и др.].
Такая классификация родилась неслучайно. Она отражала реальное
отношение к проблеме суточной цикличности, которое бытовало в те годы у
специалистов, ответственных за планирование режима труда и отдыха (РТО)
космонавтов. Считалось, что человек способен адаптироваться без сколько-
нибудь серьезных психофизиологических потерь к любому РТО, в том числе к
режиму «смешанных» суток, отмеченному беспорядочным чередованием
суточных циклов различной продолжительности, варьирующих в широком
диапазоне. Подобный подход к формированию РТО нашел практическое
применение в полетах на космических кораблях серии «Союз» [Б.С.Аляк-
ринский, С.И.Степанова, 1976; С.И.Степанова, 1977].
Понадобились многолетние усилия специалистов, проводивших интен-
сивные экспериментальные и теоретические исследования, и наряду с этим
накопление негативного практического опыта использования в космических
полетах (КП) необычных суточных распорядков, чтобы доказать необхо-
димость планирования «космических» суток на основе привычного жиз-
ненного строя. Такая возможность во многом обеспечивалась техническими
достижениями, позволявшими осуществлять круглосуточную радиосвязь
космических экипажей с Землей, и была воплощена в жизнь в полете
орбитальной станции (ОС) «Салют-6». Бортинженер этой станции Г.М.Гречко
334
Психофизиологические аспекты медицинского обеспечения экспедиций на ОС «Мир»
в этой связи отметил: «...главное, на мой взгляд, что помогло нам сохранить
хорошее рабочее настроение в течение трех месяцев, - это качественное
изменение в организации труда на станции. Впервые экипаж имел воз-
можность работать в земном ритме. Практически все три месяца твердо вы-
держивался привычный режим дня, привязанный к московскому времени»
[цит. по: Н.Железнов, 1978. С. 3].
Впоследствии такой принцип планирования РТО был закреплен в полетных
документах, относящихся к ОС «Салют» и «Мир». Это, однако, не означало,
что задача рационального планирования труда и отдыха человека в космосе
была полностью решена. С развитием пилотируемой космонавтики возрастали
не только длительность полетов и объемы космических аппаратов (теперь они
составляются из нескольких модулей), но и объемы плановых заданий при
одновременном расширении их номенклатуры. По мере продолжения эксплу-
атации ОС «Мир» все труднее становилось ее обслуживание, все больше вре-
мени стало уходить на контроль работы систем ОС, появилась необходимость
в систематическом проведении ремонтных работ. Постоянно увеличивался
грузопоток, ОС стала перегружена различным оборудованием. Одновре-
менное увеличение насыщенности полетных программ разными видами
деятельности, число которых возрастало от одного полета к другому, привело
к тому, что на экипажи были возложены обязанности, выполнение которых
потребовало значительных усилий и больших временных затрат.
В связи с увеличением рабочих объемов ОС, а также с расширением круга
работ, выполняемых экипажами, возникли существенные трудности в реа-
лизации требований к организации РТО космонавтов. Этим вопросам посвя-
щен предлагаемый читателю раздел настоящего труда.
Полетный контроль за режимом труда и отдыха
(РТО) членов экипажа
Полетный контроль за РТО космонавтов осуществлялся дежурными
специалистами по текущему контролю и коррекции РТО, работавшими в
Центре управления полетами (ЦУПе). Источниками информации служили,
прежде всего, радиопереговоры экипажа с Землей, содержание которых
подвергалось тщательному анализу. Наряду с этим анализировались данные,
поступавшие от врача экипажа, от дежурных психоневрологов ЦУПа, рабо-
тавших в тесном контакте со специалистами по РТО, а также от пред-
ставителей группы текущего планирования ЦУПа.
В процессе контроля за РТО оценивали своевременность отхода космо-
навтов ко сну и подъема, длительность и непрерывность сна, продол-
жительность рабочей зоны (рабочего дня), своевременность приема пищи и
физических тренировок, соблюдение недельного регламента работы и отды-
ха. Регистрировали все отклонения от требований к рациональной органи-
зации труда и отдыха: нарушения ритма сна - бодрствования (плановые и
внеплановые ночные работы, сдвиги времени отхода ко сну и подъема);
случаи увеличения продолжительности рабочего дня сверх номинала; работу
в выходные дни. Фиксировали объективные и субъективные свидетельства
сокращения длительности сна и признаки его ухудшения; жалобы на уста-
лость; ошибки, допущенные в процессе выполнения профессиональной
деятельности.
335
Гпава 8
Результаты ежедневных наблюдений за РТО обобщали при составлении
еженедельных заключений. В необходимых случаях они служили основой
текущих рекомендаций по коррекции РТО, адресованных руководству поле-
том. Ниже приводится краткая характеристика современных требований к
РТО космонавтов в длительном полет&.
Требования к РТО экипажа в длительном космическом полете
Основными элементами суточного распорядка космонавтов являются сон,
работа, прием пищи, физические тренировки. Сутки космонавта условно
делятся на две зоны: рабочую и бытовую.
В состав рабочей зоны входят подготовка к работе, работа (включая
рабочую связь), визуальные наблюдения, ознакомление с программой работ
на следующие сутки, подготовка отчетов и радиограмм. В состав бытовой
зоны: прием пищи, подготовка суточного рациона, физические упражнения,
утренний туалет, дневной отдых, сон и личное время, а также дежурная
связь.
Данные о регламентации РТО в пределах рабочей и бытовой зон
представлены в табл. 1, 2 (гл. 8).
Таблица 1 (гл. 8)
Распределение времени между элементами рабочей зоны
Содержание работ П родо л жител ьность Примечание
Подготовка к работе Работа по программе, 30 минут В начальный период ЭО 1 час В первые и последние 14 суток
включая рабочую связь и визуальные наблюдения Подготовка отчета по программе Ознакомление с программой следующих суток 6 часов 30 минут 30 минут 40 минут ЭО - сокращение не менее чем на 1 час 30 минут
Всего: 8 часов 10 минут
Примечание. Допускается увеличение ежесуточной длительности рабочей
зоны, но не более чем до 8 часов 30 минут. Границы рабочей зоны
устанавливаются не ранее чем через 1 час после пробуждения и не позднее чем
за 1,5-2 часа до отхода ко сну. Ограничение продолжительности работы по
программе в первые 14 суток полета, так же как и увеличение периода
подготовки к работе, необходимы для создания щадящего режима деятельности
в острый период адаптации к условиям космического полета. На заклю-
чительном этапе полета (в последние 14 суток) целью разгрузки экипажа
(сокращения работы по программе) является высвобождение времени,
необходимого для проведения медицинских мероприятий по облегчению пред-
стоящей реадаптации к земным условиям. Для компенсации возможных пере-
работок необходимо предусматривать в общем плане работ 1-2 резервных дня
на каждые 10 суток полета.
336
Психофизиологические аспекты медицинского обеспечения экспедиций на ОС «Мир»
Трудовая деятельность должна быть организована на основе семидневной
рабочей недели, включающей 5 рабочих дней и 2 выходных дня.
Таблица 2 (гл. 8)
Распределение времени между элементами бытовой зоны
Содержание работ Продолжительность | Примечание
Утренний осмотр ОС Прием пищи: 30 минут
завтрак 40 минут
обед 40 минут С подогревом пищи
ужин 30 минут
полдник По усмотрению экипажа
Подготовка рациона питания 30 минут
Физические упражнения 2 часа
Утренний туалет 40 минут
Дневной отдых 50 минут В первые и последние
Личное время 9 часов 14 суток полета
и сон Ежедневный увеличивается на 1 час
радиообмен (утренняя и вечерняя связь) 30 минут
Всего:15 часов 50 минут
Примечание, ррп'/скаегся уменьшение длительности бытовой зоны до 15
часов 30 минут. В пределах бытовой зоны зона сна должна планироваться
продолжительностью не менее 8-9 часов с привязкой к ночным часам
московского времени, питание - 4 раза в день (допускается планирование
трехразового питания, при этом четвертый прием пищи осуществляется
членами экипажа по их усмотрению за счет времени бытовой зоны); интервал
между приемами пищи должен составлять не менее 3 и не более 6 часов.
Физические упражнения должны планироваться не ранее, чем через 1 час
после приема пищи, и заканчиваться не позднее, чем за 2 часа до отхода ко
сну.
Отклонения от действующих требований к РТО
в полетах на ОС “Мир основные виды отклонений
и их причины
В числе таких отклонений прежде всего необходимо отметить высокую
рабочую нагрузку в период смены основных экипажей (негативные эффекты
которой усугубляются ночными работами: расстыковкой и посадкой
транспортных кораблей, перестыковкой модулей ОС). В этот период вместо
сокращения рабочего времени, предусмотренного действующими требова-
ниями к РТО, нередко наблюдалось увеличение рабочего дня до 9-11 часов.
Следует подчеркнуть, что это касалось обоих экипажей - как сдающего, так и
принимающего смену. На фоне увеличения длительности рабочего дня
337
Гпава 8
отмечалось сокращение длительности сна. Так, в ночь перед завершением
полета ЭО-3 продолжительность сна у всех космонавтов, находившихся на
борту (членов экипажей ЭО-3 и -4), не превышала 4,5 часа вместо 10 часов,
как это предусматривалось требованиями к РТО, отраженными в полетной
документации.
Характерно в этом смысле замечание командира экипажа (КЭ) ЭО-б,
сделанное в период приема смены у экипажа ЭО-5: «...у нас все расписано по
секундам, и времени нет». Фактически то же самое он отметил и в конце
своего полета: «...передаем смену, работы много. Конечно, очень напря-
женно».
Аналогичная ситуация наблюдалась в полете ЭО-8. В конце полета, когда
экипаж собирал вещи, готовясь к посадке, бортинженер (БИ) с возмущением
говорил: «Нам нужно свободное время... Весь день железки крутим (имея в
виду множество технических, в том числе незапланированных, работ. - Авт.),
а потом, на ночь глядя, до 2-3 часов ночи мешки убираем, переписываем,
учет ведем. Нельзя же так работать!»
Очень показательны в этом отношении слова КЭ ЭО-19. На б-е сутки
полета на вопрос оператора ЦУПа: «Сколько раз физические тренировки
делали?» - КЭ ответил: «Какие тренировки?.. У нас свободной минуты не
было. Все кувырком. Сейчас только чуть-чуть разгребли... Ты можешь пред-
ставить, что такое передача смены?» На следующий день в одном из сеансов
связи он сказал, что экипаж так загружен работой, что поесть некогда.
Не меньшей напряженностью были отмечены периоды приема транс-
портных грузовых кораблей (ТКГ). Стыковка и расстыковка ТКГ с ОС «Мир» в
ряде случаев практиковались не только в дневное, но и в ночное время. Так
было, например, в полете ЭО-3 при стыковке с ТКГ «Прогресс-36», которая
состоялась в 5 часов 13 минут. В полете ЭО-4 при отстыковке ТКГ «Прогресс-
40» подъем экипажа был сдвинут влево на 5 часов. В том же полете в связи с
ночной стыковкой с ТКГ «Прогресс-41» время отхода ко сну было сдвинуто
вправо примерно на 4-4,5 часа. Сдвиги времени сна, обусловленные прие-
мом ТКГ, наблюдались также в полетах ЭО-11, -22, -23, -26.
Погрузочно-разгрузочные работы нередко выполнялись в форсированном
режиме, так как в текущих планах времени для этого отводилось недо-
статочно, что ограничивало возможность выполнения плановых заданий, к
которым иногда еще добавлялись внеплановые ремонтно-восстановительные
работы (ЭО-3, работы с ТКГ «Прогресс-36 и -37»). Как отметил экипаж ЭО-7,
«...грузопоток увеличивается, мы уже сейчас задыхаемся от этих грузов». Все
это приводило к тому, что экипажам приходилось заниматься- погрузочно-
разгрузочными работами не только в дневное, но и в ночное время.
Проблемы, связанные с увеличением рабочей нагрузки, наблюдались в
периоды совместной деятельности основных экипажей ОС «Мир» с экспедици-
ями посещения (ЭП), когда длительность рабочего дня достигала 10-11 часов
и более. При этом сокращался период сна, иногда очень резко. Так, кос-
монавт-исследователь ЭП, работавшей на ЭО-2, после посадки сообщил, что
во время пребывания на ОС иногда удавалось поспать ночью всего 2 часа.
Неудивительно, что БИ ЭО-3 на 5-е сутки после ухода ЭП в переговорах с
руководителем полета отметил: «...приходим в себя». На вопрос: «Но еще не
пришли?» - БИ ответил: «...скоро придем». Он же сообщил об ухудшении
качества сна членов экипажа во время ЭП.
338
Психофизиологические аспекты медицинского обеспечения экспедиций на ОС «Мир»
Высокая рабочая напряженность была характерна не только для указанных
периодов полета, но и для этапов, не отмеченных какими-либо особыми
обстоятельствами. Одна из причин формирования такой напряженности
заключалась в недостатках планирования: как неоднократно отмечали члены
различных экипажей ОС «Мир», плановое время, отводимое для выполнения
рабочих операций, оказывалось намного (как правило, в 2-3 раза) меньше,
чем это требовалось фактически.
Планирование, не учитывающее реальной продолжительности рабочих
операций и создающее предпосылки возникновения дефицита времени, по-
лучило название хронодефицитного. Практика хронодефицитного планиро-
вания сложилась под влиянием следующих обстоятельств.
В настоящее время планирование длительности рабочих операций в
космосе базируется на тех сроках, которые требуются для выполнения этих
операций на Земле. Опыт КП показал, что в полете земные нормативы
должны увеличиваться, так как полетные условия сложнее земных. Началь-
ный период полета сопровождается активно текущей перестройкой дви-
гательных координаций, что затрудняет выполнение двигательных актов,
вследствие чего страдают точность и скорость их реализации. Кроме того,
навык, полученный на Земле, в полете может постепенно утрачиваться, если
деятельность выполняется редко. Угасание навыка происходит быстрее, если
он изначально плохо закреплен (т.е. если космонавт недостаточно обучен).
Поэтому особенно тщательного планирования требуют малознакомые опе-
рации, которые космонавту во время полета приходится выполнять впервые:
в этих случаях на их выполнение, как правило, затрачивается в 2-3 раза
больше времени, чем это предусмотрено планом.
Но даже хорошо знакомые космонавту операции в космосе выполняются
дольше, чем на Земле. Космонавты хорошо понимают, что любой полет таит в
себе опасность для жизни. Поэтому, выполняя рабочие операции, космонавты
постоянно контролируют себя, стремясь поддерживать высокий уровень бди-
тельности, что требует не только значительного психического напряжения, но
и повышенных временных затрат. Это хорошо описано космонавтом Г.Гречко
[цит. по: С.И.Степанова, 1977. С. 68]: «...когда кончается рабочий день в
космосе, чувствуешь, насколько много нервной энергии потрачено. Ведь даже
простая операция - нажать кнопку или включить тумблер - становится
сложной на орбите. Прежде чем включить любой тумблер или нажать любую
кнопку, надо подумать раза три-четыре: а тогда ли это сделано, а что
произойдет и т.д...» В условиях космического полета даже простые операции
с тумблерами и кнопками осложняются огромной ответственностью за судьбу
полета и жизнь экипажа. Это обстоятельство необходимо учитывать в
процессе планирования, увеличивая время, отводимое на профессиональные
операции, в сравнении с земными нормативами.
Нужно учитывать также трудности перемещения по ОС, где, по словам БИ
ЭО-5, «просто перелетать из угла в угол - и то минуты требуются».
Одной из причин (возможно, одной из основных причин) хронодефи-
цитного планирования является стремление максимально насытить полетную
программу рабочими заданиями с целью увеличения ее научной и эконо-
мической эффективности.
Трудности планирования усугублялись беспорядком в размещении обо-
рудования и аппаратуры на борту ОС. Космонавты часто не могли вовремя
339
Гпава 8
найти нужное снаряжение. И это неудивительно: уже в полете ЭО-3 экипаж
неоднократно, порой довольно резко, указывал на чрезмерную перегру-
женность обитаемых отсеков станции аппаратурой и оборудованием. Специ-
ального времени на его размещение и инвентаризацию в текущих планах
выделялось недостаточно, и это приводило к тому, что поиски оборудования
создавали условия жесткого лимита и дефицита времени, так как космонавты
с трудом успевали (либо вовсе не успевали) выполнить задание в отведенные
сроки. В этих условиях экипаж иногда обращался к помощи наземных служб,
которые не всегда могли подсказать, где находится тот или иной предмет.
Если его не удавалось найти, работа не выполнялась. И такие случаи в ходе
полетов повторялись неоднократно. Можно привести несколько примеров из
практики двух экспедиций: ЭО-6 и -7. В полете ЭО-6 на 32-е сутки не был
проведен эксперимент М-40 в из-за того, что не нашли укладку для забора
проб воздуха; на 93-и сутки КЭ сообщил, что не выполнил эксперимент М-29,
так как не нашел блок питания; на 94-е сутки при проведении эксперимента
МК-4 у БИ не записали реограмму туловища, так как экипаж не смог найти
разъем для коммутации нужного канала. В полете ЭО-7 на 14-е сутки не было
проведено тестирование одного из приборов, потому что не нашли блок
питания к нему; на 16-е сутки не был выполнен запланированный экспе-
римент М-40-5, так как экипаж не нашел укладку с поглотителями (по данным
специалистов, такая укладка на борту была); на 34-е сутки КЭ сообщил о том,
что экипаж до сих пор не может найти кабель подзарядного устройства «Эко-
сфера»; на 41-е сутки экипаж не выполнил динамометрических исследований,
так как не нашел динамометра.
По-видимому, беспорядок на ОС если не во всем, то во многом был
результатом хронодефицитного планирования. Время, необходимое для под-
держания порядка (а при большом объеме ОС, заполненной оборудованием
различного назначения, его требовалось немало), служило естественным и
доступным резервом, мобилизуемым для выполнения чрезмерно насыщенных
рабочих планов. Другими словами, в стремлении выполнить исключительно
напряженные программы приходилось жертвовать порядком. Но это еще
больше усугубляло дефицит времени.
Практически все экипажи ОС «Мир» в ходе полета неоднократно выска-
зывали критические замечания по поводу текущего планирования. В основ-
ном это были настойчивые просьбы об увеличении плановой продолжи-
тельности рабочих операций в 2-3 раза.
Причиной жесткого лимита и дефицита времени иногда становились
внеплановые задания, поступавшие с Земли. В тех случаях, когда предло-
жения о внеплановой работе были вызваны нештатными ситуациями, экипажи
с пониманием и готовностью откликались на такие задания, но, если внепла-
новые работы воспринимались экипажем как второстепенные, они нередко
отклонялись.
Так, например, экипажу ЭО-3 на 142-е сутки полета, несмотря на
существенную переработку (порядка 3,5 часа), было предложено допол-
нительно провести внеплановую работу по измерению уровня шума, от кото-
рой экипаж категорически отказался. В другой раз (на 219-е сутки) в ответ на
просьбу провести внеплановую работу с аппаратурой «Электрон» БИ ответил:
«В серьезных работах энтузиазм неуместен, такие работы надо обязательно
включать в детальный план».
340
Психофизиологические аспекты медицинского обеспечения экспедиций на ОС «Мир»
Очевидно, заявки на внеплановые работы не всегда были хорошо про-
думанными и обоснованными. Так, в полете ЭО-8 был период, отмеченный
серьезной нештатной ситуацией, когда космонавты были заняты только
работами по ликвидации аварии, а все плановые работы были отменены. Но
даже в такой трудный момент со стороны наземных специалистов поступали
просьбы о «посторонних» (т.е. не имеющих отношения к ремонту вышедшей
из строя аппаратуры) внеплановых работах, которые неизменно отклонялись
из-за отсутствия времени на их выполнение. Иногда такие просьбы прини-
мали навязчивый характер.
Тогда они воспринимались очень эмоционально. Это наблюдалось, в
частности, на завершающем этапе полета ЭО-8. «Как все это получается? -
возмущался БИ. - В планах почти ничего нет, а весь день забит. Все-таки
давайте работать по плану!»
Перечисленные обстоятельства приводили в конечном счете к факти-
ческому увеличению продолжительности рабочего дня (рабочей зоны) сверх
номинала. Но не только они. Большую роль при этом играли нештатные (т.е.
не предусмотренные программой полета) ремонтно-восстановительные рабо-
ты. И если вначале их объем был невелик, то в последующих полетах они
стали отнимать все больше времени, и в ряде случаев заставляли экипаж
работать по нескольку дней подряд от подъема до отбоя. Особенно ярко это
проявилось в полете ЭО-23.
Иногда увеличение продолжительности рабочего дня происходило в
плановом порядке: это наблюдалось, в частности, в период подготовки к вне-
корабельной деятельности (ВКД), когда рабочая зона нередко занимала прак-
тически весь период бодрствования.
Дефицит рабочего времени восполнялся за счет элементов бытовой зоны:
приходилось отказываться от личного времени (отдыха), сокращать дли-
тельность сна, нарушать распорядок питания и физических тренировок. В
ряде случаев одни работы выполнялись за счет других, менее приоритетных,
при этом заметно страдала программа медицинских исследований.
Особо следует сказать о днях отдыха (выходных днях).
Давая оценку дням отдыха, экипаж ЭО-12 отметил, что в полете «...много
трудных мелочей, которые надо делать. Здесь нет просто свободного
времени. Выходные - достаточно условны». Другими словами, в дни отдыха
члены экипажей вынуждены выполнять некоторые обязательные работы
(например, уборку комплекса).
Иногда приходилось слышать, что в условиях длительного КП лучший
отдых в выходные дни - это активный отдых. С этой точки зрения понятна
просьба КЭ ЭО-7 планировать экипажу на выходные дни какую-нибудь работу.
Эта просьба поступила в начале 2-го месяца полета (на 32-е сутки), когда
период острой адаптации уже завершился, а утомление еще не накопилось, и
космонавты, видимо, чувствовали себя бодрыми и полными сил. Но в конце
2-го месяца полета, на 58-е сутки, тот же КЭ, сославшись на день отдыха,
попросил разрешения пораньше уйти спать, что можно расценить как про-
явление утомления. В это время и позже он уже не обращался с просьбами
дать работу на выходные дни.
Вообще нужно заметить, что по окончании острого периода адаптации (в
среднем примерно к концу 2-3-й недели полета) самочувствие космонавтов
заметно улучшается и они переживают чувство прилива сил и, может быть,
341
Гпава 8
некоторую эйфорию. На этом этапе полета отношение к работе бывает очень
позитивным. Характерны в этом смысле высказывания КЭ ЭО-6.
12-е сутки: «...работы достаточно много, да это и хорошо».
22-е сутки: «...есть работа - и хорошо!»
25-е сутки (отмечая высокий рабочий настрой): «у нас здесь работа -
хобби».
То же самое наблюдалось в полете ЭО-18: в конце 1-го месяца полета (в
период с 22-х по 28-е сутки) члены экипажа неоднократно отмечали, что в
свободное время они постоянно находят себе работу. Члены экипажа ЭО-3 на
42-е сутки полета в день отдыха предпочли, по их словам, «...заниматься
грузовиком, потому что так просто бездельничать не хочется».
Однако по мере продолжения полета космонавты, как правило, все чаще
отмечают появление усталости (экипаж ЭО-б сообщал об этом на 94-е и 100-е
сутки). В этой связи они не только не проявляют желания или готовности
работать в выходные дни, Но демонстрируют свое негативное отношение к
таким работам: например, члены экипажа ЭО-2 в конце 2-го месяца полета
неоднократно повторяли, что в субботу вместо отдыха приходится работать, и
высказывали пожелание, чтобы субботние и воскресные дни предоставлялись
для отдыха. В этой связи они потребовали отменить один из предстоящих
экспериментов: «Опять рабочая неделя получится длинная, вторая неделя
без субботы. Куда гоним?» Повторная просьба не планировать работу на
выходные дни поступила от этого экипажа на 23-й неделе полета. На 27-й
неделе КЭ ЭО-2 опять высказал настойчивое пожелание, чтобы дни отдыха не
загружались той или иной работой. На 29-й неделе он выразился еще более
резко, заявив о недопустимости загрузки экипажа какими-либо работами в
выходные дни.
В этот период специалисты ЦУПа отметили у КЭ признаки повышенной
раздражительности, придирчивости, с элементами агрессивности, в общении
с Землей. Можно думать, что в чем-то эта придирчивость была обоснованной.
Она могла быть во многом спровоцирована упорным нежеланием руководства
полетом соблюдать требования к РТО в части, касающейся дней отдыха, и
игнорированием многократных напоминаний экипажа по этому поводу.
День отдыха экипажа ЭО-3 на 155-е сутки полета был настолько пе-
регружен, что космонавты отказались от выполнения некоторых работ
(последний сеанс связи в этот день закончился в 0 часов 16 минут). На 219-е
сутки полета члены экипажа ЭО-3 неодобрительно отозвались о планиро-
вании экспериментов на ближайший выходной день и просили считать его
рабочим днем.
Экипаж ЭО-8 на 126-е сутки полета (это была суббота) проводил
незапланированную работу по замене дистиллятора и влагоуловителя. В этой
связи с борта поступила раздраженная реплика, что это был не день отдыха,
а обычный рабочий день, и вообще все работы надо оформлять докумен-
тально, т.е. включать в план.
Позже, на 167-е сутки полета, при попытке вновь дать экипажу вне-
плановое задание на очередную субботу БИ ЭО-8 спросил оператора ЦУПа:
- У нас завтра какой день?
- Завтра день отдыха, - ответил оператор.
- Тогда будем заниматься этим в будний день. Или с этим другой экипаж
разберется!
342
Психофизиологические аспекты медицинского обеспечения экспедиций на ОС «Мир»
Некоторые экипажи проявляют бережное отношение к своим выходным
дням уже в самом начале полета (может быть, как раз потому, что это очень
трудное время, отмеченное высокими рабочими нагрузками на фоне активно
текущего процесса адаптации). Так, члены экипажа ЭО-9 на 9-е сутки полета
пожаловались дежурной смене ЦУПа, что им «как-то все время не везет с
выходными» и даже работы по расстыковке с транспортным кораблем, на
котором должен возвратиться на Землю экипаж ЭО-8, запланированы на
субботу и воскресенье. Позже, на 37-е сутки полета, БИ ЭО-9 очень деликатно
опротестовал просьбу выполнить внеплановую работу: «Все это хорошо, но
сегодня выходной все-таки».
Учитывая все это, можно более или менее терпимо относиться к фактам
работы экипажа в выходные дни, если эта работа непродолжительная и срав-
нительно легкая (типа уборки помещения), особенно если она выполняется в
начальный период полета, и (что обязательно!) не вызывает к себе нега-
тивного отношения космонавтов. В противном случае нужно считать работу в
выходные дни серьезным нарушением действующих требований к РТО.
Между тем в полетах ОС «Мир» частичная или полная занятость работой
(причем не только внеплановой, но и заранее планируемой) выходных дней
наблюдалась очень часто. Показателен в этом отношении полет ЭО-17, во
время которого из 52 плановых дней отдыха 12 были полностью исполь-
зованы для выполнения различных работ. Экипажу ЭО-18 в течение послед-
них 7 недель полета было предоставлено всего лишь 2 выходных дня вместо
12 плановых.
Во многих полетах отмечались факты проведения рабочего радиообмена
за счет времени, отводимого для элементов бытовой зоны (личное время,
физические упражнения, приемы пищи), что чаще всего приводило к сме-
щениям этих элементов жизненного распорядка на более позднее время либо
к сокращению их продолжительности.
Таким образом, перечисленные отклонения от требований к рациональной
организации труда и отдыха были обусловлены высокой рабочей нагрузкой
членов экипажей. Как следует из представленного материала, избыточная
рабочая нагрузка являлась серьезной проблемой, хотя нужно подчеркнуть,
что наряду с этим в полетах наблюдались периоды, отмеченные нормальной и
даже сниженной рабочей нагрузкой. Уменьшение рабочей нагрузки чаще
всего было следствием предшествующих высоких рабочих нагрузок: после
интенсивной деятельности (ВКД, срочные ремонтно-восстановительные рабо-
ты и т.п.) космонавтам предоставлялся дополнительный отдых.
После окончания полета ЭО-12 его участники негативно оценили случаи,
когда их рабочая нагрузка оказывалась заметно ниже нормативной и со-
ставляла в среднем 50-60 % от номинала. Как отметил КЭ, «...пустые (неза-
груженные) дни действовали расслабляюще, терялся вкус к работе и как
результат резко снижалась рабочая активность». Очевидно, в этом, как и во
всем другом, нужно соблюдать меру, чтобы рабочая нагрузка не была ни
слишком большой, ни слишком малой. Можно полагать, что такая мера
обеспечивается именно той длительностью рабочего дня, которая предусмат-
ривается действующими требованиями к РТО космонавтов.
Вторая группа отклонений от требований к РТО была связана с наруше-
ниями ритма сна - бодрствования. Анализ таких нарушений целесообразно
начать со сдвигов фазы этого ритма, обусловленных ночными работами. Это
343
Глава 8
могли быть работы, отмеченные частичной занятостью ночных часов, иногда
они были сопряжены с переносом рабочего периода на ночные, а периода сна
- на дневные часы. В этой связи следует, прежде всего, сказать о ночных
сеансах ВКД, которые, к сожалению, практиковались в полетах на ОС «Мир»
довольно часто (показателен в этом отношении полет ЭО-18, когда экипаж
работал в «перевернутом» режиме в течение 3 недель в связи с проведением
5 последовательных ночных операций по ВКД, осуществлением перестыковок
модулей ОС и выполнением других работ в ночное время суток). Неизбеж-
ность ночных работ по ВКД мотивировалась техническими особенностями по-
летов: наличием «глухих» витков, т.е. отсутствием устойчивой связи с Землей
в дневное время (лучшими условиями ведения связи в ночные часы по срав-
нению с дневными), а также необходимостью обеспечения нужных условий
естественной освещенности на орбите; подразумевалось, что эти условия
совпадают именно с ночными часами.
В этой связи нужно сказать, что ночная работа, особенно такая сложная,
как ВКД, является фактором повышенного риска, потому что она выполняется
в состоянии естественного снижения функциональных возможностей орга-
низма. Ночью понижается уровень операторской бдительности [Г.М.Гам-
башидзе, 1976], возрастает время сложных сенсомоторных реакций на свет и
звук [В.Н.Лехан, 1972], падает умственная продуктивность [А.А.Кононенко,
В. В.Деркач, 1975], уменьшается статическая выносливость мышц, ухудшается
двигательная координация [Г.Б.Кузнецов и соавт., 1975]. В ночное время
работающие мышцы хуже снабжаются кровью и кислородом, при этом резко
снижается мышечная работоспособность, особенно при выполнении сложных
двигательных актов, обеспечение которых связано с высокой выносливостью
и тонкой координацией движений [В.В.Бердышев, Г.Н.Новожилов, 1978].
Утомление в процессе ночной работы наступает раньше, чем днем [Э.И.Гом-
берг, О.Н.Шаймарданов, 1977]; быстрее слабеет память, развивается сонли-
вость, возрастает число ошибок-пропусков (незамеченных сигналов)
[Б.С.Алякринский, 1983].
В целом работоспособность человека в ночное время снижается, и это
является предпосылкой возрастания числа операторских ошибок, появления
грубых ошибок и соответственно возникновения нештатных ситуаций.
Понимая трудности, сопутствующие ночной работе, члены экипажей ОС
«Мир» в ряде случаев пытались инициативно приспособиться к ней путем
инверсии своего жизненного распорядка, т.е. перехода к «перевернутому»
графику сна - бодрствования за 2-3 суток до предстоящих ночных сеансов
ВКД. Эти попытки не дали и не могли дать положительных результатов,
поскольку, во-первых, для такой адаптации необходимо значительно больше
времени и, во-вторых, сама процедура адаптации сопровождается неизбеж-
ным сокращением продолжительности сна и снижением работоспособности.
В полете ЭО-9 в процессе подготовки к проведению двух последователь-
ных ночных сеансов ВКД экипаж самостоятельно перешел на ночной режим
работы за 2 суток до первого выхода в открытый космос. В результате кос-
монавты отметили, что продолжительность сна у них сократилась до 5-6 ча-
сов. После окончания работ по ВКД космонавты попытались быстро вернуться
к прежнему суточному распорядку. Оказалось, что при этом было, по их сло-
вам, «тяжело просыпаться». Оценивая ситуацию с «перевернутым» режимом
жизни, КЭ отметил, что «перевернутый» график сна не дает полноценного
344
Психофизиологические аспекты медицинского обеспечения экспедиций на ОС «Мир»
отдыха. Ранее по этому поводу очень красочно высказался БИ ЭО-3. Обра-
щаясь к представителям наземных служб, он сказал: «Вот вы говорите - по-
работали всю ночь, теперь отдыхайте. Но человека невозможно включить-
выключить, как телевизор. Если днем поспишь, то потом каждую следующую
ночь не можешь уснуть. Ты сдвигаешь график и после этого мучаешься неде-
лю, не меньше. Мы за то, чтобы график ночного сна жестко выполнялся!»
(Факт негативного отношения к ночной работе был отмечен в полете ЭО-4,
когда в ответ на предложение Земли провести медицинский эксперимент в
ночное время космонавт-исследователь отказался и заявил: «Сейчас нам сон
дороже».) И это понятно: дневной сон после ночной работы в физиоло-
гическом отношении неполноценен и потому не может полностью компен-
сировать потери, связанные с ночной работой.
Во время проведения ЭО-14 ее участники также попытались заранее при-
способиться к предстоящим ночным работам по ВКД. Но они избрали другой
путь. Зная, что дневной сон, предоставляемый космонавтам перед ночной ра-
ботой по ВКД, является неэффективным («невозможно заснуть в непри-
вычное время», - заявил КЭ этого экипажа; позднее то же самое отметил и
КЭ ЭО-18: на вопрос оператора ЦУПа по поводу дневного сна перед ночной
ВКД: «Как отдохнули?» - космонавт ответил: «Так рано не спится, мы бодр-
ствуя отдыхаем»), космонавты решили обеспечить себе полноценный сон
перед ВКД путем преднамеренного систематического недосыпания (сокра-
щения длительности сна до 5-6 часов). В течение нескольких дней перед ВКД
они ложились спать позже, а вставали раньше положенного времени. Экипаж
рассчитывал на то, что, накопив дефицит сна, организм вынужден будет вос-
полнить его в день, предшествующий ВКД, и это даст возможность хорошо
выспаться днем перед ночной работой. «Налаживая» дневной сон таким пу-
тем, космонавты, по их словам, стремились избежать сонливости во время
предстоящей ночной работы.
Можно не сомневаться в том, что и это мероприятие не дало положи-
тельного результата, так как впоследствии экипаж неодобрительно отозвался
о варианте проведения ВКД в «перевернутом» режиме.
Трудности, сопутствующие ночным работам по ВКД, испытывали и другие
космонавты. Поэтому их не оставляла мысль о предварительной адаптации к
ночной работе, и время от времени они высказывали такие предложения. В
этой связи во время полета ЭО-23 представители медицинской службы ЦУПа
сделали осторожную попытку облегчить космонавтам предстоящую ночную
работу по ВКД путем предварительного смещения периода сна на 3 часа
вправо, планируя отход ко сну в 2 часа, а подъем в 11 часов. Однако ВКД
вскоре отменили в связи с ухудшением состояния здоровья КЭ, и, таким об-
разом, данная попытка не была реализована.
Можно думать, что в последующих полетах такие попытки будут пов-
торяться. К ним надо относиться негативно, прежде всего, потому, что они
являются альтернативой (то, что это вынужденная альтернатива не имеет
значения) полного отказа от ночных работ. Вместо того чтобы исключить
ночные работы по ВКД, строятся иллюзии по поводу возможности избежать
сопутствующих трудностей путем предварительной «адаптации» к работе в
Сдвинутом режиме, которая в действительности только обостряет проблему.
Сказанное вызывало опасения по поводу конечного исхода каждого
эпизода ночных работ по ВКД, тем более когда эти работы совершались
345
Гпава 8
многократно с небольшими перерывами между ними: в этих случаях
неизбежно возникало продолжительное нарушение регулярного чередования
сна и бодрствования, что не могло не осложняться развитием десинхроноза -
болезненного состояния, характеризующегося взаимным рассогласованием
ритмических процессов организма, ухудшением сна и падением работоспо-
собности. В полетах на ОС «Мир» целенаправленного исследования десин-
хроноза у членов экипажей не проводилось, однако большой опыт изучения
подобных ситуаций на Земле показывает, что они всегда сопровождаются
десинхронозом.
К этому следует добавить, что все медицинские проблемы, связанные с
ночными работами, целиком относились и к наземному персоналу, обеспе-
чивающему такие работы.
Риск, сопутствующий ночной работе, требует полного отказа от прове-
дения ночных выходов в открытый космос и совмещения сеансов ВКД только
с дневными часами.
Причинами сдвига фазы ритма сна - бодрствования в полетах на ОС
«Мир» были нештатные ситуации и связанные с ними срочные ремонтно-
восстановительные работы, а в ряде случаев - плановые работы, требующие
частичного или полного ночного бодрствования. Помимо ВКД, в ночные часы
в плановом порядке иногда выполнялись операции по стыковке и расстыковке
с ТГК (об этом уже упоминалось выше), по осуществлению посадки закон-
чивших полет экипажей, по коррекции орбиты ОС, запуску искусственных
спутников, проведению прямых телевизионных репортажей из космоса для
широкой публики, живущей в удаленном от ЦУПа часовом поясе. Так, напри-
мер, во время ЭО-8 на ОС «Мир», в которой принимал участие японский
космонавт-исследователь, на 5-е сутки полета в период с 2 часов 36 минут до
3 часов 23 минут был проведен телевизионный репортаж для жителей Япо-
нии. Вообще же есть некоторые основания полагать, что ночное бодрст-
вование с последующим «досыпанием» в дневные часы в полете ЭО-8 вошло
в систему, так как КЭ в одном из сеансов связи заметил, что РТО, отмеченный
ночной работой, является для экипажа «более или менее привычным». Воз-
можно, именно этим объясняется реплика БИ ЭО-8, который в переговорах с
руководителем полета подчеркнул однажды, что хотя экипаж и оценивает
свой сон как «крепкий, продолжительный, но нормальным его назвать никак
нельзя».
Иногда ночные работы проводились по инициативе членов экипажа. Так, в
полете ЭО-5 в одну из ночей космонавты по своей инициативе до 3 часов
выполняли текущую работу. В ночь с 45-х на 46-е сутки полета (примерно в
2 часа) КЭ ЭО-9 провел сеанс любительской радиосвязи с Москвой.
К этому же типу нарушений принадлежали и ночные побудки членов эки-
пажей по сигналам технических систем ОС. Такие побудки в некоторых поле-
тах, по крайней мере по данным дежурных специалистов ЦУПа, совершенно
отсутствовали, а в некоторых полетах были довольно частым явлением.
Например, в полете ЭО-6 дежурными специалистами по РТО их было
зарегистрировано 9, в полете ЭО-7 - И, в полете ЭО-13 - 15. Не всегда эти
побудки были оправданы необходимостью немедленного вмешательства чле-
нов экипажа; бывали случаи, когда сигналы не требовали от экипажа никаких
срочных действий, но в любом случае они прерывали сон; некоторые космо-
навты жаловались, что после этого трудно было заснуть. Негативное влияние
346
Психофизиологические аспекты медицинского обеспечения экспедиций на ОС «Мир»
ночных побудок на качество ночного сна было отмечено дежурными специа-
листами ЦУПа в ряде полетов на ОС «Мир».
В полете ЭО-2 был эпизод, когда две ночи подряд сон экипажа прерывался
из-за срабатывания сигнализации. В этой связи в первую ночь экипаж присту-
пил к выполнению внеплановых работ, которые продолжались весь после-
дующий день. На вторую ночь на ОС отключилась вентиляция по ошибочно
выданной команде с Земли. После этого КЭ попросил разрешения принять
снотворное и не будить экипаж до 11 часов. Был рекомендован однократный
прием 0,5 таблетки эуноктина для облегчения засыпания в утренние часы.
Члены экипажа ЭО-2 обращали внимание наземных служб на необходимость
выделения дополнительных дней отдыха после ночных побудок и связанных с
ними ночных работ.
На 350-е сутки полета КЭ ЭО-3 сообщил, что вторую ночь подряд
срабатывал сигнал «Напряжение минимальное», который будил членов
экипажа. Один из них добавил: «...если сигнализация разбудила, можешь
часа два в мешке крутиться». Спустя двое суток КЭ вновь заявил, что ночью
опять дважды срабатывала сигнализация «Напряжение минимальное». В этой
связи космонавт-исследователь потребовал, чтобы в дальнейшем ночных по-
будок не было и чтобы РТО неукоснительно соблюдался.
Одной из причин ночных побудок была несвоевременная передача радио-
грамм, которая не всегда диктовалась срочной необходимостью.
Для уменьшения негативного влияния ночных побудок КЭ ЭО-4 реко-
мендовал не планировать ночных работ, связанных со срабатыванием аварий-
ной сигнализации, откладывая их до утра, и не передавать с Земли никаких
радиограмм до тех пор, пока экипаж после сна самостоятельно не выйдет на
связь. В конце полета он выразил неудовольствие по поводу передачи
радиограммы в 8 часов утра, до первого выхода экипажа на связь.
В случае вынужденных побудок по сигналам систем ОС члены экипажа
иногда говорят: «Корабль нас разбудил». В этой связи нужно заметить, что
космонавты вполне адекватно оценивают ситуацию КП как экстремальную и
опасную для жизни. Авария воспринимается ими как неожиданность, которая
может застать врасплох в любом состоянии [А.А.Леонов, В.И.Лебедев, 1975].
Чувство опасности и высокий уровень психологической бдительности не поки-
дают космонавта даже во время сна (о последнем свидетельствуют заявления
самих членов экипажа, согласно которым шумовой фон станции контроли-
руется ими не только днем, но и ночью, во сне, причем малейшие изменения
шумового фона будят космонавтов и заставляют немедленно искать причины
этих изменений). Поэтому в космосе достаточно даже слабого сигнала, чтобы
прервать сон. И если в начале полета это еще не так заметно, то по мере его
продолжения чувствительность к шуму, видимо, нарастает. Так, если на 109-е
сутки участники ЭО-3 отметили, что шум их не беспокоит («...привыкли, ста-
раемся не замечать»), то на 129-е сутки БИ ЭО-3 сказал, что, прислушиваясь
к шуму прошлой ночью, он просыпался 4 раза. БИ связал этот факт с частыми
переговорами с Землей по поводу шума. Может быть, это действительно так,
а может быть, и не совсем: настораживает замечание космонавта-исследо-
вателя ЭО-4: «Пока астенизация не наступила, шум этот не слышишь». Во
всяком случае, связь чувствительности к шуму с психической астенизацией
отрицать нельзя. Согласно заключению специалистов по акустической обста-
новке на ОС «Мир» в полете ЭО-2, начиная с 85-х суток полета появились
347
Гпава 8
жалобы на шум вентилятора в каюте, работа вентилятора стала мешать сну
членов экипажа. Через 3 месяца полета его участники стали жаловаться на
пробуждения при каждом включении двигателей, корректирующих положение
ОС, а также на резкое снижение работоспособности на следующий день (в
этой связи члены экипажа просили планировать ночные операции по коррек-
ции положения ОС перед выходными днями либо предоставлять после их про-
ведения день отдыха). Подчеркивается, что в начале полета космонавты при
включении двигателей не просыпались.
В числе нарушений ритма сна - бодрствования, наблюдавшихся в полетах
на ОС «Мир», необходимо упомянуть запаздывания с отходом ко сну на 1-2
часа и более. В полете ЭО-2 они отмечались эпизодически. Так, в один из
дней экипаж ЭО-2 слишком поздно получил с Земли план работы на следую-
щие сутки и затратил много времени на его изучение. В результате момент
отхода ко сну резко сместился вправо, а длительность сна в эту ночь не пре-
вышала 5,5 часа. Члены этого экипажа неоднократно жаловались на ухуд-
шение сна (по их оценкам, сон был поверхностный, с пробуждениями,
отмечались трудности с засыпанием: КЭ, по его словам, сказанным на 9-м ме-
сяце полета, засыпал в течение 1,5-2 часов, а утром с трудом вставал, чувст-
вуя, что не выспался, хотелось поспать еще).
Запаздывания с отходом ко сну наблюдались и в полете ЭО-3. Об этом сви-
детельствовали, в частности, поздние (после 23 часов) выходы экипажа на
связь, судя по которым в 23 часа 30 минут - 0 часов космонавты еще бодр-
ствовали. В этой связи дежурные специалисты ЦУПа уже в середине 2-го ме-
сяца полета высказали предположение о дефиците сна у членов экипажа.
Факты запаздывания с отходом ко сну отмечались и в других полетах на
ОС «Мир». Так, на 20-е сутки полета БИ ЭО-5 сообщил, что раньше 12 часов
ночи члены экипажа спать не ложатся: «...не получается, мы потихоньку дела
делаем». Желание справиться с работой приводило к тому, что все элементы
РТО, а не только начало сна, смещались вправо, как это отмечалось, на-
пример, на 22-е сутки, когда обед состоялся в 18 часов, а физические упраж-
нения у БИ сдвинулись к 22 часам. На 40-е сутки полета на вопрос оператора
с Земли: «Как поспали?» - КЭ ответил: «...маленько поспали... хронически
недосыпаем, что-то утром так хочется спать!» и пояснил, что накануне легли
спать около 3 часов, так как по своей инициативе выполняли текущую работу.
Это повторялось и позже. На 8-й неделе полета БИ пожаловался на поверх-
ностный прерывистый сон и добавил: «У нас много работы». В последующем
члены этого экипажа не раз говорили, что, как правило, они задерживаются с
отходом ко сну, так как хотят хорошо подготовиться к работе, запланирован-
ной на завтра.
В полете ЭО-9 запаздывание с отходом ко сну в среднем на 2 часа воз-
никло в самом начале полета и стойко удерживалось вплоть до его заверше-
ния. Дело в том, что в этом полете зоны радиовидимости, т.е. периоды на-
дежной связи ОС с Землей, приходились на ночные часы. Днем условия
ведения связи были значительно хуже, что затрудняло получение экипажем
необходимой рабочей информации по текущим вопросам. Период устойчивой
связи начинался вечером и заканчивался утром. Это заставляло космонавтов
поздно ложиться и рано вставать, что позволяло эффективно использовать,
по крайней мере, начало и конец зоны радиовидимости. Показателен в этом
отношении следующий диалог БИ ЭО-9 с оператором наземной службы.
348
Психофизиологические аспекты медицинского обеспечения экспедиций на ОС «Мир»
О: У вас с этим скафандром осталась маленькая проверочка... Пред-
полагается эту проверку сделать завтра в 9 часов 43 минут.
БИ: А попозже нельзя? Мы как раз хотели попросить завтра, чтобы нам не
вставать рано. У нас получалось, что мы вечерами работали, у нас нормаль-
ная связь вечерами была, вечерами начиналась самая работа. И с утра рано
вставали потому, что кончались сеансы связи. У нас завтра день отдыха,
давайте завтра во второй половине дня сделаем... У нас получается, уже
какую неделю по утрам мы рано встаем!
О: 9 часов 40 минут - это рано?.. Любите вы поспать с утра!
БИ: В том-то и дело, что любим, а не получается никак.
О: А как там спится наверху? Так же, как внизу?
БИ: Мало, хотелось бы больше.
В другой день на вопрос оператора наземной службы: «Как отдохнули?» -
КЭ вначале дал формально положительный ответ: «Нормально», а на просьбу
уточнить сказал: «Как всегда, мало».
Аналогичная ситуация наблюдалась в полетах ЭО-10 и ЭО-11.
После окончания полета при встречах со специалистами группы медицин-
ского обеспечения члены практически всех экипажей отмечали, что они часто
работали после отбоя, а иногда - до 1-3 часов ночи.
Мы уже не раз обращались к оценкам качества и продолжительности сна
членов экипажей ОС «Мир», подчеркивая негативные эффекты переработок и
нарушений ритма сна - бодрствования. Необходимо отметить, во-первых, что
сообщений об уменьшении длительности и ухудшении качества сна было до-
вольно много и, во-вторых, что они были связаны не только с нарушениями
РТО, но и с другими обстоятельствами, например с повышением температуры
воздуха на ОС, что наблюдалось, в частности, в полете ЭО-3 (об отрица-
тельном влиянии шума мы уже говорили). Иногда членам экипажа прихо-
дилось прибегать к помощи снотворных.
Показателен в этом отношении полет одного из астронавтов США, у кото-
рого уже в самом начале полета начались проблемы со сном. На 2-й неделе
полета сон этого астронавта был прерывистый, с пробуждениями, причем по
мере продолжения полета он становился все менее и менее эффективным.
Астронавт поздно вставал по утрам и дремал в середине дня. С вечера после
отхода ко сну он спал 2-3 часа, после чего просыпался и не мог заснуть до 4-5
часов утра. В ходе полета сон его время от времени улучшался, но это
происходило на фоне приема мелатонина, который, как известно, действует
как снотворное и служит средством коррекции состояния при десинхронозе.
По мнению специалистов, нарушения сна у этого астронавта были связаны с
трудностями психологической адаптации к условиям деятельности на ОС.
Следует подчеркнуть, что накануне плановой ночной работы космонавтам,
как правило, предоставлялось время для дневного сна: предполагалось, что
они смогут использовать его по назначению. Однако хорошо известно, как
трудно бывает заснуть раньше обычного времени: вспомним реплику одного
из космонавтов по поводу того, что организм - не телевизор, который можно
включать и выключать когда угодно. Конечно, отдохнуть днем перед ночной
работой, даже если не удается поспать, всегда полезно, но вряд ли однократ-
ный дневной отдых может сколько-нибудь существенно повысить работоспо-
собность в последующую ночь: как показывает жизненный и эксперименталь-
ный опыт, сдвинуть таким путем стрелки биологических часов нельзя, и
349
Глава 8
ночью работающий организм все равно будет испытывать существенные
трудности, обусловленные естественными суточными колебаниями его состоя-
ния и работоспособности.
Другое дело - дневной сон после однократного эпизода ночной работы.
Такой сон, безусловно, необходим, и хотя он не обеспечивает полноценного
отдыха, так как осуществляется на фоне «дневного» статуса организма с ха-
рактерным для него высоким уровнем активности физиологических и био-
химических процессов, тем не менее позволяет хотя бы частично восстано-
вить силы. Поэтому после плановой ночной работы членам экипажей ОС
«Мир» всегда отводилось время для последующего дневного сна.
Как следует из представленного материала, в полетах на ОС «Мир»
отмечались многочисленные и разнообразные отступления от требований к
рациональной организации труда и отдыха. Конечно, в каждом полете они
соотносились по-своему: одни проблемы выступали ярче, другие оказывались
в тени. Но в целом можно заключить, что ни в одном полете требования к
РТО в их полном объеме не выдерживались. Анализ этих данных показывает,
что не всегда это было неизбежно, нарушения предписанного распорядка
далеко не во всех случаях диктовались объективными обстоятельствами,
такими, например, как нештатные ситуации. Конечно, нештатные ситуации
относятся к числу неконтролируемых факторов в том смысле, что ни момент
их возникновения, ни характер и последствия, ни объем работ, требуемый
для их ликвидации, нельзя предсказать заранее. Но наряду с этим сущест-
вуют и контролируемые факторы, которые зависят от деятельности наземных
служб и экипажа и последствия которых можно предвидеть, а значит, и пред-
упреждать.
В числе контролируемых факторов, ответственных за проблемы с органи-
зацией труда и отдыха (перегрузки, недосыпание), хронодефицитное плани-
рование в генезе этих проблем играло, пожалуй, ведущую роль, особенно в
сочетании с систематическими внеплановыми заданиями. Вторым, очень
серьезным фактором такого рода были плановые ночные работы по ВКД. В
печати неоднократно рассматривались негативные последствия ночной рабо-
ты. Обсуждая этот вопрос, В.А.Доскин, Н.А.Лаврентьева (1991) называют
ночное время суток трагическими часами и приводят факты, показывающие,
что самые крупные аварии на атомных станциях происходили ночью; что риск
возникновения дорожно-транспортных происшествий, связанных с человечес-
ким фактором, в ночные часы очень высок (одна из главных причин аварий
на железных дорогах - сон машинистов, причем в пути засыпают не только
новички, но и очень опытные машинисты, работающие по 10-15 лет); что в
промышленности ночные травмы имеют наиболее тяжелый характер, а про-
цент производственного брака ночью возрастает.
Ситуация космического полета (КП) содержит потенциальную опасность
для жизни его участников. Но ночная работа сопряжена с особым риском,
который, конечно, воплощается в несчастный случай далеко не всегда. Этот
риск может оставаться долгое время скрытым, но он всегда присутствует и
«ищет подходящего момента» для своего проявления, подобно хищнику,
затаившемуся для прыжка.
В течение многих лет специалисты, ответственные за организацию труда и
отдыха космонавтов, настойчиво обращали внимание на необходимость ис-
ключения плановых ночных работ, в первую очередь ночных работ по ВКД.
350
Психофизиологические аспекты медицинского обеспечения экспедиций на ОС «Мир»
Но эти усилия до сих пор ни к чему не привели. Любые аргументы,
оправдывающие эту ситуацию с технической точки зрения (особенности со-
временных орбит, проблемы со связью и т.п.), не уменьшают опасности
проведения ВКД в ночное время и не избавляют космонавтов от сопутст-
вующих трудностей, связанных с ночным падением работоспособности.
Есть все основания относить к числу факторов риска нарушения сна и
избыточные рабочие нагрузки, которые могут приводить к хроническому
утомлению и переутомлению членов экипажа и, как следствие, к падению
работоспособности, опасному появлением или учащением ошибочных дейст-
вий, допускаемых при выполнении рабочих операций. Но и в этом отношении
дело обстоит точно так же, как с ночными работами: из года в год, от одного
полета к другому продолжаются ночные побудки по сигналам систем косми-
ческой станции, и наряду с этим не прекращается практика хронодефи-
цитного планирования и заявок на внеплановые работы. В полетах на ОС
«Мир» эксперты ЦУПа, контролирующие РТО, и члены экипажей много раз
протестовали против этого, но в лучшем случае с кратковременным резуль-
татом в виде попыток компенсировать ночные работы и перегрузки предо-
ставлением дополнительного отдыха.
Очевидно, в отечественной космонавтике на протяжении ее многолетней
истории в среде специалистов, ответственных за техническое обеспечение
полетов, сформировался устойчивый стереотип мышления, в соответствии с
которым интересы человека в полете должны быть подчинены интересам и
возможностям техники.
С этой точки зрения допустимо все: и ночные работы по ВКД (тем более
что они проводились уже не раз и ничего страшного пока не произошло), и
громкая сигнализация (неважно, что по ночам она будит членов экипажа), и
перегрузки (ведь космонавт летит в космос не для того, чтобы отдыхать, а
чтобы работать, - так говорили и продолжают говорить защитники технокра-
тических приоритетов).
Медицинская служба обеспечения полетов не может принять для себя та-
кую позицию, потому что для нее высший приоритет принадлежит человеку;
именно человек является предметом ее заботы, единственной целью которой
является охрана здоровья и поддержание высокой, устойчивой работоспо-
собности членов космических экипажей.
Анализ РТО членов экипажей ОС «Мир»
методом экспертных оценок
В период осуществления полетов на ОС «Мир» была разработана шкала
экспертных оценок РТО, построенная по принципу начисления определенного
количества условных единиц (баллов) за каждый случай отклонения от
требований к рациональной организации труда и отдыха. Эта шкала позво-
лила переводить описанные выше негативные особенности РТО в количест-
венные характеристики.
На начальном этапе разработки оценочной шкалы был составлен перечень
показателей, отражающих наиболее типичные нарушения требований к РТО и
сопутствующие симптомы психосоматического неблагополучия. Затем эти
показатели были сгруппированы по объединяющему признаку или «фактору».
351
Глава 8
Таких «факторов» оказалось три: 1) нарушения ритма сна - бодрствования
(«фактор бессонной ночи»); 2) напряженный распорядок деятельности («фак-
тор перегрузки»); 3) объективные и субъективные признаки ухудшения со-
стояния членов экипажа («фактор психосоматического дискомфорта»).
Далее вся совокупность показателей, независимо от принадлежности к
тому или иному «фактору», была ранжирована по 10-балльной шкале. При-
знакам, имеющим наибольшую «психофизиологическую цену», присваивался
наибольший балл. Другими словами, чем существеннее были отклонения от
требований к рациональной организации РТО (с точки зрения их негативного
влияния на сон, состояние и работоспособность космонавтов) и чем заметнее
оказывались нарушения объективного и субъективного состояния космонав-
тов, тем более высоким баллом они оценивались.
Перечень выделенных признаков и соответствующие им баллы пред-
ставлены в табл. 3 (гл. 8).
В процессе анализа материала в рамках каждой группы признаков под-
считывалось ежедневное количество баллов, которые затем суммировались
применительно к последовательным недельным периодам. Сумма баллов,
набранная за неделю, представляла собой оценку напряженности РТО, кото-
рая могла быть представлена дифференцированно в рамках каждого фактора
либо суммарно, применительно к каким-то двум факторам (например, «бес-
сонной ночи» и «перегрузки»), либо, наконец, ко всем трем факторам, взятым
в совокупности.
Результаты представляли графически в системе координат ХУ; по оси
абсцисс откладывали недели полета, по оси ординат - еженедельные оценки
в баллах.
Для выявления доминирующих тенденций в динамике показателей, харак-
теризующих РТО, использовали статистический прием сглаживания кривых
методом простой скользящей средней по трем значениям аргумента.
Необходимо специально подчеркнуть, что оценки РТО не дифференци-
ровались применительно к каждому члену экипажа, а относились к экипажу в
целом, поскольку условия дистанционного наблюдения за РТО затрудняли
раздельный подход к его описанию. Оценке подлежали все зарегистриро-
ванные случаи отклонения от требований к рациональной организации труда
и отдыха, независимо от того, к кому из членов экипажа они относились. Тем
более что, как показала практика, чаще всего нарушения РТО допускались
одновременно как минимум двумя членами экипажа - командиром и борт-
инженером, которые работали в тесной взаимосвязи и представляли факти-
чески одну функциональную единицу.
По сравнению с описательным (качественным) подходом метод экспертных
оценок обладает некоторыми преимуществами: он дает возможность на-
глядно предъявлять результаты полетного контроля в виде кривых, харак-
теризующих динамические особенности РТО в ходе полетов, а также прово-
дить статистический анализ собранного материала. Количественные оценки
позволяют сравнивать напряженность РТО в различных полетах (используя
показатель средненедельного балла, рассчитанного применительно к полету
в целом).
Используя метод экспертных оценок РТО, мы проанализировали данные 14
экспедиций на ОС «Мир» (ЭО-14-27). Анализ выполнялся после завершения
каждого полета.
352
Психофизиологические аспекты медицинского обеспечения экспедиций на ОС «Мир»
Таблица 3 (гл. 8)
Отклонения от требований к рациональной организации труда и отдыха
экипажа и их экспертные оценки
Характеристика признака Оценка в баллах
Нарушения ритма сна - бодрствования («фактор бессонной ночи») Ночные побудки по сигналам технических систем Эпизоды выполнения ночных работ со сдвигом 3
фазы ритма сна - бодрствования:
а) при величине сдвига не более 3 часов 4
б) при величине сдвига 4-5 часов 7
в) при величине сдвига 6 часов и выше 10
г) при неустановленной величине сдвига 5
Напряженный распорядок деятельности («фактор перегрузки») Заявления членов экипажа
о напряженном характере РТО Свидетельства напряженности РТО 10
со стороны специалистов ГМО ГОГУ 9
Увеличение фактической продолжительности рабочего дня сверх номинала:
а) на 1-2 часа 6
б) более чем на 2 часа Увеличение плановой продолжительности 7
рабочей зоны 5
Работа в выходные дни: а) при частичной занятости выходного дня 4
б) при полной занятости выходного дня 8
Отказ экипажа от выполнения отдельных 2
элементов РТО (физические упражнения, прием пищи, личное время и др.) или смещение из-за перегрузки работой
Объективные и субъективные признаки ухудшения
состояния членов экипажа
(«фактор психосоматического дискомфорта») Сокращение длительности сна Ухудшение качества сна (беспокойный, 7
поверхностный сон со спонтанными пробуждениями, трудное засыпание и подъем) 4
Просьбы экипажа пораньше уйти спать и подольше поспать утром 1
Появление симптомов усталости Сниженные оценки работоспособности (до 5
удовлетворительного уровня, а, возможно и ниже) 8
353
Глава 8
На рис. 1 (гл. 8) представлены оценки напряженности РТО в виде сред-
ненедельного балла, рассчитанного по совокупности трех факторов при-
менительно к каждому полету в целом. Как показывает рисунок, наибольшей
напряженностью были отмечены полеты ЭО-23 и ЭО-24. Высокая напря-
женность РТО наблюдалась также в полетах ЭО-18 и ЭО-25. Минимальная
напряженность отмечалась в полетах ЭО-26 и ЭО-27.
баллы
70 у
60-
50 —
Рис. 1 (гл, 8). Напряженность РТО в полетах на ОС»Мир»
(по совокупности трех факторов). Средненедельные оценки,
рассчитанные применительно к каждому полету в целом
Динамику напряженности РТО, оцененную по совокупности трех факторов
применительно к каждому отдельному полету, демонстрирует рис. 2 (гл. 8).
При высоком полиморфизме кривых их объединяет одно: наличие в каждом
полете многочисленных отклонений от требований к РТО, которые встре-
чаются несравненно чаще эпизодов полного благополучия. Сказанное под-
тверждается данными табл. 4 (гл. 8), согласно которым в среднем по группе
полетов ЭО-14-27 свыше 90 % полетного времени было отмечено теми или
иными нарушениями требований к РТО.
Какие же нарушения встречались чаще? Если судить по усредненным
данным, полученным в полетах ЭО-14-27 (рис. 3, гл. 8), то наибольшей час-
тотой были отмечены отклонения, оцениваемые величинами недельного бал-
ла в диапазоне от 1 до 19. Важно, что оценки 60 баллов и выше (предельные
величины таких оценок можно видеть на рис. 2, гл. 8) относились примерно к
каждой 5-й неделе.
Опираясь на численные значения недельного балла, мы выделили четыре
степени отклонений от требований к РТО: заметные, умеренные, сущест-
венные и весьма существенные. Следует заметить, что их распределение в
конкретных полетах во многом отличалось от усредненной картины, пред-
ставленной на рис. 3 (гл. 8).
Как следует из табл. 5 (гл. 8), в полете ЭО-23 свыше 80 % всех отклонений
принадлежали к категории существенных и весьма существенных. Похожая
ситуация наблюдалась в полете ЭО-18, где существенные и весьма су-
щественные отклонения в сумме составили 73,4 %, и ЭО-24 - 71,4 %. Неко-
торые другие полеты также были отмечены солидной долей существенных и
весьма существенных отклонений (ЭО-19 - 50,0 % , ЭО-25 - 46,7 %).
354
Психофизиологические аспекты медицинского обеспечения экспедиций на ОС «Мир»
13 6 9 12 15 18 21 24 27
12 4 6 8 10 12 14 16
1 3 8 9 12 15 18 21 24 27 3(
Рис, 2 (гл, 7), Динамика напряженности РТО экипажей ОС «Мир»,
оцененная по сумме трех факторов. Абсцисса - недели полета.
Ордината - еженедельные оценки в баллах
Нетрудно видеть, что в основу описанной классификации, т.е. обозначения
выделенных категорий отклонений как заметных, умеренных, существенных и
весьма существенных, положены их соотносительные оценки. Мы исходили из
того, что, чем выше был недельный балл, тем разнообразнее была палитра
отклонений и тем чаще встречались в ней грубые отклонения. Это не значит,
355
Глава 8
однако, что важны только существенные и весьма существенные отклонения,
а к заметным можно относиться пренебрежительно.
Во-первых, негативные эффекты небольших, но систематических откло-
нений могут постепенно накапливаться, а во-вторых, сравнительно неболь-
шой недельный балл может составиться из одного-двух эпизодов, отмеченных
серьезными нарушениями требований к РТО, например ночной работой.
Таблица 4 (гл. 8)
Частота отклонений от требований
к рациональной организации труда и отдыха космонавтов
в полетах ЭО-14 - ЭО-27
Экспедиция Длительность полета, недели Количество недель с отступлениями от требований к РТО
в абсолютном выражении в % от общей длительности полета
ЭО-14 29 28 96,6
ЭО-15 27 23 85,2
ЭО-16 19 15 78,9
ЭО-17 24 21 87,5
ЭО-18 16 15 93,8
ЭО-19 И 10 90,9
ЭО-20 26 24 92,3
ЭО-21 28 23 82,1
ЭО-22 29 29 100,0
ЭО-23 26 26 100,0
ЭО-24 28 28 100,0
ЭО-25 30 30 100,0
ЭО-26 29 25 86,2
ЭО-27 В целом 28 27 96,4
по данной группе полетов 350 324 92,6
Мы уже говорили, что ночная работа потенциально опасна серьезными
ошибками (в первую очередь операторскими), а последствия ошибки в КП
могут оказаться очень неблагоприятными. Да и не только в полете, но и на
Земле: как подчеркивают К.М.Гуревич, В.Ф.Матвеев (цит. по: П.Б.Зильберман,
1974), «нажим на кнопку может обеспечить нормальный ход производства и
может привести к уничтожению значительных материальных ценностей и
поставить под угрозу жизнь человека» (с. 139). Поэтому в космосе даже одна
бессонная ночь, посвященная работе, может приобрести жизненно важное
значение.
В этой связи наши градации отклонений - от заметных к весьма сущест-
венным - надо рассматривать не столько с точки зрения содержательной
стороны этих отклонений, которая может быть одинаково важной, независимо
от принадлежности к той или иной классификационной группе, сколько с
точки зрения их количественного эквивалента в баллах: низкий балл -
заметные отклонения, высокий - существенные и весьма существенные.
356
Психофизиологические аспекты медицинского обеспечения экспедиций на ОС «Мир»
Рис 3 (гл. 8). Распределение недельных оценок РТО, отмеченных теми
или иными отклонениями от требований к рациональной организации труда
и отдыха (в % к общему числу таких оценок) в зависимости от их величин.
Оценки исчислены по сумме трех факторов.
Совокупные данные, полученные в полетах ЭО-14-27
Большой интерес представляет вопрос о том, как влияли отклонения от
требований к РТО на состояние космонавтов, их самочувствие, сон, утом-
ляемость и т.п.
Таблица 5 (гл. 8)
Распределение недельных оценок РТО, отмеченных различными отклонениями
от требований к рациональной организации труда и отдыха, по степени этих
отклонений (в процентах к общему числу таких оценок в каждом полете)
Отклонения ЭО-14 ЭО-15 ЭО-16 ЭО-17 ЭО-18 ЭО-19 ЭО-20
Заметные 46,4 39,1 0,0 42,9 6,7 30,0 зз,з
Умеренные 28,6 34,8 66,7 23,8 20,0 20,0 29,2
Существенные 17,9 17,4 6,7 9,5 46,7 30,0 12,5
Весьма существенные 7,1 8,7 26,7 23,8 26,7 20,0 25,0
Окончание табл. 5 (гл. 8) - на с. 358.
Пользуясь методом корреляционного анализа, мы сопоставили динамику
напряженности РТО по «фактору бессонной ночи» и «фактору перегрузки», с
одной стороны, с динамикой оценок по «фактору психосоматического
дискомфорта», с другой. В качестве примера на рис. 4 (гл. 8) приводятся
данные, полученные в полете ЭО-25.
357
Глава 8
Окончание табл. 5 (гл. 8)
Отклонения ЭО-21 ЭО-22 ЭО-23 ЭО-24 ЭО-25 ЭО-26 ЭО-27
Заметные 47,8 51,7 11,5 7,1 30,0 60,0 66,7
Умеренные 34,8 20,7 7,7 21,4 23,3 16,0 22,2
Существенные 13,0 20,7 34,6 35,7 26,7 20,0 7,4
Весьма существенные 4,3 6,9 46,2 35,7 20,0 4,0 3,7
Видно, что психосоматический дискомфорт в этом полете был ста-
тистически значимо связан как с нарушениями ритма сна - бодрствования
(«фактором бессонной ночи»), так и с избыточными рабочими нагрузками.
Такой же анализ мы провели применительно к остальным полетам.
I г = 0,490; р<О,О1 [
| г = 0,590; р<0,01 |
Рис. 4 (гл. 7). Оценки выраженности психосоматического дискомфорта (1)
в сопоставлении с оценками напряженности РТО по «фактору бессонной ночи» (2)
и «перегрузки» (3) в полете ЭО-25. г - коэффициенты взаимной корреляции кривых
и статистическая значимость коэффициентов корреляции (р)
358
Психофизиологические аспекты медицинского обеспечения экспедиций на ОС «Мир»
Из табл. 6, 7 (гл. 8), объединяющих все результаты корреляционного
анализа, следует, что проявления психосоматического дискомфорта были свя-
заны с «фактором бессонной ночи» в 8 из 14 полетов, т.е. более чем в поло-
вине случаев; что же касается «фактора перегрузки», то его влияние на раз-
витие психосоматического дискомфорта статистически значимо подтвер-
дилось в 5 из 14 случаев, т.е. примерно в каждом третьем случае.
Таблица 6 (гл. 8)
Взаимосвязь факторов «бессонной ночи» и «психосоматического дискомфорта»
в полетах ЭО-14-27
Экспедиция Коэффициент корреляции,г Статистическая значимость коэффициента корреляции, р
ЭО-14 -0,190 —
ЭО-15 0,146 —
ЭО-16 0,487* 0,02 < р < 0,05
ЭО-17 0,258 —
ЭО-18 0,410 р > 0,05
ЭО-19 0,935* р < 0,01
ЭО-20 0,580* р < 0,01
ЭО-21 0,126 —
ЭО-22 0,536* р < 0,01
ЭО-23 0,177 —
ЭО-24 0,502* р < 0,01
ЭО-25 0,490* р < 0,01
ЭО-26 0,535* р < 0,01
ЭО-27 0,551* р < 0,01
Примечание. *3десь и в табл. 7 (гл. 8) статистически существенные значения
коэффициента корреляции.
При этом в 3 полетах дискомфорт формировался под влиянием обоих
факторов, а в 7 полетах - под влиянием какого-то одного из них. Лишь в 4
полетах не было выявлено связи между изучавшимися факторами, причем в
одном из них (ЭО-21) вследствие практического отсутствия проявлений
дискомфорта.
Таким образом, ясно, что, чем хуже был организован РТО, тем ярче вы-
ступали у космонавтов симптомы психосоматического дискомфорта, и,
359
Глава 8
наоборот, чем лучше обстояло дело с РТО, тем слабее были признаки
психосоматического неблагополучия. Так было в большинстве случаев, поэто-
му есть основания полагать, что здесь мы имеем дело не со случайностью, а с
закономерностью, которая отнюдь не является чем-то неожиданным: опыт
многолетних исследований, выполненных в нашей стране и за рубежом,
позволил Б.С.Алякринскому еще в 1975 году утверждать, что «одним из
основных условий сохранения исходного состояния здоровья и высокой
работоспособности человека в космических полетах является правильно
построенный распорядок жизни, рационально организованный режим труда и
отдыха» (с. 3).
Таблица 7 (гл. 8)
Взаимосвязь факторов «перегрузки» и «психосоматического дискомфорта»
в полетах ЭО-14-27
Экспедиция Коэффициент корреляции,г Статистическая значимость коэффициента корреляции, р
ЭО-14 0,002 -
ЭО-15 0,318 р > 0,05
ЭО-16 0,426 р > 0,05
ЭО-17 0,428* р < 0,05
ЭО-18 -0,182 -
ЭО-19 0,695* 0,01 < р < 0,02
ЭО-20 0,418 р > 0,05
ЭО-21 0,101 —
ЭО-22 0,461* 0,01 < р < 0,02
ЭО-23 0,438* р < 0,05
ЭО-24 0,335 р > 0,05
ЭО-25 0,590* р < 0,01
ЭО-26 0,030 —
ЭО-27 -0,047 —
Это положение подтверждается не только описанными выше результатами,
но и данными, полученными при сопоставлении РТО членов экипажей ОС
«Мир» с ошибочными действиями, которые были допущены ими при выпол-
нении профессиональных операций.
360
Психофизиологические аспекты медицинского обеспечения экспедиций на ОС «Мир»
Особенности РТО и ошибочные действия членов экипажей
Отклонения от требований к рациональной организации труда и отдыха
являются факторами, способными оказывать негативное влияние на надеж-
ность профессиональной деятельности космонавта. Как показано выше, к та-
ким отклонениям в КП относятся, прежде всего, выполнение работ в ночное
время и избыточная продолжительность рабочего дня. Развивающиеся на
этом фоне неблагоприятные изменения психофизиологического состояния
членов экипажа следует рассматривать как один из источников ошибочных
действий [А.П.Нечаев, 1999; А.П.Нечаев и соавт., 1998; A.P.Nechaev et al.,
1998].
С точки зрения результата деятельности высокая надежность человека-
оператора означает безошибочность его работы в процессе взаимодействия с
техникой и/или другими операторами. В большинстве случаев операторская
ошибка определяется как отклонение от некоторых стандартов, нормативов
деятельности, устанавливаемых по отношению к точности (качеству) и вре-
мени выполнения заданной работы [Б.ФЛомов, 1966; Д.Мейстер, Дж.Рабидо,
1970; G.Miller, A.Swain, 1987].
В соответствии с этим под ошибочным действием космонавта мы понимаем
отклонение его действий от нормативно одобренных, регламентированных
бортовой документацией и указаниями ЦУПа способов деятельности. Ошибоч-
ные действия выражаются в невыполнении, неправильном или несвоевре-
менном выполнении требуемых операций, нарушении их последовательности,
выполнении нетребуемых действий.
В настоящем разделе рассматриваются результаты анализа взаимосвязи
особенностей РТО и количества ошибок, допущенных космонавтами при вы-
полнении профессиональной деятельности. На основе этих данных пред-
лагается методический подход к снижению ошибочных действий экипажа
(ОДЭ) путем целенаправленного планирования РТО.
Данные, полученные в 14 основных экспедициях на ОС «Мир» (ЭО-14-27;
28 космонавтов; 285 ОДЭ; 342 значения напряженности РТО), были обрабо-
таны с использованием следующих процедур (данные об ОДЭ представлены
специалистами РКК «Энергия» С.В.Бронниковым и Г.Ф.Исаевым).
Каждая 1-я неделя полета (I = 1, 2 ... п) j-й экспедиции (j = 1, 2 ... к)
характеризуется парой чисел: величиной показателя напряженности РТО - q,j
и некоторым количеством ОДЭ - гт^. Объединим параметры q, в порядке их
возрастания и соответствующее им тч в группы (для обеспечения прием-
лемого уровня статистической достоверности расчетов количество значений
параметра в каждой группе должно быть близким к 30). В результате
такого разбиения множества исходных данных {qijz ту} было сформировано V
групп. Каждая из них включала некоторое количество Sr показателей qy и
некоторое количество ошибок Мг(г = 0, 1, 2 ... V), причем ES, = k х п, а £МГ =
SSrriij. Для каждой r-й группы были определены средние значения параметра
qr = Sqij/Sr и частоты ОДЭ fr = Mr/Sr, а также значения нижней и верхней
оценок fr при уровне доверительной вероятности 0,95 (табл. 8, гл. 8).
На рис. 5 (гл. 8) представлены средние величины частоты ОДЭ, полу-
ченные за период каждой экспедиции (экспериментальные данные), и зна-
чения верхней (ВГО) и нижней (НГО) граничных оценок, приведенные в табл.
8 (гл. 8).
361
Глава 8
Таблица 8 (гл. 8)
Средние значения напряженности РТО и частоты ОДЭ
№ груп- пы Кол-во измерений, S Напряженность РТО, баллы Частота ОДЭ, кол-во в неделю
интервал среднее значение, Чг среднее значение, fr НИЖНЯЯ оценка верхняя оценка
1 26 0-1,9 0 0,39 0,22 0,56
2 30 2-5 3,5 0,43 0,25 0,61
3 30 6-9 7,6 0,30 0,10 0,50
4 26 10-15 12,2 0,46 0,24 0,68
5 27 16-19 17,3 0,67 0,41 0,93
6 32 20-26 23,3 0,81 0,55 1,07
7 28 27-33 29,8 0,71 0,47 0,95
8 27 34-41 37,7 0,89 0,55 1,23
9 27 42-47 44,6 0,96 0,63 1,29
10 31 48-57 52,7 1,07 0,73 1,41
11 28 58-80 65,8 1,64 1Д5 2,13
12 30 81-132 104 1,67 1,09 2,25
Как видно из рис. 5 (гл. 8), данные только трех экспедиций существенно
отличаются от граничных значений, что свидетельствует о достаточно удо-
влетворительном совпадении экспериментальных и расчетных оценок и
правомерности использования последних для прогнозирования ОДЭ в зави-
симости от величины напряженности РТО.
• Эксн.
данные
* ВГО
4 НГО
Рис. 5 (гл. 8). Экспериментальные и расчетные оценки частоты ОДЭ
Анализ данных, приведенных в табл. 8 (гл. 8), и построенной по этим
данным диаграммы зависимости частоты ОДЭ от напряженности РТО (рис. 6,
гл. 8) позволяет выделить несколько критических с точки зрения увеличения
количества ОДЭ диапазонов напряженности РТО.
362
Психофизиологические аспекты медицинского обеспечения экспедиций на ОС «Мир»
Это подтверждается также резким возрастанием, начиная со’ значений
напряженности РТО 65-70 баллов, показателя психосоматического диском-
форта, что свидетельствует о существенном влиянии режима деятельности на
функциональное состояние космонавтов. Однако для более корректного выяв-
ления границ указанных интервалов целесообразно использовать зависимость
Напряженность РТО, баллы
Рис. 6 (гл. 8). Зависимость частоты ОДЭ от напряженности РТО:
1 - частота ОДЭ; 2 — показатель «Психосоматический дискомфорт»
Эта зависимость, аппроксимированная с достаточной точностью поли-
номом четвертого порядка, приведена на рис. 7 (гл. 8) для значений напря-
женности РТО от 0 до 66 баллов, поскольку верхние оценки средних значений
ОДЭ в интервалах от 58 до 80 и от 81 до 132 баллов незначимо отличаются
друг от друга (см. табл. 8, гл. 8).
Рис. 7 (гл. 8). Оценка частоты ОДЭ от напряженности РТО
Из представленной зависимости следует, что в диапазоне напряженности
РТО от 0 до 10 баллов частота ОДЭ близка к 0,5, в диапазоне от 10 до 25-30
баллов приближается к 1,0, в диапазоне от 30 до 55 баллов изменяется в
пределах от 1,0 до 1,5, а при значениях свыше 55-60 баллов превышает 2,0.
363
Гпава 8
Для практических целей, по нашему мнению, можно ограничиться тремя
диапазонами значений напряженности РТО: 0-30, 31-60 и свыше 60 баллов.
Учитывая характер зависимости частоты ОДЭ от напряженности РТО, мо-
жет быть предложена следующая схема оперативного планирования работ
космонавтов.
При анализе предстоящих полетных заданий (на неделю или более)
специалистами по планированию РТО оценивается его напряженность (по
шкалам экспертных оценок) и прогнозируется соответствующее количество
ОДЭ (с использованием диаграммы (рис. 7, гл. 8) или аппроксимирующей
функции). Если ожидаемое количество ОДЭ не превышает в среднем одного в
неделю, можно, например, ограничиться рекомендациями экипажу по повы-
шению оперативной бдительности. В случае, если прогнозируется от 1,0 до
1,5 ОДЭ в неделю, решение о возможности выполнения работ в полном объе-
ме должно приниматься с учетом мнения руководства полета о допустимости
или недопустимости ожидаемого количества ОДЭ. При частотах свыше 1,5
ОДЭ в неделю необходимо разработать и согласовать с руководством полета
более эффективные мероприятия по предотвращению ошибок путем сниже-
ния напряженности РТО за счет исключения ночных работ, переноса отдель-
ных заданий на более поздние сроки и т.п.
Предложенный подход к планированию труда и отдыха может быть ис-
пользован совместно с другими методами для повышения надежности опера-
торской деятельности в системе «экипаж - космический корабль» и других
аналогичных системах «человек - машина».
Литература
Алякринский Б.С. Биологические ритмы и организация жизни человека в космосе //
Проблемы космической биологии. - М., 1983. - T. 46. - 247 с.
Алякринский Б.С. Основы научной организации труда и отдыха космонавтов. - М.,
1975.
Алякринский Б.С. Режимы труда и отдыха экипажей космических кораблей //
Материалы 18-го Международного психологического конгресса. 28-й симпозиум
««Психологические проблемы человека в космосе». - М., 1966. - С. 127-130.
Алякринский Б.С., Степанова С.И. Организация труда и отдыха членов экипажей
кораблей «Союз» // Космические полеты на кораблях «Союз». Биомедицинские
исследования. - М., 1976. - С. 161-183.
Бердышев В.В., Новожилов ГН. О работоспособности судовых специалистов в
период ночных вахт // Воен.-мед. журн. - 1978. - № 1. - С. 58-61.
Гамбашидзе ГМ. Влияние характера трудовой деятельности на показатели чувства
времени // Гиг. труда и проф. заболев. - 1976. - T. 20, № 4. - С. 1-5.
Гомберг Э.И., Шаймарданов О.Н. Состояние работоспособности у рабочих
плавильного цеха свинцового завода при работе в ночную смену // Вопросы
физиологии труда и эргономики. - Алма-Ата, 1977. - Вып. 31. - С. 3-10.
Доскин В.А., Лаврентьева Н.А. Ритмы жизни. - М., 1991.
Железнов Н. Через 100 дней после старта // Вечерняя Москва, 21 марта 1978, №
67. - С. 3.
Зильберман П.Б. Эмоциональная устойчивость оператора // Очерки психологии
труда оператора. - М., 1974. - С. 138-172.
Кононенко А.А., Деркач В.В. Исследование внимания и памяти у операторов
вычислительных центров в условиях трехсменного режима работы // Гиг. и санит. -
1975. - T. 40, № 8. - С. 102-104.
364
Психофизиологические аспекты медицинского обеспечения экспедиций на ОС «Мир»
Кузнецов Г.Б., Солонин Ю.Г., Масленцева С.Б. Проявление суточного ритма
некоторых физиологических функций у человека при тяжелых формах труда и в
разные смены / Научные работы Институтов охраны труда ВЦСПС. - 1975. - Вып. 96. -
С. 57-62.
Леонов А.А., Лебедев В.И. Психологические проблемы межпланетного полета. - М.,
1975.
Лехан В.Н. Сравнительная оценка показателей физиологических функций у
работниц в различные смены // Г иг. труда и проф. заболев. - 1972. - № 9. - С. 38-40.
Ломов Б.Ф. Человек и техника. - М., 1966.
Мейстер Д., Рабидо Дж. Инженерно-психологическая оценка при разработке систем
управления: Пер. с англ. - М., 1970.
Нечаев А.П. Взаимосвязь ошибочных действий космонавтов, их психо-
физиологического состояния и особенностей режима труда и отдыха. // Авиакосм, и
экол. мед. - 1999. - Т. 33, № 4. - С. 9-12.
Нечаев А.П., Мясников В. И., Степанова С. И., Козеренко О.П. Некоторые аспекты
психофизиологического анализа ошибочных действий космонавтов // Авиакосм, и
экол. мед. - 1998. - Т. 32, № 3. - С. 11-18.
Степанова С.И. Актуальные проблемы космической биоритмологии // Проблемы
космической биологии. - М., 1977. -Т. 23. 311 с.
Циолковский К.Э. Вне Земли. Научно-фантастическая повесть. - М., 1958.
Miller G., Swain А. // Handbook of Human Factors I G.Salvendy, ed. New York, John
Willey & Sons, 1987. - P.219-250.
Nechaev A.P., Myasnikov V.I., Stepanova S.I. et al. Methodological Approach to Study of
Cosmonauts Errors and Its Instrumental Support // Acta Astronaut. - 1998. - Vol. 42, Nos.
1-8. - P. 331-338.
Психологическая поддержка экипажей
О.П.Козеренко, А.Д.Следь, Ю.А.Мирзаджанов
Введение
Поддержание психологического благополучия космонавтов в условиях
длительной орбитальной вахты является важной задачей и существенной
частью программ медицинского обеспечения здоровья космонавтов и без-
опасности пилотируемых полетов.
Решение этой задачи обеспечивается системой психологических мер, реа-
лизуемых на этапах подготовки, выполнения космического полета и после его
завершения.
В процессе развития пилотируемой космонавтики в нашей стране система
психологического обеспечения претерпела определенные изменения по мере
накопления знаний об особенностях поведения и деятельности человека в
необычной среде обитания (невесомость, замкнутый объем, безопорное
пространство), в составе малой группы, в отрыве от привычного социума.
Переход к осуществлению длительных космических полетов (КП), сопря-
женный с возрастанием сроков пребывания экипажей на орбите и повы-
шением сложности полетных программ, потребовал дополнительных мер для
сохранения эффективности деятельности экипажей и безопасности экспе-
диций помимо тех превентивных психологических мер, которые осуществ-
лялись в процессе отбора и подготовки космонавтов.
365
Глава 8
Необходимость свести к минимуму психологические проблемы, харак-
терные для функционирования длительно действующих автономных малых
групп (нарушения самочувствия, эмоциональные расстройства, снижение
мотивации, понижение работоспособности, конфликты в группе и др.)
[E.K.E.Gunderson, 1973; В.И.Лебедев, 1989] обусловила разработку специ-
альных защитных мер для экипажей в условиях длительных КП в виде психо-
профилактического/коррекционного комплекса, получившего условное наиме-
нование «Психологическая поддержка» [В.И.Мясников, О.П.Козеренко, 1981].
Примененный впервые в 1977-1978 гг. во время 96-суточного полета Ю.Рома-
ненко и Г.Гречко на орбитальной станции (ОС) «Салют-6» [О.П.Козеренко,
1986] этот комплекс составил наиболее ответственное звено в системе пси-
хологического обеспечения российских космических экспедиций на ОС «Са-
лют-6, -7» и «Мир» в течение последних более чем 20 лет [O.P.Kozerenko,
A.D.SIed, V.P.Salnitsky, 1997].
Теоретическое обоснование, цели, задачи и средства
психологической поддержки
Теоретической базой для применения психологической поддержки (ПП)
служат представления о функциональной системе психической адаптации,
механизмах адаптированной и дезадаптированной психической деятельности
человека, сформированные на основе системного анализа феноменов психики
и поведения в фундаментальных исследованиях в области нейрофизиологии,
психологии и психиатрии [П.К.Анохин, 1975; Н.А.Бернштейн, 1966; А.Н.Ле-
онтьев, 1975; А.Р.Лурия, 1973].
В соответствии с этими представлениями система психической адаптации
формируется у человека в процессе онтогенеза в тесной связи с развитием
функциональных структур мозга и высших психических функций. Эта система
функционирует непрерывно, регулируя процесс поддержания адаптированной
психической деятельности, т.е. такого состояния психики, которое характе-
ризуется отсутствием психических расстройств и правильным отражением в
сознании реального мира.
Принципиальной особенностью системы психической адаптации призна-
ется наличие механизмов сознательного саморегулирования, в основе кото-
рых лежит субъективная оценка внешних природных и социальных воздей-
ствий на индивида, благодаря чему осуществляется «координирующее,
направляющее вмешательство сознательной интеллектуальной активности
человека в саморегулирующиеся процессы адаптации» [Ю.А.Александ-
ровский, 1976].
Процессы психической адаптации имеют непрерывный, крайне индиви-
дуализированный характер перестроек психической деятельности, побуж-
даемых активностью ведущих подсистем, которые обеспечивают регуляцию
тонуса, или бодрствования; поиск, переработку и хранение информации,
поступающей из внешнего мира; программирование, регуляцию и контроль
психической деятельности [А.Р.Лурия, 1973].
При этом «...ведущая роль в организации процесса адаптации у человека
принадлежит информационному блоку, так как именно он сначала включает,
а затем модифицирует адаптационные реакции и процессы, определяет
366
Психофизиологические аспекты медицинского обеспечения экспедиций на ОС «Мир»
последовательность и дифференцированность интенсивной работы отдельных
звеньев системы, т.е. управляет процессом адаптации. Информационному
блоку принадлежит также инициатива в формировании комплекса субъектив-
ных переживаний нервно-психического напряжения, в основе которого лежит
общая оценка ситуации» [Т.А.Немчин, 1977].
Приведенные теоретические представления о системном характере пси-
хической адаптации и ведущей роли информационных процессов в механиз-
мах поддержания адаптированной психической деятельности обосновывают
справедливость избранного нами подхода к формированию психопрофилак-
тического комплекса средств ПП, основанного на принципе значимой инфор-
мации.
Многие психогенные эффекты длительных КП определенно связаны с
недостаточностью или отсутствием необходимой, значимой для индивида
информации (помимо служебной).
В условиях дефицита адекватных физических и социальных стимулов
предоставление такой информации способно активизировать индивидуальные
механизмы психологического преодоления и выступить в качестве регулятора
адаптивного поведения.
При этом следует учитывать еще одно обстоятельство: длительный КП не
только сопряжен с интенсивной работой экипажа (и восприятием и перера-
боткой большого объема служебной информации соответственно), но и явля-
ется периодом реально проживаемой жизни. Обеспечение космонавтов
информацией неслужебного характера поэтому признается важным аспектом
обитаемости космической станции [ГОСТ Р 50804-95, 1995], поскольку оно
направлено на удовлетворение человеческих потребностей: культурных, эсте-
тических, информационных в притоке внешних впечатлений, в собственно
новизне, в общении и т.п.
Психологическая поддержка (ПП) определяется как комплекс психологи-
ческих методов, средств и мероприятий, применяемых наземной службой
управления полетами для поддержания у космонавтов эмоционального и ра-
бочего тонуса, предупреждения (компенсации) депривационных эффектов
среды обитания, обеспечения благоприятного психологического климата на
борту и в контуре взаимодействия «борт - Земля» в течение длительной
орбитальной вахты экипажей космических комплексов [Психологическая под-
держка / А.И.Бурназян, О.Г.Газенко, ред., 1983].
Конечная цель ПП - облегчение процессов социальной, психологической и
профессиональной адаптации космонавтов к воздействующим факторам по-
лета.
Являясь составной частью целостной системы профилактики, ПП вносит
свой вклад в общий профилактический результат наряду с мерами физи-
ческого и физиологического противодействия и признается как достаточно
эффективная мера оперативного управления состоянием психической сферы
и системой внутригрупповых отношений, соответствующая требованиям обес-
печения психологической надежности и результативности деятельности
экипажей [В.И.Мясников, О.П.Козеренко, Р.Б.Богдашевский, 1987].
Реализация информационного обеспечения осуществляется системой ПП в
ходе решения следующих основных задач:
- психологической «реконструкции» условий обитания для профилактики
монотонии;
367
Глава 8
- восполнения дефицита социальных контактов и оптимизации внутри-
групповых (в экипаже) и межгрупповых (в контуре «борт - Земля») отно-
шений;
- направленной регуляции эмоциональной сферы и поддержания моти-
вации;
- организации досуга экипажей на борту ОС.
В методическом отношении решение перечисленных задач достигается на
основе использования как автономных бортовых, так и наземных средств и
мероприятий, представленных в штатном комплексе ПП, которые обеспечи-
вают возможность гибкого выбора информационных и эмоционально-эстети-
ческих воздействий. Состав средств ПП представлен в табл. 9 (гл. 8).
Таблица 9 (гл. 8)
Штатный комплекс средств психологической поддержки
Бортовые средства
• Библиотека
• Фоновидеотеки
• Компьютерные программы
• Музыкальные инструменты
_____• Радиолюбительская связь____________________________________________
Наземное обеспечение_____________________________________________________
Информация по каналам радио- и ТВ-связи:
• новости;
• сообщения из дома и отряда;
• отражение полета в средствах массовой информации;
• сообщения о внедрении рекомендаций экипажей;
• земные звуки и шумы;
• музыка;
• видеопрограммы (ТВ-передачи);
• телерепортажи с мест событий
Сеансы неформального общения:
• телефонные переговоры с семьями, друзьями, приоритетными абонентами;
• радио- и ТВ-встречи с семьями, друзьями, представителями культуры,
искусства, спорта;
• сеансы радиолюбительской связи;
• электронная почта
Бортовые поставки:
• почта;
• пресса;
• книги;
• аудиовидеозаписи;
• подарки-сюрпризы
Бортовые программы для прослушивания и просмотра, формируемые на
базе аудио-, видео-, CD-систем, как и бортовая библиотека, составляются с
учетом индивидуальных особенностей и предпочтений космонавтов, их соци-
ально-культурологических потребностей, определяемых в дополетном перио-
де методом анкетного опроса, интервьюирования, анализа эмоционально-
личностных особенностей, что позволяет учитывать возможные векторы эмо-
ционального воздействия информации.
368
Психофизиологические аспекты медицинского обеспечения экспедиций на ОС «Мир»
В ходе полетов бортовой набор средств регулярно пополнялся новыми
материалами, поставляемыми в соответствии с потребностями психологи-
ческой профилактики на различных этапах адаптации к условиям полета и
актуальными запросами членов экипажей.
Применение музыкальных и видеомузыкальных программ предусмат-
ривает не только воздействие их как фактора упорядочения предметной
среды и компенсации сенсорных, коммуникативных, познавательных, гедонис-
тических и собственно эстетических ограничений, но и как ритмообразующего
фактора, активно влияющего на ритм труда и отдыха на борту ОС.
Немаловажное значение в поддержании эмоционального тонуса космо-
навтов имеют художественные и сюжетно-панорамные фильмы, которые
реализуют функции компенсации дефицита внешнесредовой стимуляции, а
также выступают в роли своеобразного катализатора переживаний катарсиса.
Наземные средства ПП представлены различными блоками и источниками
значимой информации, способами ее передачи экипажу. С их использованием
решаются задачи ежедневного обеспечения экипажей неслужебной информа-
цией по каналам радио- и телесвязи, организации неформального общения
(как правило, в дни отдыха, праздников, семейных дат), передачи инфор-
мации «персонального назначения», реализации социально значимых обрат-
ных связей.
Организация работ по обеспечению психологической поддержки
Весь комплекс работ по обеспечению ПП экипажей ОС «Мир» коор-
динировала группа психологической поддержки Института медико-биоло-
гических проблем, взаимодействуя со специалистами междуведомственной
кооперации (Центра подготовки космонавтов им. Ю.А.Гагарина, Ракетно-
космической корпорации «Энергия» им. С.П.Королева и др.), а также с пред-
ставителями международных партнеров при сопровождении полетов по про-
граммам «ЕВРОМИР-95», «Мир - Шаттл», «Мир - НАСА». Группа определяла
стратегию и тактику применения средств и мероприятий ПП на разных этапах
полета с учетом специфики профессиональных задач, индивидуально-психо-
логических особенностей и космического опыта членов экипажей, а также
социально-психологического портрета экипажа как целого.
При организации работ мы опирались на системно-социологический
подход к длительным КП, развиваемый в практике отечественной и амери-
канской пилотируемой космонавтики [Д.Линдсли, ред., 1974; A.I.Grigoriev et
al., 1988]. С позиций этого подхода длительный полет, включая космический
комплекс, экипаж, среду обитания, наземный комплекс управления полетом,
обеспечивающие его наземные службы, отношения к организациям и общест-
ву, от которых зависит его осуществление, рассматривается как некая целост-
ная социально-техническая система.
Иными словами, длительный КП может быть представлен как интегриро-
ванная общность взаимодействующих компонентов (подсистем), которые
функционально связаны между собой и которые в интересах обеспечения
внутреннего постоянства, присущего совершенной системе, должны быть
совместимыми и взаимно подкреплять друг друга. Проблемы любого рода (ор-
ганизационные, технические, медицинские и т.д.), возникающие в той или
иной подсистеме, создают вероятность дестабилизации всей системы
369
Глава 8
длительного КП и в первую очередь сказываются на экипаже, для которого
они приобретают ярко выраженные социальные и психологические эффекты.
Поэтому, организуя работу по ПП экипажей, мы считали необходимым,
насколько это было доступно, обеспечить оптимизацию функциональных свя-
зей в системе длительного КП, воздействуя также на другие подсистемы.
Работа строилась в следующих направлениях:
- социально-психологические исследования до полета с целью опреде-
ления содержательной специфики психологической поддержки в полете для
каждого экипажа;
- оперативная работа во время полета, включающая реализацию плано-
вых профилактических и дополнительных (при необходимости - коррек-
ционных) мероприятий ПП; психологическую подготовку наземных абонентов,
выходящих на связь с экипажем;
- взаимодействие с дежурными сменами ЦУПа (руководители смен, глав-
ные операторы УКВ-связи);
- психологическая поддержка семей космонавтов;
- участие в анализе проблемных ситуаций в полете и определение воз-
можностей ПП в тактике их разрешения;
- обеспечение дополнительных автономных средств поддержки (подго-
товка, формирование и передача бортовых поставок на ОС «Мир»).
Обеспечение психологической поддержки в долговременных полетах
Решение указанных выше задач по обеспечению психологической под-
держки достигалось с помощью штатного комплекса средств ПП (см. табл. 9,
гл. 8). При этом конкретные рабочие схемы, программы в ходе полета
формировались оперативной группой в соответствии с характером профес-
сиональных задач, этапом длительного КП, особенностями периода психи-
ческой адаптации членов экипажей к условиям полетной жизнедеятельности.
Многолетняя практика убедила в том, что для достижения положительного
эффекта ПП необходимо учитывать динамику процессов психологической
адаптации, в которой выделяется ряд этапов, имеющих отличия, касающиеся
особенностей социально-психологического статуса членов экипажа, их пере-
живаний, актуальных потребностей, включенности механизмов саморегу-
ляции. Учет этих особенностей в различные периоды длительного КП в су-
щественной мере определяет тактику варьирования содержательного комп-
лекса воздействий на эмоциональную и интеллектуальную сферы личности.
Динамика процессов психологической адаптации
к условиям и факторам длительного КП
В динамике психологической адаптации можно выделить несколько этапов
[О.П.Козеренко, 1986; В.И. Мясников, С.И. Степанова, ред., 2000].
Этап предполетной подготовки. Процесс психологической адаптации начи-
нается до полета, когда в ходе предполетной подготовки член экипажа
изучает полетную программу, получает знания и навыки, необходимые для
выполнения профессиональных задач, обучается эффективному групповому
взаимодействию. На основе полученной информации, в соответствии с
370
Психофизиологические аспекты медицинского обеспечения экспедиций на ОС «Мир»
программными целями, а также собственными мотивами и установками,
имеющимся жизненным и «космическим» опытом он строит свой концепту-
альный образ, свою модель предстоящего периода жизнедеятельности в
полете [Г.Т.Береговой, 1987]. Разумеется, априорная модель в дальнейшем
будет подвержена коррекции, однако степень ее адекватности/неадек-
ватности будущим реалиям по основным позициям окажет значительное
влияние на напряженность механизмов психической адаптации в ходе полета.
Этап освоения нового жизненного пространства. Этот этап охватывает
первые 4-6 недель полета, когда человек, переживая непосредственное воз-
действие фактора новизны, практически осваивает необычную жизненную
среду, в которой он испытывает новые ощущения, получает новые впечат-
ления, осваивает новые способы передвижения. Наряду с этим он осваивает
особенности технического обеспечения рабочих операций в невесомости и
специфику взаимодействия с Центром управления полетами при их выпол-
нении. Иными словами, в этот период космонавт активно адаптируется к
условиям КП.
Этап относительной стабилизации жизнедеятельности. Этот этап распро-
страняется на всю основную часть полета. В этот период фактор новизны
условий жизнедеятельности утрачивает свое значение, космонавт полностью
адаптируется к режиму жизни и работы на ОС. Преимущественное влияние на
эмоциональную сферу начинают оказывать факторы однообразия замкнутой
среды, монотонность деятельности, принудительность общения. Действие
этих факторов в сочетании с невесомостью может приводить к транзиторному
нарастанию депривационных эффектов полета. Заключительный этап этого
периода проходит при эмоциональной переориентации членов экипажа на
последующие этапы космического полета (сход с орбиты, посадку корабля).
Обеспечение психологической поддержки экипажей ОС «Мир»
Практика обеспечения орбитальных полетов на ОС «Мир» длительностью
год и более предоставила большие возможности для апробации различных
средств, форм и рабочих схем психологической поддержки, направленных на
решение указанных выше задач.
Психологическая «реконструкция» среды обитания достигалась путем
ежесуточного обеспечения экипажей эмоционально и социально значимой
информацией. Экипажам транслировали сообщения радио и телевидения об
актуальных событиях в жизни страны и за рубежом; звуковые письма и
сообщения о жизни семей, друзей, сослуживцев; музыкальные фрагменты и
видеосюжеты по мотивам популярных ТВ-передач и новых кинофильмов;
обзоры прессы.
Большое внимание уделялось обеспечению бортовых средств и программ
организации досуга. Следует отметить, что реализация мероприятий ПП во
многом зависит от технических возможностей как на борту станции, так и в
наземном комплексе управления полетом. В этом отношении возможности для
реализации программ ПП на ОС «Мир» были существенно расширены по
сравнению с ОС «Салют-6, -7».
Так, начиная со 2-й экспедиции на борту функционировал современный по
тем временам видеомагнитофон 8-мм стандарта, что позволило расширить
371
Гпава 8
объем информации для бортовой видеотеки (до 5 часов записи на 1 кассете
против 20 минут в более раннем варианте).
За время полета ОС «Мир» в бортовой видеотеке накопилось около 190
кассет с записями художественных кинофильмов (комедии, мелодрамы, бое-
вики, детективы и др.) и различных событий земной жизни (авиасалоны,
воздушные соревнования, спортивные праздники и т.п.). Бортовая аудиотека
также претерпела модернизацию за счет использования более емких носи-
телей информации - компакт-дисков. К моменту завершения полета ОС
«Мир» она насчитывала около 200 аудиокассет и компакт-дисков и была
представлена лучшими образцами классической музыки, современной оте-
чественной и зарубежной эстрады, авторской песни, танцевального жанра и
т.д.
На станции имелась большая библиотека (более 150 книг), включавшая
произведения классической и современной литературы - отечественной и
зарубежной, в том числе и на английском языке. По содержанию фоно-,
видеотека, библиотека комплектовались таким образом, чтобы удовлетворять
требованиям разнообразия, новизны, занимательности, создавать возмож-
ности выбора и формирования индивидуальных программ для прослуши-
вания, просмотра и чтения.
Начиная с 3-й экспедиции на борту работала аппаратура, позволявшая
осуществлять радиолюбительскую связь, что существенно расширило воз-
можности контактирования (пусть короткого) космонавтов с внешним миром.
В это же время возможности проведения досуга были отмечены программами
компьютерных игр, поставлявшимися на борт.
Восполнение дефицита социальных контактов достигалось в ходе орга-
низации сеансов нерегламентированного общения членов экипажей с
семьями, друзьями, видными представителями науки, культуры, искусства,
спорта и другими приоритетными персоналиями. Технические возможности
решения этой задачи на ОС «Мир» также были существенно шире, чем на ОС
типа «Салют». Например, начиная с 6-й основной экспедиции обеспечивалась
регулярная телефонная связь членов экипажей с различными наземными
абонентами. Но поистине революционным моментом в этом отношении сле-
дует признать ввод в эксплуатацию спутника-ретранслятора (начиная с 5-й
экспедиции), благодаря чему время одного сеанса видеодиалога в режиме
ЦУП - борт - ЦУП, т.е. в режиме видеотелефона, возросло до 40 минут (про-
тив максимум 15-20 минут в предшествующем варианте связи)
В полетах на ОС «Мир» имелась техническая возможность проведения
радиотелемостов с различными экспедиционными группами, связи с пред-
ставителями общественности, в том числе участниками актуальных событий,
происходящих на разных территориях земного шара.
Направленная регуляция эмоциональной сферы строилась с учетом из-
менений поведения и деятельности членов экипажей в связи с явлением
сенсорной депривации и снижением интереса к отдельным видам операций и
элементам работы, заболеванием или заменой одного из членов экипажа,
изменением программы полета, получением негативно окрашенных сооб-
щений (личного порядка) с Земли, изменением характера межличностных
отношений в экипаже, развитием нештатной (аварийной) ситуации на борту.
В этих случаях ПП имела коррекционную направленность с включением
элементов психотерапии.
372
Психофизиологические аспекты медицинского обеспечения экспедиций на ОС «Мир»
Для решения этой задачи предусматривались:
- включение в бортовую фонотеку и трансляция специально скомпо-
нованных ритмико-динамических программ функциональной музыки;
- обеспечение канала «доверительной связи» для выдачи необходимых
рекомендаций по проведению лечебных процедур;
- беседы врача экипажа и психотерапевта;
- передача руководством полета полной информации о причинах изме-
нений и перспективах полетной программы;
- обеспечение информацией персонального назначения (письма, посыл-
ки, сюрпризы, информационный обмен по пакетной связи и электронной
почте);
- психологическая подготовка лиц, выходящих на связь, в том числе
специалистов Центра управления полетами, в плане соблюдения формы и
содержания переговоров, особенностей общения с каждым членом экипажа и
экипажем в целом.
Другие формы психологического обеспечения, предназначенные для под-
держки адекватного уровня мотивации, реализовались на основе поддер-
жания личных творческих планов членов экипажей, обеспечения положи-
тельных социально-психологических обратных связей по результатам выпол-
ненной работы.
Вполне понятно, что исключительные обстоятельства того или иного КП,
особенно при непрерывной работе некоторых членов экипажей в составе
нескольких экспедиций, определяли усиление штатного комплекса ПП, поиск
и применение ее новых форм в линии полета. Например, в полете врача
В.Полякова специально отмечались хронологически важные «этапы» его жиз-
ни в космосе (полгода, год на орбите); в сеансах теле- и видеовстреч с
коллегами и разработчиками экспериментов обсуждались промежуточные ре-
зультаты его исследований. Такие формы ПП помогают поддерживать психо-
логическое состояние членов экипажа, способствуют укреплению позитивных
внутригрупповых связей.
Свою специфику имело обеспечение психологической поддержки в поле-
тах 18, 20-24-й и 27-й основных экспедиций, выполненных с участием интер-
национального состава экипажей (российские космонавты, астронавты НАСА,
EKA, КНЕС), которые фактически означали начало нового этапа в развитии
пилотируемой космонавтики.
В этих экспедициях возросла неоднородность состава участников по полу,
возрасту, социально-этнической принадлежности, профессиональному и кос-
мическому опыту, программам деятельности и спектру функциональных
обязанностей членов экипажей в полете.
Из 22 членов экипажей в этих полетах лишь семеро россиян имели опыт
многомесячной работы и жизни на ОС «Мир» и владели специфическими
навыками психологического преодоления разнообразных трудностей долго-
временного полета: терпением, умением распределять индивидуальные ре-
сурсы на протяжении летного периода, умением совершенствовать межлич-
ностные отношения в процессе совместной жизнедеятельности. Семеро астро-
навтов участвовали в кратковременных полетах на МТКК «Спейс шаттл», в
которых по понятным причинам приобретается качественно иной опыт: здесь
закрепляются навыки срочной мобилизации индивидуальных психологических
ресурсов, умение отстраняться от помех и действовать с максимальной
373
Глава 8
отдачей по заданному алгоритму. Остальные 8 членов экипажей выполняли
свой первый КП.
Именно эти экспедиции реально продемонстрировали, насколько важно
при организации психологического обеспечения учитывать нюансы культу-
рального фактора. Языковой «барьер», различие стилей жизни и работы, тра-
диций, социально-психологических навыков и др. в сочетании с особен-
ностями космического опыта у астронавтов и космонавтов при отсутствии
должного внимания к ним могут создавать предпосылки к формированию
дополнительного психогенного воздействия на участников полетов.
Психологическое обеспечение международных экспедиций осуществлялось
в рамках штатной системы при тесном взаимодействии специалистов России и
США на основе интеграции принципиальных подходов обеих сторон и
согласованных требований.
Особое внимание уделялось увеличению объема бортовых средств в соот-
ветствии с предпочтениями членов экипажей (книги, газеты, журналы на анг-
лийском языке, комплекты музыкальных записей и видеосюжетов, компакт-
диски, фотоальбомы и т.д.).
Согласно принятому принципу «паритета» (равные возможности для всех
членов экипажа), обеспечивались все виды поддерживающих мероприятий,
включая трансляцию информационных блоков, связь с семьями и друзьями,
доставку посылок с грузовыми кораблями «Прогресс» и экипажами МТКК
«Спейс шаттл».
Уроки применения психологической поддержки экипажей
на ОС «Мир»
Оценка эффективности отдельных средств и системы в целом проводилась
на основе анализа мнений и высказываний космонавтов, с одной стороны,
и данных психоневрологического контроля их состояния в ходе полета с
другой.
Профессиональная деятельность. Все без исключения космонавты отме-
чают, что лучшим «психологическим лекарством» в полете является работа.
Это согласуется с результатами прошлых исследований [J.W.Eberhard, 1967],
по которым при деятельности человека в автономных условиях (убежища,
ракетные базы, антарктические станции, космический полет) следует ожидать
предпочтение труду и изобретаемым оригинальным занятиям для заполнения
досуга. Наиболее популярные виды занятий помимо работы - чтение лите-
ратуры, просмотр кинофильмов и ТВ-передач, беседы. У космонавтов в
качестве вида отдыха пользуется популярностью обзор Земли через иллюми-
натор.
Опыт обеспечения полетов на ОС «Мир» подтвердил, что четкая и насы-
щенная программа обеспечивает занятость, а чувство удовлетворенности
выполненными операциями, подтвержденная важность результатов формиру-
ют состояние субъективного комфорта, стимулируют творческую активность
членов экипажа.
Более того, можно с уверенностью говорить о том, что практически все
остальные аспекты жизнедеятельности воспринимаются космонавтами сквозь
призму успеха/неуспеха профессиональной деятельности. Это относится и к
частным оценкам космонавтами мероприятий ПП.
374
Психофизиологические аспекты медицинского обеспечения экспедиций на ОС «Мир»
Информационное обеспечение. В рамках ПП речь идет главным образом о
предоставлении членам экипажа информации неслужебного характера (но-
вости, известия из дома, отряда и т.п.), потребность в которой, как известно,
актуализируется в условиях средовых и социальных ограничений. Как мы
убедились, ежедневная трансляция на борт такой информации является важ-
ным средством поддержания психологического комфорта у членов экипажей.
Проблемы возникают, когда происходит изменение программы и отсут-
ствует оперативная информация о перспективе полета или, как это наблю-
далось в полета на ОС «Мир», когда осложняется обстановка в обществе,
снижается престиж космической отрасли. В этих случаях оказывается полез-
ной систематическая передача «новостей» о ходе решения возникших проб-
лем, что обеспечивает эффект «участия» и снижает эмоциональную напря-
женность у членов экипажей.
Свою специфику данный вид ПП имеет при обеспечении международных
экспедиций.
По понятным причинам (т.н. языковой барьер, особенно в начальной фазе
полета) иностранным членам экипажа трудно ориентироваться в чужой
информационно-речевой среде, воспринимать ежедневно транслируемые на
борт новости на русском языке, улавливать неформальные нюансы в пере-
говорах с наземными службами. В таких случаях проблема успешно решается
путем отправки новостных материалов по электронной почте, а также введе-
ния дополнительного канала УКВ-связи, что позволяет обеспечить получение
информации и вести переговоры на родном языке.
В рамках информационного обеспечения проблемы возникают также в
связи с необходимостью передачи члену экипажа негативной информации
личного порядка (болезнь, смерть близкого человека). В таких случаях реше-
ние принимается на основе индивидуального подхода, с учетом всех обстоя-
тельств и ситуации на борту.
Внешние коммуникации. По общему признанию всех длительно летавших
экипажей, штатная система психологической поддержки является важным
фактором поддержания нормального самочувствия и работоспособности. При
этом на первое место ставится, как правило, возможность приватной связи с
семьей и сеансы нерегламентированного общения как с близкими, друзьями,
так и различными представителями общественной жизни.
В ходе организации такой связи большое значение имеет техническое
обеспечение встреч. В этом отношении на первый план выступали телефон-
ные переговоры и сеансы связи через спутник-ретранслятор. При этом важно
обеспечить режим «видеотелефона», который отличает подобные сеансы
нерегламентированного общения эмоциональной насыщенностью и выражен-
ным положительным эффектом. Двусторонняя видеосвязь предпочтительна
для всех членов экипажей. При наличии односторонней видеосвязи предпоч-
тение получает информация по каналу «Земля - борт». Выраженным оптими-
зирующим эффектом отличаются телерепортажи (телемосты) на борт с места
событий. Данный вид ПП имел свои особенности при обеспечении между-
народных экспедиций. Сеансы встреч экипажей с представителями культуры
использовались группой ПП в интересах реализации установки на экипаж как
целое. При этом неизменно позитивный результат отмечался, когда сценарии
подобных сеансов предусматривали по мере возможности пропорциональное
включение сюжетов и обращений к членам экипажа на разных языках.
375
Глава 8
Важным способом коммуникации следует признать также переписку по
электронной почте, которая позволяет членам экипажа надежно сохранять
контакт с семьями и близкими на Земле, независимо от внешних организа-
ционно-административных и временных факторов.
Позитивно оценивается рядом космонавтов и радиолюбительская форма
связи.
Вместе с тем необходимо подчеркнуть и обратную сторону столь высокого
эффекта при использовании современных технических средств. Она прояв-
ляется в формировании своеобразной психологической зависимости, что в
случае отказов техники может привести к выраженным эмоциональным по-
следствиям, снижающим эффективность конкретного средства психоло-
гической поддержки.
Поэтому при ее обеспечении исключительно важно соблюдать принцип
разнообразия при подборе средств как в содержательном, так и в фор-
мальном аспектах. Это относится и к содержанию бортовых видео-,
музыкальных программ, библиотеки, и к информации, транслируемой на борт,
равно как и составу наземных абонентов, принимающих участие в сеансах
«встреч».
Бортовые ресурсы ПП. Выраженное позитивное психологическое воз-
действие оказывают передаваемые с грузовыми транспортными кораблями
«Прогресс» и экипажами экспедиций посещения почта, звуковые «письма»,
семейные видеофильмы, сюрпризы. Систематическое пополнение функциони-
ровавших на борту аудио- и видеотек, библиотеки обеспечивало благо-
приятные условия для выбора индивидуальных и общих программ проведения
досуга.
Полезной оказалась сложившаяся в ходе обеспечения долговременных
полетов традиция отмечать на борту праздники, дни рождения, юбилеи
членов экипажей. В преддверии этих дат на борт доставлялись поздрави-
тельные адреса, подарки. По признанию космонавтов, такие знаки внимания
вносили столь необходимую сердечность и душевную теплоту в жестко запро-
граммированную полетную жизнь и помогали поддерживать в экипаже хоро-
ший психологический климат.
В плане решения психологических проблем обитаемости выраженным
позитивным эффектом, наряду с возможностями уединения, отличаются худо-
жественные средства: красочные репродукции шедевров живописи, художест-
венные и семейные фотографии, видовые кинофильмы и особенно музы-
кальные программы, что создает известную эстетичность условий жизнедея-
тельности на борту и таким путем способствует поддержанию эмоционального
и рабочего тонуса у членов долговременных экспедиций.
Психологическая поддержка семей космонавтов. Длительный космический
полет является серьезным испытанием не только для космонавтов, но и для
членов их семей.
Проблемы, возникающие в семье, могут стать дополнительным источником
психологических проблем для члена экипажа в полете. Поэтому группа ПП
должна предусматривать поддержку семей как неотъемлемую часть своей ра-
боты (совместно с врачом экипажа) в рамках целостной системы ПП. Это
относится к поддержанию устойчивых рабочих контактов с семьями во время
полетов, в ходе которых передается информация о самочувствии членов эки-
пажей, выполнении ими ответственных операций (например, внекорабельной
376
Психофизиологические аспекты медицинского обеспечения экспедиций на ОС «Мир»
деятельности, предоставлению дополнительных сеансов телефонных пере-
говоров или радио- и видеовстреч.
Специальная разъяснительная работа с членами семей проводится для
снятия эмоциональной напряженности и тревоги в случаях возникновения на
борту нештатных ситуаций, которые семьи по понятным причинам склонны
драматизировать, чему нередко способствуют средства массовой инфор-
мации. В таких случаях в адрес семей передается точная информация, исхо-
дящая от руководителя полета, доверенного лица, врача экипажа, которая
сообщается в корректной форме, что, как правило, с достаточной надеж-
ностью решает психотерапевтические задачи.
Проблемы, связанные со здоровьем членов семей, также служат пред-
метом заботы группы ПП. В подобных случаях организуются (через своих
представителей или руководство) необходимые консультации с соответст-
вующими специалистами.
Наибольшую трудность представляют проблемы, связанные с несчаст-
ными случаями в семье и передачи в связи с этим негативной информации на
борт. Как уже говорилось, подобные вопросы применительно к каждому кос-
монавту рассматриваются в индивидуальном порядке и решаются с учетом
мнения семьи.
В заключение необходимо отметить, что обеспечение долговременных
экспедиций на ОС «Мир» предоставило специалистам широкие возможности
для применения различных форм и путей поддержания психологического
благополучия человека, работающего в космическом аппарате, что способ-
ствовало совершенствованию системы ПП. Полученный опыт свидетельствует,
что система психологической поддержки во взаимодействии с другими
направлениями сопровождения (рациональный режим труда и отдыха, психо-
неврологический мониторинг состояния, планирование программ деятель-
ности и т.д.) является эффективной мерой психологической защиты человека
на орбите.
Литература
Александровский Ю.А. Состояния психической дезадаптации и их компенсация
(пограничные нервно-психические расстройства). - М., 1976.
Анохин П.К. Очерки по физиологии функциональных систем. - М., 1975.
Береговой Г.Т., Григоренко В.Н., Богдашевский Р.Б., Почкаев И.Н. Космическая
академия. - М., 1987.
Бернштейн Н.А. Очерки физиологии движений и физиологии активности. - М.,
1966.
ГОСТ Р 50804-95. Среда обитания космонавта в пилотируемых космических
аппаратах. Общие медико-технические требования. - М., 1995.
Козеренко О.П. Психологическая поддержка. Результаты медицинских
исследований, выполненных на орбитальном научно-исследовательском комплексе
«Салют-6 - Союз» / О.Г.Газенко, ред. - М., 1986. - С. 189-196.
Лебедев В.И. Личность в экстремальных условиях. - М., 1989.
Леонтьев А.Н. Деятельность. Сознание. Личность. - М., 1975.
ЛиндслиД. (ред.) Человек в длительном космическом полете. - М., 1974.
Лурия А.Р. Основы нейропсихологии. - М., 1973.
Мясников В.И., Козеренко О.П. Профилактика психоэмоциональных нарушений в
длительном космическом полете средствами психологической поддержки // Космич.
биол. - 1981, - Т.15, № 2. - С. 25-29.
377
Глава 8
Мясников В. И., Козеренко О.П., Богдашевский Р.Б. Психологическая надежность
космонавтов в полете // Космическая биология и медицина: Руководство по
физиологии / О.Г.Газенко, ред. - М., 1987. - С. 88-102.
Немчин ТА. Адаптация человека к экстремальным условиям и нервнопсихическое
напряжение // Вести. ЛГУ. - 1977. - № 11.
Проблема психической астенизации в длительном космическом полете /
В.И.Мясников, С.И.Степанова, ред. - М., 2000. - С.141-159.
Психологическая поддержка: Справочник по космической биологии и медицине /
А.И.Бурназян, О.Г.Газенко, ред. - М., 1983. - С. 208-210.
Eberhard J. W. The problem of Off-duty Time in Long-duration Space Missions. - NASA
CR-96721. Vol. 1-2, NASA: Serendipity Associates, McLean, VA, 1967.
Grigoriev A.I., Kozerenko O.P., Myasnikov V.I., Egorov A.D. Ethical problems of
interaction between ground-based personnel and orbital station crewmembers // Acta
Astronaut. - 1988. - Vol. 17, № 2. - P. 213-215.
Gunderson Е.К.Е. Individual bechavior in confined or isolated groups // Man in Isolated
and Cofinement I J.E.Rasmussen, ed. Chicago; Aldine Pabl. C., 1973. P. 145-164.
Kozerenko O.P., Sled A.D., Sainitsky V.P. Psychological support: Russian experience 11
Proceedings of the 68th Annual Meeting of American Aerospace Medical Association. -
Chicago - May 1997. - P. 56.
Проблемы психологического взаимодействия
в международных экипажах
А.Д.Следь, О.П.Козеренко, В.И.Гущин, Ю.М.Пустынникова
Проблемные ситуации в процессе внутригруппового взаимодействия в
международных экипажах впервые были отмечены еще в период проведения
экспедиций посещения (ЭП) с участием иностранных космонавтов на орби-
тальных станциях (ОС) «Салют-6, -7» (программа «Интеркосмос»), а также
совместных длительных космических полетов (КП) на станции «Мир»
[BJ.BIuth, 1984; O.G.Gazenko et al., 1976; A.I.Grigoriev et al., 1988; N.Kanas,
1990; N.Kanas et al., 2000; O.P.Kozerenko et al., 1997; V.Lebedev, 1988]. Полу-
чили известность описанные в зарубежной научно-популярной литературе
явления психологического дискомфорта и напряженности при общении, воз-
никавшие в полете у космонавтов из Чехословакии, Афганистана и Франции и
их партнеров из советских экипажей [BJ.BIuth, 1984; N.Kanas, 1990; N.Kanas
et al., 2000; V.Lebedev, 1988]. Однако в тот период эти факты рассматривали в
русле естественной социодинамики в «развивающейся группе» в ходе напря-
женной работы на орбите. Собственно этнопсихологическая составляющая
анализировалась в основном только в полетах зарубежных космонавтов -
представителей культур, достаточно дистанцированных от российской этно-
культурной традиции, главным образом граждан так называемых закрытых
этносов исламского и буддистского мира [Н.И.Конрад, 1956; А.Н.Кочетов,
1965; В.А.Полонников, 1983; Г.Лебон, 1896].
Этнопсихологические проблемы во время ЭП рассматривали, как правило,
в русле возможных эмоционально-ностальгических реакций и решали профи-
лактической трансляцией на борт национальных аудио- и видеоматериалов, а
также дополетных консультаций членов экипажа о культуральной специфике
«гостя». Относительная кратковременность совместных полетов и огра-
ниченный объем проводимых в ходе них экспериментов не позволяли
378
Психофизиологические аспекты медицинского обеспечения экспедиций на ОС «Мир»
разделять специфические этнокулыуральные и этнопсихологические проб-
лемы от социально-психологических проблем периода острой адаптации.
Только с началом длительных совместных полетов с участием партнеров
из Европейского космического агентства, Франции, ФРГ, а затем и амери-
канских астронавтов на ОС «Мир» (программа «Мир - НАСА») оказалось
возможным по-новому взглянуть на эти проблемы.
В частности, следует отметить, что объективной причиной описанных да-
лее примеров взаимодействия в ряде полетов по этой программе послужило
наличие двух четко определяемых национальных парадигм освоения около-
земного космоса - российской и американской.
Российская «школа» формировалась на опыте продолжительных (6-12 и
более месяцев) орбитальных экспедиций с экипажами, состоящими из 2-3
человек, в то время как американская - на опыте кратковременных (до 10-14
суток) полетов достаточно больших групп людей (до 6-8 человек).
И если в рамках американской парадигмы кратковременность полета и
значительное число участников определили требования к жесткому
регламентированию программы и ограниченности объема ответственности
каждого астронавта только за свой участок работы, то в рамках российского
опыта типичной являлась практика широкой взаимозаменяемости среди чле-
нов экипажа и относительная лабильность планирования программы в ходе
полета (проблемное планирование по отклонениям).
Эти коренные позиции привели к определенным отличиям как в тре-
бованиях по отбору и подготовке участников экспедиций, так и в принципах
составления и контроля полетных программ.
В конечном итоге эти реалии формировали у космонавтов и астронавтов
различные модели профессионального поведения и внутригруппового взаи-
модействия.
В настоящее время у нас выработалось устойчивое представление, что
интегральная характеристика групповой сплоченности является функцией от
целого ряда психологических, этнокультурных и этнополитических пере-
менных
Gs = f (Bl, Etn, Exp, Rd, Pol, Psyn),
где Bl - базисные установки личности (конформизм, эмоциональная лабиль-
ность, коммуникабельность и т.д.); Etn - этнопсихологическая составляющая,
характеризующая параметры этнокультурного различия участников полета и
наличие потенциально конфликтогенных поведенческих паттернов взаи-
модействия; Ехр - психологическая история группы, опыт дополетного
взаимодействия в ходе подготовки, неформальных контактов и экстремальных
тренировок; Rd - возможная интерференция профессионально-ролевых
позиций в ходе совместной жизнедеятельности на борту, профессиональный
паттерн деятельности; Pol - актуальная политическая конъюнктура, опре-
деляющая степень и вектор психологического влияния на членов группы
внешних референтных групп; Psyn - собственно фактор длительного КП,
оцениваемый как психоневрологический статус членов группы с параметрами
астенизации и обострения индивидуальных характерологических черт личности.
379
Глава 8
Долговременные совместные полеты на ОС «Мир» продемонстрировали с
этой точки зрения не просто взаимодействие членов экипажей различных
национальностей, но взаимодействие различных «моделей поведения» в кос-
мосе и возникающие при этом психологические проблемы.
В большинстве случаев реакции членов экипажей были связаны не только
с их индивидуально-психологическими особенностями, но и с типичностью
некоторых психологически сложных ситуаций. Именно поэтому мы считаем
значимым скорее описание условий и предпосылок развития данных фено-
менов внутри- и межгруппового взаимодействия, а не указание (за малым
исключением) конкретных участников этих событий.
Методические подходы к оценке группового взаимодействия
в ходе полетов
Основным источником психологической информации об особенностях
межличностного взаимодействия в экипаже являются данные переговоров
экипажа со специалистами Центра управления полетами, телевизионные
сеансы связи, а также прямое общение членов группы психологической под-
держки с космонавтами [O.G.Gazenko et al., 1976; A.I.Grigoriev et al., 1988;
И.С.Замалетдинов, 1993; Ф.Н.Усков, 1986]. Психологический анализ интерак-
тивной базы данных позволяет судить как о текущем психологическом статусе
членов малой группы, так и о признаках конфликтной напряженности в эки-
паже.
Спецификой международных космических полетов является, прежде всего,
то, что проблема неформального лидерства на борту ОС в условиях этих по-
летов трансформируется из интрагрупповой проблемы в проблему межнацио-
нальных статусных отношений на борту станции, где члены экипажа вынуж-
дены порой выступать в роли статусных этнических «заложников». Это
связано с тем, что представители разных наций являются не только участ-
никами полетных «команд», но одновременно остаются членами нацио-
нальных групп и, следовательно, должны удовлетворять не только полетные
интересы, но и интересы своих стран и национальных космических агентств
(так называемый феномен социальной перцепции). В перспективном плане
важно понимать, что к внешним индикаторам группового лидерства, как пра-
вило, относят формальное доминирование в переговорах, а также инициа-
тивность в тематике поднимаемых в них вопросов.
Факультативными признаками скрытой конфликтности в отношениях меж-
ду членами экипажа мы считаем статистически значимое сужение круга
неформального общения и диагностируемое снижение интегрального объема
речевого общения до минимума, определяемого необходимостью участия в
совместной деятельности. Немаловажное значение имеет также оценка экс-
прессивных параметров речевого высказывания в ходе переговоров и фор-
мантные характеристики речи.
В диагностических заключениях психоневрологов в ходе наблюдений
фиксировались неблагоприятные феномены группового взаимодействия, та-
кие, как внутригрупповое дистанцирование, формальность отношений, при-
знаки отчуждения, конфликты и др. Кроме того, эпизодически, методом
независимых экспертных оценок по параметрам «трудности группового
380
Психофизиологические аспекты медицинского обеспечения экспедиций на ОС «Мир»
взаимодействия в экипаже» и «конфликты внутри экипажа и с наземными
службами» производилась оценка степени психологического неблагополучия
в сфере группового взаимодействия [А.А.Герасимович, Н.М.Рудометкин,
1998].
Условия успешной адаптации в международном экипаже
Как известно, в рамках когнитивистской модели межгрупповой интеракции
Тэшфелом еще в середине прошлого века был сформулирован «закон
неизбежности установления позитивно валентных различий в пользу ингруп-
пы». Согласно его представлениям, «даже если не существует объективных
противоречий между взаимодействующими группами, можно изначально
предполагать межгрупповую дискриминацию в форме ингруппового фавори-
тизма и аутгрупповой враждебности» [H.Tajfel, 1974]. Поэтому в ходе дли-
тельных совместных полетов нам следует ожидать, что межкультуральные,
профессиональные, религиозные, психодинамические и другие различия
будут выступать лишь в качестве повода, пускового механизма, «рациональ-
ного фона» для эмоционального дренажа аутгруппового антагонизма. Однако
на практике, в отличие от теоретических предположений, эти эпизоды не
имели, как правило, необратимого характера, и в полетах международных
космических экипажей они неоднократно успешно преодолевались [N.Kanas et
al., 2000; O.P.Kozerenko et al., 1997; И.С.Замалетдинов, 1993; Ф.Н.Усков, 1986;
А.А.Герасимович, Н.М.Рудометкин, 1998; H.Tafel, 1974; М.А.Новиков и соавт.,
1977; D.A.Holland, 1995; N.Kanas et al., M.E.Morphew et al., 1997]. Вполне
возможно, что это определялось фактом полигрупповой включенности членов
международного экипажа и соответственно опытом переключения своих
ролевых позиций в разнообразных группах.
Как известно, наиболее значимым фактором успешной персональной
адаптации в любой, в том числе международной, группе является спо-
собность субъекта ориентироваться на ценности остальных членов группы в
целом, а также на установление эмпатических взаимоотношений с парт-
нерами. Известно, что группа наиболее позитивно воспринимает членов, в
структуре оценочных критериев которых доминирует направленность на
эмпатические взаимоотношения и социальное взаимодействие [И.С.Зама-
летдинов, 1993; М.А.Новиков и соавт., 1977; D.A.Holland, 1995; А.Г.Ви-
ноходова, 1998; В.И.Гущин и соавт., 1997; А.А.Леонов, В.И.Лебедев, 1975;
Д.Майерс, 2000; Г.М.Андреева, А.И.Донцов (ред.), 1981; V.I.Gushin, 1995;
A.Harrison, M.Con-nors, 1984; D.Manzey et al., 1995; J.M.Nicholas, H.C.Foushee,
1990; P.Santy et al., 1993; R.Shoholtz, B.Bosley, 1988], возникающие в ходе
совместной деятельности, которая, выражаясь терминологией Б.Ф.Поршнева,
приводит к «консолидации группового сознания» [Б.Ф.Поршнев, 1967]. В
частности, с нашей точки зрения, это подтверждается позицией, которую
занимала не имевшая на ОС «Мир» серьезных психологических проблем
Ш.Люсид. Она, по словам руководителя службы психологической поддержки
НАСА Э.Холланда, «если ей необходимо было выбирать между работой и
социальными отношениями, выбирала социальные отношения». В своих
интервью она неоднократно подчеркивала, что имела дело с «исключительно
замечательными людьми», демонстрируя таким образом эмпатические
установки в общении. Пример Люсид, по мнению Э.Холланда, указывает, что
381
Гпава 8
успешность адаптации более связана «с личностью, отношениями, рабочим
стилем» [D.A.Holland, 1995; M.E.Morphew et al., 1997].
He надо, однако, забывать и то, что в силу объективных обстоятельств ро-
левые функции, принятые на себя Люсид в экипаже, были успешно санк-
ционированы остальными членами группы.
Примером того, что так называемая позиция чужого обусловлена преиму-
щественно личностной совместимостью и успешной ассимиляцией ценностей
конкретной группы, являются особенности динамики внутригрупповой адап-
тации одного из астронавтов. В полете он адекватно взаимодействовал с
космонавтами экипажа, с которыми вместе готовился к полету, но имел проб-
лемы во взаимоотношениях с другим российским экипажем, время совместной
подготовки с которым было незначительным [M.E.Morphew et al., 1997].
Российские же члены этого экипажа, в свою очередь, хорошо сработались со
следующим прибывшим на станцию представителем НАСА. Наконец, столь
успешно адаптировавшаяся Ш.Люсид отмечала, что работа со вторым рос-
сийским экипажем потребовала от нее некоторых изменений в психоло-
гических установках [D.A.Holland, 1995]. По-видимому, это подтверждает пра-
вомерность высказанных в свое время Л.И.Уманским представлений о поэтап-
ном формировании групп как коллективов (с последовательным формиро-
ванием внутригруппового фаворитизма) [Л.И.Уманский, 1980].
Успешная групповая динамика, как показывает практика, несет и более
широкую системную функцию адаптации. Члены таких групп, как правило,
существенно проще переносят индивидуальное приспособление к неблаго-
приятным факторам космического полета [O.P.Kozerenko et al., 1997;
И.С.Замалетдинов, 1993; М.А.Новиков и соавт., 1977; M.E.Morphew et al.,
1997]. В частности, по некоторым данным [А.А.Герасимович, Н.М.Рудометкин,
1998], члены психологически успешных экипажей высказывали меньшее
число соматических жалоб. И хотя анализ причинно-следственной детерми-
нации в данном случае остается открытым, мы можем с уверенностью, вслед
за Н.Триплеттом [А.В.Петровский, М.Г.Ярошевский (ред.), 1985], говорить об
эффекте «социальной фацилитации в психосоматическом аспекте».
Ситуация «гость - хозяин»
Впервые данная проблема была выявлена в ходе психологического
обеспечения длительных КП в Советском Союзе. Возникала она при одно-
временном пребывании на станции основного экипажа, адаптировавшегося к
воздействию невесомости, хорошо изучившего станцию и находящегося в
процессе выполнения комплексной полетной программы, и летевшего на
короткий период времени (7-14 суток) экипажа посещения. У членов ЭП
эффективность деятельности в первые сутки была снижена из-за острого
периода адаптации к невесомости и некоторым другим факторам полета.
Поэтому в ряде случаев основной экипаж выступал в качестве «радушных
хозяев», вынужденных возложить на свои плечи выполнение не только
собственных плановых задач обеспечения ЭП, но и проведение ряда работ
вновь прибывших гостей. Ситуация «гость - хозяин» имела, таким образом,
амбивалентный характер: наряду с безусловно эмоционально-позитивной
функцией дополнительного общения в условиях социальных ограничений в
382
Психофизиологические аспекты медицинского обеспечения экспедиций на ОС «Мир»
КП, она являлась также источником профессионального и психического
напряжения и в определенной мере снижала эффективность взаимодействия
в экипаже, т.е. вызывала эффект так называемой социальной ингибиции
[А.Г.Виноходова, 1998; А.А.Леонов, В.ИЛебедев, 1975 и др.].
В полетах по проекту «Мир - НАСА» ситуация «гость - хозяин» получила
несколько иное развитие. Оно было вызвано уже не столько различным сро-
ком пребывания на станции, сколько разнонаправленностью полетных про-
грамм россиян и американцев, социальными ролями, принятыми членами эки-
пажа в связи с этим, и, что не менее важно, статусными амбициями парт-
неров.
Более того, в силу объективных причин, связанных с нескоординирован-
ностью сроков поставки бортового оборудования, в первых полетах «Мир -
НАСА» американскими астронавтами констатировалось избыточное коли-
чество свободного времени. На фоне этого интересно отметить существенные
различия в оценке ролевых позиций. Так, один из астронавтов отмечал в
своих дневниках, что, поскольку русские не привлекали его к выполнению
ряда полетных операций, он чувствовал себя «одиноким странником». И в то
же время российские партнеры оценивали это как нежелание включиться в
текущую рутинную деятельность на борту [M.E.Morphew et al., 1997]. В
последующих полетах астронавты получили официальный статус борт-
инженера станции, обязывающий их участвовать в обслуживании станции,
что облегчило процесс взаимной психологической адаптации в междуна-
родных экипажах.
• В длительных КП российские космонавты были вынуждены тратить
большое количество своего времени на выполнение ремонтно-восстано-
вительных (РВР) и технолого-отладочных работ (ТОР), от которых зависели
безопасность и эффективное функционирование станции, в том числе и пер-
спективное выполнение научной программы. Это, к сожалению, объективная
реальность, свойственная любой «большой социотехнической системе»
[А.Халл, 1975; Б.Б.Гнеденко, ред., 1971]. При этом в соответствии с ожида-
ниями русских американцы как полноправные члены экипажа должны были
бы активно участвовать в операционно-технологических работах. Подчас
астронавты оказывались перед серьезной альтернативой выбора: отдать
приоритет научным исследованиям и полностью выполнить свою личную
программу (позиция «гостя») или часть времени посвятить вместе с русскими
ремонту в ущерб своим «ингрупповым» планам, но в пользу перспективных
работ. Таким образом, ситуация «гость - хозяин» воспроизводилась, но в
несколько другом виде, где существенную роль начали играть установки и
профессиональные приоритеты наземных, референтных, аутгрупп. Тем не
менее, когда американские члены экипажа участвовали в работах по обслу-
живанию станции наравне с русскими, это психологически «сближало»
экипаж [Б.Б.Гнеденко, ред., 1971; В.С.Агеев, 1983].
Феномен групповой изоляции
Еще со времен Дж.Морено [В.С.Агеев, 1983] в ходе социометрических
исследований было обнаружено наличие так называемых маргинальных
членов экипажа, не включенных в социограмму позитивного выбора группы.
Вообще вопросы групповой сплоченности, связанные с проблемой конфор-
383
Глава 8
мизма и нивелировки личностных позиций, являются одной из старейших
проблем социальной психологии [Д.Майерс, 2000]. В частности, по мнению
А.А.Леонова, В.И.Лебедева (1975), в любой изолированной малой группе
можно выделить психологически приемлемых и неприемлемых (отвергаемых)
лиц, так называемых чужаков. Ранее в многочисленных исследованиях малых
групп, проведенных в модельных и натурных условиях, было показано, что в
процессе сплочения группы возникает психологический феномен «уподоб-
ления» образа других членов экипажа образу себя [А.Г.Виноходова, 1998;
В.И.Гущин и соавт., 1997; А.А.Леонов, В.И.Лебедев, 1975; Б.Б.Гнеденко, ред.,
1971; В.С.Агеев, 1983; В.И.Гущин и соавт., 1997; Ф.Н.Усков и соавт., 1982].
Особенно отчетливо это проявляется в группах, вынужденных сущес-твовать
в экстремальных условиях. В качестве примера можно обратиться к наблю-
дениям Ю.А.Сенкевича (1999), проведенным в многонациональном меж-
дународном экипаже во время длительного плавания папирусной лодки «Ра».
В ходе автономной экспедиции «другие» члены группы начинают воспри-
ниматься как близкие, похожие в поведении, привычках, взглядах на жизнь и
друг на друга и, главное, на самого оценивающего субъекта. В то же время те
члены команды, которые не считают себя (и не воспринимаются другими) как
подобные, близкие окружающим, т.е. не воспринимают систему ценностей,
принятую в группе, часто оказываются в группе в позиции «аутсайдера» или
«чужака» [BJ.BIuth, 1984; N.Canas et al., 2000; А.Г.Виноходова, 1998;
Д.Майерс, 2000; Г.М.Андреева, А.И.Донцов, ред. 1981; A.Harrison, М.Connors,
1984; D.Manzey et al., 1995; J.M.Nicolas, H.C.Foushee, 1990; P.Santy et al., 1993;
R.Shonholtz, B.Bosley, 1988; В.И.Гущин и соавт., 1997; R.L.Helmerich, 1980;
G.R.Leon, V.S.Koscheev, 1997].
Опыт совместных долговременных полетов российских и американских кос--
монавтов на станции «Мир» особо подчеркнул значимость этой проблемы.
Неспособность или нежелание адекватно перестроить свою систему аттитю-
дов рационализировалось двумя основными способами:
- другим членам экипажа приписывались конформизм и связанные с ним
психологические свойства (например, карьеризм, неискренность и пр.);
- внимание концентрировалось на поиске объективно существующих
факторов, объясняющих проблемы во взаимопонимании. Именно так могут
быть интерпретированы некоторые, предъявляемые, как правило, после
полета жалобы на мешающий установить адекватные взаимоотношения со
своими партнерами языковой барьер, различия в культуре, обычаях, менталь-
ности и т.п. [Г.М.Андреева, А.И.Донцов (ред.), 1981; P.Santy et al., 1993;
R.L.Helmerich, 1980].
Примером национальных различий в ментальности могут явиться психо-
логические реакции российских и американских космонавтов на проблемные
ситуации со здоровьем. Как показала практика российских длительных КП,
космонавты не склонны заострять внимание на возникавших у них в ходе по-
лета проблемах, особенно медицинских и психологических [O.G.Gazenko et al.,
1976; A.I.Grigoriev et al., 1988; N.Canas, 1990; M.E.Morphew et al., 1997].
Астронавты же, напротив, проявляли существенно большую открытость в дан-
ных вопросах, в некоторых случаях специально заостряя на них внимание
[M.E.Morphew et al., 1997]. Вероятно, подобные заявления, вынесенные за
пределы контактной ингруппы, могли восприниматься русскими космонавтами
как призыв партнера по экипажу о помощи. Американцы же рассматривали
384
Психофизиологические аспекты медицинского обеспечения экспедиций на ОС «Мир»
данную ситуацию с точки зрения осознания своих проблем и готовности их
преодолеть, т.е. как психологически позитивную. Эти различия отмечались и
по отношению к другим аспектам жизнедеятельности смешанных экипажей на
борту ОС «Мир».
Как правило, различия в подходах к одной и той же проблеме были
обусловлены различным практическим опытом освоения космоса. Можно
сказать, что длительные КП привели космонавтов к выводу о необходимости,
прежде всего, научиться «жить и выживать в космосе» [O.P.Kozerenko et al.,
1997]. Считая научные программы ведущей целевой функцией полета и стре-
мясь их максимально выполнить, они тем не менее при необходимости были
вынуждены отдавать приоритет непредусмотренным в стратегическом плане
полета ремонтным работам на орбитальной станции. Астронавтов короткие
полеты на корабле «Спейс шаттл» ориентировали, прежде всего, на воз-
можно полную реализацию текущей программы полета [M.E.Morphew et al.,
1997]. Однако в случае возникновения неполадок в ходе экспериментов аме-
риканская парадигма профессиональной деятельности предполагала отказ от
выполнения эксперимента, а не проведение РВР. Данное различие подходов
может служить основанием для конфликта интересов при распределении ре-
сурсов рабочего времени, взаимных претензий по поводу участия/неучастия в
деятельности. С точки зрения ученых, внешних заказчиков проводящихся на
борту станции исследований, позиция астронавтов более предпочтительна.
Однако при возникновении аварийных ситуаций космонавты, как правило,
оказываются психологически более готовыми к этим ситуациям и более
профессионально определяют оперативные приоритеты [O.P.Kozerenko et al.,
1997].
Таким образом, с учетом различий в профессиональном опыте, ни та, ни
другая позиции не могут быть отнесены к безусловно негативным, но непо-
нимание их источника может вести к неблагоприятным изменениям в перс-
пективных взаимоотношениях на станции.
Феномен психологической организации пространства
Как известно, в ходе социального бытия у человека формируется метрика
«психологического пространства». Так, в середине пятидесятых годов Эд.Хол-
лом в рамках созданной им научной дисциплины «проксиматики» были вы-
делены четыре пространственные зоны: интимная, личностная, социальная и
общественная [А.И.Галактионов, А.Д.Следь, 1974].
Интимное пространство - это зона (15-46 см), максимально приближенная
к телу человека и, по-видимому, наиболее важная, так как человек охраняет
ее, как будто это его собственность. Она, безусловно, закрыта для «втор-
жения» посторонних людей. Разрешается проникнуть в эту зону только тем
лицам, кто находится с человеком в тесном эмоциональном контакте.
Личная зона (46 см - 1,2 метра) - это эмоционально детерминированная
зона, открытая для лиц с ситуативным эмоциональным контактом. Это зона
дружеских вечеринок, официальных фуршетов и т.д.
Социальная зона (1,2-3,6 метра) - это зона психологического комфорта в
условиях социального контакта с посторонними или не очень знакомыми
людьми. Это оптимальная зона для межличностных социальных контактов.
385
Глава 8
И наконец, общественная зона (более 3,6 метра) - это контактная зона
взаимодействия с большой группой людей.
На практике важно помнить, что индивидуальные линейные метрики упо-
мянутых зон, и прежде всего личной и социальной, культурально и этнически
детерминированы, т.е. определяются такими факторами, как «национальные
установки», «национальный темперамент», «межличностная толерантность»,
«характеристики интраэтнического фаворитизма», личностных культуральных
установок и т.д.
В процессе «освоения» станции у космонавтов также формируется про-
странство личностного предпочтения, в которое включаются те зоны и
предметы на станции, в которых они чувствуют себя психологически наи-
более комфортно. Как правило, эти зоны либо профессионально, либо эмо-
ционально аттрибутированы и несут в себе отпечаток личной жизни чело-
века. Известны примеры, когда члены экипажа, облюбовав для себя прием-
лемую зону, насыщали ее атрибутами земного быта (плакаты, фотографии и
т.п.). В частности, один из астронавтов отмечал, как важно иметь на станции
свой уголок, пусть даже и небольшой, но принадлежащий только ему; и во
время полета посягательство на облюбованное место воспринималось им
крайне болезненно.
В условиях вынужденного проживания в замкнутой среде обитания с
ограниченными ресурсами пространственный фактор может существенно
повлиять на параметры внутригруппового психологического климата. В прак-
тическом плане нужно помнить, что негативное воздействие этого фактора
имеет, как правило, подсознательный кумулятивный характер. Выведение
этих процессов на уровень сознательной рефлексии в ходе предполетной
подготовки и рационализация пространственных проблем являются, по наше-
му мнению, достаточно надежной профилактикой возможных по этому факто-
ру проблем в полете.
Вероятно, с позиции психологической организации пространства выше-
описанный феномен «чужаков» может влиять на развитие напряженных
отношений в ситуации «гость - хозяин», поскольку для консолидированной
сплоченной группы, освоившей станцию, появление экипажа посещения
может оказаться дополнительной формой психологического напряжения.
В перспективе решение этого вопроса по мере усложнения конфигурации
МКС, появления новых жизненных объемов и соответственно персональных
кают для членов экипажа, скорее всего, снимется.
Феномен «психологического закрывания»
В процессе ДКП отмечаются закономерные изменения в структуре
межгрупповой интеракции. Изменяются как семантические, так и эмо-
циональные составляющие взаимодействия. Происходит определенное пере-
структурирование параметров речевого общения в сторону увеличения
удельного веса неформальных, фатических компонентов. Структура комму-
никации претерпевает, как правило, изменения в сторону увеличения управ-
ления внешними абонентами, иногда в ущерб информационным режимам
интеракции. Происходит выраженная селективная персонификация стиля и
объемов общения.
386
Психофизиологические аспекты медицинского обеспечения экспедиций на ОС «Мир»
Развиваемый в процессе жизнедеятельности в ДКП у членов экипажа
«концептуальный образ полета» диктует определенные экспектации времен-
ных и семантических высказываний со стороны наземных абонентов. Рас-
согласования между полетной реальностью и удовлетворением экспектаций
становятся наиболее частыми причинами повышения конфликтности космо-
навтов в ходе полета по отношению к наземным абонентам.
Такая системная трансформация в структуре вербального общения,
отмечаемая также при наземном моделировании условий социальной изоля-
ции, позволила ряду авторов [А.Г.Виноходова, 1998; В.С.Агеев, 1983] прийти
к целесообразности выделения феноменов «автономизации» и «психологи-
ческого закрывания».
По их мнению, «психологическое закрывание» «проявляется в селектив-
ном снижении в ходе полета объемов неформального общения и огра-ниче-
нии спектра обсуждаемых тем при формальном сохранении штатного объема
нормативной рабочей интеракции». Отмечаются также явные преференции в
выборе субъектов общения. Общение становится «распределенным» - ак-
тивным, нарастающим в отношении ограниченного числа духовно близких
абонентов и весьма ограниченным как по объему, так и числу обсуждаемых
тем применительно к группе обеспечения полета в целом [И.С.Замалетдинов,
1993; М.А.Новиков и соавт., 1977; Canas et al.; Ф.Н.Усков и соавт., 1982].
В полетах с международным экипажем персональное предпочтение опре-
делялось, наряду с фактором «духовной» близости, также фактором языковой
идентификации. Представитель родного языка был, как правило, ближе и
понятнее. Однако иногда отмечались феномены истинного «психологического
закрывания». В частности, это имело место в ходе полета Дж.Линенджера,
когда он после конфликтной ситуации в течение ряда недель отказывался от
планируемых для него контактов с представителями американской консуль-
тативной группы в ЦУП-М. Истиные мотивы такой поведенческой реакции,
несомненно, проанализированы американскими специалистами и получили
свою адекватную оценку.
Феномен профессиональной «автономизации»
В ходе длительного КП члены экипажа закономерно проходят ряд этапов
профессиональной адаптации. Не вдаваясь в подробности, следует отметить,
что специалистами выделяются по крайней мере 4 уровня так называемой
структурно-целевой организации деятельности [N.Kanas, 1990; N.Kanas et al.,
2000; O.P.Kozerenko et al., 1997]. На каждом уровне наблюдается значимое
изменение операциональной зависимости от консультативной помощи внеш-
них, обучающих, специалистов, что проявляется в изменениях лингвис-
тических предикатов общения, позволяющих на формально-лингвистическом
уровне определить параметры адаптации. Применительно к условиям
длительных КП отмечаемые в ходе анализа переговоров изменения интен-
сивности и семантической отнесенности профессиональной интеракции полу-
чили название феномена «профессиональной автономизации», основные
содержательные признаки которого включают в себя:
- отмечаемую тенденцию со стороны экипажа полагаться в операционных
аспектах на собственный опыт и знания;
387
Глава 8
- растущее число критических высказываний в ходе профессиональных
переговоров;
- увеличении числа логически обоснованных оправданий в случае воз-
никновения ошибок;
- более высокую сензитивность к тону и содержанию сообщений «Зем-
ли», а также
- относительное увеличение инициативных предложений по изменению
технологии выполнения той или иной операции и появление отчетов о само-
стоятельно выполненных работах [N.Kanas, 1990; N.Kanas et al., 2000;
А.Н.Кочетов, 1965; И.С.Замалетдинов, 1993; В.И.Гущин и соавт., 1997;
А.А.Леонов, В.И.Лебедев, 1975].
При обсуждении выполняемых операций с наземными службами космо-
навты становятся более критичными, не боятся демонстрировать расхож-
дения во мнениях, считая в некоторых случаях, что они обладают более адек-
ватным видением ситуации на борту для принятия оптимального решения.
Примером «профессиональной автономизации» может служить, в частности,
расхождение мнений экипажа и руководства полета во время одной из пер-
вых российско-американских экспедиций на ОС «Мир» по поводу выполнения
операции «Выход» после предварительного длительного цикла РВР по сол-
нечным батареям. Известно, что в результате запланированная ЦУПом опе-
рация была отменена.
К сожалению, в последние годы функционирования ОС «Мир» процессы
«профессиональной автономизации» вынужденно индуцировались многочис-
ленными проблемами, связанными с обеспечением регулярной связи ОС
«Мир» с ЦУПом.
Тем не менее нам кажется, что подобные тенденции в автономно функ-
ционирующей профессиональной группе, члены которой всегда должны
опираться на собственные силы и ресурсы, являются в целом позитивными,
отражающими естественные процессы профессиональной и групповой адап-
тации в полете.
Более того, эти явления весьма существенны и для успешного фор-
мирования консолидированной международной группы.
В заключение необходимо отметить, что все описанные феномены и ситуа-
ции, наблюдавшиеся в процессе внутри- и межгруппового взаимодействия в
полетах международных экспедиций, относятся к экипажам, в которых рабо-
тали представители европейской и американской культур. В перспективе,
когда в полетах на МКС в состав экипажей будут включаться граждане закры-
тых этносов, следует ожидать возникновения новых проблемных аспектов,
нуждающихся в изучении и анализе.
Литература
Агеев В.С. Психология межгрупповых отношений. - М., 1983.
Большие системы. Теория, методология, моделирование / Б.В.Гнеденко. ред. - М.,
1971.
Виноходова А.Г. Межличностное восприятие в изолированной малой группе: Дис....
канд. психол. наук, 1998.
Галактионов А.И. Основы инженерно-психологического проектирования АСУ ТП. -
М., 1978.
388
Психофизиологические аспекты медицинского обеспечения экспедиций на ОС «Мир»
Галактионов А.И., Бахарева Н.С., Следь А.Д. Подход к реализации основных
инженерно-психологических принципов построения человеко-машинных комплексов //
Приборы и системы управления. - 1974. - № 1. - С. 23-26.
Галактионов А.И., Следь А.Д. О многоструктурности концептуальной модели
оператора-технолога // Материалы IV Всесоюзной конференции по инженерной
психологии и эргономике. - 1974. - Вып. 1, изд. ЯГУ.
Герасимович А.А., Рудометкин Н.М. Психологические вопросы осуществления
длительных космических полетов с международными экипажами на борту // Тезисы
докладов на XI конференции «Космическая биология и авиакосмическая медицина». -
М., 1998. -Т. 1. - С. 199-200.
Герасимович А.А., Рудометкин Н.М. Психоневрологические аспекты системы
медицинского контроля в длительных космических полетах на орбитальном комплексе
«Мир» Ц Тезисы докладов XI конференции «Космическая биология и авиакосмическая
медицина». - М., 1998. - Т. 1. - С. 200-201.
Гущин В.И., Ефимов В.А., Смирнова Т.М., Виноходова А.Г. Динамика субъективного
восприятия взаимоотношений в экипаже в условиях длительной изоляции // Авиакосм,
и эколог, мед. - 1997. - № 4. - С. 23-29.
Гущин В.И., Заприса Н., Колиниченко Т.Б. и соавт. Динамика коммуникативного
взаимодействия экипажа с внешними абонентами в условиях длительной изоляции //
Авиакосм, и эколог, мед. - 1997. - № 4. - С. 15-20.
Замалетдинов И.С. Психологическая совместимость космического экипажа (теория,
методология практика) // Международная научно-практическая конференция
«Профессиональная деятельность космонавтов и пути повышения ее эффективности»:
Тезисы докл. - Московская обл. Звездный городок, 1993. - С. 190-192.
Конрад Н.И. Запад - Восток. - М., 1956.
Кочетов А.Н. Буддизм. - М., 1965.
Краткий психологический словарь / А.В.Петровский, М.Г.Ярошевский, ред. - М.,
1985. - С. 375.
Лебон Г. Психология народов и масс. - СПб., 1896.
Леонов А.А., Лебедев В.И. Психологические проблемы межпланетного полета. - М.,
1975.
МайерсД. Социальная психология. - СПб., 2000.
Межличностное восприятие в группе / Г.М.Андреева, А.И.Донцов, ред. -М., 1981.
Морено Дж. Социометрия. - М., 1958.
Новиков М.А., Изосимов Г.В., Герасимович А.А. Средства оптимизации группового
взаимодействия в условиях длительной изоляции. Организация профессиональной
деятельности космонавта // Проблемы космической биологии. - М., 1977. - Т. 34. -
С. 200-216.
Полонников В.А. Ладанов Н.Д. Японцы (этнографические очерки). - М., 1983.
Поршнев Б.Ф. Социальная психология и история. - М., 1967.
Сенкевич Ю.А. Путешествие длиною в жизнь. - М., 1999.
Токарев С.А. История зарубежной этнографии. - М., 1978.
Уманский Л.И. Психология организаторской деятельности. - М., 1980.
Усков Ф.Н. Психодиагностика // Результаты медицинских исследований,
выполненных на орбитальном научно-исследовательском комплексе «Салют-6 - Союз»
/ О.Г.Газенко, ред. - М., 1986. - С. 186-188.
Усков Ф.Н., Кушнерева О.В., Попов Б.А. и соавт. Дистанционное наблюдение и экс-
пертная оценка. Общение и коммуникация в задачах медицинского контроля. - М., 1982.
Халл А. Опыт методологии для системотехники / Г.Н.Поваров, ред. - М., 1975.
Bluth B.J. The Benefith and Dillemas of an International Space Station // Acta Astronaut.
- 1984. - № 2. - P. 149-153.
Gazenko O.G., Myasnikov V.I., Uskov F.N. Behavioral Control as a Tool in Evaluating the
Functional State of Cosmonauts in Flight // Aviat. Space Environ. Med. - 1976. - Vol. 47. -
P. 1226-1227.
389
Глава 8
Grigoriev A.I., Kozerenko O.P., Myasnikov V.I., Egorov A.D. Ethical Problems of
Interaction between Ground-based Personnel and Orbital Station Crewmembers // Acta
Astronaut. - 1988. - Vol. 17, № 2. - P. 213-215.
Gushin V.I. Problems of Psychological Control in Prolonged Space flights I Earth Space
Review. - 1995. - Vol. 4,1. - P. 28-31.
Harrison A., Connors M. Groups in exotic environments // Advances in experimental
social psychology. - 1984. - Vol. 18. - P. 49-87.
Heimerich R.L. Psychological consideration in future space missions // Human Factors of
Outer Space Production, 1980.
Holland D.A. Consideration of situation awareness and contextual elements for
enhancing the human factors during long-duration spaceflight // AIAA Paper No. 95-3678.
Space Programms and Development Conference, 1995, Sept. 26-28, Huntsville.
Kanas N. Psychological, psychiatric, and interpersonal aspects of long-duration space
missions // J. of Spacecraft and Rockets. - 1990. Vol. 27, No 5. - P. 457-463.
Kanas N., Sainitskiy V., Grund E.M., Gushin V., Weiss D.S., Kozerenko O., Sled A.,
Marmar C.R. Interpersonal and cultural issues involving crews and ground personnel during
Shuttle/Mir space missions // Aviat. Space and Environ. Med. - 2000. - Vol. 71, 9, Section
II.-All-16.
Kanas N., Sainitskiy V., Grund E.M., Gushin V., Weiss D.S., Kozerenko O., Sied A.,
Marmar C.R. Social and cultural issues during SHUTTLE/MIR space Missions // Acta
Astronaut. - Vol. 47, 2-9. - P. 647-655.
Kozerenko O.P., Sied A.D., Sainitsky V.P. Psychological support: Russian experience //
Proceedings of the 68th Annual Meeting of American Aerospace Medical Association, May
1997, Chicago, P. 56.
Lebedev V. Diary of a cosmonaut: 211 d in space. College Station, TX: Phytoresource
Research Information Service, 1988.
Leon G.R., Koscheyev V.S. Cross-cultural Polar Expedition Teams as an Analog to Long-
duration Space Missions // Proceedings of the 68th Annual Meeting of American Aerospace
Medical Association, 1997. May, Chicago. P. 28.
Manzey D., Hormann H.-J., Fassbender Ch., Schiewe A. Implementing Human Factors
Training for Space Crews // Earth Space Rewiew. - 1995. - Vol. 4, No 1. - P. 24-28.
Morphew M.E., MacLaren S., Herring L., Azar B., Thagard N. Voyage of Discovery:
American Astronauts Aboard Russia's Mir Space Station // Human Perfomance in Extreme
Environments. - 1997. Vol. 2. - P. 40-61.
Nicholas J.M., Foushee H.C. Organization, selection and training of crews: Findings from
analogs and implications // J. of Spacecraft and Rockets. - 1990. - Vol. 27, 5. - P. 451-456.
Santy P., Holland A., Looper L., Marcondes-North R. Multicultural factors in the space
environment: results of an international shuttle crew debrief // Aviat. Space and Environ.
Med. - 1993, March. - P. 196-200.
ShonholtzR., Bosley B. Conflict Resolution in Space. NASA, 1988. - P. 85.
Tajfe! H. Intergroup behaviour, social comparison and social change. - Ann-Arbor, 1974.
390
Система профилактики в полете
Глава 9
СИСТЕМА ПРОФИЛАКТИКИ В ПОЛЕТЕ
Профилактика неблагоприятных эффектов невесомости
И. Б. Козловская
Система профилактики на станции «Мир», представленная комплексом
средств и методов, предупреждающих развитие неблагоприятных изменений
в организме человека и обеспечивающих поддержание здоровья и доста-
точного уровня работоспособности космонавтов в длительных космических
полетах (КП), была разработана и апробирована в ходе подготовки и реа-
лизации длительных полетов на космических станциях.
В кратковременных полетах длительностью до 18 суток на кораблях «Вос-
ток», «Восход» и «Союз» средства профилактики практически не исполь-
зовали. Проведенные в них медико-биологические исследования подтвердили
возможность безопасного пребывания и активной деятельности человека в
невесомости, но выявили закономерно развивающиеся в условиях КП небла-
гоприятные реакции, связанные с исчезновением гравитационно-зависимых
деформаций и механического напряжения структур тела [О.Г.Газенко,
А.И.Григорьев, А.Д.Егоров, 1997; А.И.Григорьев, А.Д.Егоров, 1997; Е.А.Кова-
ленко, И.И.Касьян, 1990], в том числе и ведущих гравирецепторов [И.Б.Коз-
ловская и соавт., 1981, 1983], отсутствием гидростатического давления жид-
ких сред организма и весовой нагрузки на опорно-двигательный аппарат.
Выраженность этих реакций, проявлявшихся особенно четко после завер-
шения полетов и включавших в качестве основных проявлений ортоста-
тическую неустойчивость, нарушения вертикальной позы и локомоций, нарас-
тала с увеличением длительности полетов.
Выполненные в дальнейшем полетные и наземные модельные иссле-
дования позволили выявить основные механизмы развития этих эффектов в
различных системах организма, что обусловило возможность обоснованной
разработки средств и методов их профилактики.
Так, на основании данных исследования деятельности афферентных
систем было сформулировано представление о развитии в условиях микро-
гравитации состояния функциональной деафферентации, связанной первично
с изменениями активности отолитового и дезактивацией опорного входа и
вторично - со снижением активности мышечных рецепторов [Kozlovskaya,
Babaev, Barmin et al., 1990]. Последнее является результатом выраженного
снижения активности тонических мышечных механизмов [Kozlovskaya,
Dmitrieva, Grigorieva et al., 1987]. Изменения взаимодействия афферентных
систем обусловливают развитие в невесомости симптомов космической бо-
лезни движения и изменений в деятельности всех регуляторных систем, в том
числе и систем управления движениями [Kozlovskaya et al., 1987; Grigoriev,
Egorov, 1992; А.И.Григорьев, А.Д.Егоров, 1997; О.Г.Газенко, А.И.Григорьев,
А.Д.Егоров, 1997].
391
Гчава 9
Свойственное микрогравитации отсутствие гидростатического давления
сопровождается исчезновением градиента эластических сил венозных стенок,
расположенных выше и ниже гидростатической индифферентной точки (ГИТ).
Вследствие этого происходит «выталкивание» и перемещение крови из вен
ног в краниальном направлении. Результатом такого перемещения жидких
сред организма являются установление нового уровня равновесия Старлинга,
развитие абсолютной начальной и затем относительной гиперволемии и уве-
личение перехода жидкости в интерстициальное пространство в сосудистых
областях выше ГИТ.
Это обусловливает перемещение жидких сред организма в краниальном
направлении, что снова изменяет равновесие Старлинга, интерпретируемое
рецепторными системами как увеличение эффективного объема крови, и, в
свою очередь, включает нейрогуморальные механизмы, способствующие
развитию адаптационных изменений в сердечно-сосудистой системе [А.И.Гри-
горьев, В.Б.Носков, О.Ю.Атьков и соавт., 1991; А.Д.Егоров и соавт., 1990;
Grigoriev, Egorov, 1992; А.И.Григорьев, А.Д.Егоров, 1997; О.Г.Газенко,
А.И.Григорьев, А.Д.Егоров, 1997; Charles et al., 1996; Leach Huntoon, Cintron,
1996].
Реакции организма, связанные с отсутствием опорных нагрузок и
уменьшением мышечных усилий при выполнении динамической работы в
условиях микрогравитации, проявляются снижением тонуса и активности
мышц-экстензоров, выполняющих на Земле позно-тоническую функцию,
детренированностью антигравитационной мускулатуры, уменьшением роли
мышечного фактора в кровообращении, а также снижением интенсивности
метаболического обеспечения функций мышц.
Глубокие изменения регистрируются при этом также в системах обеспе-
чения костного гомеостаза.
В этой связи профилактические мероприятия, применявшиеся в дли-
тельных КП на станции «Мир», были направлены на восстановление
характерных для условий земной гравитации деформаций и механического
напряжения структур тела, компенсацию дефицита опорной и проприоцеп-
тивной афферентации, сглаживание эффектов перераспределения крови.
Этим требованиям отвечала система профилактики, применявшаяся в
полетах на станциях «Салют» [А.И.Григорьев и соавт., 1987; Grigoriev, Bugrov,
Bogomolov et al., 1993; Kozlovskaya, Grigoriev, Stepantsov, 1995], включавшая в
качестве основных элементов физические тренировки [Grigoriev, Kozlovskaya,
Stepantsov, 1995; В.А.Тишлер, В.И.Степанцов, 1983], дополненные аксиаль-
ными нагрузками костюма «Пингвин» [А.С.Барер, А.П.Савинов, Г.И.Северин,
1975]; пережимные бедренные манжеты на начальном этапе полета и ОДНТ-
тренировки (воздействие отрицательного давления на нижнюю половину
тела) [А.И.Григорьев, Л.И.Какурин, И.Д.Пестов и соавт., 1987] на его
завершающем этапе; средства противоперегрузочной защиты при спуске с
орбиты [Vil-Viliams, Kotovskaya, Lukjanuk et al., 1996], рациональный режим
труда и отдыха [Б.С.Алякринский, 1975] и психологическую поддержку
[О.П.Козеренко, 1987] на всем протяжении полета, а также рациональное
питание, плановую фармакологическую профилактику и водно-солевые
добавки.
Ключевая роль в этом комплексе принадлежит физическим тренировкам.
392
Система профилактики в полете
Физические тренировки в длительных полетах
И.Б.Козловская, В.И.Степанцов, А.Д.Егоров
Общие принципы физических тренировок
В основу физической профилактики в длительных КП положено вы-
полнение космонавтами на бортовых тренажерах тренировок, направленных
на сохранение физической работоспособности, мышечной силы, силовой,
статической, скоростной и общей выносливости. Составляя основной
компонент профилактической системы на станции «Мир», физические тре-
нировки обеспечивали: а) поддержание хорошего состояния здоровья и
высокой работоспособности членов экипажа на всех этапах полета и после
его завершения; б) профилактику нарушений деятельности сердечно-сосу-
дистой системы и ортостатической неустойчивости после завершения полета;
в) сохранение структуры и функции мышц и соответственно поддержание на
уровне, близком к исходному, мышечной силы, силовой, статической, ско-
ростной и общей выносливости организма; г) стабилизацию функциониро-
вания систем управления движениями на уровне, достаточном для обес-
печения поддержания вертикальной позы, локомоций ходьбы и бега, а также
точностных характеристик произвольных движений; д) сведение к минимуму
нарушений обмена веществ (в частности, водно-солевого и минерального)
(табл. 1, гл. 9).
Таблица 1 (гл. 9)
Основные задачи физических тренировок в космических полетах на станции «Мир»
Поддержание общей физической тренированности и адекватной работо-
способности членов экипажа на всех этапах полета и после его завершения_
Сохранение координации движений при естественных локомоциях
Противодействие снижению мышечной силы, силовой, статической, ско-
ростной (анаэробной) и общей (аэробной) выносливости____________________
Профилактика развития мышечной атрофии и снижения минеральной
насыщенности костной ткани______________________________________________
Сохранение структуры и функции мышц, их биоэнергетики при существенном
снижении синтеза белка и уменьшении мышечной массы______________________
Стабилизация функционирования систем управления движениями на уровне,
достаточном для поддержания вертикальной позы, и сохранение способности к
выполнению естественных локомоций (ходьба и бег), а также точностных
характеристик произвольных движений при возвращении на Землю____________
Предупреждение нарушений деятельности сердечно-сосудистой системы и
снижения ортостатической устойчивости после завершения полета___________
Противодействие снижению переносимости перегрузок на этапе спуска и
сохранение способности к самостоятельному выходу из корабля_____________
Сокращение длительности периода реадаптации___________________________
Предупреждение нарушений метаболизма (в частности, водно-солевого и
минерального)
393
Гпава 9
Решению указанных задач способствовали рациональные организация и
построение физических тренировок, базирующиеся на ряде принципов,
главными из которых являются: непрерывность тренировок на всем про-
тяжении полета; их разносторонность и направленность на поддержание
определенных физических качеств; высокая интенсивность и цикличность
нагрузок; проведение тренировки с волевым преодолением чувства утом-
ления; постепенным повышением объема и интенсивности нагрузок [В.И.Сте-
панцов, А.В.Еремин, М.А.Тихонов, 1974; В.А.Тишлер, В.И.Степанцов, 1983;
А.И.Григорьев, В.И.Степанцов, В.А.Тишлер и соавт., 1986; Kozlovskaya,
Grigoriev, Stepantsov, 1995].
Необходимость систематического выполнения тренировок в многомесячных
орбитальных полетах диктуется тенденцией к быстрому развитию детрениро-
ванности в невесомости с ее возможным прогрессированием при увеличении
длительности полета. Согласно отчетам космонавтов, перерыв в тренировках
в течение 7-10 дней сопровождается в длительных КП ощущением «резкого
провала», выход из которого существенно затруднен. Это происходит потому,
что длительность процесса адаптации к физическим нагрузкам и необходимые
для восстановления тренированности высокие уровни нагрузок могут ока-
заться при этом избыточными для различных систем организма (прежде все-
го, сердечно-сосудистой). Вместе с тем высокие требования к объемам и
интенсивности рабочих операций на космических станциях при определенной
степени детренированности могут быть чрезмерными. Физическая детрени-
рованность может вызвать также снижение устойчивости к воздействию дру-
гих неблагоприятных факторов: температурных воздействий, гипоксии и др.
Направленность тренировок на поддержание аэробной и анаэробной рабо-
тоспособности, ортостатической устойчивости, сохранение структуры костной
и мышечной тканей и других функций, диктуемая разносторонностью дейст-
вия невесомости на различные структуры, органы и ткани, обеспечивается в
российской системе профилактики высокоэффективной структурой трени-
ровок и 4-дневным микроциклом, включающим 3 дня тренировок и 1 день
активного отдыха (табл. 2, гл. 9).
Как показано в табл. 2 (гл. 9), в различные дни цикла упражнения
направлены на поддержание скоростной, скоростно-силовой и общей вы-
носливости. Включение в тренировку инерционно-ударных воздействий,
направленных по вектору голова - ноги (ходьба, бег прыжки), способствует
тренировке сосудов и их способности противостоять ортостатическим воз-
действиям. Механизм этих тренировочных воздействий состоит в поступа-
тельно-возвратном перемещении жидких сред организма, что создает пере-
пады внутрисосудистого давления.
Общая нагрузка от 1-го к 3-му дню микроцикла постепенно увеличивается;
микроцикл завершается днем отдыха [В.И.Степанцов, А.В.Еремин, М.А.Тихо-
нов, 1974; В.А.Тишлер, В.И.Степанцов, 1983; А.И.Григорьев, Л.И.Какурин,
И.Д.Пестов и соавт., 1987]. Согласно данным модельных исследований, циклы,
включающие 4, 5 и б дней физической тренировки (ФТ), были существенно
менее эффективны и характеризовались быстрым накоплением утомления.
Известно, что эффективность тренировок существенно возрастает в слу-
чае, если они проводятся на фоне развивающегося утомления: волевое пре-
одоление чувства утомления, связанное с объективно наступившими измене-
ниями, служит стимулом к мобилизации ответных реакций, компенсирующих
394
Система профилактики в полете
эти изменения и восстанавливающих гомеостаз. Нагрузки до утомления с
волевым его преодолением поэтому являются одним из основных принципов
ФТ на российских космических станциях. Возможность реализации этого прин-
ципа обеспечивается структурой тренировок, предусматривающей достаточно
частую смену характера упражнений (локомоторные-резистивные), режимов
(высокоскоростной бег с включенным двигателем дорожки, ходьба на холос-
том ходу или в режиме «подтормаживание») и тренируемых мышечных групп.
Таблица 2 (гл. 9)
Общая характеристика структуры физической тренировки в рамках микроцикла 3+1
[В.И.Степанцов, А.В.Еремин, М.А.Тихонов, 1974;
И.Б.Козловская, А.И.Григорьев, В.И.Степанцов, 1995]
День цикла Преимущественная направленность Объем нагрузки Интенсивность нагрузки Энергетическая стоимость, ккал
1 Сохранение скоростной вынос- ливости, скоростно-силовых качеств и ортостатической устойчивости Малый Субмакси- мальная и максимальная 380-420 (1591-1758 кДж)
2 Поддержание силы, силовой выносливости и ортоста- тической устойчивости Средний Средняя и выше средней 450-500 (1884-2093 кДж)
3 Поддержание общей вынос- ливости, координации дви- жений и ортостатической устойчивости Большой Малая и средняя 550-600 (2303-2512 кДж)
4 Активный отдых (упражнения по желанию и выбору экипажа) Малый Малая Около 150 (628 кДж)
Постепенное возрастание объемов и интенсивности нагрузки также яв-
ляется необходимым условием эффективности тренировки. В длительном
полете на орбитальной станции реализация этого принципа затруднена
вследствие ограниченности времени и опасности передозировки нагрузки. В
связи с этим в полетах на станции «Мир» использовали стратегию построения
тренировочного процесса по волнообразному принципу. Например, в 3-й ме-
сяц полета планировалось некоторое снижение общей нагрузки, в 4-й - уве-
личение нагрузки до уровня 2-го месяца, в 5-й - снижение, в б-й - вновь
увеличение и т.д. При такой схеме тренировок в периоды снижения нагрузок
достигнутые эффекты тренировок не утрачиваются, а эффективность нагру-
зок для последующего этапа возрастает.
Бортовые средства физической тренировки
Как показали результаты сравнительных испытаний различных режимов
физической тренировки, локомоторные упражнения являются наиболее эф-
фективными в противодействии неблагоприятным влияниям гипокинезии
и микрогравитации на человека [В.И.Степанцов, А.В.Еремин, М.А.Тихонов,
1974; А.И.Григорьев, Л.И.Какурин, И.Д.Пестов и соавт., 1987; Kozlovskaya,
Grigoriev, Stepantsov, 1995]. На станции «Мир» локомоторные тренировки
выполнялись на комплексных физических тренажерах УКТФ и дополнительно
поставленном на станцию в мае 1990 года УКТФ-2 (рис. 1, гл. 9). Оба
395
Глава 9
тренажера, помимо бегущей дорожки, были снабжены нагрузочной системой,
состоящей из притяжного устройства, индивидуального тренировочного на-
грузочного костюма (ТНК-У-1М) с обувью, передвижной перекладиной и набо-
ром различных по характеристикам эспандеров (длинный, средний и корот-
кий). Притяжное устройство создавало постоянную статическую нагрузку (до
70 % массы тела) в направлении продольной оси тела и обеспечивало в
условиях микрогравитации воспроизведение эффектов опоры с развитием
опорных реакций и инерционно-ударных воздействий.
Рис. 1 (гл. 9). Комплексный тренажер
для физической тренировки (УКТФ)
На дорожке космонавты осуществляли ходьбу, бег в активном и пассивном
режимах, а также прыжки, приседания и упражнения с эспандерами.
Скорость движения полотна дорожки в двигательном режиме составляла
5,8 и 12,6 км/ч, а в режиме холостого хода - до 14 и более км/ч.
Тренировки на бортовом велоэргометре дополняли и разнообразили
комплекс упражнений в полетах, обеспечивая стандартную нагрузку сер-
дечно-сосудистой системы [А.И.Григорьев, В.И.Степанцов, В.А.Тишлер и
соавт., 1986].
Имея в программе режимы холостого, рабочего и свободного хода,
велоэргометр позволяет точно контролировать нагрузки в диапазоне от 50 до
225 Вт при частоте педалирования 40-80 об/мин (рис. 2, гл. 9).
В состав бортового комплекса профилактических средств входили также
нагрузочные костюмы - тренировочные (ТНК-1) и постоянного ношения
(«Пингвин») (рис. 11, гл. 3), обеспечивающие компенсацию дефицита нагру-
зок на опорно-двигательный аппарат при выполнении упражнений (ТНК-1) и в
часы профессиональной работы в промежутках между сеансами ФТ («Пинг-
вин»). Тяга эластичных элементов, входящих в конструкцию этих костюмов,
создает усилие на «сжатие» относительно продольной оси тела (от плечевого
396
Система профилактики в полете
пояса до стоп), нагружая скелет и позную мускулатуру в течение длительных
отрезков времени.
Величина нагрузки в костюме «Пингвин», носимом 8-12 часов в сутки, мо-
жет достигать 30 % «земного веса» космонавта, а в костюме ТНК-1 - до 70 %.
Костюмы в определенной степени восстанавливают исчезающую в услови-
ях микрогравитации деформацию структур тела, создают нагрузку на мыш-
цы спины, ног, туловища и кости скелета, препятствуя тем самым снижению
Рис. 2 (гл. 9). Бортовой велоэргометр
(ВБ-3)
энергетического и структурного обмена, а также активируют деятельность
проприоцептивной и механорецепторной афферентных систем, что, в свою
очередь, способствует активации позно-тонических и локомоторных меха-
низмов.
В ходе ежедневных тренировок на УКТФ члены экипажа станции
использовали комплект, состоящий из 3 эспандеров: длинного, среднего и
короткого, - предназначенных для 10-15-минутных сеансой тренировок наи-
более недогруженных в микрогравитации антигравитационных мышц (разги-
бателей туловища, бедра, голени, приводящих и отводящих мышц бедра)
[В.И.Степанцов, А.В.Еремин, М.А.Тихонов, 1974; А.И.Григорьев, В.И.Степан-
цов, В.А.Тишлер и соавт., 1986].
В состав бортового комплекса физических тренажеров станции был
включен также электромиостимулятор «Тонус-3» (рис. 12, гл. 3), обеспечи-
вающий интенсивную стимуляцию мышц ног, спины и живота. В условиях
гипокинезии многоканальная электростимуляция мышц способствовала сохра-
нению на исходном уровне силовых характеристик, статической и динами-
ческой выносливости мышц [А.И.Григорьев, Л.И.Какурин, И.Д.Пестов и соавт.,
1987]. В сочетании с воздействием ОДНТ она повышала эффективность и
397
Глава 9
безопасность проведения декомпрессии нижней половины тела и улучшала
переносимость пробы при максимальных величинах разрежения. В полетах
при необходимости стимулятор мог быть использован космонавтами вместо
физических тренировок при невозможности их проведения или в дополнение
к другим методам. Однако ни в одной из экспедиций на станции «Мир»
космонавты его не применяли.
Этапы и методы физических тренировок в длительных
космических полетах
В соответствии с особенностями реакций организма и решаемыми задача-
ми в ходе длительных КП выделяют три этапа: начальный период адаптации к
микрогравитации (фаза острой адаптации) длительностью 12-14 суток;
следующий за ним период относительной стабилизации состояния здоровья и
тренированности (фаза стабилизации) и заключительный этап (4-6 недель
перед посадкой после длительного КП).
На станции «Мир» физические тренировки выполняли с использованием
основных перечисленных средств: УКТФ, велотренажера и эспандеров. При
выполнении физических тренировок необходимым условием было чере-
дование упражнений, воздействующих на различные группы мышц. При тре-
нировке на УКГФ обязательным элементом являлось чередование ходьбы,
бега и упражнений с эспандерами. На велоэргометре тренировки проводили с
чередованием педалирования и работы с эспандером, а также с созданием
перепадов величины нагрузки (табл. 3, гл. 9).
В начальный период в связи с насыщенностью программы расконсервации
станции, а также возможным развитием болезни движения (БД), сопровож-
дающейся появлением иллюзий, головокружениями, а порой и тошнотой, пла-
номерные физические тренировки не проводили. Для облегчения состояния
при симптомах БД космонавтам в этот период рекомендовали 2-3-минутное
статическое напряжение мышц шеи, спины, ног, рук одновременно с фикса-
цией головы и взора, которые повторяли при появлении предвестников БД.
Таблица 3 (гл. 9)
Общая характеристика физических тренировок в космических полетах
на станции «Мир»
В первые 3-5 суток полета проведение физических тренировок не
планировали_________________________________________________________
С 6-7-х суток полета тренировки проводили с нагрузкой до 50 % от дозировки
каждого упражнения (на велоэргометре в режиме холостого хода или на уровне
700-900 кгм/мин)____________________________________________________
Выход на полную нагрузку завершали постепенно в течение месяца____
На заключительном этапе полета физические тренировки проводили по
возможности на УКГФ 2 раза в день по одному часу
Физические тренировки планировали обычно с б-7-х суток полета (см.
табл. 3, гл. 9). Сначала их проводили на велоэргометре с величиной нагрузки
около 50 % от рекомендованной, что достигалось за счет работы в режиме
холостого хода (500-600 кгм/мин) или на уровне 700-900 кгм/мин. В даль-
нейшем нагрузку постепенно увеличивали, включая занятия на бегущей
398
Система профилактики в полете
дорожке, и к концу 3-4-й недели полета тренировки проводили в полном
объеме и планируемой интенсивности. Помимо обязательных занятий 2 раза в
день по 1 часу на каждом тренажере, некоторые члены экипажей в свобод-
ное от работы время выполняли дополнительные силовые упражнения с
резиновыми тягами. В фазе стабилизации, занимающей основную часть вре-
мени полета, физические тренировки выполняли регулярно, в полном объеме,
с сохранением структуры 4-дневного цикла (табл. 4, гл. 9).
Таблица 4 (гл. 9)
Суммарные значения работы на велоэргометре, длины «пути» на УКТФ и общей
энергетической «стоимости» по дням тренировочного цикла
Дни микро- цикла Велоэргометр УКТФ Энергетическая «стоимость»
1-й день 19 700 кгм (3220 Вт х мин) 3000 - 3100 м 380 - 420 ккал
2-й день 20 900 кгм (3415 Вт х мин) 3600 - 3700 м 450 - 500 ккал
3-й день 23 250 кгм (3800 Вт х мин) 4300-4400 м 550 - 580 ккал
4-й день по выбору по выбору около 150 ккал
В 1-й день микроцикла тренировки были направлены, главным образом, на
сохранение скоростно-силовой выносливости и включали наряду с ходьбой и
бегом в темпе 120-140 шагов в минуту сеансы высокоскоростного бега в
темпе 240 шагов в минуту и более (12-14 км/ч), что способствовало сохра-
нению скоростно-силовых свойств скелетных мышц и анаэробных механизмов
кардиоваскулярной системы. Частота пульса при выполнении ФТ в первый
день составляла 140-160 уд/мин, достигая после интенсивных упражнений
180 и более уд/мин. Поскольку выполнение длительных сеансов такого бега
невозможно, структура занятий строилась по принципу интервальной
тренировки.
Во 2-й день цикла преимущественная направленность - тренировка сило-
вой выносливости. Объем нагрузки в этот день средний, интенсивность -
средняя и выше средней. Суммарная энергетическая стоимость двух занятий
достигала 450-550 ккал (в 1-й день 380-420 ккал).
Основу структуры 3-го дня тренировок составляли монотонный бег с отно-
сительно низкой и средней скоростями в течение относительно длинных
интервалов времени (до 4-6 минут) и педалирование на велоэргометре в
аналогичном режиме, что способствовало стабилизации показателей потреб-
ления кислорода в тканях и увеличению их кровоснабжения (аэробные
режимы).
В целом рекомендованная нагрузка для членов экипажей в длительных
экспедициях на борту станции «Мир» составляла в различные дни цикла от
3100 до 4400 м ходьбы и бега на бегущей дорожке со средней скоростью в
117-135 м/мин и 19 500-24 000 кгм при педалировании на велоэргометре со
средней интенсивностью работы 800 кгм/мин.
На завершающем этапе полета (за 3-6 недель до приземления) тренировки
проводили преимущественно на комплексном тренажере и включали серии
скоростного бега с интервалами между ними для ходьбы и упражнений с
эспандерами; объем и интенсивность нагрузок при этом были близки к
399
Гпава 9
максимально возможным. За одну тренировку космонавтам было рекомен-
довано осуществление 4-5 серий, причем интенсивность бега в отдельные
периоды внутри серии (30-60 сек) должна была составлять 240 шаг/мин и
более [А.И.Григорьев, В.И.Степанцов, В.А.Тишлер, 1986], а пиковая ЧСС-дос-
тигать 180 и более уд/мин.
Перед выходами в скафандре в открытый космос в тренировки включали
дополнительные силовые упражнения для мышц рук, на которые во время
внекорабельной деятельности падали наибольшие нагрузки. Эти упражнения
выполняли с короткими и длинными эспандерами и на велоэргометре, на
котором за 14-15 дней до выхода космонавты дополнительно к ежедневному
комплексу выполняли педалирование руками с нагрузкой 150 Вт.
Контроль физической тренированности космонавтов
Эффективность тренировок в значительной мере определяется объемом
выполняемой при них работы и особенно ее интенсивностью. Для контроля
величины и интенсивности нагрузок во время ФТ на бегущей дорожке и вело-
эргометре, а также качественных особенностей и соответствия структуры
тренировок рекомендованным методикам в полетах на станции «Мир» 1 раз в
месяц осуществляли регистрации показателей работы космонавтов на трена-
жерах (с одновременной записью ЧСС) с последующим сбросом этой инфор-
мации по телеметрическим системам на Землю.
Данные регистрации тренировок, реально выполняемых в течение 3 дней
микроцикла, позволяли специалистам не только определить объемы трени-
ровок и степень выработки навыков работы на тренажерах, но и оценить
уровень тренированности космонавтов. Интенсивность нагрузок, объемы вы-
полненной работы, длительность периодов работы с высокой интенсивностью
и пауз после их завершения достаточно корректно отражают рабочие возмож-
ности космонавтов.
Так, в полете второй основной экспедиции на ОС «Мир» у одного из
членов экипажа в 1-й половине полета объем локомоций колебался в пре-
делах от 85 (в первые 2 месяца) до 95 % (в последующем) при интенсив-
ности нагрузок, близкой к рекомендованной. Во 2-й половине объемы локо-
моторных нагрузок отчетливо возросли, достигнув в последний, 11-й месяц
полета 120 % от рекомендованных. Одновременно при этом изменилась и
структура тренировки: резко увеличились объемы беговых нагрузок, соста-
вивших в этот период почти 80 % всего объема вместо 60 % на предыдущем
этапе (табл. 5, гл. 9).
У другого члена экипажа той же экспедиции динамика показателей трени-
ровок в первые месяцы полета была даже более правильной: объемы и ин-
тенсивности локомоторных нагрузок, сначала небольшие, к концу периода
втягивания (1-й месяц) достигли запланированных величин и колебались в
пределах около 100 %, что свидетельствовало о стабилизации уровня трени-
рованности. Однако начиная с 3-го месяца полета и далее у космонавта вы-
явили симптомы снижения рабочих возможностей: объемы и интенсивности
локомоций в целом существенно сократились; объемы беговой нагрузки,
составлявшие обычно 70-75 %, приблизились к объемам ходьбы, скорости их
резко снизились. Данные анализа, свидетельствовавшие о резком снижении
уровня тренированности космонавта, явились сигналом «неблагополучия» в
400
Система профилактики в полете
его организме для служб медицинского обеспечения, что подтвердилось при
проведении последующих медицинских обследований.
Уровень тренированности, а следовательно, и эффективность выполняе-
мых членами экипажа тренировок определяли также по показателям пробы со
ступенчато возрастающий локомоторной нагрузкой на бегущей дорожке,
проводившейся 1 раз в месяц и включавшей, помимо локомоторного, тесты на
динамическую и статическую выносливость мышц ног, спины, шеи, рук.
Таблица 5 (гл. 9)
Характеристики физических упражнений, выполнявшихся тремя членами экипажа
(ЭО-2) на бегущей дорожке (средние данные трех дней регистрации)
Параметры Космонавт 1
Месяц] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
полета|
Время лою- МОИ1,М4Н 263 223 263 263 263 - ззз 263 283 31 3^4
Объем, м 3081 2889 3366 3272 3398 — 4174 3411 3540 3577 4316
% 84 81 94 91 94 — 116 95 100 100 120
-)одба 1291 979 1082 1296 1054 — 1194 1048 1054 1137 960
—бег 1740 1910 2334 1976 2344 — 2980 2363 2486 2440 3356
кИеюе- 115 128 128 122 127 — 126 12В 125 115 133
Н0СТЪуГУМ44 % 93 103 103 98 102 101 103 100 93 107
Кзсмснввг2 КЬсмо-ввгЗ
Месщ попета 1 2 3 4 5 6 1 2 3 5
Время 24,1 253 213 283 273 2^7 27,7 25 313 25,7 34,6
лскмиц
М4Н
Объем,м 2834 3568 3053 3413 3439 2516 2799 3242 3810 3022 3865
% 81 100 85 108 95 78 80 90 107 84 107
->одба 1204 894 690 1139 112В 1089 1313 1087 1362 1234 1681
-бег 1630 2674 2363 2574 2311 1477 1486 2205 2448 1788 2184
Итгеюе- 117 141 140 132 124 111 101 129 121 118 112
% 94 114 113 106 100 90 82 105 98 95 90
Длительность локомоторной пробы составляла 11 минут, энергетическая
стоимость выполняемой работы около 100 ккал.
Ее отличительной особенностью являлась стандартизация последова-
тельности и длительности каждой из пяти ступеней нагрузки при произ-
вольном выборе интенсивности работы на каждой (рис. 3, гл. 9).
Показателями тренированности в пробе являлись объемы выполненной
работы, ее интенсивность, рассчитываемая по скорости бега на каждой сту-
пеньке, и пульсовая стоимость. Скоростно-силовые свойства и локальную
выносливость мышц ног, спины, шеи и рук в пробе определяли по пока-
зателям тестов, выполняемых в динамическом и статическом режимах с
использованием длинного, среднего и короткого эспандеров.
Простота процедуры, безопасность, гарантируемая субъективным выбором
нагрузок, и близость условий выполнения к земным (наличие аксиальной
401
Глава 9
нагрузки в пределах 70 % от массы тела, наличие опоры) определили вы-
сокую информативность и надежность пробы.
___________| >11 км/ч
____________| 8-9 км/ч
J6-7 км/ч
4-5 км/ч__________________________________________________4-5 км/ч
3 минуты 2 минуты 2 минуты 1 минута 3 минуты
ходьба бег медленный бег средний бег быстрый ходьба
Рис. 3 (гл. 9). Схема проведения ступенчатого локомоторного
теста на бегущей дорожке
Эффективность профилактических мероприятий в полетах
на станции «Мир»
Исследования, проведенные в полетах на станции «Мир», подтвердили,
что разработанная в России система профилактических мероприятий поз-
воляет сохранять на уровне, близком к предполетному, здоровье и рабо-
тоспособность космонавтов в полете и предупреждать или существенно
ослаблять последствия длительного пребывания в невесомости после его
окончания. Все участники экспедиций успешно справились с работами,
предусмотренными программами полетов, а по возвращении на Землю в
течение 1,5-2 месяцев восстановили работоспособность и возвратились к
обычной трудовой деятельности. 21 из них совершили повторные длительные
полеты на станции, трое участвовали в полетах трижды, а один 4 раза с
перерывами между полетами от 2 до 3 лет.
Результаты анализа данных на записывающем устройстве при физических
упражнениях и информации в радиопереговорах космонавтов со специа-
листами по профилактике в ходе полетов и в их устных отчетах показали, что,
используя рекомендованный комплекс профилактических мероприятий в
качестве основного, большинство космонавтов применяли его с опреде-
ленными отклонениями, изменяя структуру тренировок на тренажерах, добав-
ляя новые элементы и т.д. При всем кажущемся многообразии эти изменения
были достаточно однотипными, обусловливались особенностями полетных
программ, состоянием здоровья и уровнем тренированности космонавтов, а
также их собственным спортивным опытом.
Так, одним из наиболее часто встречающихся отклонений был переход к
выполнению физических тренировок один раз в день, обусловленный харак-
терными практически для всех экипажей высокой рабочей мотивацией и
большой рабочей загруженностью. Очевидно, что выполнение тренировок в
полном объеме дважды в течение дня в этих условиях представляет сложную
задачу. Одноразовый режим использовался членами экипажей на различных
этапах полета; одни космонавты применяли его в чередовании с двухразовым,
другие - непрерывно на отдельных этапах или на всем протяжении полета.
При одноразовом режиме, как правило, космонавты тренировались только на
бегущей дорожке. Однако в отдельных случаях в ходе одной тренировки
использовались поочередно оба тренажера, и лишь в одном случае в качестве
основного тренажера был избран велоэргометр.
402
Система профилактики в полете
Как показали результаты анализа состояния двигательных функций космо-
навтов после полета (табл. 6, гл. 9), одноразовые тренировки не обеспе-
чивают в достаточной степени сохранение двигательных качеств.
Согласно приведенным в таблице данным, состояние российских членов
экипажей 18-25-й экспедиций на станции «Мир» было тем лучше, чем выше в
ходе полета была доля двухразовых занятий, и наоборот.
Таблица 6 (гл. 9)
Выполнение программы физических тренировок в полетах 18,19, 21-25-й
основных экспедиций на станции «Мир» космонавтами России
Ранжирование состояния космонавтов после полета по изменениям сенсомоторных характеристик Члены экипа- жей Длитель- ность полета Характеристики нагрузки при выполнении локомоторных упражнений - объем/интенсивность в % от рекомендованной по данным ФУ на ЗУ % двух- разовых ФТ от дней полета
1 19 76 97/100 202/101 99
2 22 198 60/105 90/112 85/109 99
3 22 198 100/105 100/103 102/116 99
4 25 >200 60 - (99 - 2 последних месяца)
5 19 76 80/107 200/103 99
6 20 180 53/118 106/105 112/109 60
7 20 180 95/94 80/92 99/127 60
8 24 199 83/87 95/100 96/100 40 - (99 - 3 последние недели)
9 18 115 85/75 106/101 <30 - (80 - 2 последние недели)
10 23 197 100/103 63/79 103/92 10-20
и 21 194 81/97 110/65 108/101 10
12 21 194 108-117 99/98 117/105 10
13 24 199 70/97 100-93 90/80 40
14 23 197 98/92 96/98 92/107 10-20
15 18 115 64/60 40/60-60/70 50
Все 5 первых мест в таблице заняли космонавты, тренировавшиеся 2 раза
в день в течение всего полета, все б последних - космонавты, трениро-
вавшиеся, как правило, 1 раз в день.
Ряд космонавтов увеличивали в полетных тренировках силовую нагрузку,
регулярно используя дополнительно к рекомендованным серии силовых
упражнений с эспандерами и резиновыми тяжами. Для одного из них, имев-
шего опыт тяжелоатлетических тренировок на Земле, были заранее изготов-
лены специальные эспандеры с более высокими силовыми характеристиками.
Как правило, все члены экипажей станции на заключительном этапе
полета выполняли ОДНТ-тренировки, принимали водно-солевые добавки и
использовали средства противоперегрузочной защиты. Вместе с тем режимы
применения нагрузочного костюма «Пингвин» варьировали у членов
различных экипажей в широких пределах: от полного отказа от ношения
403
Гпава 9
костюма (ряд участников 15-25-й экспедиций) до ежедневного пребывания в
костюме с максимальным нагружением в течение 12-14 часов.
Анализ состояния физиологических функций и уровня работоспособности
космонавтов после полета показал, что использование профилактических
мероприятий в полном объеме в значительной мере нивелирует развитие
негативных эффектов невесомости независимо от длительности полета. Так,
при сопоставлении изменений скоростно-силовых свойств и выносливости у 5
Максимальное усилие, % от фона
Рис. 4 (гл. 9). Изменения максимальной силы разгибателей голени
у 5 космонавтов после длительных полетов
космонавтов после полетов длительностью от 160 до 366 суток наибольшие
изменения были отмечены у космонавта, находившегося в состоянии микро-
гравитации 160 суток, и наименьшая, даже с некоторым превышением пред-
полетного уровня, у членов экипажа 366-суточной экспедиции (рис. 4, гл. 9).
Космонавты, находившиеся в полете 330 и 173 суток, составили при этом
промежуточную группу.
Аналогичные данные были получены при анализе послеполетных изме-
нений вертикальной устойчивости, спинальных рефлекторных механизмов и
других показателей двигательных функций, первично и выражение изменя-
ющихся в условиях микрогравитации. При этом из данных, приведенных в
табл. 7 (гл. 9), видно, что в годичном полете космонавты выполняли про-
грамму ФТ в полном объеме и полном соответствии с заданными норма-
тивами.
Ключевая роль в системе профилактики, как указывалось выше, принад-
лежит физическим тренировкам. Это положение было подтверждено ре-
зультатами сравнительного анализа степени нарушений функций опорно-
двигательного аппарата после полетов длительностью от 60 до 439 дней с
404
Система профилактики в полете
использованием метода балльной оценки выраженности изменений каждой
исследовавшейся функции и последующим интегральным ранжированием
состояния от наиболее сохранного до наиболее пострадавшего, с одной
стороны, и полноты выполнения программы физических тренировок, также
оцениваемой в 12-балльной шкале, - с другой (рис. 5, гл. 9).
Таблица 7 (гл. 9)
Показатели выполнения БИ ЭО-3 тренировок на бегущей дорожке в ходе полета по
данным регистраций физических тренировок (средние данные трех дней регистрации)
Длительность полета, мес 1 2 3 4 5
Вид нагрузки
УКТФ Время локомоций, мин 33,0 33,2 30,2 30,0 30,3
Объем локомоций, м 4174 4005 3954 3997 3934
% 116 111 109 110 109
Ходьба, м 1228 1273 1155 1210 1211
Бег, м 2946 2732 2799 2787 2723
Интенсивность, м/мин 127 120 131 133 130
% 102 97 106 107 105
ВБ-3 Время педалирования, 29,5 28,3 30,6 29,3 33,4
мин Объем нагрузки, кгм 23 185 21 720 24 492 22 754 24 941
% 110 103 116 108 118
Средняя мощность, 786 775 800 776 746
кгм/мин % 98 97 100 97 93
Длительность полета, мес Вид нагрузки 6 7 8 10 И 12
УКТФ Время локомоций, мин Объем локомоций, м % Ходьба, м Бег, м Интенсивность, м/мин % 26,7 29,5 30,8 32,5 30,8 60,0 2963 3750 3511 4436 3807 7380 82 104 99 120 106 204 1074 1099 1223 1202 1195 2485 1889 2651 2288 3234 2612 5079 111 127 114 136 124 124 86 102 92 109 100 100
ВБ-3 Время педалирования, мин Объем нагрузки, кгм % Средняя мощность, кгм/мин % 25,2 34,6 30,7 26,9 26,9 20 346 26 276 21 811 21 557 20 808 97 125 103 102 100 807 760 710 801 773 101 95 89 100 97
Как видно на рис. 5 (гл. 9), степень сохранности двигательных функций
космонавтов после длительных полетов коррелировала с интенсивностью и
объемом использовавшихся в ходе полета физических тренировок и прак-
тически не зависела от длительности полетов.
В данной группе в наилучшем состоянии вернулись на Землю члены эки-
пажа после 366-суточного полета.
405
Глава 9
Еще более показательными были результаты сравнительного анализа глу-
бины двигательных нарушений в двух полетах - первом и повторном - у 17
космонавтов, совершивших 2 длительных космических полета. Состав срав-
ниваемых групп по основным значимым показателям был аналогичным (табл.
8, гл. 9).
400
300
200
100
О
12,5
10
7,5
5
2,5
О
Длительность полета, сутки
Объем ФТ (усл. ед.)
О 6 12 18 24
Лучшие Худшие
Рис, 5 (гл, 9), Зависимость глубины изменений в двигательной системе
после длительных полетов от длительности полета (А)
и объема физических тренировок (Б)
Таблица 8 (гл. 9)
Зависимость состояния членов экипажей от продолжительности
первого и повторного полетов
Группы Количество человек Продолжительность полетов
Количество космо- навтов, чье состояние (по сравнению с состоя- нием после 1-го полета) Первый полет более длитель- ный Равная Второй полет более длитель- ный
было хуже после 2-го полета 6 3 (12-6* мес) (4-2* мес) 1 (= 6 мес) 2 (5-11 мес) (7-14 мес)
Примерно на одном уровне 6 1 (8-4 мес) 3 (5-6 мес) 2 (2-5 мес) (5,5-6,5 мес)
Лучше после 2-го полета 5 1 (8-4* мес) 1 (= 5* мес) 3 (2-6* мес) (3-11* мес) (4-6 мес)
Общее количество космонавтов 17 5 5 7
♦Степень нарушений, наблюдавшихся после 1-го полета, статистически достоверно
отличается от таковой после повторного полета.
406
Система профилактики в полете
Длительность полетов в группе первых и повторных полетов варьировала
от 2-3 до 8 месяцев и более при средней длительности в группе первых
полетов 5,7, повторных 5,9 месяца. Интервалы между двумя полетами были,
как правило, в пределах 1-3 лет.
У б из 17 космонавтов первый полет был длиннее второго, у 6 других дли-
тельность второго полета была большей, а у 5 остальных продолжительность
первого и второго полетов была идентичной и составляла 5-6 месяцев.
Рис. 6 (гл. 9). Зависимость глубины изменений в двигательной системе
от длительности полета в первых (А) и в повторных (Б) космических полетах
Как видно на рис. 6 (гл. 9), в группе «дважды летавших», как и во всей
полетной группе в целом, глубина изменений,, развивающихся в микрогра-
витации, не была связана с длительностью полета ни при первой, ни при пов-
торной экспозициях.
При сопоставлении глубины изменений, вызванных первым и повторным
полетами (рис. 7, гл. 9), лишь у 5 космонавтов интегральные оценки в двух
полетах совпали. У других они существенно разнились, выявляя в ряде слу-
чаев негативную зависимость.
Так, 4 космонавта, у которых в первом полете глубина нарушений была
наибольшей (17, 15, 16-й и 14-й ранг), что было связано, по-видимому, со
сниженным объемом физических нагрузок в ходе полета (от 50 до 60 % от
407
Глава 9
рекомендованного уровня), во втором полете отчетливо лидировали (1-й и
2-й ранг) или приближались к лидерам (б-й ранг).
При этом длительность полетов у 2 из них была в 3 и более раз большей,
чем в первом полете, в 2 раза большим был и уровень профилактических
физических нагрузок. Близкие результаты были получены также и у 4
космонавтов, завершавших ранговый ряд (14, 15, 16-й и 17-й ранг) во втором
полете (см. табл. 6, гл. 9).
Первый полет Второй полет
Ранг Длительность, мес Объем упраж- нений, % Ранг Длительность, мес Объем упраж- нений, %
1 И < 100 17 3 < 50
2 6 95 15 2 50
6 4 <95 16 8 < 50
9 5 90 14 5 60
14 6 80 4 12 100
15 11 65 5 5 100
16 5 65 9 6 100
17 2 <50 11 5 80
Рис. 7 (9). Соотношение глубины изменений в мышечной системе
в первом (абсцисса) и в повторных (ордината) космических полетах
Результаты этих исследований показали, что индивидуальная устойчивость
при выполнении профилактических мероприятий, так же как и длительность
полета, не является фактором, определяющим степень двигательных нару-
шений в длительных космических полетах.
Обнаруженная псевдоотрицательная корреляция между данными первого и
второго полетов (см. рис. 7, гл. 9) имела, по-видимому, психологическую при-
роду и была связана с произвольной сменой в повторном полете уровня про-
филактики на более высокий в связи с его недостаточностью в первом полете
и не удовлетворявшим космонавта после полета состоянием двигательных (и
других) функций или на более низкий в противном случае.
408
Система профилактики в полете
Лишь небольшое количество космонавтов использовали в обоих полетах
относительно близкие структуру и объем профилактических занятий, пока-
зывая при этом и относительно идентичные величины двигательных изме-
нений. Важно отметить, что глубина двигательных нарушений после дли-
тельных полетов, как правило, коррелировала с выраженностью расстройств
других функций, таких, как ортостатическая неустойчивость, величина кост-
ных потерь, изменения иммунологического статуса.
Основные направления развития средств физической
профилактики в будущем
Анализ опыта использования профилактических мероприятий на борту
орбитальных станций выявил ряд направлений исследований, реализация ко-
торых может способствовать существенному повышению эффективности сис-
темы профилактики.
Двухразовые тренировки на бегущей дорожке и велоэргометре, являющи-
еся основой профилактики в КП, занимают сравнительно большое время,
относительно однообразны, недостаточно комфортны и не индивидуали-
зированы в соответствии с особенностями физических качеств и предпочте-
ний космонавтов, а также с длительностью, рабочей направленностью и дру-
гими особенностями полетов. Эти тренировки недостаточно комфортны и не
оснащены средствами эффективного оперативного контроля состояния и
уровня тренированности космонавта, что затрудняет возможность их опера-
тивной коррекции в процессе их выполнения. В данной системе профилактики
недостаточно учтены различия в механизмах изменений физиологических
реакций организма в различные фазы полета.
Учитывая вышеизложенное, основными целями совершенствования профи-
лактики неблагоприятного влияния невесомости в длительных и сверх-
длительных КП является сведение к минимуму затрат времени для про-
ведения профилактических мероприятий; индивидуализация использования
средств профилактики с учетом исходного и текущего общего и физического
состояния; объективизация оценки уровня тренированности и работоспо-
собности каждого члена экипажа, его соответствия текущей и планируемой
рабочей деятельности и выбор на этой основе адекватного режима трени-
ровок; обеспечение психологической поддержки, направленной на борьбу с
монотонностью и психологическим дискомфортом при проведении профилак-
тических мероприятий; автоматизация управления тренировочным процессом.
Исходя из этих целей, определены основные направления дальнейших иссле-
дований, направленных на совершенствование и разработку средств
профилактики
Так, рассматриваются возможности дополнения тренировок на бегущей
дорожке и велоэргометре тренировками на других тренажерах, которые могут
быть созданы на основе разработанных к настоящему времени многочис-
ленных «нагружателей» мышц.
Это касается разработки и включения в комплекс бортовых средств про-
филактики тренажерных систем, основанных на внесении в тренировку моти-
вационных стимулов, таких, как игровые тренажеры, тренажеры, позволяю-
щие осуществлять тренировки в соревновательных режимах, что психоло-
гически облегчит выполнение нагрузок.
409
Гпава 9
Важную роль в совершенствовании системы профилактики могут играть
так называемые пассивные тренировочные средства, эффективность которых
испытана в модельных условиях. К ним относятся нагрузочные костюмы
различного типа, электромио- и вибростимуляторы с различными характерис-
тиками и центрифуга короткого радиуса, позволяющая в течение сравни-
тельно непродолжительного времени интенсивно нагрузить мышцы и кости и
одновременно увеличить активность вестибулярной, проприоцептивной и
опорной афферентных систем.
Важным направлением работ является создание высокоинформативной
автоматизированной системы контроля и управления тренировочным про-
цессом, обеспечивающей текущую оценку состояния членов экипажей в про-
цессе тренировки и использование получаемой информации для регуляции
объема и интенсивности применяемых нагрузок.
Это позволит повысить эффективность контроля за ходом, результа-
тивностью и переносимостью профилактических мероприятий. Такая «ум-
ная» система разрабатывается в настоящее время с учетом богатейшего опы-
та, накопленного при реализации программы профилактики в длительных КП
на станции «Мир».
В обобщенном виде средства физической профилактики в будущих дли-
тельных КП представлены в табл. 9 (гл. 9).
Нарушения двигательных функций, возникающие при многих невроло-
гических заболеваниях, по своим механизмам весьма сходны с сенсо-
моторными изменениями, вызываемые воздействием микрогравитации. В ходе
интенсивных исследований, проводившихся по программе «Мир», были полу-
чены убедительные данные о принципиально важной триггерной роли
опорной депривации в развитии нарушений деятельности тонической мотор-
ной системы, а также о выраженной проприоцептивной депривации в усло-
виях микрогравитации и гипокинезии. Соответственно в ГНЦ РФ - ИМБП РАН
были разработаны высокоэффективные методы профилактики двигательных
нарушений, направленные на компенсацию дефицита опорной и проприо-
цептивной информации и коррекцию тонических нарушений, которые играют
важную роль также в патогенезе многих двигательных расстройств в невро-
логической клинике. В связи с этим в ГНЦ РФ - ИМБП РАН была создана бата-
рея методов коррекции нарушений, обеспечивающих компенсацию и реабили-
тацию двигательных нарушений в неврологической клинике, и в условиях
длительных гипокинезий, связанных с патологическими состояниями и про-
фессиональной необходимостью. Эта батарея включает нагрузочный костюм
«Пингвин», «Медицинскую обувь», хроническую низкочастотную электромио-
стимуляцию и стенд вертикальной бегущей дорожки.
Одним из первых средств, использованных в клинике, был нагрузочный
костюм «Пингвин», разработанный совместно с фирмой «Звезда» для
создания осевой нагрузки и компенсации дефицита опорной и проприо-
цептивной информации в космических полетах. Комплексное воздействие
костюма на моторную систему больных основано на корригирующем воз-
действии усиленного потока адекватной афферентной информации, посту-
пающего в ЦНС, а также действии других факторов, способствующих
коррекции нарушений мышечного тонуса и позы.
Клиническая модель костюма «Пингвин» широко внедрена в практику
лечения детского церебрального паралича. Метод стал одним из наиболее
410
Система профилактики в полете
широко применяемых и успешно используется более чем в 50 российских
Центрах реабилитации детского церебрального паралича, а также в несколь-
ких зарубежных центрах [К.А.Семенова, 1999]. Успешным оказалось также
применение метода и в реабилитации двигательных нарушений больных пос-
ле ишемических инсультов и при болезни Паркинсона.
Разработанная в ИМБП «Медицинская обувь» предназначена для профи-
лактики и реабилитации локомоторных нарушений, связанных с длительной
иммобилизацией. «Медицинская обувь» обеспечивает механическую стимуля-
цию опорных зон стопы, активируя системы позных синергий [Эрнандез Корво
и соавт., 1983]. Теоретические предпосылки метода и данные исследований
двигательных нарушений, обусловленных гравитационной разгрузкой в дли-
тельных КП, показали, что компенсация дефицита опорных раздражений в
Таблица 9 (гл. 9).
Средства профилактики в длительных и сверхдлительных
космических полетах
Название
Назначение
Активные средства
1. Бегущая дорожка, велотренажер, резистивные тренажеры Поддержание общей тренированности, адекватной работоспособности, трени- ровка скоростных и силовых качеств, силовой, статической, скоростной и об- щей выносливости, структуры и функ- ции мышц, ортостатической устойчи- вости и других качеств организма
2. Координационные тренажеры с резистивными нагружателями органов управления с помощью простейших (пружины, магнитные замки) и более совершенных (гидравлика) устройств Тренировка систем точностного управ- ления движениями в условиях резис- тивной нагрузки во время отдыха и не- которых рабочих операций, психологи- чески облегчающая выполнение нагру- зок
Пассивные средства
3. Нагрузочные костюмы с индивидуальными тензодатчиками Создание нагрузки на опорно-двига- тельный аппарат и скелетную муску- латуру
4. Индивидуальный компенсатор опорной разгрузки Создание опорной нагрузки с целью компенсации дефицита опорных разд- ражений
5. Электромиостимулятор Электростимуляция мышц скелетной мускулатуры для профилактики атро- фии мышц и других мышечных нару- шений
6. Центрифуга короткого радиуса (ЦКР) Профилактика неблагоприятных влияний невесомости в различных сис- темах организма
7. Бортовая экспертная автоматизированная система управления физическими тренировками (БЭАСУ ФТ) Автоматизированная индивидуальная экспертная оценка физического со- стояния членов экипажа и управления тренировочным процессом
411
Глава 9
невесомости и в условиях гипокинезии существенно снижает выраженность
двигательных проявлений, активизируя тонические механизмы моторной сис-
темы.
Результаты исследований позволили предположить, что устройство «Меди-
цинская обувь» может быть использовано также в земной медицине, а именно
в неврологической практике для коррекции моторных нарушений, связанных
со снижением опорных нагрузок. Применение «Медицинской обуви» со стиму-
ляцией опорных зон стопы в режиме естественных локомоций у лежачих
больных должно способствовать так же, как и в условиях гипокинезии
активации механизмов естественных локомоторных и позных синегрий. В
настоящее время «Медицинская обувь» проходит клинические испытания в
качестве средства неврологической реабилитации.
Все сказанное относится также, а возможно, и в большей степени к стенду
вертикальной бегущей дорожки с системой «притяга», позволяющему осу-
ществлять локомоции - ходьбу, бег, прыжки в любых доступных пациенту ре-
жимах в положении лежа.
Разработанный в ИМБП в целях профилактики мышечных нарушений в
условиях микрогравитации электростимулятор нашел широкое применение в
земной медицине и других областях, в частности, в авиационной практике для
борьбы с монотонностью и утомлением пилотов, а также для их реабилитации
после длительных полетов, в спортивной медицине - для лечения спортивных
травм. В настоящее время совместно с австрийскими исследователями разра-
ботан и испытывается новый тип электростимулятора и метод хронической
низкочастотной стимуляции мышц, адресованной преимущественно тони-
ческим двигательным единицам и направленной на профилактику и кор-
рекцию мышечных нарушений при гравитационной разгрузке (Mayr et al.,
2000). Как указывалось выше, снижение сократительных свойств в этих усло-
виях связано с дезактивацией тонических механизмов и соответственно сни-
жением активности тонической мускулатуры. Разработанная для космоса кос-
тюмная конструкция прибора позволяет использовать его хронически в
течение длительного времени, что открывает новые возможности для кли-
ники, в частности, в борьбе с глубокими деструктивными мышечными наруше-
ниями, развивающимися вследствие снижения двигательной активности.
Прибор и метод низкочастотной электромиостимуляции были успешно испы-
таны в двух последних КП на станции «Мир». В настоящее время прибор и
метод проходят клинические испытания.
Все вышесказанное является подтверждением положения о том, что
исследования гравитационных механизмов, выполняющиеся в КП, в том числе
и те, что выполнялись на станции «Мир», имеют важное значение не только
для космической, но и для земной медицины, открывая новые подходы к
лечению и реабилитации патологических состояний.
Литература
Алякринский Б.С. Основы научной организации труда и отдыха космонавтов. - М.,
1975.
Барер А.С., Савинов А.П., Северин Г.И., Сгоклицкий А.Ю., Тихомиров Е.П.
Физиолого-гигиеническое обоснование конструкции некоторых индивидуальных
средств профилактики неблагоприятного воздействия невесомости // Космич. биол. и
авиакосм. мед. - 1975. - Т. 9. - № 1- С. 41-47.
412
Система профилактики в полете
Газенко О.Г., Григорьев А.И., Егоров А.Д. Физиологические эффекты действия
невесомости на человека в условиях космического полета // Физиол. человека. - 1997.
-Т. 23. - № 2.-С. 138-146.
Григорьев А.И., Егоров А.Д. Длительные космические полеты // Космическая
биология и медицина. Совместное российско-американское издание в 5 томах. - Т. 3. -
Человек в космическом полете. Кн. 2. / В.В.Антипов, А.И.Григорьев, К.Лич Хантун,
ред. - М., 1997. - С. 368-447.
Григорьев А.И., Степанцов В.И., Тишлер В.А. и соавт. Средства и методы
профилактики неблагоприятного влияния невесомости // Результаты медицинских
исследований, выполненных на орбитальном научно-исследовательском комплексе
«Салют-6» - «Союз». - М., 1986. - С. 125-144.
Григорьев А.И., Какурин Л.И., Пестов И.Д. и соавт. Защита организма от
неблагоприятного влияния невесомости // Космическая биология и медицина.
Руководство по физиологии. - М., 1987. - С. 59-87.
Григорьев А.И., Носков В.Б., Атьков О.Ю. и соавт. Состояние водно-солевого
гомеостаза и систем гормональной регуляции при 237-суточном космическом полете //
Космич. биол. и авиакосм. мед. - 1991. - Т. 25, № 2. - С. 15-18.
Егоров А.Д., Ицеховский О.Г, Алферова И.В. и соавт. Исследования
функционального состояния сердечно-сосудистой системы в длительных космических
полетах // Физиологические проблемы невесомости. - М., 1990. - С. 70-92.
Киренская А.В., Дмитриева И.Ф. Гравитационные механизмы в моторной системе.
Исследования в условиях реальной и моделируемой невесомости // New Concepts of
Motor control. Ed. by J. Massion Plenum Press, 1987. - P. 149-164.
Коваленко E.A., Касьян И.И. К проблеме патогенеза действия на организм
невесомости // Физиологические проблемы невесомости. - М., 1990. - С. 215-251.
Козеренко О.П. Психологическая поддержка космоавтов в полете // Космическая
биология и медицина. - М., 1987. - С.97-102.
Козловская И.Б., Шульженко ЕБ., КорвоХ. и соавт. Влияние опорных раздражений
стопы на состояние двигательного аппарата в невесомости и иммерсии // Труды XIV
совещания соц. стран по космической биологии и медицине. - М., 1981. - Ч.1.- С. 23.
Козловская И.Б., Григорьева Л.С., Гевлич Г.И. Влияние 7-суточной опорной
разгрузки на скоростно-силовые свойства скелетных мышц человека // Космич. биол. и
авиакосм. мед. - 1983. - № 2. - С.37-44.
Семенова КА. Восстановительное лечение больных с резидуальной стадией
детского церебрального паралича - М., Антидор. 1999.
Степанцов В.И., Еремин А.В., Тихонов М.А. Средства и методы физической
тренировки в длительных космических полетах // Невесомость. Медико-биологические
исследования. - М., 1974. - С. 298-313.
Тишлер В.А., Степанцов В.И. Физическая тренировка в системе медико-
биологического обеспечения в длительных космических полетах // Физиологические
исследования в невесомости. - М., 1983. - С. 229-256.
Эрнандес Корво Р., Козловская И. Б., Крейдич Ю.В., Мартенес Фернандес С.,
Рахманов А.С., Фернандес Ноне Е, Миненко В.А. Влияние 7-суточного космического
полета на структуру и функцию опорно-двигательного аппарата человека // Косм,
биол. авиакосм. мед. - 1983. - № 2. - С. 37-44
Charles J.B., Yelle J., Sawin C. F. Lessons from operational Cardiovascular Studies in
Space // Med. Sci. Sports Exerc. - 1996. - October, 28 (10 Suppl). - S.18-22.
Grigoriev A.I., Egorov A.D. General Mechanisms of the Effects of Weightlessness on the
Human Body // Advances in Space Biology and Medicine. - Greenwich; Connecticut,
London/England/ JAI Press Inc. - 1992 - Vol. 2. - P. 1.
Grigoriev A.I., Kozlovskaya I.B., Stepantsov V.I. Countermeasures of the negative effects
of the weighlessness on physiological systems in long-term flights //Acta Astronaut. - 1995.
- Vol. 36. - No 8-12. - P. 661-688.
Grigoriev A.I., Bugrov S. A., Bogomolov V.V., Egorov A. D. Polyakov V.V., Tarasov I. K.,
413
Глава 9
Shulzhenko Ye.B. Main Medical Results of Extended Flights on Space Station Mir in 1986-
1990 // Acta Astronaut. - 1993. - Vol. 29, No 8. - P.581-585.
Kozlovskaya, I., Dmitriyeva, I., Grigorieva, L. et al. Gravitational mechanisms in the
Motor Systems. Studies in Real and Simulated Weightlessness // Stance and Motion. Facts
and concepts. New York & London: Plenum Press, 1987. - P. 37-49.
Kozlovskaya I.B., Babaev B.M., Barmin V.A. etai. Human and animal results on vestiblar
research in space // 4th European Sumposium. Life Sciences Research in Space - Trieste;
Italy, 1990 - P. 353-357.
Leach Huntoon C.S., Cintron N.M. Endocrine system and fluid and electrolyte balance //
Space Biology and Medicine, v. 3:Humans in Space flight. Book 1. / A.E.Nicogossian,
S.R.Mohler, O.G.Gazenko, A.I.Grigoriev, eds. 1996. - P. 89.
Mayr et al., 2000. Mayr W., FreUinger G., Rafolt D., Bijak M., Girsch W., Hofer C.,
LanmuHerH., Reichel M., Sauermann S., Schmutterer C., Linger E., Koryak Yu., Gratchev V.,
Shenkman B., Grigoriev A. Functional electrical stimulation (FES) as a countermeasure
against muscular atrophy, in long-term space flights - first application on board of MIR-
Station. // Proc. 5th Conf inter. Fess. Austria, 2000. - P.27-37.
Vii-Viiiams I.F., Kotovskaya A.R., Lukjanuk V.Ju. et ai. Study of the Effectiveness
«Centaur» anti- G -Suite during Exposure to +Gz Accelerations after Immersion 11 Abstracts
Submitted for Presentation at the 17th Annual International Gravitational Physiology
Meeting. - 1996. - April 14-19. - Warshawa, 1996. - P. 58.
Медикаментозные средства в системе профилактики
в длительных космических полетах
И.В.Ковачевич, И.Б.Гончаров
В общем комплексе мер профилактики неблагоприятного влияния фак-
торов КП существенное значение принадлежит фармакологической профи-
лактике. Основными задачами полетной фармакологической профилактики
являются предупреждение или смягчение изменений деятельности основных
функциональных систем человека, находящегося в условиях длительного КП,
стабилизация здоровья и поддержания высокого уровня работоспособности
членов экипажа на всех этапах КП.
Концепция медикаментозной профилактики изменений со стороны основ-
ных функциональных систем организма (сердечно-сосудистой и нервной сис-
тем, а также желудочно-кишечного тракта) в КП базируется на разработанной
отечественными учеными гипотезе о происходящих в условиях микрогра-
витации изменениях в организме человека, на опыте медицинского обес-
печения КП различной продолжительности, на результатах клинико-экспери-
ментальных исследований в условиях моделирования действия факторов КП,
на громадном опыте клинической медицины.
Пребывание человека в условиях микрогравитации приводит к изменению
гемодинамического статуса и деятельности других жизненно важных систем
организма, что не может не отразиться на функционировании сердечно-сосу-
дистой системы (ССС). Как правило, в течение первого месяца пребывания
человека в условиях микрогравитации происходит функциональная пере-
стройка ССС, проявляющаяся уменьшением объема циркулирующей крови,
снижением сосудистого тонуса, детренированностью механизмов венозного
возврата и т.д. [А.Д.Егоров, И.В.Алферова, А.П.Полякова, 1988]. В ходе
414
Система профилактики в полете
длительных КП довольно часто возникали изменения биоэлектрической ак-
тивности сердца, которые могут быть связаны с детренированностью ССС,
перестройкой экстракардиальной регуляции, изменениями электролитного
обмена, внутрисердечной гемодинамики, вегетативным дисбалансом, а также
с метаболическими изменениями в миокарде [О.Г.Газенко, А.И.Григорьев,
С.А.Бугров и соавт., 1990; В.В.Поляков, О.Д.Анашкин, И.В.Алферова и соавт.,
1992]. Таким образом можно заключить, что в условиях КП, под влиянием
ряда неблагоприятных факторов, которые мы можем назвать факторами
риска, в сердечной мышцы происходят довольно сложные изменения. В
клинической кардиологии факторами риска считаются факторы внешней и
внутренней среды, которые могут привести к развитию функциональных или
соматических изменений со стороны ССС, а предупреждение или смягчение их
негативного влияния может способствовать уменьшению симптомов заболе-
вания [Р.Г.Оганов, В.И.Метелица,1998].
Сдвиги в функциональной активности нервной системы могут привести в
полете к появлению ряда неблагоприятных симптомов, среди которых веду-
щее место занимают периодические колебания настроения и нарушения сна
[В.И.Мясников, Ф.Н.Усков, О.П.Козыренко и соавт., 1986]. Отмеченное в
длительных КП проявление кумуляции утомления выражается субъективно в
виде моносимптома - чувства усталости. Клинически эти симптомы группи-
руются в комплекс «не психотических нарушений» с развитием двух видов
невротических синдромов - астенического и функциональной лабильности.
Помимо этого, факторы КП могут обусловить ухудшение качества опера-
торской деятельности и вызывать периодические жалобы на головные боли,
которые рассматриваются специалистами как проявления вегетососудистой
дистонии [А.И.Григорьев, С.А.Бугров, В.В.Богомолов и соавт., 1990]. Эти изме-
нения функции нервной системы проявляются в основном начиная со 2-3-го
месяца пребывания человека в условиях длительного КП.
Определенную озабоченность специалистов по космической медицине
вызывает состояние кишечного микробиоценоза у членов экспедиций в
длительных КП. Так, еще в исследованиях по программе полетов на орби-
тальном комплексе «Салют-6» было выявлено развитие протейного дисбак-
териоза, увеличение количества условно-патогенных энтеробактерий, расши-
рение их видового состава и появление несвойственных микробиоценозу ки-
шечника бактерий [С.Н.Залогуев, В.П.Шилов, А.Н.Викторов, 1986].
Комплекс фармакологической профилактики неблагоприятного действия
факторов длительных КП заключается в лекарственной коррекции действия
ряда неблагоприятных факторов внутренней среды - факторов риска, а имен-
но изменений электролитного баланса и метаболических сдвигов в сердечной
мышце, сдвигов в функционировании центральной нервной системы, нару-
шений микробиоценоза кишечного тракта, а также в предупреждении
негативного влияния вредных факторов окружающей среды.
Основные методы фармакологической коррекции заключаются в приеме
per os препаратов, которые назначаются всем членам космических экспе-
диций в штатные сроки, по определенной схеме и имеют стандартную
длительность курсов. Для предупреждения развития аллергических реакций
или побочных явлений, члены космических экспедиций до начала полета
проходят тестирование на индивидуальную переносимость профилактических
фармакологических средств.
415
Глава 9
Штатная система фармакологической профилактики включает кардио-
тропные препараты, улучшающие течение обменных процессов в сердечной
мышце, психотропные средства, предупреждающие (или смягчающие) раз-
витие астеноневротических явлений, и препарат эубиотического ряда, норма-
лизующий микробиоценоз желудочно-кишечного тракта [И.Б.Гончаров,
Д.Т.Есартия, И.В.Ковачевич, 1998].
Принципы медикаментозной профилактики полетных изменений со сторо-
ны сердечной мышцы основываются на результатах научных исследований,
на опыте клинической кардиологии и состоят в фармакологической коррекции
действия ряда неблагоприятных факторов внутренней среды - изменений
электролитного баланса и метаболических сдвигов в сердечной мышце. В
соответствии с этими положениями, в состав профилактических фармаколо-
гических средств, назначаемых каждому члену экипажа космических
экспедиций, включен комплекс кардиотропных препаратов, оказывающих
положительное влияние на метаболизм миокарда (рибоксин и оротат калия),
а также панангин - источник экзогенного поступления калия в организм.
Курсы приема кардиотропных препаратов во время длительных космических
полетов проводятся через каждые два месяца и продолжаются 20 дней.
Для профилактики астеноневротических нарушений космонавтам реко-
мендован прием препарата ноотропил. Ноотропил является основным пред-
ставителем группы ноотропных препаратов, которые воздействуют непосред-
ственно на мозг, улучшая его функцию как у здоровых, так и у больных
людей. Ноотропил способен активировать механизмы адаптации при
измененной на фоне астенизации реактивности организма и корректировать
астеноневротические нарушения [Ф.З.Меерсон, 1981]. Курс приема ноотро-
пила проводится в условиях КП через каждые три месяца в течение 20 дней
по одной капсуле два раза в день.
Эубиотик бифидумбактерин регулирует равновесие кишечной микрофлоры.
Препарат содержит лиофилизированную в среде культивирования микробную
массу живых бифидобактерий. Бифидумбактерин обладает антагонистической
активностью против широкого спектра патогенных и условно-патогенных
микроорганизмов и тем самым нормализует кишечный микробиоценоз, пре-
пятствует развитию патогенной и условно-патогенной микрофлоры, способ-
ствует восстановлению нарушенного энтерального синтеза ряда витаминов и
других веществ, местного иммунитета и функций желудочно-кишечного трак-
та. Препарат штатно назначается через каждые три месяца КП в течение 10-
14 дней по 2 таблетки три раза в день.
Принципиальной основой для разработанных схем превентивной терапии в
условиях пилотируемых КП послужил опыт применения указанных препаратов
в клинической практике и результаты клинико-экспериментальных иссле-
дований в условиях модельных экспериментов с участием человека [Н.Н.Лизь-
ко, Г.И.Гончарова, 1987].
Оценка эффективности медикаментозной превентивной терапии, прово-
димой в условиях микрогравитации, является трудной задачей как с
технической точки зрения, так и в связи с загруженностью программ КП.
Приемлемым подходом к оценке эффекта превентивных курсов кардиотроп-
ных препаратов в условиях микрогравитации представляется анализ особен-
ностей биоэлектрической активности сердца при плановых электрокардио-
графических исследованиях в состоянии покоя и при тестовых нагрузках и
416
Система профилактики в полете
сопоставление полученных данных с особенностями и сроками проведения
профилактических курсов приема кардиотропных препаратов.
Ниже приводятся данные анализа приема кардиотропных профилакти-
ческих средств на протяжении длительных полетов космических экспедиций
на орбитальной станции «Мир».
Все члены основных экспедиций, за исключением иностранных космонав-
тов и членов экспедиции ЭО-19, в связи с ее небольшой продолжительностью
принимали по штатной схеме рибоксин, панангин и оротат калия. В некоторых
случаях, в дополнение к штатных курсам приема фармакологических средств,
по медицинским показаниям в связи с особенностями, выявленными при
электрокардиографических обследованиях, нескольким космонавтам назнача-
ли дополнительный прием указанных препаратов. Следует отметить, что
примерно у половины космонавтов, получавших штатные курсы приема кар-
диотропных средств, на электрокардиограмме не были зафиксированы какие-
либо изменения, за исключением признаков функционального характера,
которые являлись типичными для пребывания в условиях микрогравитации и
отмечались при всех длительных КП. У остальных космонавтов, совершавших
длительные полеты, были отмечены нарушения сердечного ритма или изме-
нения конечной части желудочкового комплекса при ЭКГ-исследованиях. Из
общего числа членов космических экипажей, у которых были выявлены изме-
нения при ЭКГ-обследованиях в полете, примерно у 4/5 космонавтов наблю-
дались явления сердечной аритмии, а у 1/5 - изменения конечной части
желудочкового комплекса на ЭКГ.
Изменения при ЭКГ-исследованиях были зарегистрированы у космонавтов
в различных ситуациях (при внекорабельной деятельности, при выполнении
функциональных тестов, в состоянии покоя) и проявлялись с различной
частотой: от однократного наблюдения до десяти и более наблюдений за
полет.
Как правило, у большинства космонавтов с явлениями сердечной аритмии
и изменениями конечной части желудочкового комплекса ЭКГ отмечалась
положительная динамика или стабилизация состояния под влиянием регла-
ментации режима труда и отдыха, приема штатных курсов профилактических
кардиотропных средств, а в ряде случаев назначения дополнительных курсов
приема профилактических кардиотропных препаратов. К положительным
особенностям фармакологической профилактики следует отнести также отсут-
ствие необходимости приема при обнаруженных нарушениях ритма и изме-
нениях процессов реполяризации общепринятых в клинической практике
кардиологических терапевтических средств. В отдельных немногочисленных
случаях штатный и дополнительный прием кардиотропных профилактических
средств дополнял назначенные космонавтам терапевтические фармаколо-
гические курсы антиаритмических и антиангинальных препаратов. Проведе-
ние в этих случаях комплексных лечебно-профилактических мероприятий
позволило сохранить здоровье и работоспособность космонавтов и успешно
выполнить программу полета.
Практически во всех основных экспедициях был проведен профилак-
тический курс приема препарата ноотропил. О эффективности проведения
курсов ноотропила свидетельствуют результаты анализа степени астено-
невротических расстройств у членов экспедиций, работавших на ОС «Мир», у
которых за весь период наблюдений было зарегистрировано незначительное
417
Глава 9
число случаев развития начальной компенсированной стадии астенизации.
Следует отметить, что схемы приема профилактических препаратов в КП не
являются жесткими и могут быть изменены в соответствии с определенными
показаниями. Так, на начальных этапах полетов на станции «Мир» некоторые
космонавты предъявляли жалобы на трудности засыпания, связывая их с
приемом ноотропила. Поскольку этот препарат действительно может оказы-
вать негативное воздействие на сон, космонавтам было рекомендовано отме-
нить его вечерний прием. Откорректированная схема приема ноотропила
была закреплена и сохранена в профилактической программе КП.
Высокая эффективность препарата бифидумбактерин показана как в
клинических исследованиях, так и при длительных пилотируемых полетах
космонавтов [Н.Н.Лизько, Г.И.Гончарова, 1987]. Помимо штатных полетных
курсов, препарат назначался иногда дополнительно на начальных фазах КП в
случаях, когда на этапах предполетного обследования выявляли неблаго-
приятные изменения микрофлоры кишечника, а ограниченность во времени
не позволяла провести полноценный курс профилактики у космонавтов. Сле-
дует отметить, что ни у одного из космонавтов, участвовавших в полетах по
программе «Мир», не наблюдали случаев клинической симптоматики, указы-
вающей на развитие даже начальных явлений дисбактериоза.
Таким образом, оценки эффективности лекарственной превентивной
терапии складывались из систематического и непрерывного наблюдения за
состоянием всех членов экипажей в КП, получающих фармакологическую про-
филактику, и селективного подхода к оценке эффекта лекарственных средств.
Принцип избирательного подхода к анализу воздействия фармакологических
препаратов заключается в индивидуальной оценке состояния тех функцио-
нальных систем организма, на которые главным образом оказывает влияние
назначаемый препарат. Влияние кардиотропных препаратов сопоставляется с
состоянием сердечно-сосудистой системы, психотропных - с состоянием нерв-
но-психической сферы, а эубиотика бифидумбактерин - с состоянием функции
желудочно-кишечного тракта.
Помимо штатных и дополнительных штатных курсов приемов лекарст-
венных препаратов, возможно проведение так называемых нештатных курсов
фармакологической профилактики. Так, с целью предупреждения развития
нарушений со стороны ЦНС в одной из экспедиций был успешно апробирован
новый профилактический препарат растительного происхождения, относя-
щийся к группе адаптогенов. В связи с особенностями среды обитания,
сложившимися на заключительных этапах эксплуатации ОС «Мир», для всех
членов экипажа, в процессе работы которых складывалась неблагоприятная
обстановка, было рекомендовано проведение нештатных лечебно-профилак-
тических курсов приема средств, обладающих гепатопротекторными свойст-
вами, и витаминных препаратов.
Многолетний опыт использования средств фармакологической профилак-
тики позволяет утверждать, что эффективность этой профилактики зависит от
соблюдения ее основных принципов:
строгой цикличности курсов на протяжении всего полета;
непрерывности отдельных курсов приема штатных фармакологических
средств профилактики;
систематического контроля за состоянием членов экипажа, прохо-
дящих курсы фармакологической профилактики;
418
Система профилактики в полете
обязательного дополетного тестирования средств фармакологической
профилактики на индивидуальную переносимость членами экипажей.
Литература
Газенко О.Г, Григорьев А.И., Бугров С.А. и соавт. Обзор основных результатов
медицинских исследований по программе второй основной экспедиции на орбитальный
комплекс «Мир» // Космич. биол. и авиакосм. мед. - 1990. - № 4- С. 3-11.
Гончаров И.Б., Есартия Д.Т., Ковачевич И.В. Фармакологическая профилактика в
космическом полете // Тезисы докладов XI конференции по космической биологии и
авиакосмической медицине. - М., 1998. -Т. 1.-С. 211-213.
Григорьев А.И., Бугров С.А., Богомолов В.В. и соавт. Обзор основных медицинских
результатов годового полета на станции «Мир» // Космич. биол. и авиакосм. мед. -
1990. - № 5 - С. 3-10.
Егоров А.Д., Алферова И.В., Полякова А.П. Состояние кардиодинамики в условиях
длительной невесомости // Космич. биол. и мед. - 1988. - № 4- С. 19- 26.
Залогуев С.Н., Шилов В.П., Викторов А.Н. Состояние микрофлоры // Результаты
медицинских исследований, выполненных на орбитальном научно-исследовательском
комплексе «Салют-6» - «Союз». - М., 1986. - С. 80-86.
Лизько Н.Н., Гончарова Г.И. Использование бифидумбактерина для коррекции
дисбактериоза кишечника // Космич. биол. и авиакосм. мед. - 1987. - № 4. - С. 70-72.
Меерсон Ф.З. Адаптация, стресс, профилактика. - М., 1981.
Мясников В.И., Усков Ф.Н., Козыренко О.П. и соавт. Психологическая надежность
космонавтов // Результаты медицинских исследований, выполненных на орбитальном
научно-исследовательском комплексе «Салют-6» - «Союз». - М., 1986. - С. 185-203.
Оганов Р.Г., Метелица В.И. Борьба с факторами риска - основа стратегии
превентивной кардиологии // Профилактическая фармакология в кардиологии. - М.,
1988. - С. 5-13.
Поляков В.В., Анашкин О.Д., Алферова И.В. и соавт. Функциональное состояние
сердечно-сосудистой системы у космонавтов шестой основной экспедиции на станции
«Мир» Ц Авиакосм, и экол. мед. - 1992. - № 3.- С. 48-52.
Пережимные манжеты как средство профилактики
неблагоприятных влияний невесомости
И.В.Алферова, В.М.Михайлов, В.Ф.Турчанинова,
Г.А.Фомина, А.С.Яров
Для предупреждения или смягчения неблагоприятных эффектов неве-
сомости, связанных с перераспределением крови, в кратковременных или в
начальный период адаптации в длительных космических полетах (КП) на ОС
«Мир» применялись механические пережимные манжеты (ПМ), входящие в
состав профилактического средства (ПС) «Браслет». Профилактический эф-
фект применения ПМ основан на депонировании некоторого объема крови в
емкостных сосудах ног за счет окклюзии поверхностных вен голени, что
приводит к уменьшению ее перемещения в краниальном направлении. При
использовании пневматических ПМ в экспериментах с моделированием эф-
фектов микрогравитации (антиортостатическая гипокинезия) у испытателей
возникали иллюзии перехода от реального антиортостатического положения к
положению ортостатическому с приподнятой головой по отношению к гори-
419
Глава 9
зонтали, уменьшались неприятные ощущения тяжести в голове и отечность
мягких тканей лица и шеи, снижались минутный объем кровообращения и
показатели кровенаполнения головы и легких, уменьшалась чувствительность
вестибулярного аппарата к линейным ускорениям [А.И.Григорьев и соавт.,
1987], снижалось пульсовое кровенаполнение головы и легких [В.Г.Волошин и
соавт., 1979] и улучшалась антигравитационная функция организма [В.В.Кле-
ев, С.Г.Крютченко, А.С.Яров, 1994]. Прямыми методами исследований было
показано, что применение ПМ величиной 40 и 60 мм рт.ст. в условиях анти-
ортостатического положения -20° в определенной мере способствует нор-
мализации кровообращения [В.Е.Катков и соавт., 1981; Gazenko et al., 1982]. В
кратковременных КП был получен четкий положительный эффект от приме-
нения ПМ, в том числе для вестибулярной функции [И.И.Брянов и соавт.,
1986]. Вместе с тем имелись указания, что при длительном ношении ПМ
нельзя исключить возможность увеличения растяжимости венозных сосудов
ног, что может оказать неблагоприятный эффект на ортостатическую устойчи-
вость на месте приземления [А.И.Григорьев и соавт., 1987; В.Г.Волошин,
И.Д.Пестов, Б.Ф.Асямолов, 1969].
Описание изделия «Браслет» и методика применения
Конструктивно механические пережимные манжеты (ПМ) представляют
собой устройство, выполненное из специального эластичного трикотажного
полотна (ткани). В комплект ПС «Браслет» (см. гл. 3) входят две ПМ (правая и
левая) и пояс, которые при эксплуатации соединяются между собой ремнями
подтяга. Геометрическая форма ПМ позволяет расположить их по косовос-
ходящей линии в верхней трети бедер с плотным прилеганием к поверхности
тела. ПС «Браслет» надевается на полетную одежду или белье. Создание
компрессии с помощью ПС «Браслет» в проксимальных областях ног осущест-
вляется путем затягивания ПМ с помощью специальной пряжки [А.С.Яров и
соавт., 1983]. Оптимальная степень затягивания определяется по результатам
наземной тарировки и субъективным ощущениям каждого из космонавтов и
при необходимости может быть изменена в рекомендованном рабочем диапа-
зоне компрессии на любом этапе полета. Рекомендованная продолжи-
тельность ношения ПМ составляла до 10-12 часов в сутки в острый период
адаптации в первые дни полета с последующим, в зависимости от само-
чувствия космонавта, уменьшением времени пребывания в затянутых манже-
тах и степени их затягивания. Длительность ношения ПС «Браслет» опреде-
лялась самочувствием конкретных космонавтов, в зависимости от их индиви-
дуальной адаптации к условиям невесомости.
Показаниями к применению ПС «Браслет» являются: жалобы космонавтов
на головную боль и тяжесть в голове, снижение слуха или зрения; вестибуло-
вегетативные расстройства, отечность лица и осиплость голоса. Противопо-
казания включают: варикозное расширение вен ног, тромбофлебит, раны и
ссадины ног и другие нарушения, определяемые медицинским персоналом. К
возможным осложнениям относятся отек конечности ниже наложения манжет,
потертость кожи под местом наложения манжет, петехиальные кровоиз-
лияния в коже конечности.
Начиная с полета ЭО-4 на ОС «Мир» и до настоящего времени ПС
«Браслет» рекомендуется как средство профилактики гемодинамических рас-
420
Система профилактики в полете
стройств в начальный период КП. В целом отношение космонавтов ОС «Мир»
к этому средству профилактики было неоднозначным. Некоторые космонавты
носили их постоянно на всем протяжении полета, за исключением времени,
отводимого для сна, причем часть из них носила ПМ и во время сна («спал в
«Браслетах»); другие - только в начале и на заключительном этапе полета;
были космонавты, которые не применяли его совсем. Некоторые из космо-
навтов, применявших ПС «Браслет» на транспортном корабле «Союз», в
дальнейшем отказывались от его применения после перехода на ОС «Мир»,
не объясняя причину отказа.
Космонавты, носившие «Браслет», по субъективным ощущениям дали
положительную оценку эффективности его применения. Чувство комфорта,
отмечаемое многими космонавтами при использовании изделия «Браслет»,
способствовало тому, что устройство, предназначенное для облегчения симп-
томов перераспределения крови в начальный период КП и вестибулярных
нарушений, в дальнейшем стало применяться некоторыми из них на про-
тяжении всего длительного полета. До настоящего времени объективных
данных о влиянии ПС «Браслет» на гемодинамику при кратковременном и
особенно при длительном применении в условиях КП явно недостаточно.
Принимая во внимание измененный гемодинамический статус в условиях
микрогравитации и механизм действия ПМ (исключение части крови из ее
активно циркулирующего объема), практическую значимость имело прове-
дение специальных исследований, направленных на получение объективных
сведений о влиянии этого изделия на гемодинамику.
Методика исследований
Для исследования гемодинамики использовалась штатная бортовая меди-
цинская аппаратура «Гамма-01» (описание аппаратуры приведено в гл. 7).
Режимы пережатия манжет, рекомендуемые для применения в полете,
определяли при проведении аналогичных исследований до полета. Во время
полета исследования были выполнены в различные сроки пребывания космо-
навтов в условиях невесомости. Исследования, как правило, проводили в два
этапа. Первый этап предусматривал регистрацию физиологической инфор-
мации в условиях покоя (в этот день до начала обследования изделие «Брас-
лет» не применялось). Затем космонавт надевал ПМ, и через 1 час 30 минут
(следующий сеанс ТМ-связи) обследование проводилось в том же объеме, что
и в условиях покоя. Ультразвуковые исследования проводили по методике,
использованной в российско-французских проектах «Антарес» и «Альтаир»
(кн. 2).
Исследования на станции «Мир»
Исследования гемодинамики проведены с участием трех космонавтов. У
одного из них исследования в состоянии покоя и при воздействии пережим-
ных манжет были проведены на 17-е и 92-е сутки полета.
В условиях покоя на 17-е сутки отмечалось увеличение ударного объема
(УО), минутного объема кровообращения (МОК), давления в легочной арте-
рии. Показатели регионарного кровенаполнения характеризовались возрас-
танием относительного объемного пульса (ООП) практически во всех иссле-
421
Гпава 9
дуемых областях за счет прироста УО и ЧСС, что свидетельствовало о пере-
распределении вектора сердечного выброса в верхнюю половину туловища и
включении соответствующих рефлексов. Сосудистые реакции проявлялись
снижением тонуса мелких сосудов головы, особенно в вертебробазилярной
системе, и в предплечье. Гиперкинетический тип внутрипеченочной гемо-
динамики сочетался с признаками затруднения оттока крови из сосудов
печени, отчетливо проявились признаки гипертензии малого круга крово-
обращения. На 92-е сутки УО м МОК снижались, ЧСС возрастала, а давление в
легочной артерии не отличалось от предполетного уровня. Приток арте-
риальной крови в сосуды исследуемых областей (кроме предплечья) был
меньше, чем до полета. Показатели тонуса мелких сосудов головы указывали
на нормо- и гипертензию пре- и посткапилляров. Таким образом, у одного и
то-го же космонавта в условиях покоя показатели функционального состояния
сосудистых областей большого и малого круга кровообращения на 17-е и 92-е
сутки имели противоположную направленность, что могло быть связано как с
разными сроками обследования, так и с различными режимами использования
изделия «Браслет» (до 17-х суток он носил ПС «Браслет» постоянно, а на-
кануне 92-х суток полета в течение 3 недель ПС «Браслет» не использовал).
Реакции гемодинамики при воздействии пережимных манжет в оба срока
обследования также существенно различались. На 17-е сутки эти реакции
проявлялись уменьшением ЧСС (до минимальных предполетных значений);
тенденцией к повышению систолических компонентов артериального давле-
ния в правой голени; снижением ООП для сосудов головы, правого легкого с
приближением его значения к предполетному уровню; повышением в той или
иной степени тонуса мелких сосудов головы и тонуса мелких сосудов голени;
тенденцией к уменьшению степени выраженности признаков гипертензии
сосудов малого круга кровообращения; снижением систолического давления в
легочной артерии; уменьшением кровенаполнения яремных вен. На 92-е сутки
полета, на фоне иного исходного состояния сердечно-сосудистой системы, под
влиянием ПС «Браслет» обнаружено, что ЧСС практически не отличалась от
исходного уровня; уменьшались систолические компоненты артериального
давления в голени; уменьшался ООП сосудов голени; повышался тонус пре- и
посткапилляров исследуемых сосудистых зон головы с развитием гипертен-
зивных реакций; увеличивалось кровенаполнение сосудов правого легкого и
печени при уменьшении степени выраженности гипертензии малого круга
кровообращения и улучшении оттока крови из сосудов печени; увеличивалось
давление в легочной артерии, и его величины приближались к средним
предполетным значениям; увеличивалось кровенаполнение яремных вен, что
косвенно характеризовало приток крови к правому сердцу.
Из приведенных данных следует, что направленность динамики практи-
чески всех показателей характеризовалась тенденцией к нормализации гемо-
динамической ситуации в организме и в значительной степени зависела от
различного исходного состояния сердечно-сосудистой системы и методики
использования пережимных манжет (до 17-х суток полета космонавт носил ЛС
«Браслет» постоянно, а перед 92-ми сутками полета в течение 3 недель он ПС
«Браслет» не использовал).
У двух других космонавтов исследования влияния изделия «Браслет»
также не выявили однонаправленных изменений показателей функциональ-
ного состояния различных отделов сердечно-сосудистой системы.
422
Система профилактики в полете
Ультразвуковые исследования у трех космонавтов были проведены при
использовании ПС «Браслет» на различных этапах полета ЭО-9 и ЭО-Ю,
а также у семи космонавтов экспедиций ЭО-15-17, выполненных в рамках
438-суточного полета врачом-космонавтом В.В.Поляковым, в том числе на
самом себе.
Проведенные исследования центрального и мозгового кровообращения при
использовании ПМ в длительных КП показали, что через 5 часов пребывания в
ПС «Браслет» наблюдалось небольшое повышение конечно-диастолического
объема, ударного выброса, фракции выброса левого желудочка, минутного
объема кровообращения и резистентности почечной артерии при практически
неизменных частоте сердечных сокращений и артериальном давлении крови.
Иными словами, на фоне тенденции к восстановлению общей волемии умень-
шались признаки гиперволемии и венозного застоя в цервико-цефалическом
регионе, периферический кровоток перераспределялся в пользу головного
мозга [Ph.Arbeille et al., 1996, а, 1996, b; S.Herault et al., 1999].
Ультразвуковые исследования периферического кровообращения ног при
воздействии ПС «Браслет» в КП показали увеличение сопротивления (резис-
тентности) и снижение кровотока в бедренной артерии. При этом наблю-
далось выраженное расширение бедренной вены, в то время как у кос-
монавтов, не применявших ПС «Браслет», бедренные вены во время пребы-
вания в невесомости сужались. У всех космонавтов, регулярно применявших
ПС «Браслет», бедренные вены на всем протяжении полета были сущест-
венно расширены. Даже через 12 часов без ПС «Браслет» поперечное сече-
ние бедренной вены у них превышало исходную величину в среднем на 70 %.
На фоне воздействия ПС «Браслет» сечение бедренной вены увеличивалось
еще на 40-60 % и практически вдвое превышало ее размер до полета.
Отмечено, что у космонавтов, постоянно применявших ПС «Браслет» в
начальный период полета, адаптация гемодинамики к условиям невесомости
замедлялась, изменения гемодинамики в начале полета были менее выра-
женными и происходили в более поздние сроки [Ph.Arbeille et al., 1996]. У
космонавтов, постоянно применявших ПС «Браслет» в течение длительного
КП, расширение магистральных вен ног отмечалось и в послеполетный
период (до 5-7 дней). Каких-либо осложнений со стороны вен ног (признаков
венозной недостаточности, варикозного расширения вен, тромбофлебитов) у
обследованных космонавтов во время полета и в ранний послеполетный
период не отмечено. Однако отдаленные последствия применения ПМ не
изучались.
Заключение
Как показал анализ всей совокупности материалов, связанных с исполь-
зованием изделия «Браслет», отношение космонавтов к этому средству было
неоднозначным как в отношении необходимости его применения, так и про-
должительности использования.
Влияние ПС «Браслет» как средства профилактики неблагоприятного
влияния условий невесомости на организм человека получило субъективную
положительную оценку тех космонавтов, которые его использовали.
Наряду с этим результаты немногочисленных исследований по изучению
влияния ПС «Браслет» позволяют сделать лишь предположительный вывод о
423
Глава 9
их нормализующем влиянии на систему кровообращения при ее измененном
исходном состоянии на тех или иных этапах полета, причем не на все
исследуемые сосудистые области. Вместе с тем выявленное значительное
расширение магистральных вен ног на фоне и даже спустя некоторое время
после воздействия ПС «Браслет» может свидетельствовать, что постоянное и
длительное (ненормированное) применение ПМ может явиться фактором
риска развития венозной недостаточности. В связи с этим очевидна
необходимость строгого контроля за использованием космонавтами ПС
«Браслет» и разработки адекватной методики оценки состояния вен и
венозной гемодинамики в КП различной продолжительности.
На текущий момент врачебная тактика в отношении применения ПС «Брас-
лет» предусматривает применение ПС «Браслет» в течение первых 7-10 суток
полета (не более 10-12 часов в сутки) для предупреждения (или купиро-
вания) гемодинамических расстройств в начальный период адаптации к усло-
виям невесомости, с ограничением его использования для профилактики
детренированности сердечно-сосудистой системы в ходе полета и ортостати-
ческой неустойчивости на заключительном этапе полета.
Таким образом, применение ПМ в начальный период адаптации к условиям
КП позволяет получить достаточно четкий профилактический эффект. Вопрос
об эффективности применения ПМ «Браслет» на всем протяжении полета с
целью профилактики неблагоприятного влияния условий невесомости в нас-
тоящее время остается нерешенным, что требует продолжения проведения
исследований в этом направлении, имеющих практическую значимость для
обоснования рекомендаций по применению ПМ в качестве средства профи-
лактики неблагоприятного влияния условий невесомости на организм
человека.
Литература
Брянов И.И., Горгиладзе Г.И., Корнилова Л.Н., Матвеев А.Д., Тарасов И.К., Яковлева
И.Я. Исследование анализаторных систем. Вестибулярная функция // Результаты
медицинских исследований, выполненных на орбитальном научно-исследовательском
комплексе «Салют-6» - «Союз» / Н.Н.Гуровский, ред.- М., 1986. - С. 248-257.
Волошин В.Г., Пестов И.Д., Асямолов Б.Ф. Окклюзионная тренировка в условиях
длительной гиподинамии // Проблемы космической биологии. - М., 1969. - Т. 13. С.
200-205.
Волошин В.Г, Степанцов В.И., Панченко В.С., Карпушева В.А., Асямолов Б.Ф.
Неблагоприятные реакции организма в остром периоде адаптации к невесомости и
проблема их профилактики // Авиакосмическая медицина. Ч. 1. - Москва-Калуга, 1979.
- С. 97-99.
Григорьев А.И., Какурин Л.И., Пестов И.Д., Михайлов В.М., Шашков В.С., Панченко
В.С., Асямолов Б.Ф. Защита организма от неблагоприятного влияния невесомости //
Космическая биология и медицина: Руководство по физиологии. - М., 1987. С. 59-87.
Катков В.Е., Чесгухин В.В., Николаенко Э.М., Гвоздев С.В., Румянцев В.В. Влияние
отрицательного давления и пережимных манжет на внутрисосудистое давление в
нижней конечности здорового человека // Космич. биол. и авиакосм. мед. - 1981. -
Т.15, № 4.-С. 9-12.
Клеев В. В., Крютченко С. Г, Яров А. С. Некоторые физиологические эффекты
систематического депонирования венозной крови в нижних конечностях в условиях
длительной гипокинезии // Тезисы докладов X конференции «Космическая биология и
авиакосмическая медицина. 7-10 июня 1994 г. - М., из-во «Слово», 1994. - С. 340.
424
Система профилактики в полете
Тихомиров И.Б., Турчанинова В.Ф., Селиваненко В.Т., Стаферов В.А. Применение
метода тетраполярной реографии для оценки системы кровообращения // Космич.
биол. и авиакосм, мед.- 1977. - Т. И, № 4. - С. 70.
Турчанинова В.Ф., Домрачева М.В., Касьян И.И. и соавт. Особенности центрального
и регионарного кровообращения в кратковременных и длительных космических
полетах // Физиологические проблемы невесомости / О.Г.Газенко, И.И.Касьян, ред. -
М., 1990. - С. 93-123.
Турчанинова В.Ф., Касьян И.И., Домрачева М.В. Реографические исследования в
невесомости // Физиологические исследования в невесомости. - М., 1983. - С. 100-
124.
Яров А. С., Крютченко С.Г., Пометов Ю.Д. и соавт. Пережимная манжета. Авторское
свидетельство № 1104703. - М., 1983.
Gazenko O.G., Shumakov V.I., Kakurin LI. et al. Effects of various countermeasures
against the adverse effects of weightlessness on central circulation in the healthy man //
Aviat. Space and Environ. Med. - 1982. - Vol. 53, № 6. - P. 523-530.
Профилактика неблагоприятных влияний перераспределения
лсидких сред организма в космическом полете
В.Б.Носков
Введение
Изучение механизмов волюморегуляции, состояния водно-солевого обмена
и гормонального статуса в реальных условиях космического полета (КП) и при
моделировании перераспределительных процессов [О.Г.Газенко, А.И.Гри-
горьев, Ю.В.Наточин, 1986; В.Б.Носков, 2000] позволило подойти к разработке
способов управления уровнем гидратации организма здорового человека с
помощью диуретика на начальном этапе полета и влияния на водно-солевой
обмен и состояние гемодинамики с помощью водно-солевой добавки (ВСД) на
заключительном этапе длительного КП. Контролируемая гипогидратация
способствует смягчению неблагоприятных эффектов, связанных с переме-
щением жидких сред организма в краниальном направлении на начальном
этапе полета, а нормализация гидратационного статуса на заключительном
его этапе помогает космонавту при спуске с орбиты и в ранний после-
полетный период.
Гипогидратация в ранний период космического полета
В ряде случаев первые часы и сутки пребывания в невесомости сопро-
вождаются ухудшением общего состояния здоровья и самочувствия космонав-
тов и астронавтов. Это обусловлено тем, что адаптация к столь необычным
для человека условиям происходит постепенно и имеет индивидуальные осо-
бенности. При обследованиях космонавтов неоднократно отмечалось уве-
личение давления в яремных венах, а также развитие венозного застоя в
бассейне черепно-мозговых сосудов [О.Г.Газенко, И.И.Касьян, 1990]. В ранний
425
Глава 9
период пребывания в условиях невесомости вены головы и шеи расширяются,
лицо становится одутловатым, появляются ощущение тяжести в голове и
другие неблагоприятные симптомы. В ряде случаев удалось зарегистрировать
увеличение центрального венозного давления, понижение секреции вазопрес-
сина (АДГ) и гормонов ренин-ангиотензин-альдостероновой системы при
одновременном увеличении содержания атриального натрийуретического
фактора в плазме крови [О.Г.Газенко, А.И.Григорьев, Ю.В.Наточин, 1986;
Leach-Huntoon, Grigoriev, Natochin, 1998]. Вслед за гемодинамическими сдви-
гами и изменением активности волюморегулирующих гормонов возрастают
диурез и выведение осмотически активных веществ, что приводит к сниже-
нию уровня гидратации организма. Эта перестройка гомеостаза направлена
на адаптацию организма к необычному, имитирующему гиперволемию, со-
стоянию путем сброса «лишней» жидкости и электролитов, что и приводит к
снижению объема циркулирующей плазмы (ОЦП) на 13-20 % [В.Б.Носков,
2000; Leach, Grigoriev, Natochin, 1998].
Поэтому в первые часы и сутки пребывания в условиях невесомости
положительное влияние на самочувствие космонавтов оказывают мероприя-
тия, направленные на ограничение перераспределения и/или на депони-
рование крови в ногах. В клинической практике для разгрузки центрального
кровообращения используются так называемые периферические вазодила-
таторы, поэтому некоторые авторы рекомендовали использовать нитрогли-
церин в ранний период адаптации к невесомости [О.Ю.Атьков, В.С.Бедненко,
1989; Dirschedl, Gregull, Lollgen, 1992].
Для смягчения неблагоприятных эффектов, связанных с перемещением
крови в краниальном направлении, применяются также приложение отрица-
тельного давления к нижней половине тела (ОДНТ) [И.Д.Пестов, Б.Ф.Асямо-
лов, 1972], а также механические или пневматические пережимные манжеты,
способствующие депонированию крови в ногах [В.И.Лобачик и соавт., 1982].
Однако манжеты оказывают лишь временный эффект, так как ощущение при-
лива крови к голове возникает вновь при их снятии, поэтому для коррекции
гидратационного уровня организма наиболее приемлемым, физиологически
адекватным и совместимым с условиями КП представляется использование
мочегонных средств, способствующих снижению объема циркулирующей
плазмы (ОЦП) [В.Б.Носков, 1994; Noskov, Grigoriev, 1994].
Развитие гипогидратации организма в ранний период космического полета
следует расценивать как приспособительную защитную реакцию, а для соз-
дания контролируемой гиповолемии организма можно использовать совре-
менные диуретические препараты. При контролируемой фармакологической
гипогидратации, осуществляемой путем перорального приема диуретиков,
наблюдается снижение ОЦП, центрального венозного давления и кровена-
полнения головы [В.Б.Носков и соавт., 1986, 1991; В.Б.Носков, 1994], что
подтверждает правильность данной концепции и указывает на возможность
управления процессом адаптации.
Многочисленные экспериментальные исследования позволили сделать
выбор диуретика - фуросемида. Этот препарат быстро всасывается из желу-
дочно-кишечного тракта и через 6-8 часов выводится почками в неизменен-
ном виде. После однократного приема терапевтической дозы фуросемида
развиваются высокий диурез, натрий- и хлорурез; при этом уровень калия в
крови не изменяется [В.Б.Носков, 1982]. Кроме того, этот петлевой диуретик,
426
Система профилактики в полете
согласно данным ряда авторов, обладает и другими полезными свойствами:
уменьшает продукцию цереброспинальной жидкости и увеличивает мозговой
кровоток, благодаря чему снижается внутричерепное давление [Dirks, Sutton,
1986; Г.А.Глезер, 1993].
Экспериментальная проверка эффективности фармакологической гипогид-
ратации (эксперимент «Гейзер») была проведена с участием 6 космонавтов в
первые 3 суток их нахождения на орбите. После приема диуретика (фуро-
семид, 0,04) уменьшались дискомфортные ощущения и улучшалось самочувст-
вие, одновременно повышалась работоспособность космонавтов. При этом
ОЦП уменьшался в среднем по группе на 6,8 ± 1,0 % [В.Б.Носков, 1994;
Noskov, Grigoriev, 1994]. Проведенные исследования показали, что прием
диуретика обеспечивает ускорение и облегчение естественного адаптацион-
ного процесса, сброс жидкости и осмотически активных веществ происходит в
течение нескольких часов вместо нескольких суток, что свидетельствовало о
приемлемости и эффективности фармакологической гипогидратации как сред-
ства профилактики и борьбы с неблагоприятным влиянием невесомости на
человека в начальный период космического полета [В.Б.Носков и соавт.,
1982].
Для обеспечения этого способа профилактики препарат фуросемид (0,04, в
виде упаковки типа «Сервак») в настоящее время включен в состав бортовой
аптечки транспортного корабля «Союз» для использования космонавтами в
первые сутки пребывания на орбите в качестве средства профилактики не-
благоприятного влияния невесомости на организм.
Специальные исследования показали, что умеренная гипогидратация с
помощью диуретиков не приводит к существенному снижению устойчивости к
перегрузкам в штатном и аварийном режимах [В.Б.Носков, В.Ю.Лукьянюк,
А.Р.Котовская, 1991], что дает основание рекомендовать применение диуре-
тиков в период предстартовой подготовки космонавтов. Такая превентивная
фармакологическая гипогидратация способствует нивелированию диском-
фортных явлений в период подготовительных предстартовых операций за
счет снижения мочеобразования. В отличие от физических нагрузок и тепло-
вых процедур, фармакологическая гипогидратация легко осуществима, повы-
шает безопасность и работоспособность космонавтов, не снижая при этом их
толерантности к перегрузкам, возникающим на участке выведения косми-
ческого корабля на орбиту.
Нормализация уровня гидратации на заключительном этапе
космического полета
Как показали многочисленные исследования, выполненные в условиях КП
и при моделировании его основных факторов, пребывание человека в ус-
ловиях невесомости способствует формированию состояния гипогидратации
организма. Объем циркулирующей крови у астронавтов уменьшается на 10-
12 %, а общее содержание жидкости в организме - в среднем на 2,5 %
[Leach, Grigoriev, Natochin, 1998].
Во время длительных КП объем внеклеточной жидкости снижается в
среднем на 11,9 ± 1,3 % [В.Б.Носков, В.И.Лобачик, С.А.Чепуштанов, 2000;
Noskov et al., 2000], что облегчает адаптацию организма к необычным усло-
виям жизнедеятельности.
427
Глава 9
Однако при возвращении к условиям земной гравитации эта адапта-
ционная перестройка приводит к неблагоприятным последствиям: снижению
переносимости перегрузок; развитию ортостатической неустойчивости и дру-
гих гемодинамических расстройств [А.И.Григорьев, Л.И.Какурин, И.Д.Пестов и
соавт., 1987; А.Р.Котовская, И.Ф.Виль-Вильямс, 1993], что и обусловило необ-
ходимость разработки профилактических мероприятий для восполнения гид-
ратационного дефицита на заключительном этапе полета. Поэтому на этом
этапе КП для повышения ортостатической толерантности в ранний пос-
леполетный период, улучшения переносимости перегрузок на участке спуска
на Землю и обеспечения возможности само- и взаимопомощи при возник-
новении нештатной ситуации после посадки, космонавты применяют комплекс
профилактических мероприятий, в состав которого наряду с физическими
тренировками и воздействием ОДНТ входят водно-солевые добавки (ВСД)
[А.И.Григорьев, Л.И.Какурин, И.Д.Пестов и соавт., 1987; А.И.Григорьев,
В.Б.Носков, 2001].
Сущность водно-солевой добавки заключается в дополнительном приеме
космонавтами накануне приземления жидкости и хлорида натрия для быст-
рого восполнения объема внутрисосудистой жидкости и увеличения уровня
гидратации организма. Эффективность такой коррекции водно-солевого ста-
туса была неоднократно подтверждена как в условиях специальных модель-
ных экспериментов, так и после окончания КП различной продолжительности
[О.Г.Газенко, А.И.Григорьев, Ю.В.Наточин, 1986; А.И.Григорьев, В.Б.Носков,
2001], поэтому здесь предпринята попытка анализа опыта практического
использования ВСД и оценки ее эффективности при длительных (в основном
полугодовых) экспедициях на борту ОС «Мир» (28 экспедиций, более 50
космонавтов).
Для обеспечения этого способа профилактики в условиях длительных КП в
состав штатной бортовой аптечки была включена упаковка типа «Сервак» с
таблетками хлорида натрия (по 0,9 г, 15,4 ммоль натрия) для перорального
приема. В качестве жидкой части водно-солевой добавки используется питье-
вая вода, а также любые соки или напитки, входящие в состав рациона
космонавтов. Структура ВСД, т.е. дозы хлорида натрия и жидкости, а также
временной режим приема, обусловливаются конкретными условиями полета,
графиком приземления и индивидуальными показаниями с учетом состояния
здоровья каждого члена экипажа. Учет индивидуальных особенностей космо-
навтов проводится на основании результатов функциональной пробы с ОДНТ
в условиях невесомости. Разработана так называемая штатная схема приема
хлорида натрия и жидкости для типичных условий полета и для космонавта,
не имеющего каких-либо отклонений в состоянии здоровья. Суммарная доза
ВСД при этом должна составить 8-10 г хлорида натрия и 0,9-1,2 л жидкости.
Каких-либо неблагоприятных явлений в самочувствии космонавтов, как след-
ствия приема ВСД, не наблюдали.
Опрос и анкетирование космонавтов по режиму и объему принятой ВСД и
по оценке ее эффективности (переносимость перегрузок, общая работо-
способность на участке спуска с орбиты и др.) проводили в день приземления
экипажей. Как показал опыт применения ВСД экипажами ОС «Мир», средней
стандартной величиной ВСД является 7,2 г хлорида натрия, т.е. 123 ммоль
натрия, и 900 мл жидкости; такая ВСД использовалась большинством кос-
монавтов.
428
Система профилактики в полете
Водно-солевая добавка к рациону способствует более выраженному и
пролонгированному удержанию жидкости и натрия в организме, поскольку в
день приземления (0-е сутки) в группе космонавтов, не принимавших ВСД,
величины диуреза (900 ± 95 мл) и натрийуреза (116 ± 14 мэкв) были выше,
чем у тех, кто принимал ВСД (595 ± 60 мл и 97 ± 19 мэкв соответственно),
причем такое различие в уровне почечной экскреции сохранялось и на 1-е
послеполетные сутки. Все это свидетельствует о том, что такая добавка к
рациону способствует более выраженному и длительному удержанию жид-
кости и натрия в организме (табл. 10, гл. 9). Промежуток времени, про-
шедший с момента мочеиспускания на борту до первого сбора мочи на Земле
был в среднем на 1,5 часа больше после приема ВСД, причем в отдельных
случаях до первого мочеиспускания на Земле проходило 18-20 часов.
Таблица 10 (гл. 9)
Выведение жидкости и основных электролитов в 0-е, 1-е и 3-и сутки пребывания
космонавтов на Земле после длительных космических полетов с приемом водно-
солевой добавки (ВСД): 7-8 г/л (ВСД; М ± m, п = 11)
или без приема добавки (М ± т, п = 8)
Срок обследования Диурез, мл/24 ч Натрий, мэкв/24 ч Калий, мэкв/24 ч Прием Добавки
0-е сутки 565 ± 60 97 ± 19 62 ± И ВСД
900 ± 95 116 ± 14 61 ± 7 Без ВСД
1-е сутки 830 ± 130 77 ± 12 58 ±7 ВСД
1080 ± 128 106 ± 17 58 ±6 Без ВСД
3-и сутки 1210 ± 92 163 ± 20 60 ±6 ВСД
1210 ± 56 155 ± 24 73 ±6 Без ВСД
Два космонавта были обследованы дважды после разных космических экс-
педиций примерно одинаковой продолжительности (табл. 11, гл. 9), но в
одном из полетов они использовали ВСД, а в другом - нет. В первом случае
дефицит внеклеточной жидкости при возвращении без приема ВСД составил
12,2 %, а после приземления с ВСД - только 6,7 % (разница в 1,8 раза), а во
втором - соответствующие величины были 13,4 и 2,6 % (разница в 5,2 раза),
причем при расчете дефицита объема внеклеточной жидкости (ОВЖ) на кг
массы тела эта разница была еще более заметна (в 3,2 и 6,4 раза соответ-
ственно). Таким образом, очевидно, что прием ВСД существенно снижал де-
фицит внеклеточного объема после длительных космических полетов.
Космонавты отмечают улучшение самочувствия на участке спуска и луч-
шую переносимость перегрузок после приема ВСД по сравнению с другими
своими полетами, когда по каким-то причинам не выполнялся рекомендо-
ванный режим приема ВСД. По их словам, прием ВСД способствует возникно-
вению уверенности в своем самочувствии и в способности противостоять
воздействию перегрузок на участке спуска с орбиты. Немаловажное значение
имеет и снижение уровня мочеотделения, что повышает комфортность и при-
дает уверенность космонавту на одном из самых ответственных, динамичных
429
Глава 9
и эмоционально окрашенных участков полета. Прием ВСД не отнимает много
времени и не мешает выполнению полетных операций.
Суммируя полученные результаты, следует отметить, что у применявших
ВСД космонавтов наблюдали улучшение переносимости перегрузок на участке
спуска, а после полета - более устойчивое состояние гемодинамики, а также
более выраженную ретенцию жидкости, натрия и осмотически активных ве-
ществ, чем в тех случаях, когда это профилактическое средство не приме-
нялось. При этом необходимо также иметь в виду, что основополагающие кри-
терии эффективности ВСД основываются на субъективных отчетах космо-
навтов. Это обстоятельство не противоречит всему вышеизложенному, так как
на улучшение именно самочувствия космонавта и направлена система профи-
лактики.
Таблица И (гл. 9)
Объем внеклеточной жидкости (ОВЖ) у двух космонавтов, приземлявшихся
после длительных космических полетов (КП) с приемом
или без приема водно-солевой добавки (ВСД)
Режим исполь- зования добавки Дли- тель- ность КП Объем внеклеточной жидкости Динамика ОВЖ
До полета После полета А, л А, % А, % на кг
сутки л мл/кг л 19,4 мл/кг
ВСД 166 20,8 281 267 -1,4 -6,7 -5,0
Без ВСД 169 19,7 272 17,3 229 -2,4 -12,2 -15,8
ВСД 176 20,7 246 19,0 241 -0,5 -2,6 -2,0
Без ВСД 182 18,7 218 16,2 190 -2,5 -13,4 -12,8
Показателем необходимости ВСД является готовность экипажей исполь-
зовать это средство профилактики и доверие к эффективности этого метода
космонавтов, которые ценят его простоту, доступность и безопасность.
Заключение
Опыт применения диуретика в ранний период КП и водно-солевой добавки
на заключительном этапе длительных космических экспедиций на ОС «Мир»
дает основание говорить об эффективности этих воздействий на водно-элек-
тролитный статус организма и о приемлемости фармакологической коррекции
уровня гидратации в качестве меры профилактики. Описанные методы оценки
эффективности этих профилактических мероприятий безусловно нуждаются в
дальнейшем совершенствовании, будут уточняться и в то же время
упрощаться при внедрении в практику космической медицины новых методов
и средств оценки состояния космонавта как в ранний послеполетный период,
так и непосредственно на борту орбитальной станции.
Литература
Атьков О.Ю., Бедненко В.С. Гипокинезия, невесомость: клинические и физио-
логические аспекты.- М., 1989.
430
Система профилактики в полете
Газенко О.Г, Григорьев А.И., Наточин Ю.В. Водно-солевой гомеостаз и космический
полет. - М., 1986.
Газенко О.Г, Касьян И.И. Физиологические проблемы невесомости. - М., 1990.
Глезер ГА. Диуретики. - М.: Интербук-бизнес, 1993.
Григорьев А.И., Какурин Л.И., Пестов И.Д. и соавт. Защита организма от
неблагоприятного влияния невесомости. // Космическая биология и медицина:
Руководство по физиологии / О.Г. Газенко, ред. - М., 1987.
Григорьев А.И., Носков В.Б. Оценка эффективности водно-солевой добавки при
длительных космических полетах на ОС «Мир» // Авиакосм, и эколог, мед. - 2001. - Т.
35.
Котовская А.Р., Виль-Вильямс И.Ф. Переносимость космонавтами перегрузок «грудь
- спина» (+Gx) на участке спуска с орбиты на кораблях «Союз-Т» и «Союз-ТМ» // Там
же. - 1993. - 27 (5-6). - С. 52-58.
Лобачик В.И., Пометов Ю.Д., Савилов А.А., Абросимов С.В., Бабин А.М., Жидков В.В.
Характер перераспределения крови и состояние гемоциркуляции у человека при
действии пережимных манжет в условиях антиортостатической гипокинезии. //
Материалы VII Всесоюзной конференции по космической биологии и авиакосмической
медицине. Калуга, 1982. - С. 63.
Носков В.Б. Влияние положения тела и приема диуретика на водно-солевой статус
и деятельность почек // Физиол. человека. - 1982. - Т. 8, № 4. - С. 638.
Носков В.Б. и соавт. Авторское свидетельство № 972689 от 07. 07. 1982 г.: Способ
повышения работоспособности человека в начальный период действия невесомости.
Носков В.Б., Катков В.Е., Афонин Б.В. и соавт. Центральное венозное давление и
гормональная регуляция водного обмена при его изменении в условиях антиортостаза
Ц Физиол. человека. - 1986. - Т. 12, № 5. - С. 810-815.
Носков В.Б., Лобачик В.И., Абросимов С.В. и соавт. Перераспределение
циркулирующей крови при изменении положения тела человека в зависимости от
уровня гидратации организма // Там же. - 1991. - Т. 17, № 4. - С. 48-53.
Носков В.Б., Лукьянюк В.Ю., Соколова Т.В., Котовская А.Р. Переносимость
поперечных и продольных перегрузок при фармакологической гипогидратации
организма человека // Космич. биол. и авиакосм. мед. - 1991. -Т. 25, № 5. - С. 4-6.
Носков В.Б. Фармакологическая гипогидратация как средство повышения
работоспособности человека в ранний период невесомости. // Авиакосм, и эколог, мед.
-1994.-Т. 28, № 4.-С. 9-11.
Носков В.Б. Механизмы волюморегуляции при действии факторов космического
полета. Ц Там же. - 2000. - Т. 34, № 4. - С. 3-8.
Носков В.Б., Лобачик В.И., Чепуштанов С.А. Объем внеклеточной жидкости при
действии факторов длительного космического полета // Физиол. человека. - 2000. - Т.
26, № 5. С. 106-110.
Пестов И.Д., Асямолов Б.Ф. Отрицательное давление на нижнюю часть тела как
метод профилактики сдвигов, связанных с изменением гидростатического давления
крови Ц Космич. биол. и мед. - 1972. - 6(4): 59. - С - 64.
Dirschedl Р., Gregull A., Lollgen Н. Volume loading of the earth by «leg up» position and
head down tilting 11 Acta Astronaut. - 1992. - Vol. 27. - P. 41-43.
Dirks J., Sutton R. Diuretics: physiology, pharmacology and clinical use. - W.B. Saunders
comp. 1986.
Leach-Huntoon C.S., Grigoriev A.I., Natochin Yu. V. Fluid and electrolyte regulation in
spaceflight // American Astronautical Society Publication, San Diego, California, USA. 1998. -
Vol. 94. 220 p.
Noskov V.B., Grigoriev A.I. Diuretic as means for rapid adaptation to weightlessness //
Acta Astronaut. - 1994. - Vol. 32, № 12 - P. 841-843.
Noskov V.B., Lobachik VI., Chepushtanov S.A. The volume of extracellular fluid under
conditions of long-term space flights // Human Physiology. - 2000. - Vol. 26, № 5. - P.
600-604.
431
Глава 10
Глава 10
СИСТЕМА ОКАЗАНИЯ МЕДИЦИНСКОЙ ПОМОЩИ
КОСМОНАВТАМ
И.Б.Гончаров, И.В.Ковачевич
Характеристика бортовых средств
оказания медицинской помощи и профилактики
Безопасность и эффективность длительных пилотируемых космических
полетов (КП) зависят как от надежности технического оборудования, так и от
работоспособности и состояния здоровья каждого члена экипажа косми-
ческой экспедиции. В связи с этим сохранение здоровья и поддержание
высокой работоспособности космонавтов на всех этапах полетов являются
основными задачами космической медицины.
Эта проблема приобретает чрезвычайно важное значение на современном
этапе развития космонавтики в связи с нарастающим увеличением дли-
тельности пилотируемых орбитальных полетов, дальнейшим усложнением их
программ, необходимостью проведения трудоемких технологических опера-
ций, выполняемых внутри орбитальных станций и в условиях открытого
космоса.
Созданная и эффективно действующая российская система оказания
медицинской помощи и профилактики (СОМП) в орбитальных полетах
различной продолжительности призвана способствовать сохранению здо-
ровья и работоспособности космонавтов на всех этапах полета, пред-
упреждать развитие изменений функций основных систем человека, которые
могут возникать под влиянием негативных факторов полета, и успешно
корригировать острые функциональные расстройства, заболевания, инток-
сикации и повреждения различного генеза в случае их развития [В.В.Бого-
молов и соавт., 1987].
Многолетний опыт медицинского обеспечения пилотируемых полетов
показал, что комплекс факторов КП вызывает изменения функций вестибу-
лярного аппарата, двигательной функции, детренированность сердечно-
сосудистой системы (ССС), изменения водно-солевого баланса, минеральной
насыщенности костной ткани, гематологические изменения, снижение им-
мунологической реактивности, функциональные изменения нервно-психи-
ческого статуса, пищеварительной системы и т.д. [Т.Н.Крупина и соавт., 1970;
А.И.Григорьев и соавт., 1990; А.И.Григорьев и соавт., 1988; В.В.Поляков и
соавт., 1992; F.W.Kirpatrick et al., 1997].
Несомненно, это может повышать риск появления разнообразных функ-
циональных и соматических расстройств, таких, как нарушения сна, развитие
астеноневротических состояний, сердечно-сосудистых нарушения, изменения
функций желудочно-кишечного тракта и др. Помимо этого аварийные и
нештатные ситуации могут повлечь за собой возникновение контактных
повреждений кожных покровов и слизистых оболочек, отравление продуктами
горения или токсическими агентами и другие неотложные состояния.
432
Система оказания медицинской помощи космонавтам
Изучение и медицинский анализ влияния факторов КП и последействия
возможных нештатных и аварийных ситуаций на организм человека являются
приоритетными при формирования всей СОМП в КП.
Основой для формирования СОМП служит разработанный перечень
функциональных расстройств, острых заболеваний и повреждений, которые
наиболее вероятны на различных этапах КП. Кроме того при создании
бортовой СОМП должен учитываться реальный объем медицинского пособия,
которое может оказываться в столь специфических условиях.
В настоящее время в российской бортовой медицинской системе объем
помощи определяется как само- и взаимопомощь, оказываемая специально
подготовленными, но не имеющими медицинского образования членами
экипажей.
Уровень медицинского пособия может быть расширен за счет консуль-
тативной помощи наземной группы медицинского обеспечения во время
сеансов теле- или радиосвязи. Незначительный объем оказания медицинской
помощи ограничивает проведение адекватных диагностических и лечебно-
профилактических мероприятий.
В то же время периодическое включение в состав космических экспе-
диций врача позволяет существенно расширить возможности оказания
медицинской помощи. Следует отметить, что в российской СОМП ответ-
ственность за постановку диагноза и выбор тактики лечебно-профилак-
тических мероприятий несут наземные службы медицинского контроля.
Успешное решение задач оказания медицинской помощи в КП в опре-
деленной степени связано с уровнем медицинской подготовки космонавтов,
владением практическими приемами оказания медицинской помощи. Пред-
полетная медицинская подготовка космонавтов состоит из обучения их
навыкам оказания само- и взаимопомощи, неотложной помощи при жизне-
угрожающих состояниях, изучения состава бортовых медицинских укладок и
методической бортовой документации.
В предполетный период проводится обязательное тестирование членов
экспедиции на выявление у них возможных побочных или аллергических
реакций на прием бортовых фармакологических средств, что существенно
повышает медицинскую безопасность при проведении у космонавтов
лечебных мероприятий.
Качественный набор средств оказания медицинской помощи в полете
определяется исходя из запланированной длительности пилотируемого поле-
та, количества членов экипажа, а также с учетом индивидуальных особенно-
стей состояния здоровья космонавтов, реальной программы предстоящей
экспедиции (ВКД, необходимость напряженной ремонтно-монтажной деятель-
ности и т.д.), параметров среды обитания (неблагоприятный температурно-
влажностный режимом и т.д.).
Количественный набор медикаментозных средств, входящих в состав
медицинских укладок, определяется необходимостью оптимального лечения
потенциальных полетных функциональных и соматических нарушений из рас-
чета проведения терапевтического курса для каждого члена космического
экипажа. Постоянное увеличение продолжительности космических экспе-
диций и повышение интенсивности профессиональной деятельности кос-
монавтов на ОС «Мир», несомненно, сопровождалось нарастанием степени
риска возникновения патологии в полете.
433
Глава 10
В связи с этим представлялось более целесообразным комплектовать на-
боры лекарственных средств, которые по составу и количеству превышали бы
ожидаемую вероятность их применения.
Важными факторами, определяющими уровень оказания медицинской
помощи в условиях КП, являются ограничение массы и габаритов средств
медицинской помощи, невозможность срочного пополнения израсходованных
медицинских средств или использованного медицинского оборудования, до-
ставка которых на станцию возможна лишь по мере готовности очередного
транспортно-грузового корабля.
Учитывая ограниченность весовых и габаритных параметров доставляемых
средств оказания медицинской помощи, оптимальность набора лекарственных
средств обеспечивалась путем повышения его фармакотерапевтивческой «ем-
кости», т.е. благодаря рациональному подбору лекарств [И.П.Неумывакин и
соавт., 1982]. Это означает, что весь набор лекарственных средств формиро-
вался с расчетом на его терапевтическое применение при максимально
расширенном круге показаний, одновременной возможности взаимозаменя-
емости препаратов и эффективном их комбинированном применении для уси-
ления их фармакологического действия.
Учитывая определенные технические сложности при доставке средств
оказания лечебно-профилактической помощи на станцию, предпочтение при
включении в состав СОМП было отдано препаратам с длительным (не менее
года) сроком годности. Использование многих применяемых в клинической
практике лекарственных средств и методов оказания медицинской помощи и
диагностики лимитировали также специфические условия КП: замкнутый
герметический объем, невесомость, затрудняющая разделение фаз «жидкость
- газ» и т.д. [Л.Л.Стажадзе и соавт., 1978]. Это требовало постоянной
разработки новых средств и методов оказания медицинского пособия, осо-
бенно при развитии угрожающих жизни состояний.
Все фармакологические средства и медицинское оснащение, входившие в
СОМП, отвечают требованиям Фармакопеи РФ и нормативным документам,
обладают минимальными побочными эффектами, являются устойчивыми к
действию комплекса факторов КП и абсолютно безопасными при их ис-
пользовании в специфических условиях КП. Следует обратить внимание на то,
что все средства, входящие в состав СОМП, должны быть абсолютно
надежны, оптимальны и адекватны с точки зрения задач космической меди-
цины, стабильны в условиях действия специфических факторов КП.
Основой для разработки и формирования всей СОМП в полете послужил
разработанный перечень функциональных расстройств, острых заболеваний и
повреждений, которые наиболее вероятны на различных этапах космических
миссий.
На основании анализа всей совокупности данных, полученных при
изучении исходного состояния космонавтов, исследовании возможного болез-
нетворного влияния факторов КП, обобщении структуры заболеваемости
населения в целом и отдельных его групп, работающих в автономных режи-
мах или находящихся в условиях, в какой-то мере приближенных к косми-
ческим, нами был разработан и составлен список вероятных заболеваний и
повреждений в условиях пилотируемых КП: заболевания и повреждения
центральной и периферической нервной системы (черепно-мозговая травма,
травма спинного мозга, астеноневротический синдром, вегетососудистая
434
Система оказания медицинской помощи космонавтам
дистония, невралгия, невриты, радикулиты, эмоциональные нарушения,
психические нарушения); заболевания сердечно-сосудистой системы (ССС)
(стенокардия, инфаркт миокарда, нарушения сердечного ритма и внут-
рисердечной проводимости, гипертонические и гипотонические реакции,
изменения биоэлектрической активности миокарда метаболической природы,
синдром, связанный с перераспределением жидких сред в краниальном на-
правлении); заболевания органов дыхания (бронхиты, пневмонии); забо-
левания органов желудочно-кишечного тракта и печени (острые гастриты,
энтероколиты, колиты, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной
кишки, острый аппендицит, острый холецистит, желчнокаменная болезнь,
метеоризм, геморрой, запоры, диаррея, дисбактериоз); острые заболевания
органов мочевыделения и половых органов (уретриты, циститы, пиело-
циститы, простатиты и т.д., мочекаменная болезнь); заболевания и повреж-
дения кожных покровов и кожно-жировой клетчатки (дерматиты, фурункулы,
карбункулы, пиодермия, мелкие травмы, ссадины, раны, царапины, поверх-
ностные ожоги); анемический синдром; заболевания и повреждения уха,
горла, носа и верхних дыхательных путей (риниты, синуситы, тонзиллиты,
фарингиты, ларингиты, трахеиты, отиты); травматические повреждения, забо-
левания и повреждения глаз (коньюктивиты, кератиты, блефариты, ячмень,
инородное тело глаза, проникающее ранение глаз); заболевания и повреж-
дения стоматологического профиля (стоматиты, гингивиты, кариес, пульпиты,
перелом верхней и нижней челюстей, вывих нижней челюсти); заболевания и
повреждения опорно-двигательного аппарата (ушибы, вывихи, переломы,
повреждения связок, артриты, бурситы, миалгия, миозиты и т.д.,); аллер-
гические реакции и заболевания; специфические заболевания и повреж-
дения, связанные с болезнетворным влиянием факторов среды обитания
(аэроотит, аэросинусит, подкожная эмфизема, декомпрессионная болезнь,
синдром «взрывной» декомпресии, термические, токсические, радиационные
поражения, поражения, связанные с воздействием ультрафиолетового об-
лучения и т.д., онкологические заболевания, инфекционные заболевания,
жизнеугрожающие состояния: остановка сердечной деятельности и дыхания,
шок (травматический, ожоговый, анафилактический, кардиогенный, геморра-
гический), черепно-мозговая кома, интоксикации, гипоксия, асфиксия и т.д.
Кроме того, с учетом постоянного анализа реальной полетной заболе-
ваемости были внесены определенные коррективы в перечень заболеваний и
повреждений, возможных в условиях длительных КП.
Для оказания лечебно-профилактической помощи в состав бортовой СОМП
были включены следующие медицинские средства: противовоспалительные,
антибактериальные, наркотические и ненаркотические анальгетики, проти-
вогрибковые средства, коронаролитические, антиаритмические, гипотен-
зивные, гипертензивные, стимуляторы дыхания, бронхолитики, отхарки-
вающие средства, антисептики, противоожоговые средства, транквилизаторы,
нейролептики, снотворные, адаптогены, стимуляторы центральной нервной
системы, блокаторы гистаминовых рецепторов, противорвотные, слаби-
тельные, антигеморроидальные препараты, диуретики, средства, повы-
шающие свертываемость крови, нестероидные анаболики, калийсодержащие
препараты, витамины, гормональные препараты, местные анестетики, сред-
ства для лечения вирусных заболеваний, препараты для лечения заболеваний
глаз, верхних дыхательных путей, заболеваний полости рта.
435
Глава 10
Система СОМП, подготовленная для оказания лечебно-профилактической
помощи на ОС «Мир», представляла собой набор штатных лечебных и штат-
ных профилактических укладок, укладок для замены лекарственных пре-
паратов, специализированных врачебных укладок, а также дополнительных
медицинских укладок, формируемых и поставляемых дополнительно: экст-
ренно - по медицинских показаниям или заблаговременно, планово - в связи
с индивидуальными особенностями состояния здоровья отдельных членов
космических экспедиций.(схема 1, гл. 10).
Кроме того, в состав СОМП входила также специальная медицинская
укладка - бортовая аптечка, предназначенная для оказания медицинского
пособия при непродолжительном полете на транспортном корабле «Союз».
Схема 1 (гл. 10). Состав средств оказания медицинской помощи
и профилактики на орбитальной станции «Мир»
Медицинские укладки и бортовая аптечка представляли собой укладки
жесткой конструкции, строго определенных весовых и габаритных парамет-
ров, изготовленные из материалов, не меняющих своих свойств при довольно
значительных температурных колебаниях и механических воздействиях.
Конструкции корпуса медицинских укладок и аптечки, упаковок для жиких,
мягких и твердых лекарственных форм, разработанные с учетом макси-
мального удобства пользования лечебными средствами в условиях полета,
исключали возможность самопроизвольного выпадения содержимого в
атмосферу станции или транспортного корабля.
Фармакологические препараты, входящие в СОМП, имели оригинальную
упаковку, благодаря которой их поиск и употребление были максимально
эффективными, а они сохраняли свои свойства и терапевтическую активность
в специфических условиях среды обитания.
Все медицинские укладки были промаркированы в соответствии с их
наименованиями с указанием на наружной крышке общего срока годности.
По истечении срока годности медицинские укладки удаляли в отходы, а на
борт ОС заблаговременно на транспортно-грузовом корабле доставляли
новые медицинские укладки.
436
Система оказания медицинской помощи космонавтам
Все средства оказания медицинской помощи, размещенные в медицинских
укладках и в бортовой аптечке, были промаркированы и снабжены инструк-
циями по их применению. Кроме того, в бортовой аптечке и медицинской
укладке с желудочно-кишечными и урологическими средствами находились
«Методические указания для космонавтов по оказанию само- и взаимо-
помощи». Это медицинское руководство помогало космонавтам объективно
оценить состояние здоровья и оказать адекватную медицинскую помощь,
даже в случае отсутствия связи с наземной службой медицинского контроля.
В состав бортовой аптечки входили таблетированные сердечно-сосудистые
и психотропные препараты, аналгетики, противовоспалительные и желу-
дочно-кишечные средства, блокаторы гистаминовых рецепторов, противокаш-
левые и диуретические препараты, мази, перевязочный материал, а также
средства неотложной помощи в шприц-тюбиках.
Как показал многолетний опыт применения бортовой аптечки в условиях
непродолжительных полетов, этот набор медицинских средств является
рациональным, оптимально сбалансированным и позволяет надежно обеспе-
чивать оказание медицинской помощи космонавтам в течение одних-двух
суток.
В состав штатных лечебных укладок были включены:
- медицинская укладка с сердечно-сосудистыми средствами (СС),
- медицинская укладка с желудочно-кишечными и урологическими сред-
ствами (ЖКУ),
- медицинская укладка с психотропными средствами (ПТ),
- медицинская укладка с антисептическими средствами (АС),
- медицинская укладка с перевязочными средствами (ПС),
- четыре медицинских укладки с противовоспалительными средствами
(ПВ-1, ПВ-2, ПВ-3, ПВ-4),
- медицинская укладка против ожогов и травм (ПОТ),
- медицинская укладка с препаратами неотложной помощи (НП-2),
- медицинская укладка с мазями,
- медицинская укладка с препаратами ацетилсалициловой кислоты
(АСПРО),
- медицинская укладка с линкомицином (НП-Л),
- укладка с шинами (Ш).
Штатные лечебные укладки были скомплектованы, главным образом, по
функциональному признаку и предназначены для оказания помощи при нару-
шениях состояния определенных функциональных систем организма чело-
века. Такой подход к формированию медицинских укладок во многом облег-
чал поиск и применение лекарственных средств, а также учет их исполь-
зования в сложных условиях работы на космических объектах.
Медицинская укладка СС состояла из современных препаратов для оказа-
ния лечебно-профилактической помощи при гипертонических состояниях, при
стенокардии и инфаркте миокарда, а также для коррекции нарушений
сердечного ритма.
Препараты с ноотропным действием, транквилизаторы, а также снотвор-
ные и седативные препараты входили в состав укладки ПТ и предназначались
для лечения функциональных расстройств ЦНС.
Медицинская укладка ЖКУ состояла из антибактериальных препаратов
(сульфаниламидов и производных 8-оксихинолина), препаратов с диуретичес-
437
Глава 10
ким действием и средств, корригирующих диспептические проявления желу-
дочно-кишечного тракта.
Медицинские укладки СС, ПТ и ЖКУ состояли в основном из таблети-
рованных лекарственных форм препаратов. Помимо фармакологических
средств для перорального приема в медицинские укладки СС и ЖКУ был
включен препарат атропин в шприц-тюбиках, что позволило применять его
для оказания неотложной помощи в виде подкожных и в ряде случаев внут-
римышечных инъекций.
Три медицинские укладки (АС, ПОТ и ПС) были предназначены для
оказания медицинского пособия при мелких травматических повреждениях
кожных покровов, возникавших при проведении космонавтами ремонтно-
восстановительных и монтажных работ внутри и вне ОС. Эти укладки состоя-
ли из стерильного перевязочного материала, эффективного противоожого-
вого препарата в виде аэрозоля, противовоспалительных мазей, содержащих
антибактериальные и гормональные препараты. В состав укладки АС преиму-
щественно входили антисептические препараты, нанесенные на ватные
тампоны, в специально разработанных для КП пластмассовых пробирках.
Для повышения интенсивности репаративных процессов при травма-
тических повреждениях кожных покровов в состав медицинской укладки с
мазями были включены современные мази, ускоряющие регенерацию обра-
тимо поврежденных клеток и тканей. В ее состав также вошли препараты,
предназначенные для местного применения при тяжелых аллергических про-
цессах, при явлениях миозита и радикулита.
Качественный состав четырех медицинских укладок с противовоспали-
тельными препаратами был представлен препаратами разнообразных групп:
антибиотиками групп макролидов, тетрациклина, пенициллина, антибиоти-
ками-аминогликозидами и противогрибковыми антибиотиками; сульфанил-
амидными препаратами; фармакологическими средствами группы фторхино-
лонов, нестероидными противовоспалительными препаратами. В состав этих
укладок также были включены блокаторы гистаминовых рецепторов, противо-
кашлевые и отхаркивающие препараты и фармакологические средства, широ-
ко применяемые в клинической практике для лечения заболеваний оторино-
ларингологического и офтальмологического профилей. Кроме того, в эти
укладки входили препараты для профилактики заболеваний вирусной этио-
логии и витаминные препараты, повышающие общую сопротивляемость
организма.
Большинство вышеперечисленных препаратов, входящих в состав
противоспалительных укладок, были в виде таблеток или капсул и предназ-
начались для перорального приема. Антибактериальные лекарственные сред-
ства, применяемые для лечения заболеваний глаз, находились в тюбик-
капельницах.
Противовоспалительные препараты, относящиеся к группе ацетилсали-
циловой кислоты, составили основу медицинской укладки АСПРО. При опре-
делении конкретного набора фармакологических препаратов было отдано
предпочтение водорастворимым формам ацетилсалициловой кислоты.
Для повышения надежности оказания медицинской помощи при воспа-
лительных заболеваниях различной этиологии была разработана медицинская
укладка НП-Л, содержащая эффективный современный антибиотик - линко-
мицин в оригинальной упаковке (шприц-ампуле).
438
Система оказания медицинской помощи космонавтам
Высокая насыщенность штатных лечебных медицинских укладок проти-
вовоспалительными средствами была обусловлена большой вероятностью
возникновения в условиях КП острых воспалительных заболеваний различной
этиологии, а также необходимостью оказания высокоэффективной антибак-
териальной консервативной помощи при острой хирургической патологии в
связи с невозможностью немедленного возвращения заболевшего члена эки-
пажа на Землю.
Медицинская укладка НП-2 была создана специально для оказания
неотложной помощи при жизнеугрожающих состояниях. Комплект фарма-
кологических средств и медицинского оснащения, состоявший из препаратов
скорой помощи в ампулах и стерильного перевязочного материала, был ана-
логичен набору препаратов скорой помощи для проведения интенсивной
терапии, общепринятому в клинической медицине.
Для оказания медицинского пособия при травматических повреждениях
костно-мышечного аппарата была разработана укладка Ш, состоявшая из ори-
гинальных комплектов сборных конструкций шин, с помощью которых можно
было проводить иммобилизацию поврежденных конечностей.
Таким образом, в состав штатных лечебных укладок были включены раз-
нообразные фармакологические средства и медицинское оборудование,
позволявшие оказывать лечебное пособие при разнообразных острых забо-
леваниях и травматических повреждениях.
Важной составляющей всей системы медицинского сопровождения пило-
тируемых КП является проведение профилактических мероприятий, в том
числе и фармакологических [И.Б.Гончаров и соавт., 1998]. В связи с этим в
состав бортового комплекта СОМП были включены три профилактические
медицинские укладки (П-1, -2, -3).
Рибоксин, панангин и оротат калия - препараты, входящие в состав меди-
цинской укладки П-1, были направлены на улучшение процессов метаболизма
сердечной мышцы и предупреждение негативного влияния микрогравитации
на сердечно-сосудистую систему.
В профилактическую укладку П-2 вошли фармакологические препараты,
обладающие иммуномодулирующими свойствами, и средства, оказывающие
нормализующее воздействие на микрофлору желудочно-кишечного тракта.
Ноотропил - препарат ноотропного ряда был включен в медицинскую
профилактическую укладку П-3 для предупреждения развития в условиях
длительных КП асгеноневротических состояний.
Более подробное описание принципов фармакологической профилактики
приведено в гл. 9.
Технические сложности, возникавшие при необходимости доставки и
замены медицинских укладок, содержавших часть лекарственных препаратов
с истекающими гарантийными сроками годности, продиктовали необходи-
мость создания специальных укладок для замены.
В укладки этого типа были включено только медицинское оборудование,
предназначенное для замены использованных средств с предельными сро-
ками годности.
В соответствии с инструкциями космонавты изымали только то ме-
дицинское оснащение и те фармакологические препараты, срок годности
которых истек, и заменяли их на аналогичные новые из доставленной
укладки.
439
Глава 10
Периодическое включение врача в состав космических экспедиций позво-
лило значительно расширить возможности оказания медицинской помощи,
увеличив ее объем до уровня врачебного, что оказывало существенное влия-
ние на формирование СОМП, позволяя пополнить ее новыми средствами и
оборудованием для диагностики, лечения и профилактики ряда заболеваний.
Для длительного полета врача-исследователя на ОС «Мир» были разра-
ботаны специальные врачебные укладки для диагностики и оказания лечеб-
но-профилактической помощи при заболеваниях стоматологического (меди-
цинская укладка УС-2), оториноларингологического и офтальмологического
(медицинская укладка УЛО-2) профилей.
Стоматологическая медицинская укладка (УС-2) состояла из специального
медицинского оснащения, позволявшего проводить терапевтическое и хирур-
гическое лечение заболеваний стоматологического генеза. С этой целью были
разработаны оригинальное оборудование, включавшее миниатюрную борма-
шину со специальными дрильборами, фрезами, стоматологический инструмен-
тарий и перевязочный материал, предназначенный для оказания оказания
терапевтической и хирургической помощи при заболеваниях зубов. Кроме
того, в состав этой укладки были включены фармакологические препараты,
обладавшие антибактериальными и аналгезирующими свойствами, а также
пломбировочные материалы.
В состав медицинской укладки УЛО-2 входили диагностическое и лечебное
оснащение и ряд лекарственных препаратов.
Комплект диагностического и лечебного оборудования состоял из инстру-
ментов для удаления инородных тел из уха и глаз, щелевой лампы, офталь-
мологической лупы, осветителя с офтальмологической насадкой и световодом
для носа, ушной воронки, ушного зонда, турунд для передней и задней тампо-
над носа.
Дополнительные медицинские укладки, содержащие разнообразные
фармакологические средства, могут поставляться планово, исходя из кон-
кретных задач и целей космической экспедиции, продолжительности деятель-
ности в условиях невесомости конкретной экспедиции, особенностей исход-
ного состояния здоровья членов экипажа, или экстренно по медицинским
показаниям в связи с развитием в КП тяжелых заболеваний, требующих
проведения длительной терапии.
Модернизация средств СОМП при медицинском обеспечении
полетов на ОС «Мир»
Созданная базовая СОМП применительно к длительным пилотируемым
полетам на ОС «Мир» подвергалась постоянному совершенствованию и моди-
фикации [F.W.Kirpatrick et al., 1997]. Это было связано с интенсификацией
профессиональной деятельности членов экипажей, расширением научных и
прикладных программ КП, необходимостью постоянного проведения космо-
навтами ремонтно-восстановительных и монтажных работ, развитием нешта-
тных и аварийных ситуаций и т.д. Кроме того, индивидуальные особенности
состояния здоровья некоторых космонавтов, выявленные еще до полета, а
также данные анализа реальной полетной заболеваемости внесли сущест-
венный вклад в расширение арсенала бортовых средств СОМП. Формирование
комплекта бортовых средств оказания помощи для ОС «Мир» проходило с
440
Система оказания медицинской помощи космонавтам
учетом последних достижений клинической медицины и фармакологической
науки и новых современных фармакологических препаратов и методов
лечения.
Основные этапы модернизации бортовой СОМП представлены в табл. 1 (гл.
10). Модификацию базового комплекта СОМП осуществляли несколькими
путями.
Таблица 1 (гл. 10)
Основные этапы модернизации бортовых средств оказания медицинской помощи
и профилактики при медицинском обеспечении КП на ОС «Мир»
Этап Модернизация средств оказания медицинской помощи и профилактики
1986- 1987 Создание и поставка укладок для оказания неотложной помощи (НП-2) и для парентерального введения антибиотиков с помощью шприц-ампул (НП-Л), укладок с набором антисептических средств (АС); создание и поставка укладок с антиаритмическими и сосудорасширяющими средствами (укладка с кордафеном)
1988- 1989 Создание и поставка укладок лечебно-профилактической с иммуномодуляторами и иммуноглобулином (ЛП) и внештатной урологической (У) укладки; создание и поставка специализированных укладок для обследования и оказания квалифи- цированной помощи при травмах и заболеваниях офтальмологического, оторино- лярингологического и стоматологического профиля (УС и УЛО), укладки с пре- паратами для ректального применения. Разработка оборудования для в/в вве- дения растворов в условиях микрогравитации, создание экспериментальной укладки «Инфузия», успешное проведение бортового эксперимента. Формирова- ние специальных укладок по замене СОМП, позволяющих продлить срок при- менения ряда уникальных бортовых укладок. Создание оригинальной противовос- палительной укладки (ПВ-4) для й>фективного лечения заболеваний органа слуха
1990- 1993 Модификация укладки для ректального применения лекарственных препаратов. Создание и поставка оригинальной укладки с мазями и медукладки с водораст- воримыми формами ацетилсалициловой кислоты (АСПРО), продолжение модерни- зации штатного состава СОМП за счет включения новых фармакологических препаратов
1994- 1996 Создание и поставка медицинской укладки с препаратами растительного происхождения «Адапт», разработка экспериментальной укладки «Салива Ф» для выполнения фармакокинетических исследований препарата-маркера в условиях невесомости, выполнение эксперимента. Создание и поставка специальной укладки для оказания лечебно-профилактической помощи женщине-космонавту (КЕВ). Создание и поставка двух специальных модифицированных аптечек бортовых для лечения заболеваний дерматологического профиля. Создание и поставка двух оригинальных укладок для оказания лечебно-профилактической помощи при заболевания желудочно-кишечного тракта. Создание укладки «Маска кислородная профилактическая»
1997- 1998 Продолжение модификации штатного состава средств за счет включения совре- менных фармакологических препаратов. Расширение состава укладок « СС» и « ПТ», включение в состав профилактических средств препарата «веторон». «эссенциале», «витрум» Поставка медицинской укладки ПВ с реводиной
1999- 2000 Создание модифицированной укладки СС с современными препаратами из группы бета-блокаторов, антиангинальными средствами, и препаратами, уменьшающими свертываемость крови. Включение в состав бортовых средств седативных препаратов растительного происхождения и современных средств из группы НПВС. Расширение состава штатной укладки «СС» за счет современных гипотензивных препаратов. Включение в состав профилактических укладок новых препаратов из класса адаптогенов
441
Глава 10
Одним из направлений являлся предварительный анализ особенностей
программ предстоящей экспедиции, состава участников экипажей, исходного
состояния здоровья, наличия в составе экспедиций космонавтов - представи-
телей зарубежных агентств и т.д. Так, при включении в состав экспедиций
женщин готовилась и поставлялась на борт ОС дополнительная медицинская
укладка с набором дополнительных средств, предназначенных для лечения
заболеваний гинекологического профиля.
В связи с жалобами космонавтов на наличие наминов или потертостей
после выполнения работ в условиях открытого космоса для экспедиций, в
программу которых входила интенсивная внекорабельная деятельность, был
расширен арсенал средств для лечения мелких травматических повреждений
кожных покровов (медицинская укладка АС). С этой целью была разработана
и создана специальная штатная медицинская укладка, с набором мазевых
средств (медицинская укладка с мазями).
Для повышения эффективности оказания помощи при воспалительных
заболеваниях костно-мышечной системы была создана оригинальная укладка
ПВ с риводиной, содержавшая современные нестероидные противовоспали-
тельные препараты.
Для одного из участников экспедиций с исходными функциональными
нарушениями желудочно-кишечного тракта была заблаговременно подготов-
лена медицинская укладка с препаратами антацидного действия и сред-
ствами, снижающими активность кислотно-пептического фактора.
В связи с риском возможного развития вирусного гепатита у членов эки-
пажа одной из экспедиций была создана и доставлена на борт ОС лечебно-
профилактическая укладка с иммуномодуляторами и иммуноглобулином.
Определенное место в СОМП занимали лекарственные препараты для
ректального введения. Применение этих препаратов было особенно оправ-
данным на начальных этапах пребывания космонавтов в условиях микрогра-
витации, когда появляются симптомы болезни движения и обычный путь
приема препаратов может быть затруднен.
При включении в состав экспедиций космонавтов, у которых в предыдущих
полетах наблюдались изменения ССС, комплект СОМП дополнительно попол-
няли кардиотропными профилактическими средствами, а также расширяли
арсенал сердечно-сосудистых средств путем включения современных препа-
ратов в штатные лечебные укладки или создания новых дополнительных
медицинских укладок.
Другим не менее важным направлением модернизации бортовой СОМП
являлось изыскание фармакологических средств, помогающих предотвратить
или смягчить негативное влияние некоторых факторов КП. Длительное
пребывание в условиях изоляции, напряженная операторская деятельность,
нештатные ситуации способствовали развитию у членов космических экспе-
диций функциональных нарушений ЦНС. В связи с этим на протяжении всего
периода медицинского обеспечения полетов на ОС «Мир» постоянно совер-
шенствовался состав медицинской укладки ПТ, в которую были включены
растительные препараты с мягким седативным эффектом и современные
транквилизаторы.
Для профилактики асгеноневротических нарушений у членов КП наряду с
препаратами ноотропного ряда с успехом были применены средства, относя-
щиеся к классу адаптогенов.
442
Система оказания медицинской помощи космонавтам
В последние годы на ОС «Мир» нередко возникали нештатные и ава-
рийные ситуации, в результате которых были отмечены некоторые откло-
нения в химическом составе среды обитания. Для профилактики возможных
токсических поражений были подобраны и включены в состав профилак-
тических укладок препараты, повышающие устойчивость организма к дейст-
вию неблагоприятных факторов среды обитания, и средства, обладающие
гепатопротекторной активностью. Для коррекции поражений органов дыхания
и проведения оксигенотерапии в условиях КП была разработана и создана
укладка с кислородной маской.
Для профилактики воздействия шумового фактора члены космических
экспедиций широко применяли так называемые антифоны, вследствие чего
создавалась реальная опасность травматизации наружного слухового прохода
с последующим развитием наружных отитов. В связи с этим было сочтено
целесообразным расширить арсенал препаратов для лечения заболеваний ор-
гана слуха и включить их в специально сформированную медицинскую уклад-
ку с противовоспалительными средствами (ПВ-4).
Следующее направление модернизации бортовой СОМП - это широкое
использование применительно к практике космической медицины последних
достижений клинической медицины и фармакологии.
Так, для повышения надежности медицинского обеспечения была разра-
ботана и сформирована медицинская укладка с линкомицином (НП-Л). Приме-
нение линкомицина в оригинальной форме (в шприцах-ампулах), предназ-
наченной для парентерального введения лекарственного препарата, позво-
лило во многом решить проблемы, связанные с разделением в условиях
микрогравитации фаз «жидкость - газ», и повысило эффективность противо-
микробной терапии при целом ряде тяжелых воспалительных заболеваний.
Специально для медицинского обеспечения экспедиций, в работе которых
принимали космонавты-врачи, были созданы медицинские укладки УЛО и УС,
в состав которых вошли стоматологический, офтальмологический и оторино-
ларингологический инструментарий из специального облегченного материала
а также бормашина оригинальной конструкции, адаптированной для работы в
невесомости.
В ходе создания медицинской укладки НП-2 был решен ряд сложных задач,
в частности разработана технология вскрытия ампул, предупреждающая
попадание осколков стекла в атмосферу ОС.
В связи с техническими трудностями применения водорастворимых форм
препаратов в условиях невесомости для приготовления раствора лекарст-
венного средства было предложено использовать питьевые пищевые пакеты.
С этой целью при формировании медицинской укладки таблетки ацетил-
салициловой кислоты помещали во внутреннюю часть питьевых пакетов, что
позволяло после добавления воды в условиях КП в упаковку получать свеже-
приготовленные растворы фармакологических препаратов.
В связи с тем, что многие современные препараты, применяемые в ото-
риноларингологической практике, содержатся во флаконах, специалисты ГНЦ
РФ - ИМБП РАН разработали оригинальную методику применения ушных
капель в условиях микрогравитации.
Чтобы пары ряда лекарственных средств не попадали в атмосферу ОС,
была создана оригинальная упаковка для ряда антисептических препаратов -
герметичные пластмассовые пробирки (медицинская укладка АС).
443
Глава 10
Герметичная конструкция этих пробирок позволила не только сохранить
эффективность лекарственных препаратов в течение длительного периода
времени, но и предупредить попадание их паров в атмосферу ОС.
Важным направлением совершенствования СОМП является проведение
клинико-экспериментальных исследований с целью экспертной оценки совре-
менных фармакологических средств и медицинского оснащения в условиях
модельных экспериментов, а затем и в реальных КП.
Так, на начальных этапах пилотируемых полетов на ОС «Мир» был выпол-
нен эксперимент «Инфузия», в ходе которого была успешно апробирована
оригинальная конструкция шприца для парентерального введения лекарст-
венных препаратов.
В нескольких сериях клинико-экспериментальных исследований в модель-
ных экспериментах при изучении фармакокинетики и фармакодинамики
современных сердечно-сосудистых средств из различных групп было выяв-
лено изменение некоторых фармакокинетических характеристик бета-адрено-
блокаторов, блокаторов кальциевых каналов и мембраностабилизирующих
препаратов, а также средств с диуретическим эффектом [И.В.Ковачевич и
соавт., 1998; В.Б.Носков и соавт., 1999]. Эти изменения касались как процес-
сов абсорбции, так и распределения и элиминации препаратов, что в усло-
виях оказания медицинской помощи в КП может проявляться в неэффек-
тивной терапии или неожиданных побочных эффектах. Обнаруженные изме-
нения фармакокинетических характеристик лекарственных средств стали
основой для выбора препаратов, перспективных для включения в систему
СОМП, а также внесли определенные коррективы в схемы их приема и
дозирования применительно к задачам космической медицины.
После апробации в наземных экспериментах в условиях реальных КП с
помощью препарата-маркера были выполнены прикладные исследования по
выявлению возможных механизмов изменения фармакокинетических характе-
ристик лекарственных препаратов.
Таким образом, созданная и постоянно совершенствуемая российская
СОМП убедительно продемонстрировала свою адекватность и эффективность
на протяжении многолетнего периода пилотирумых КП.
Анализ заболеваемости членов экипажей ОС «Мир»
и оказанной им лечебно-профилактической помощи
Несмотря на значительные достижения в области предупреждения заболе-
ваний и повреждений в пилотируемых КП, не представляется реальным пол-
ностью предотвратить развитие функциональных и соматических нарушений у
членов космических экспедиций. Более того, опыт медицинского обеспечения
показывает, что в КП могут возникать довольно разнообразные по нозологии
заболевания и травматические повреждения.
Необходимость соблюдения конфиденциальности при трактовке медицин-
ских происшествий заставила нас отойти от традиционной подачи материала
по экспедициям и анализировать массив данных в совокупности.
Для удобства изложения мы попытались распределить разнообразные
медицинские происшествия на отдельные группы, положив в основу этой до-
вольно условной классификации главным образом связь с воздействиями,
вызвавшими то или иное происшествие.
444
Система оказания медицинской помощи космонавтам
А. Медицинские ситуации, возникшие в ходе профессиональной
деятельности, при выполнении медицинских профилактических
мероприятий, функциональных тестов и научной программы
Медицинские ситуации, возникшие в результате ВКД
За время работы на ОС «Мир» космонавтами было совершено 78 выходов в
открытый космос.
Члены экипажей, осуществлявшие работы вне ОС, часто предъявляли
жалобы на появление болевых ощущений и чувства усталости в мышцах, воз-
никновение мелких травматических повреждений кожных покровов.
Подавляющее число этих жалоб появлялось после завершения ВКД, мень-
шее количество субъективной симптоматики было зафиксировано при подго-
товке к операции ВКД, при тренировках в скафандрах.
Мелкие травматические повреждения, полученные членами экипажей, в
основном представляли собой намины в области пальцев, кистей, предпле-
чий, плеч, реже в области грудной клетки. У пятерых космонавтов были
отмечены более выраженные повреждения кожных покровов рук с развитием
ссадин, царапин, явлений мацерации кожи.
У одного из членов экипажей при ВКД при давлении датчика дыхания
образовалась гематома на грудной клетки, а у другого при тренировке (в
скафандре) возникли болевые ощущения в области грудной клетки.
Как правило, рекомендованная в этих случаях терапия складывалась из
применения мазевых препаратов при образовании наминов, использования
антисептических средств и противовоспалительных мазей при нарушении
целостности кожных покровов и рекомендаций по приему противовоспа-
лительных и болеутоляющих препаратов при развитии болевого синдрома.
Медицинские ситуации, возникшие при выполнении
профилактических мероприятий
Большая часть медицинских происшествий, связанных с выполнением
физических тренировок, пришлась на растяжения и развитие болевых ощу-
щений в различных группах мышц (8 случаев).
В одном случае космонавтом при выполнении физических упражнений был
получен ушиб правого плеча. Возникшие болезненные проявления успешно
купировались ограничением физических тренировок и назначением противо-
воспалительных препаратов, аналгетиков и местным применением отвле-
кающей терапии.
При тренировках с эспандером один из членов экипажей получил тупую
травму глаза, которая потребовала консультации специалистов-офтальмо-
логов и проведения курса местного применения лекарственных препаратов
для лечения глаз.
Кроме того, у одного из космонавтов при физических упражнениях возник-
ла мелкая травма кожных покровов ступни, которая потребовала обработки
поврежденного участка антисептическими препаратами.
Один из членов экипажей связал появление у него диспептических явле-
ний и болей в нижней части живота с выполнением физических тренировок
сразу же после приема пищи. В дальнейшем четкое соблюдение интервала
445
Глава 10
между приемом пищи и выполнением физических упражнений позволило из-
бежать развития аналогичных жалоб.
Длительное применение профилактического средства «Браслет» привело к
развитию явлений контактного дерматита и жалоб на головную боль (по
одному наблюдению).
Медицинские ситуации, возникшие при выполнении функциональных тестов
(МК-5, МК-4 и МК-8, МК-108-2)
В этом разделе приведены медицинские случаи, непосредственно связан-
ные с выполнением различных функциональных тестов и заключающиеся в
развитии болевых ощущений в области грудной клетки (три наблюдения), рук
и ног (два наблюдения). Чаще всего эти неприятные ощущения проходили
самостоятельно, без применения лечебно-профилактических мероприятий.
Медицинские ситуации, возникшие при выполнении
научной программы и медицинского контроля
У трех членов экипажей при выполнении методики «Гуморальный имму-
нитет» возникли выраженные изменения кожных покровов, которые в одном
случае осложнились общей симптоматикой в виде ухудшения общего сос-
тояния, подъема температуры до субфебрильных значений.
Значительные проблемы возникли у четырех членов экипажей при выпол-
нении эксперимента BONE. В результате проведения эксперимента у них
образовались подкожные гематомы в области локтевых сгибов, а у двух
космонатов еще добавились жалобы на резкую болезненность и локальную
гиперемию кожных покровов. Назначение общепринятой в таких случаях
терапии позволило нормализовать состояние космонавтов.
У двух космонавтов развились нарушения ночного сна, которые они свя-
зали с выполнением научного эксперимента «Сон».
Один член экипажа сообщил о получении тупой травмы предплечья, кото-
рая была связана с выполнением научного эксперимента.
В 2 случаях при проведении медицинского контроля после забора крови
отмечалась выраженная болезненность пальцев рук.
В 6 наблюдениях было зафиксировано развитие контактного дерматита,
осложненного в одном случае мацерацией кожных покровов в области нало-
жения датчиков.
Хороший терапевтический эффект в этих случаях был получен при мест-
ном применении мазей, в состав которых входили гормональные препараты.
Медицинские ситуации, возникшие при выполнении
ремонтно-восстановительных работ
Экипажи сообщали всего о 16 ситуациях получения микротравм кожных
покровов и двух случаях микротравмы конъюнктивы глаза инородным телом.
Эти случаи, по-видимому, не отражают действительного положения вещей.
Как следует из нашего опыта медицинского обеспечения, далеко не обо всех
мелких травматических поражениях кожи сообщалось наземной медицинской
службе, члены экипажа, как правило, справлялись с лечением полученных
микротравм самостоятельно.
446
Система оказания медицинской помощи космонавтам
К мелким травматическим повреждениям, которые наблюдались в КП на
ОС «Мир», были отнесены поверхностные ожоги кожных покровов (3 случая),
механические повреждения кожных покровов в виде царапин, ссадин, заноз
(11 случаев) и небольшое растяжение в области пальца руки.
Непростая ситуация, связанная с довольно сложным поражением кожных
покровов, возникла у одного из членов космической экспедиции. Мелкое
травматическое повреждение в области плеча осложнилось у него явлениями
паратравматической экземы, которая потребовала длительного, почти месяч-
ного лечения. Назначенная терапия складывалась из местного применения
антибактериальных и стероидных препаратов, приема внутрь блокаторов гис-
таминовых рецепторов, гормональных препаратов и лекарственных средств,
содержащих калий.
При развитии термических поражений назначались лекарственные пре-
параты в виде аэрозолей и различные противовоспалительные средства в
виде мазей, для лечения мелких механических повреждений применялись
антисептические средства и мазевые противовоспалительные препараты.
После удаления инородных тел из конъюнктивы глаза для профилактики раз-
вития воспалительных явлений было рекомендовано применение противо-
воспалительных глазных капель.
Б. Медицинские ситуации, связанные с особенностями
среды обитания
Медицинские ситуации, связанные с изменением температурного режима
и интенсивным воздухообменом
В условиях снижения температуры среды обитания (или развития пере-
пада температур) и принудительной вентиляции возникли чувство заложен-
ности носа (в 2 наблюдениях) и симптомы простудного заболевания (в 7 на-
блюдениях), а также жалобы на нарушение сна (в 1 наблюдении). В случаях
развития простудных заболеваний рекомендовалась традиционная и эффек-
тивная тактика - применение капель в нос, ингаляций, блокаторов гистами-
новых рецепторов, аналгетиков, нестероидных противовоспалительных пре-
паратов. Кроме того, в связи с охлаждением у космонавтов наблюдались яв-
ления миозита с болевым синдромом, которые успешно купировались анал-
гетическими препаратами и местным применением средств отвлекающей
терапии.
К симптоматике, связанной с повышением температуры на ОС, можно
отнести развитие головных болей (8 случаев), появление жалоб на наруше-
ние сна (7 наблюдений) и на повышение водопотребления (2 случая).
Медицинские ситуации, связанные с повышенной запыленностью
запанельного пространства и с заменой пылесборников
Контакт с пылевыми частицами способствовал возникновению у кос-
монавтов конъюнктивита (3 наблюдения), инородного тела конъюнктивы
(2 случая). В одной из космических экспедиций после работ за панелями у
одного члена экипажа часто возникали явления аллергического ринита, а у
другого - развилась симптоматика гнойничкового поражения в области
447
Гпава 10
кожных покровов лица. Терапия, рекомендованная наземной службой меди-
цинского обеспечения, была достаточно эффективной.
Медицинские ситуации, связанные с выработкой ресурсов
фильтров вредных примесей
Случаи появления субъективной симптоматики, возникшей при несвоевре-
менной замене фильтра вредных примесей, были немногочисленны: в двух
наблюдениях это были жалобы на головные боли, а в двух других случаях -
на развитие усталости.
Медицинские ситуации, связанные с умеренным повышением
парциального давления углекислого газа
Во время кратковременных подъемов рСО2 в 12 случаях было отмечено
развитие головных болей, в 9 случаях - появление чувства усталости.
Два члена экипажа охарактеризовали свое состояние при повышении уров-
ня углекислого газа как дискомфортное.
Медицинские ситуации, связанные с умеренным повышением
парциального давления кислорода
Только в одной из экспедиций оба члена экипажа связали развитие у них
головных болей и появление ощущения сухости слизистой носа и глотки с
повышенным содержанием кислорода в атмосфере ОС. Назначение в этом
случае симптоматической терапии способствовало коррекции возникших
нарушений.
В. Связь с аварийными и нештатными ситуациями
Медицинские ситуации, связанные со случаями задымления и пожара на ОС
Во время совместного полета двух экспедиций на ОС «Мир» возник пожар.
Первоначально жалобы ограничились появлением небольшого першения в
горле у двух членов экспедиции.
Однако по сообщению одного из космонавтов (врача), у некоторых членов
экипажей отмечались небольшие по площади ожоги I-П степени в области
кистей и предплечий, а также незначительные механические повреждения в
виде синяков и ссадин.
Один из членов экипажа, принимавший участие в тушении пожара,
получил небольшое растяжение пальца руки.
С лечебной целью космонавты применяли противовоспалительные мазе-
вые препараты.
Один член экипажа сообщил, что в связи с задымлением его беспокоили
головные боли, которые эффективно купировались приемом препарата груп-
пы аналгетиков.
Для профилактики возможных поражений продуктами горения космо-
навтам был рекомендован курс приема препаратов, обладающих адсорби-
рующим действием, и средств, повышающих резистентность организма к
действию повреждающих факторов.
448
Система оказания медицинской помощи космонавтам
Медицинские ситуации, связанные с выбросами веществ,
обладающих токсическими свойствами
На начальных этапах работ на ОС «Мир» у двух членов экипажа появились
жалобы на кратковременные дискомфортные ощущения в области живота,
которые космонавты связали с неприятным запахом доставленного обору-
дования.
В связи с нарушением целостности технологического оборудования, воз-
никшего на ОС в последние годы ее эксплуатации, были отмечены случаи
попадания в атмосферу ОС агентов, обладающих токсическими свойствами.
Несмотря на выполнение экипажами всех мер предосторожности и необхо-
димых санитарно-гигиенических мероприятий, все же у космонавтов появи-
лись жалобы на раздражение в носовой полости (3 случая), на раздражения
глаз, сопровождаемые тяжестью в голове (2 случая), и кожи рук (3 случая).
При относительно нетяжелых аллергических реакциях медикаментозная
терапия ограничивалась назначением блокаторов гистаминовых рецепторов и
мазей, содержащих стероидные гормоны.
У одного из космонавтов развились явления аллергического поражения
кожных покровов век, которые он связал с воздействием токсического агента.
Эти проявления контактного аллергического дерматита сохранялись относи-
тельно долго и потребовали более длительной терапии.
В другом относительно более тяжелом случае, который возник при тесном
контакте с токсической жидкостью, космонавт в течение нескольких дней
предъявлял многочисленные жалобы на неважное самочувствие, снижение
аппетита, раздражение кожи рук, головные боли. В этом случае была реко-
мендована более активная терапевтическая тактика: наряду с приемом блока-
торов гистаминовых рецепторов ему были назначены длительный прием
адсорбентов, препаратов калия, витаминов и гепатопротекторов, а также кор-
рекция режима питания.
Оба участника одной из экспедиций пожаловались на периодически
возникающий у них ночной зуд, появление которого они связали с возможным
воздействием токсических агентов. Следует отметить, что для членов эки-
пажа, работа которых складывалась в неблагоприятной токсикологической
обстановке, было сочтено целесообразным провести нештатный лечебно-
профилактический курс приема гепатопротекторов и витаминных препаратов.
Г. Функциональные и соматические нарушения, которые четко не
связаны с вышеперечисленными факторами или обусловлены
влиянием комплекса факторов КП
Большинство медицинских случаев, вошедших в этот раздел, связано с
различными изменениями ССС, зарегистрированными при ЭКГ-контроле.
Эпизодические нарушения сердечного ритма проявлялись, как правило, в
виде одиночных предсердных или желудочковых экстрасистол и возникали в
разнообразных ситуациях: в состоянии покоя, при ВКД, при тренировках в
скафандрах, при выполнении функциональных тестов и т.д. С различной
частотой они регистрировались у 26 членов космических экипажей: от одного
до десяти наблюдений и более за полет. У 6 космонавтов, принимавших
неоднократное участие в космических экспедициях, отмечались повторные
449
Гчава 10
нарушения сердечного ритма. Как правило, аналогичные, но в меньшей
степени выраженные нарушения ритма сердца, были отмечены у этих кос-
монавтов и до полета при проведении функциональных тестов.
Регламентация режима труда и отдыха, прием штатных курсов профилак-
тических кардиотропных средств, а в ряде случаев (по показаниям) назначе-
ние дополнительных курсов приема кардиотропных препаратов были доста-
точно эффективны.
Однако нарушения сердечного ритма, возникшие у двух космонавтов,
потребовали более тщательного и детального обследования состояния ССС и
определения тактики проведения лечебно-профилактических мероприятий.
Непростая медицинская ситуация сложилась в одной из основных косми-
ческих экспедиций на ОС «Мир», когда на 3-м месяце полета во время
стрессовой ситуации при выполнении ВКД у космонавта возникли суправент-
рикулярные экстрасистолы с эпизодом тригеминии. Эти нарушения сердеч-
ного ритма не сопровождались субъективными симптомами, купировались
самостоятельно и были расценены наземной медицинской службой как
реакция на эмоциональный и физический стресс, связанный с напряженной
работой космонавта в открытом космосе. Повторно сходные изменения ЭКГ в
виде предсердных экстрасистол на фоне выраженной тахикардии были заре-
гистрированы у него при проведении теста с физической нагрузкой. В связи с
этим было признано целесообразным провести комплекс лечебно-профи-
лактических мероприятий, который включал коррекцию физических трени-
ровок, контроль за благоприятным режимом труда и отдыха, а также прием
средств, оказывающих положительное влияние на метаболизм сердечной
мышцы. Выполнение этого комплекса способствовало стабилизации сердеч-
ного ритма и предупредило развитие аритмий в состоянии покоя и при
физических нагрузках как на борту ОС, так и во время работ в открытом
космосе.
Однако примерно через 2 месяца после появления первых симптомов
нарушений сердечного ритма вновь при проведении запланированных физи-
ческих тестов возникли изменения ЭКГ, указывающие на развитие суправент-
рикулярной экстрасистолии. Динамика выявленных изменений не исключала
возможности сохранения или даже углубления сердечной аритмии, что могло
повлиять на состояние здоровья и эффективность профессиональной дея-
тельности космонавта, особенно при запланированном довольно длительном
пребывании этой экспедиции на ОС [О.Г.Газенко и соавт., 1990]. В связи с
этим было рекомендовано провести замену космонавта на этапе очередной
экспедиции посещения.
Такой подход к решению проблемы позволил предупредить прогрес-
сирование нежелательных изменений ССС, сохранить здоровье космонавта и
в конечном итоге способствовал успешному выполнению всего объема косми-
ческой программы. В этом случае, на наш взгляд, было найдено оптимальное
сочетание двух принципов: приоритетного подхода к сохранению здоровья
космонавта и обеспечения высокой эффективности космических экспедиций.
У другого космонавта на 24-й неделе пребывания на ОС появились выра-
женные нарушения сердечного ритма, которые были зарегистрированы при
ЭКГ-обследовании и ощущались субъективно «как перебои в области сердца».
Этот космонавт уже совершал полет на ОС «Мир», в котором был отмечен
однократный эпизод возникновения у него сердечной аритмии при функ-
450
Система оказания медицинской помощи космонавтам
циональной пробе. Развившееся у него во втором полете нарушение
сердечного ритма было расценено специалистами как психосоматическое про-
явление в результате повышения психофизиологической напряженности.
В дальнейшем эти нарушения сердечного ритма с различной долей пос-
тоянства регистрировались у космонавта как в условиях покоя, так и при
некоторых функциональных тестах.
Эта серьезная с точки зрения клинической медицины ситуация потре-
бовала консультативной помощи ведущих кардиологов страны и проведения
(по согласованию с ними) целого комплекса лечебно-профилактических меро-
приятий.
Комплекс мер включал в себя нормализацию режима труда и отдыха,
исключение работ, связанных с интенсивными физическими нагрузками, наз-
начение длительного курса антиаритмических, кардиотропных средств, нор-
мализующих метаболизм миокарда, психотропных средств. Это позволило ста-
билизировать состояние ССС у космонавта и успешно завершить программу
полета.
Значительно меньшую часть сдвигов в ССС у космонавтов составили изме-
нения на ЭКГ, которые были квалифицированы как изменения конечной части
желудочкового комплекса ЭКГ. Выраженная депрессия интервала ST регист-
рировалась в основном при осуществлении работ в условиях открытого
космоса, реже - в состоянии покоя. Довольно часто хороший эффект нор-
мализации электрокардиографических показателей был получен при назна-
чении профилактических фармакологических препаратов. Но все же за анали-
зируемый период был зарегистрирован один непростой случай, связанный с
изменением конечной части желудочкового комплекса ЭКГ.
У одного члена экипажа на 9-й неделе пребывания в условиях КП во время
функционального теста на ЭКГ была зарегистрирована выраженная депрессия
интервала ST без субъективных клинических проявлений. Сходные изме-
нения, но выраженные в меньшей степени, наблюдались у него до полета во
время некоторых функциональных проб и во время предыдущего КП. В связи
с выраженными электрокардиографическими изменениями консилиум специа-
листов счел необходимым рекомендовать ему курсовой прием аспирина и
обзидана, которые впоследствии были заменены на аспирин кардио и ате-
нолол.
Благодаря проведенному комплексному лечению, удалось предотвратить
нарастание у космонавта негативной симптоматики и успешно завершить
полет.
Таким образом в условиях КП под влиянием ряда неблагоприятных фак-
торов происходят довольно сложные изменения ССС, которые проявляются
клинически значимыми двумя основными симптомокомплексами, объективно
регистрируемыми на ЭКГ: нарушением сердечного ритма и изменением конеч-
ной части желудочкового комплекса ЭКГ.
Выявленные у членов космических экипажей изменения конечной части
желудочкового комплекса ЭКГ, а также развитие у них сердечной аритмии
свидетельствуют о проявлении метаболических нарушений в миокарде.
К числу факторов, вызывающих эти нарушения, следует отнести изме-
нения объема крови в полостях сердца и внутрисердечной гемодинамики,
детренированность ССС, дестабилизацию калиевого и кальциевого гомеостаза
миокарда, перестройку экстракардиальной регуляции, нейрогуморальные
451
Глава 10
сдвиги с усилением адренергических влияний [А.Д.Егоров и соавт., 1988;
О.Г.Газенко и соавт., 1990; А.И.Григорьев и соавт., 1998].
Известно, что сдвиги в функциональной активности ЦНС, возникшие под
влиянием факторов КП, могут способствовать развитию астеноневротических
нарушений [В.И.Мясников и соавт., 1987; В.И.Мясников, 1988]. Однако раз-
витие у космонавтов компенсированной стадии астенизации было диагности-
ровано в очень небольшом количестве случаев, причем проведение комп-
лекса лечебно-профилактических мероприятий, состоявшего из нормализации
режима труда и отдыха, назначения седативных препаратов, транквилиза-
торов дневного действия, было достаточно эффективным.
Небольшое число жалоб космонавтов на повышенную утомляемость было
связано с длительной и напряженной работой на орбите или изменениями
режима труда и отдыха экипажа с преобладанием работ в ночное время.
Нередко космонавты жаловались на нарушение процесса засыпания,
поверхностный сон, причем не связывая эти явления с воздействием какого-
либо определенного фактора, например, повышением уровня СО2 или
изменением температуры среды обитания. По-видимому, трудно четко опре-
делить число подобных жалоб, так как нередко космонавты сообщали о
периодическом нарушении сна, например, за последние 2 месяца. Со слов
членов экипажей, эти нарушения сна в ряде случаев можно было связать с
напряжением после работы в открытом космосе, с приемом ноотропного
препарата, с выпитым незадолго до сна крепким чаем и т.д. В одной из экспе-
диций, чрезвычайно насыщенной нештатными ситуациями, интенсивными
ремонтно-восстановительными работами, у двух членов экипажа с 10-й неде-
ли КП появились жалобы на выраженные расстройства сна, в связи с чем они
периодически применяли снотворные препараты, транквилизаторы.
У одного из участников КП практически в течение всего пребывания на
орбите периодически нарушался сон, в связи с чем ему были назначены
снотворные препараты. Несколько случаев развития головных болей кос-
монавты связывали с переутомлением и нарушением сна (4 наблюдения), с
неприятным запахом из тоннеля МТКК «Спейс шаттл» (1 наблюдение), с
невыполнением физических тренировок (1 наблюдение) или с неудобным
положением тела во время ночного сна (1 наблюдение).
Клиническая симптоматика желудочно-кишечного тракта, была мало-
численна и состояла из глоссита (3 наблюдения), вызванного изменениями
качества питьевой воды, метеоризма (1 наблюдение) и запора (1 наблю-
дение). Для коррекции указанных болезненных проявлений была с успехом
применена общепринятая в таких случаях терапия. В эту же группу
правомерно, с нашей точки зрения, отнести и диагностированные на этапе
предполетного обследования 4 случая нарушения микробиоценоза желу-
дочно-кишечного тракта. Хотя эти нарушения и не сопровождались кли-
нической симптоматикой, все же было решено провести профилактический
курс приема препаратов эубиотического ряда, который был осуществлен уже
в ходе пребывания космонавтов на ОС «Мир».
Только у одного члена экипажа был выявлен катаральный ларингит,
развитие которого во многом было обусловлено напряженным радиообменом
с наземными службами. Для купирования заболевания было рекомендовано
ограничить речевую активность и применять противовоспалительные
лекарственные препараты.
452
Система оказания медицинской помощи космонавтам
В одном наблюдении была отмечена обтурация наружного слухового про-
хода серной пробкой с развитием клинической симптоматики в виде неко-
торого снижения слуха и явления аутофонии. Удаление серной пробки и
применение ушных капель способствовало выздоровлению.
Было отмечено всего два случая развития кариеса зубов, что свиде-
тельствует о хорошей санации ротовой полости в предполетный период. Ле-
чение кариеса с закрытием дефекта зуба временной пломбой было проведено
с использованием средств специализированной стоматологической меди-
цинской укладки.
В 7 случаях были отмечены УФ-поражение кожных покровов и слизистых
оболочек с развитием конъюнктивита (5 наблюдений), эритемы лица (2 на-
блюдения) и рук (2 наблюдения), для лечения которых было рекомендовано
применение противовоспалительных препаратов.
В одном наблюдении была отмечена гиперемия в области нижнего века,
по-видимому, воспалительного генеза, так как местное применение противо-
воспалительных средств сопровождалось быстрым исчезновением симптомов
заболевания. У одного из космонавтов в течение практически всего полета
отмечалась повышенная сухость кожных покровов кистей, по-видимому,
обусловленная индивидуальными особенностями.
Один из членов космической экспедиции предъявил жалобы на появление
у него кожной сыпи папулезного характера. В связи с тем, что местное при-
менение мази, в состав которой входили стероидные препараты, было
чрезвычайно эффективным, нельзя исключить, что это было одно из прояв-
лений аллергической реакции. В одном наблюдении были зафиксированы
кожные высыпания (в виде небольших бугорков) в области суставов пальцев
рук, что было расценено как индивидуальные особенности космонавта, харак-
терные для него и до полета.
За время работ космических экипажей на ОС «Мир» были зарегист-
рированы 2 случая болей в спине, возникавшие без четкой связи с какими-
либо причинами, которые быстро купировались применением нестероидных
противовоспалительных средств, местным использованием финалгона и
перцового пластыря.
С 3-й недели пребывания на ОС у одного из космонавтов появились жа-
лобы на кратковременные спастические боли в области голени с после-
дующим онемением этой области.
Сходные симптомы наблюдались у него при непродолжительных КП и были
связаны, по-видимому, с удлинением позвоночного столба. Для купирования
указанной симптоматики была разработана эффективная схема корректи-
рующих мероприятий.
Обобщая сказанное, следует отметить, что в ходе работы 28 космических
экспедиций были зарегистрированы чрезвычайно разнообразные острые забо-
левания и травматические повреждения, которые встречались с различной
частотой и требовали проведения комплекса лечебно-профилактических
мероприятий. Наиболее частыми медицинскими происшествиями следует при-
знать мелкие травматические повреждения кожных покровов и слизистых
оболочек и изменения ССС, проявляющиеся, главным образом, в виде сердеч-
ной аритмии.
Современный состав бортовых средств СОМП позволил оказать эф-
фективную медицинскую помощь при всех полетных медицинских проис-
453
Глава 10
шествиях, что, несомненно, способствовало сохранению здоровья или стаби-
лизации состояния членов экипажей и успешному возвращению космонавтов
на Землю.
Литература
Богомолов В.В., Гончаров И.Б., Стажадзе Л.Л. Средства и методы медицинской
помощи И Космическая биология и медицина. - М., 1987. - С. 255-270.
Газенко О.Г, Григорьв А.И., Егоров А.Д. Медицинские исследования по программе
длительных пилотируемых полетов на орбитальном комплексе «Салют-7 - Союз-Т» //
Косм. биол. и авиакосм. мед. - 1990. - № 2. - С. 9-15. #
Газенко О.Г, Григорьев А.И., Бугров С.А. и соавт. Обзор основных результатов
медицинских исследований по программе второй основной экспедиции на
орбитальный комплекс «Мир» // Косм. биол. и авиакосм. мед. - 1990. - № 4. - С. 3-11.
Гончаров И.Б., Есартия Д.Т., Ковачевич И.В. Фармакологическая профилактика в
космическом полете // Тезисы докладов XI конференции по космической биологии и
авиакосмической медицине. - М., 1998. - Т. 1. - С. 211-213.
Григорьев А.И., Бугров С.А., Богомолов В.В. и соавт. Обзор основных медицинских
результатов годового полета на станции «Мир» // Космич. биол. и авиакосм. мед. -
1990. - № 5. - С. 3-10.
Григорьев А.И., Егоров А.Д. Механизмы формирования гомеостаза при длительном
пребывании в условиях микрогравитации // Авиакосм, и эколог, мед. - 1998. - № 6. -
С. 20- 26.
Григорьев А.И., Егоров А.Д. Феноменология и механизмы изменения основных
функций организма в невесомости // Космич. биол. и авиакосм. мед. - 1988. - № 6. -
С. 4-17.
Егоров А.Д., Алферова И.В. Полякова А.П. Состояние кардиодинамики в условиях
длительной невесомости // Космич. биол. и мед. - 1988. - № 4. - С. 19- 26.
Ковачевич И.В., Репенкова Л.Г. Влияние бета-блокатора анаприлина на состояние
центральной гемодинамики в условиях АНОГ Ц Тезисы докладов XI конференции по
космической биологии и авиакосмической медицине. - М., 1998. -Т. 1. - С. 90-91.
Крупина Т.Н., Неумывакин И.П., Михайловский ГП. К проблеме обеспечения
длительных космических полетов // Космич. биол. и мед. - 1970. - № 4. - С. 40-44.
Мясников В.И. От «Востока» до «Мира»: психологические аспекты // Космич. биол.
и авиакосм. мед. - 1988. - № 6. - С. 17-23.
Мясников В.И., Козыренко О.П., Богдашевский Р.Б. Психологическая надежность
космонавтов в полете // Космическая биология и медицина. - М., 1987. - С. 88-102.
Неумывакин И.П., Крупина Т.Н., Полевой Л.Г, Семейкина Л.А. Принципы
комплектации аптечек для обеспечения космонавтов наборами лекарственных средств
Ц Космич. биол. и авиакосм. мед. - 1982. - № 5. - С. 9-12.
Носков В.Б, Гончаров И.Б., Ковачевич И.В. и соавт. Особенности фармакодинамики
и фармакокинетики фуросемида и фурезиса Ц Эксперим. и клин, фармакол. - 1999. -
№ 3. - С. 32-36.
Поляков В.В., Анашкин О.Д., Алферова И.Д. и соавт. Функциональное состояние
сердечно-сосудистой системы у космонавтов шестой основной экспедиции на станции
«Мир» Ц Авиакосм, и эколог, мед. - 1992. - № 3. - С. 48-52.
Стажадзе Л.Л., Гончаров И.Б., Неумывакин И.П. и соавт. Проблемы обезболивания,
хирургической помощи и реанимации во время пилотируемых космических полетов //
Космич. биол. и авиакосм. мед. - 1978. - № 3. - С. 27-31.
Kirpatrick F.W., Goncharov I.B., Kovachevich I.V. at. al. Blunt trauma and operative care
iin microgravity: A review of microgravity: physiology and surgical investigations with
iimplications for critical care and operative treatment in space 11 J. Amer, college of Surg. -
1997. - N 5. - P. 441-453.
454
Обеспечение питания экипажей на ОС «Мир»
Глава 11
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПИТАНИЯ ЭКИПАЖЕЙ НА ОС «МИР»
А.Н.Агуреев, С.Каландаров
Введение
В системах жизнеобеспечения (СЖО) пилотируемых космических объектов
важное место отводится системе обеспечения питанием (СОП), которая
состоит из рационов питания, приспособлений для хранения продуктов,
приготовления и приема пищи. Основное ее назначение состоит в том, чтобы
в сочетании с остальными элементами СЖО поддерживать необходимый
уровень здоровья и работоспособности космонавтов [А.Н.Агуреев, В.П.Быч-
ков, СКаландаров, 1994, а, б; Б.А.Адамович, Г.Г.Терминасян, 1967; В.П.Быч-
ков и соавт., 1979].
В СОП центральное место принадлежит рационам питания (РП). При их
разработке для экипажей пилотируемых космических объектов наряду с
требованиями, предъявляемыми к рациональному питанию в привычных
земных условиях, необходимо также руководствоваться:
- соответствием химического состава и калорийности рационов по-
требностям человека в условиях воздействия факторов космического полета
(КП);
- возможностью использования продуктов в условиях КП по их органо-
лептическим и физико-химическим свойствам;
- перспективностью продуктов, включаемых в состав бортовых рационов
с точки зрения их использования в длительных КП;
- возможностями (по массе и объему), имеющимися на космическом
объекте для размещения продуктов и рационов [А.Н.Агуреев, В.П.Бычков,
С.Каландаров, 1994, б; Б.А.Адамович, Г.Г.Терминасян, 1967; В.П.Бычков,
1979].
Известно, что воздействие факторов КП на организм человека сопро-
вождается определенными изменениями обмена веществ, функции пище-
варения, аппетита и общей реактивности организма, что не может не влиять
на его потребности в некоторых пищевых веществах и энергии [А.Н.Агуреев,
В.П.Бычков, С.Каландаров, 1994, а; А.Н.Агуреев и соавт., 1994; В.П.Бычков
С.Каландаров, М.В.Маркарян, 1981; А.И.Григорьев, Г.И.Козыревская, Ю.В.На-
точин, 1976; К.В.Смирнов, А.М.Уголев, 1981].
Для поддержания достаточного уровня работоспособности и ускорения
реадаптации к условиям земной гравитации космонавтам задается опре-
деленный уровень физической активности (энерготрат), в свою очередь, РП
должен быть адекватным потребностям организма в основных незаменимых
факторах питания и энергии.
Условия КП предъявляют особые требования к РП в целом и к входящим в
его состав продуктам, к технологии их изготовления [А.Н.Агуреев, 1989].
455
Глава 11
Основными из них являются:
- минимальные габариты и масса;
- простота использования и хранения в космическом аппарате;
- удобство приема пищи в условиях невесомости и ее «неприедаемосгь»
в течение длительного времени;
- минимальные затраты времени на приготовление блюд и возможность
их использования как в горячем, так и в холодном виде;
- хорошая перевариваемость и высокая усвояемость продуктов рациона;
- микробиологическая безопасность продуктов в течение всего срока
хранения в условиях космического объекта [Н.Н.Корнеева, 1987; Ю.П.Пиво-
варов, Р.С.Волков, Л.С.Зиневич, 1989].
Особые требования предъявляются и к упаковке продуктов для питания в
КП [А.Н.Агуреев, 1989]. Прежде всего, упаковка должна иметь минимальную
массу, обладать достаточным запасом прочности, чтобы остаться целой при
воздействии перегрузок, вибраций и пониженного барометрического дав-
ления и быть пригодной к использованию в качестве посуды для при-
готовления и приема пищи.
В этой главе представлены данные, отражающие основные подходы к
созданию РП для экипажей орбитальной станции (ОС) «Мир», методику их
испытаний в наземных модельных экспериментах, а также результаты оценки
пищевого статуса космонавтов 28 длительных экспедиций на ОС «Мир».
Результаты оценки рационов питания на начальном этапе
эксплуатации ОС «Мир»
В основу разработки РП в качестве основного компонента пищевого звена
для экипажей долговременных ОС заложены принципы сбалансированного
питания. Сбалансированность потребляемой пищи является непременным
условием, позволяющим полностью обеспечить удовлетворение потребностей
организма в пищевых и биологически активных веществах. Вместе с тем
создание полноценных, адекватных потребностям организма рационов для
питания в космосе невозможно без учета характера изменений обменных
процессов, возникающих в организме человека под воздействием факторов
КП [В.П.Бычков, С.Каландаров, А.Н.Агуреев, 1991;.К.В.Смирнов, А.М.Уголев,
1981].
По мере развития космонавтики и накопления опыта эксплуатации СЖО
пилотируемых космических аппаратов (ПКА) различного типа уточнялись
принципы и совершенствовались подходы к формированию систем обеспе-
чения питанием.
Анализ большого объема данных, полученных при проведении физиолого-
гигиенической оценки РП в модельных экспериментах и в ходе реальных
полетов, позволил нам сформулировать основные принципы формирования
рационов для питания в КП:
- при разработке рационов для космонавтов необходимо руковод-
ствоваться существующими нормами питания для контингентов, близких по
роду выполняемых работ к профессиональной деятельности космонавтов;
- РП для космонавтов формируются на основе запасов заранее при-
готовленных на Земле продуктов и блюд, так как на сегодняшний день аль-
тернативных вариантов для них не существует;
456
Обеспечение питания экипажей на ОС «Мир»
- условия и характер питания в КП должны быть максимально при-
ближены к привычным земным;
- разработка рационов для питания в КП должна производиться с учетом
технических возможностей конкретного космического объекта и особенностей
программы полета (продолжительности, предполагаемого уровня энерготрат
и т.д.);
- адекватность каждого разработанного РП потребностям организма
космонавтов должна предварительно оцениваться в лабораторных и мо-
дельных исследованиях;
- для обеспечения положительного эмоционального настроя и полноты
потребления пищи членами экипажей формирование РП необходимо про-
изводить с максимально возможным учетом индивидуальных вкусов и
пищевых предпочтений космонавтов;
- для корректировки состава РП или усовершенствования пищевого звена
в целом необходимо осуществлять постоянный анализ замечаний и пред-
ложений космонавтов, высказываемых ими в ходе полетов, а также в период
предполетной подготовки и после возвращения на Землю.
При разработке РП для каждого следующего поколения ПКА максимально
полно используют все положительные свойства применявшихся ранее ра-
ционов. В зависимости от изменений технических возможностей вновь соз-
даваемого космического объекта (условий размещения и хранения продук-
тов, возможностей для приготовления пищи, принципа водообеспечения и
т.п.) либо осуществляют разработку нового РП, либо производят коррекцию
состава уже существующего РП
Кроме того, необходимость корректировки состава РП определяется также
следующими моментами:
новыми данными о рациональном питании здорового человека в раз-
личных условиях жизнедеятельности;
результатами экспериментальных исследований, объясняющих меха-
низмы метаболических реакций организма и функциональное состояние
органов пищеварения в условиях воздействия или имитации факторов КП;
разработкой и освоением производства пищевыми предприятиями
новых видов продуктов, приспособленных для использования на борту
космического объекта;
замечаниями и предложениями космонавтов.
Оценка адекватности потребностям человека как вновь разработанного,
так и откорректированного по составу РП осуществляется в лабораторных
исследованиях химическими, а в модельных экспериментах - клинико-физио-
логическими методами.
При химических методах оценки среднюю пробу гомогенизированного и
высушенного до постоянного веса РП анализируют на содержание всех
пищевых ингредиентов: белков, жиров, углеводов, минеральных элементов,
витаминов, жирных кислот.
Полученные данные сравнивают с содержанием этих компонентов и их
соотношениями в предлагаемом для этих условий «идеальном» рационе,
рассчитанном на основании «формулы сбалансированного питания» [И.М.Буз-
ник, 1978; А.А.Покровский, 1964; M.C.Smith, P.C.Rambaut, C.R.Standler, 1977].
При заметном расхождении сравниваемых показателей состав разработанного
РП корректируют.
457
Глава 11
Так как адекватность РП потребностям организма человека зависит не
только от его химического состава, но и от усвояемости пищевых ингредиен-
тов и степени их включения в метаболические процессы, нельзя ограничи-
ваться только химическими методами оценки. Их необходимо дополнять
клинико-физиологическими исследованиями [А.Н.Агуреев, В.П.Бычков, С.Ка-
ландаров, 1994; А.Н.Агуреев, В.П.Бычков, С.Каландаров, 1994, а; В.П.Бычков,
С.Каландаров, М.В.Маркарян, 1981].
Клинико-физиологическая оценка адекватности рациона потребностям
организма проводится в условиях стационара с участием группы добро-
вольцев в количестве 6-10 человек, близких по возрасту и по уровню физи-
ческой активности к контингенту, для которого данный рацион предназ-
начается.
У каждого добровольца определяют фоновые (исходные) значения всех
показателей, которые предполагается изучать в процессе исследования для
определения пищевого статуса. Во время определения исходных показателей
метаболизма добровольцы питаются рационом из свежеприготовленных
блюд, аналогичным по пищевому составу и калорийности исследуемому
рациону. Затем их переводят на питание исследуемым рационом. Для полного
его потребления используют адекватный калорийности рациона режим физи-
ческой активности (энерготрат). Во время эксперимента контролируется
прием пищи и воды. Добровольцы заполняют специальные анкеты, в которых
дают оценку каждому продукту (блюду), отдельным приемам пищи и рациону
в целом, а также отражают в них данные о своем самочувствии, состоянии
аппетита, наличии диспептических расстройств и т.п.
Ежесуточно собирается моча, а в конце каждой декады берется кровь из
вены и пальца для последующих анализов. Кроме того, в конце каждой
декады выделяли не менее 3 «обменных» суток, в течение которых собирали
суточные РП и фекалии для анализа и последующего определения усвоя-
емости и баланса основных пищевых веществ.
Оценка пищевого статуса у добровольцев производится при участии
специалистов различного профиля комплексно, на основании исследования
клинических (включая функцию органов пищеварения); биохимических,
физиологических, иммунологических и микробиологических (эндоэкология
кишечника) показателей.
Оценивают значения полученных показателей путем сравнения их с
общепринятыми физиологическими нормами, под которыми понимают их
среднестатистические величины у здоровых людей, а также с их исходными
величинами у данной группы добровольцев, так как «норма» в определенной
мере носит индивидуальный характер.
На протяжении эксперимента определяется также индивидуальная пере-
носимость продуктов и блюд РП (аллергические реакции, диспептические
расстройства и т.п.). Продолжительность исследований определяется пред-
полагаемой длительностью использования РП в реальных условиях КП.
При выборе методов исследований необходимо учитывать опыт изучения
фактического питания и состояния здоровья населения как отечественными,
так и зарубежными учеными [И.М.Бузник, 1978; В.П.Бычков, С.Каландаров,
А.Н.Агуреев, 1991; Д.В.Джелифф, 1967; Нормы питания и физиологические
потребности, 1992; А.А.Покровский, 1964; Ch.A.Berry, 1973; Recommended
Dietary Allowances, 1989].
458
Обеспечение питания экипажей на ОС «Мир»
Анализ полученных данных позволяет либо признать РП адекватным
потребностям организма в предполагаемых условиях его использования и
рекомендовать его применение в реальном КП, либо провести необходимые
изменения его состава.
Таким образом, основанием для использования разработанного рациона
для питания космонавтов в условиях реального КП или для корректировки его
состава служат результаты различных этапов его разработки, испытаний и
использования, в том числе и в ранее выполненных КП.
При разработке системы обеспечения питанием для ОС «Мир» учитывали
принципы формирования системы жизнеобеспечения этого объекта в целом, а
также отечественный и зарубежный опыт создания СЖО на предшествующих
пилотируемых космических объектах [А.Н.Агуреев, 1989; А.Н.Агуреев,
В.П.Бычков, С.Каландаров, 1994, a; Ch.A.Berry, 1973; Biomedical Results from
Skylab, 1977].
Технические элементы СОП станции «Мир» включали модернизированный
электроподогреватель пищи, позволяющий разогревать кроме продуктов,
входивших в состав рациона для станции «Салют-7», также и вторые консер-
вированные блюда в банках массой 250 г; модернизированный блок подо-
грева и раздачи воды с автоматическим и ручным дозаторами; бортовой
холодильник объемом 80 л; стеллаж для размещения 16 контейнеров с РП и
модернизированный обеденный стол.
При разработке РП для экипажей ОС «Мир» использовали опыт питания на
станции «Салют-7» [В.П.Бычков, С.Каландаров, А.Н.Агуреев, 1989]. Новый
рацион был усовершенствован за счет введения в его состав вновь раз-
работанных продуктов (в частности, вторых консервированных блюд в банках
массой 250 г).
РП состоял преимущественно из обезвоженных продуктов (на 65 % по
калорийности) и был скомплектован по 6-дневному меню с 4-разовым
приемом пищи в сутки. По калорийности приемы пищи распределялись в
течение суток следующим образом: завтрак - 20 %, второй завтрак - 20 %,
обед - 35 %, ужин - 25 %.
При таком равномерном распределении достигается лучшее перевари-
вание и усвоение пищевых веществ. При 4-разовом режиме питания
промежутки между приемами пищи не будут превышать 4-5 часов, в резуль-
тате чего создается равномерная нагрузка на пищеварительный аппарат,
обеспечивается наиболее полная обработка пищи полноценными по пере-
варивающей силе соками [Л.А.Луговой, В.П.Бычков, 1973].
Наземные физиолого-гигиенические испытания РП для начального этапа
эксплуатации станции «Мир» проводили в 58-суточном эксперименте с
участием 6 здоровых мужчин-добровольцев при обычных условиях жизне-
деятельности и при моделировании некоторых факторов КП (при антиорто-
статической гипокинезии - АНОГ, воздействии стрессоров).
Калорийность РП составляла 3127 ккал при содержании 135 г белков, 127 г
жиров, 385 г углеводов, натрия 4400 мг, калия 3800 мг, кальция 1000 мг,
фосфора 1700 мг, магния 400 мг, железа 30 мг. Соотношение белков, жиров и
углеводов в рационе составляло 1:0,9:3, т.е. соответствовало «формуле» сба-
лансированного питания [В.П.Бычков, 1980; А.А.Покровский, 1964].
Для оценки адекватности РП потребностям организма человека у добро-
вольцев в сыворотке крови и в моче общепринятыми методами [А.А.Пок-
459
Глава 11
ровский, 1964] определяли ряд показателей обмена белков, липидов, угле-
водов, витаминов и водно-минерального обмена, функционального состояния
надпочечников, активность ряда ферментов и иммунологическую реак-
тивность. Рассчитывали показатель белкового питания (ПБП) [В.И.Князьков,
М.Н.Логаткин, 1984] и коэффициент атерогенности [А.А.Покровский, 1964].
Кроме того, определяли усвояемость основных пищевых веществ и баланс
азота, а также ряда минеральных элементов (Na, К, Са, Р, Мд).
У всех добровольцев на протяжении 58-суточного исследования сохра-
нялся хороший аппетит. Продукты РП получали высокие (4-5 баллов) оценки.
Приемы пищи вызывали чувство насыщения. Со стороны органов пище-
варения нарушений не отмечалось. Усвояемость основных пищевых веществ
была достаточно высокой: белков - 92 %, жиров - 97 %, углеводов - 98 %. К
концу эксперимента у добровольцев масса тела достоверно не изменялась
(средние данные по группе 1,1 ± 0,56 кг). Показатель белкового питания в
фоновый и реабилитационный периоды составлял 90 %, а в период АНОГ -
82 %, что соответствует оптимальному и полностью компенсированному
уровню белкового питания [А.Н.Агуреев и соавт., 1994; В.И.Князьков,
М.Н.Логаткин, 1984].
Отмеченные изменения изучавшихся показателей обмена веществ не
выходили за пределы физиологических колебаний, а большинство из них в
период реабилитации возвратились к исходным значениям.
Результаты выполненных экспериментальных исследований показали, что
разработанный для экипажей ОС «Мир» РП обеспечивал сохранение у
добровольцев хорошего состояния здоровья и удовлетворительного пищевого
статуса, что позволило рекомендовать его для использования в условиях
реального КП.
РП для членов экипажей пяти основных экспедиций (ЭО-1-5) ОС «Мир»
комплектовали с учетом их индивидуальных вкусов, выявленных в ходе
предполетного тренировочного питания, а для экипажей ЭО-б и ЭО-7 по ряду
причин - без их учета. Продукты для экипажей первых семи экспедиций на
ОС «Мир» размещали в контейнерах суточными комплектами.
К началу 6-й экспедиции на орбитальную станцию в составе техноло-
гического модуля были доставлены морозильная камера, обеспечивающая
температурный режим -18 °C, и запас специально разработанных во ВНИИПП
и СПТ и изготовленных к этому времени на Бирюлевском экспериментальном
заводе быстрозамороженных вторых обеденных блюд, упакованных в метал-
лические банки массой по 250 г.
Быстрозамороженные продукты представляли собой кулинарно приготов-
ленные блюда, помещенные в банки и замороженные при температуре -36 °C.
Дальнейшее хранение этих продуктов должно осуществляться при темпе-
ратуре не выше -18 °C. По рецептурному составу эти продукты были иден-
тичны аналогичным консервированным продуктам, входящим в состав
рациона, но их вкусовые качества и усвояемость были гораздо выше, чем у
консервов, так как при их изготовлении исключалось жесткое термическое
воздействие, приводящее к структурным изменениям белковых, жировых и
углеводных компонентов продуктов.
Для приготовления быстрозамороженных блюд на ОС требовалось про-
извести их дефростацию (размораживание) и затем подогрев в электроподо-
гревателе пищи. Экспериментальную оценку дефростации, приготовления и
460
Обеспечение питания экипажей на ОС «Мир»
приема быстрозамороженных блюд члены экипажа ЭО-б проводили со 125-х
суток полета.
Во время полетов на станцию в составе дополнительных наборов
доставляли (с учетом пожеланий членов экипажей) свежие овощи и фрукты,
напитки, соки, мед, а для апробации в условиях полета - вновь разрабо-
танные обезвоженные и консервированные продукты, планируемые для
включения в РП экипажей последующих экспедиций. Свежие овощи, фрукты и
напитки рекомендовали употреблять дополнительно к РП, а новые продукты -
вместо аналогичных продуктов из штатного рациона.
Об адекватности РП потребностям организма космонавтов на ОС «Мир»,
как и на других пилотируемых объектах, судили по состоянию аппетита,
динамике массы тела, данным физиологических [Е.И.Воробьев и соавт., 1986]
и биохимических [А.А.Маркин и соавт., 1997; A.Markin et al., 1998] иссле-
дований, выполненных различными подразделениями ИМБП во время КП в
рамках медицинского контроля.
Результаты, полученные в ходе длительных (126, 326, 367, 152, 165, 180 и
130 суток) полетов первых семи экспедиций на ОС «Мир», позволили оценить
эффективность функционирования пищевого звена в целом и определить
направления работ по коррекции пищевого и продуктового состава РП для
последующих экспедиций.
Потребление пищи членами экипажей ЭО-1-7 на станции «Мир», так же
как и ранее на станциях «Салют», было неравномерным, что объясняется
различным уровнем энерготрат на разных этапах полета. При выборе
пищевых продуктов в условиях пониженных энерготрат космонавты часто ру-
ководствовались своими вкусовыми привычками, что таит в себе опасность
несбалансированности фактически потребляемых рационов.
Судя по поступавшей с борта станции информации, члены экипажей
соблюдали в основном рекомендованный режим питания. Наиболее частым
изменением режима питания был переход с 4-разового на 3-разовый прием
пищи из-за большой насыщенности программы работ.
Аппетит у членов экипажей оставался хорошим. Продукты рационов
оценивались в основном положительно. Вкусовые качества быстрозамо-
роженных блюд, по мнению членов экипажа ЭО-6, были значительно лучше,
чем консервированных. Несколько хуже воспринимались некоторые первые
блюда в тубах, сыр («Российский»), а также отдельные кондитерские изде-
лия. Мало ели хлеба.
Вкусовые ощущения на протяжении полетов у членов экипажей, кроме
одного из участников 5-й экспедиции, не изменялись. У последнего отме-
чались отклонения во вкусовых оценках ряда продуктов в сторону их
излишней остроты или сладости.
Динамика массы тела 16 космонавтов первых семи экспедиций на ОС
«Мир» (по данным на бортовом массметре) свидетельствует о разно-
направленное™ изменений данного показателя (табл., гл. 11). У большей
части космонавтов было отмечено снижение массы тела в первые два месяца
полета, примерно на 100-е сутки полета дефицит массы тела становился
минимальным и потом вновь увеличивался.
Представленные данные позволяют рассчитать для одного космонавта
среднюю потерю массы тела, которая за полет составляла 0,3 ± 0,84 кг, что
значительно меньше, чем после коротких полетов (2,0 ± 0,13 кг) и у кос-
461
Глава 11
монавтов, летавших на станциях «Салют» (3,3 ± 0,37 кг). При этом у четырех
членов экипажей первых семи экспедиций на ОС «Мир» имело место
увеличение массы тела, а у одного она оставалась неизменной на протяжении
всего полета [А.Н.Агуреев, В.П.Бычков, С.Каландаров, 1994, а].
Снижение массы тела во время КП ряд исследователей объясняют
изменением в первую очередь соотношения жидкости и электролитов [И.С.Ба-
лаховский, Ю.В.Наточин, 1973; В.Б.Носков, 2000; И.Г.Попов, 1975; Ph.l_.Alt-
Таблица
Динамика массы тела у членов экипажей 28 основных экспедиций на ОС «Мир»
Экспедиция, продолжитель- ность, сутки Члены экипажа Исходная масса, кг 50 С у т к 100 и 150 полета После полета
до 250 свыше 300
ЭО-1, КЭ 75,0 74,2 76,5 74,5
126 БИ 76,1 74,6 74,8 - - - 71,5
ЭО-2, КЭ 76,5 75,3 76,3 75,7 75,5 74,9 75,4
326 БИ 85,6 80,0 84,8 83,7 — — 82,1
КИ 73,0 72,3 74,2 75,3 - - 76,4
ЭО-3, КЭ 78,5 77,8 76,7 76,3 76,6 75,2 75,5
367 БИ 80,0 82,4 82,5 82,1 82,9 83,6 82,0
КИ 84,0 85,2 82,7 84,8 84,7 - 81,0
ЭО-4, КЭ 76,5 73,7 74,4 75,9 — — 75,0
152 БИ 70,5 69,1 69,4 72,3 - - 70,5
ЭО-5, КЭ 74,1 69,2 72,4 72,7 73,1
165 БИ 85,0 80,7 83,2 81,5 - - 82,0
ЭО-6, КЭ 75,2 71,9 72,8 75,1 — — 75,4
180 БИ 76,5 74,6 76,9 76,4 - - 71,2
ЭО-7, КЭ 75,2 73,1 79,3 — — — 78,7
130 БИ 75,6 74,1 79,4 - - - 72,6
Продолжение таблицы на с. 463.
man, J.M.Talbot, 1987; W.E.Thornton, J.Ord, 1977]. Уже в первые месяцы
полета имеет место значительная потеря воды и натрия.
В состоянии невесомости отмечается поступление большого количества
жидкости из тканей в кровяное русло, приводящее к увеличению объема
циркулирующей крови и растяжению центральных вен и предсердий
[J.LLeonard, 1968]. Это является сигналом для включения центральной нерв-
ной системой механизмов, способствующих уменьшению «кажущегося»
избытка жидкости в организме.
При этом возникают рефлекторные реакции, приводящие к увеличению
выведения жидкости почками, а вместе с ней и солей из организма.
Некоторые исследователи [И.Г.Попов, 1975; W.E.Thornton, J.Ord, 1977]
считают, что характер питания и физическая активность не оказывают су-
щественного влияния на уменьшение массы тела. С мнением указанных авто-
ров трудно согласиться. Материалы, полученные нами в длительных полетах,
свидетельствуют о том, что при соблюдении рекомендованного меню и
462
Обеспечение питания экипажей на ОС «Мир»
режима питания и при тщательном выполнении на протяжении всего полета
запланированного объема физических тренировок дефицит массы тела не
только уменьшается, но в ряде случаев масса тела увеличивается [А.Н.Агу-
реев, В.П.Бычков, С.Каландаров, 1994, а; А.Н.Агуреев и соавт., 1994].
Результаты мониторинга питания свидетельствовали о том, что у космо-
навтов первых семи длительных экспедиций, две из которых были рекорд-
ными по продолжительности (326 и 367 суток), в течение всего полета пище-
Продолжение таблицы со с. 462.
Экспедиция, продолжитель- ность, сутки Члены экипажа Исходная масса, кг Сутки полета После полета
25 60 95 140 свыше 160
ЭО-8, КЭ 79,7 77,2 77,2 79,4 81,0 — 79,2
180 БИ 85,5 86,9 84,7 84,9 83,7 - 85,5
ЭО-9, КЭ 68,4 66,2 66,6 65,9
144 БИ 71,9 69,8 70,3 69,8 - - -
ЭО-Ю, КЭ 76,0 74,2 74,2 74,9 75,2 73,0
175 БИ 71,9 69,3 69,3 - 69,3 70,1 65,0
ЭО-11, КЭ 74,5 78,2 78,1 77,3 72,7
147 БИ 77,5 77,1 76,8 - 77,2 - 75,0
ЭО-12, КЭ 73,8 73,8 75,2 — 76,3 74,0
189 БИ 69,5 68,0 - 67,9 - 70,4 67,5
ЭО-13, КЭ 74,3 — 75,6 76,9 — 79,7 79,9
180 БИ 81,5 - 83,5 83,8 - 83,0 83,3
ЭО-14, КЭ 75,8 70,4 69,8 75,1 74,5 74,8 71,1
196 БИ 84,3 83,0 82,7 82,7 82,3 82,1 81,4
ЭО-15, КЭ 85,7 83,0 83,0 84,4 82,8 83,5 85,5
182 БИ 69,8 68,3 70,5 70,6 71,4 70,9 68,1
КИ 88,3 87,6 88,8 89,7 89,6 89,6
ЭО-16, КЭ 67,0 66,1 67,1 66,0 — —
125 БИ КИ 75,0 74,9 75,8 75,2 90,3 89,5 90,6 (189 с.) (224 с.) (263 с.) — — —
ЭО-17, КЭ 72,1 73,0 74,5 75,3 74,4 75,0 76,8
169 БИ женщина 60,0 КИ 59,7 89,3 (298 с.) 59,7 59,5 58,7 59,0 90,5 90,5 90,6 84,2 (313 с.) (344 с.) (387 с.) (419 с.) 57,6 88,7
Окончание таблицы на с. 464.
щевой статус сохранялся на уровне, близком к исходному, при этом все
компоненты пищевого звена функционировали нормально и получили поло-
жительную оценку экипажей. РП способствовали поддержанию у всех членов
экипажей достаточного для выполнения программ полетов уровня рабо-
тоспособности и здоровья [А.Н.Агуреев и соавт., 1994; А.Н.Агуреев,
С.Каландаров, Д.Э.Сегаль, 1997; В.П.Бычков, С.Каландаров, А.Н.Агуреев,
1991].
463
Глава 11
Однако претензии космонавтов к существовавшей укладке продуктов,
лишавшей их возможности корректировать состав меню в соответствии с их
меняющимися во время полета вкусовыми предпочтениями, а также вы-
полненные к этому времени технологические разработки явились основанием
для создания нового варианта РП.
Окончание таблицы
Экспедиция, продолжитель- ность, сутки Члены экипажа Исходная масса, кг Сутки полета После полета
30 60
100 160 до 200
ЭО-18, КЭ 84,8 82,6 79,9 78,4
114 БИ 78,5 75,7 76,9 79,4 — —
КИ* 70,5 66,4 64,8 66,2 - -
ЭО-19, КЭ 78,0 76,3 75,0 — — — 74,6
75 БИ 79,0 77,5 78,0 - - - 77,7
ЭО-20, КЭ 69,5 66,7 66,4 68,0 — 69,0 68,0
180 БИ 69,0 67,0 68,8 67,5 — 68,3 65,0
КИ 76,0 - 72,1 73,5 74,1 - 73,0
ЭО-21, КЭ 84,2 83,0 82,0 80,5 80,4 77,5
189 БИ 70,3 70,0 71,0 70,6 71,2 - 68,6
КИ* женщина 80,0 80,0 79,3 80,6 79,4 - -
ЭО-22, КЭ 78,3 80,0 82,3 81,4 79,9 82,1 81,2
197 БИ 76,5 79,4 78,0 77,7 75,6 77,8 77,0
КИ* 80,4 79,6 78,8 79,8 78,2 -
ЭО-23, КЭ 79,8 75,8 77,7 78,5 81,2 83,6
185 БИ 69,0 67,2 67,3 66,3 67,5 — 67,1
КИ* 71,5 - 70,3 71,5 71,9 -
ЭО-24, КЭ 77,0 74,3 74,3 74,5 76,5 75,5 75,5
199 БИ 75,7 73,6 72,9 73,8 73,8 74,0 74,0
КИ1* 74,0 71,4 — 70,0 70,1 —
КИ2* 85,5 83,3 77,0 - 77,3 -
ЭО-25, КЭ 78,3 75,4 74,6 77,0 77,8 78,1 78,5
208 БИ 81,0 78,3 78,5 78,9 80,4 81,2 82,0
КИ* 80,0 76,1 73,9 73,8 73,4 -
ЭО-26, КЭ 82,5 83,8 81,7 79,3 80,4 80,4 77,5
199 БИ 67,9 67,8 69,5 70,6 69,9 70,2
ЭО-27, КЭ 90,3 86,8 88,5 86,8 88,5 87,7 85,9
176 БИ 67,9 69,8 70,9 69,4 68,8 68,8 65,4
КИф 78,7 74,2 77,7 77,2 - 75,3 71,7
ЭО-28, КЭ 79,5 75,3 74,8 — 77,0
74 БИ 86,0 80,3 79,9 - - - 83,0
Обозначения: ЭО - экспедиция основная; КЭ - командир экспедиции; БИ -
бортинженер; КИ - космонавт-исследователь; КИ* - астронавт NASA; КИф - астронавт
Франции.
464
Обеспечение питания экипажей на ОС «Мир»
Результаты испытаний комбинированного РП
в модельных экспериментах
и в условиях космических полетов
Данные, полученные в ходе выполнения полетов первых экспедиций на ОС
«Мир», были положены в основу работ по совершенствованию главной со-
ставляющей системы обеспечения питанием - РП.
При осуществлении длительных КП на станциях «Салют-1-6» и первых
полетов на ОС «Мир» использовали «посуточную» схему укладки продуктов.
При этой форме укладки продукты штатного рациона размещаются в кон-
тейнерах суточными комплектами индивидуально для каждого члена экипажа
в строгом соответствии с меню.
На станции «Салют-7» вместо «посуточной» была впервые использована
новая так называемая буфетно-гастрономическая схема укладки РП, при
которой продукты размещали в контейнерах по наименованиям, а не по
суточным комплектам, что позволяло космонавтам, придерживаясь в той или
иной степени рекомендованного меню, осуществлять выбор продуктов и блюд
с учетом их индивидуальных вкусовых предпочтений. При этом каждому
продукту присваивался индивидуальный индекс, а на его этикетке простав-
лялся порядковый номер, что создавало возможность точного учета исполь-
зованных продуктов [В.П.Бычков, С.Каландаров, А.Н.Агуреев, 1989].
Апробированная на станции «Салют-7» «буфетно-гастрономическая»
схема укладки продуктов рациона питания продемонстрировала опреде-
ленные преимущества при организации питания космонавтов, но выявила и
ряд недостатков при ее использовании в условиях КП. При этой форме
укладки формирование каждого приема пищи, учет использованных продук-
тов, а также размещение в штатных контейнерах вновь доставленных в
мягких емкостях продуктов (взамен израсходованных) требуют много времени
и усилий. Поэтому ни одному из пяти экипажей станции «Салют-7» не удалось
в полной мере реализовать преимущества указанной схемы укладки
продуктов. Это приводило к более существенным, чем на станции «Салют-6»,
расхождениям фактического питания членов экипажей с рекомендованным
специалистами питанием, сбалансированным по основным пищевым компо-
нентам. Ситуация усугублялась также отсутствием достоверной информации о
составе потребляемых космонавтами рационов, что лишало специалистов на
Земле возможности своевременно выдавать рекомендации по коррекции
фактического питания.
До устранения отмеченных недостатков был признан целесообразным
возврат к «посуточной» укладке продуктов.
Одновременно опыт длительных полетов показал, что на отдельных их
этапах в связи со снижением энерготрат уменьшалось и количество по-
требляемых продуктов, что таит в себе опасность нарушения сбаланси-
рованности РП по некоторым незаменимым пищевым веществам.
В связи с изложенным для реализации преимуществ, которыми в отдель-
ности обладают «посуточная» и «буфетно-гастрономическая» схемы укладки
продуктов, а также с целью уменьшения количества неиспользованных
продуктов вследствие неполного потребления рационов при снижении
энерготрат, для последующих экспедиций на ОС «Мир» был разработан
465
Глава 11
комбинированный рацион питания (КРП), состоящий из основного (базового)
и дополнительного рационов.
Основной рацион (ОРП) калорийностью около 2500 ккал (белков - 120 г,
жиров - 110 г, углеводов - 270 г) сбалансирован по содержанию неза-
менимых факторов питания и скомплектован по 6-дневному меню. Входящие
в его состав разнообразные продукты и блюда распределены на три приема
пищи в сутки (завтрак, обед и ужин). Основной рацион размещался в
контейнерах «посуточно».
Дополнительный рацион питания (ДРП) калорийностью около 500 ккал
был предназначен для восполнения фактических энерготрат и удовлет-
ворения индивидуальных вкусов космонавтов, так как в состав ДРП вклю-
чались продукты, наиболее предпочтительные для членов данного экипажа.
Из ДРП космонавты в соответствии с рекомендациями специалистов
комплектовали 4-й прием пищи (второй завтрак или полдник) или, при
напряженной программе работ, использовали продукты в дополнение к
основным приемам пищи. ДРП размещался на борту станции по «буфетно-
гастрономической» схеме.
В среднесуточном КРП содержалось: белков - 130 г, жиров - 125 г,
углеводов - 360 г, натрия - 4400 мг, калия - 3200 мг, кальция - 1200 мг,
фосфора - 1950 мг, магния - 700 мг, железа - 30 мг при калорийности около
3000 ккал. Адекватность комбинированного РП потребностям организма до
его использования в условиях реального КП оценивали в 90-суточном модель-
ном эксперименте в макете ОС при участии 8 здоровых мужчин-добровольцев.
В эксперименте исследовали ряд показателей, характеризующих ме-
таболизм и пищевой статус организма человека. Оценивали также удобство
размещения и использования КРП в условиях, максимально приближенных к
условиям реального полета на ОС «Мир».
В течение всего эксперимента аппетит у добровольцев был хорошим.
Вкусовое восприятие не изменялось. Диспептических расстройств и нару-
шений функции органов желудочно-кишечного тракта зафиксировано не
было. Масса тела у добровольцев на протяжении эксперимента достоверно не
изменялась. Усвояемость основных пищевых веществ РП составляла: белков -
87 %, жиров - 96 %, углеводов - 97 %.
Положительные результаты модельного эксперимента позволили реко-
мендовать использование комбинированного рациона для питания членов
экипажей ОС «Мир», начиная с 8-й основной экспедиции.
Использование КРП для питания экипажей 15 длительных (8-17, 19, 20,
26-28-й) экспедиций на станции «Мир» с участием 35 космонавтов показало
его адекватность потребностям организма человека в условиях реального
полета и хорошую сочетаемость с остальными элементами СЖО [А.Н.Агуреев
и соавт., 1994; 21 В.П.Бычков, С.Каландаров, А.Н.Агуреев, 1991].
Апробированные «посуточная» и «буфетная» схемы укладки продуктов в
одном РП себя оправдали и были положительно оценены космонавтами. В
этом плане для нас особенно важной является положительная оценка КРП
врачом-космонавтом, который был участником длительного (242 суток в
составе 3-й и 4-й экспедиций) полета при использовании рационов с
«посуточной» укладкой продуктов и сверхдлительного (438 суток в составе
15-17-й экспедиций) полета при использовании на ОС «Мир» комбини-
рованного РП [А.Н.Агуреев и соавт., 1998].
466
Обеспечение питания экипажей на ОС ((Мир»
При анализе динамики массы тела у членов экипажей 15 экспедиций на ОС
«Мир» при питании КРП можно отметить характерные для длительного КП
изменения: снижение массы тела у большинства космонавтов в первые два
месяца полета, замедление темпов снижения массы тела примерно на 100-е
сутки полета и затем незначительные колебания массы тела в оставшиеся
сроки полета (см. табл., гл. 11). Обращают на себя внимание значительные
индивидуальные изменения массы тела у космонавтов в этой серии полетов.
При этом у 25 из 35 космонавтов пищевой статус оставался близким к ис-
ходному [А.Н.Агуреев и соавт., 1994].
При оценке пищевого статуса у некоторых членов экипажей в этой серии
полетов мы использовали результаты биохимических исследований крови,
полученные в рамках медицинского контроля с помощью бортового ана-
лизатора (Reflotron) А.А.Маркиным и соавт. (1997, 1998). Анализ полученных
данных свидетельствует об отсутствии существенных изменений изучавшихся
биохимических показателей.
Так, у космонавта-исследователя 15-17-й экспедиций только в одном
исследовании из семи было выявлено небольшое увеличение содержания
билирубина. У космонавта-исследователя 20-й экспедиции также имело место
однократное повышение уровня билирубина.
При оценке содержания билирубина следует помнить, что на его уровень
влияют различные медикаментозные средства, в том числе и аскорбиновая
кислота [В.В.Меньшиков, ред., 1987]. В этой связи необходимо отметить, что
космонавтам рекомендовали 2 раза в сутки принимать поливитаминный
комплекс аэровит, одно драже которого содержит 0,1 г витамина С. До-
полнительное количество аскорбиновой кислоты, принимаемое космонавтами,
не исключает ее влияния на содержание билирубина.
Содержание общего холестерина у космонавта-исследователя ЭО-15-17
дважды за полет незначительно превышало верхнюю границу общепринятой
нормы (6,82 и 6,83 при норме 3,9-6,5 ммоль/л) и лишь однократно в конце
полета было отмечено более существенное увеличение этого показателя
(7,41 ммоль/л).
Уровень липидов (холестерина, триглицеридов) в крови человека в норме
зависит от многих факторов, основными из которых являются возраст
[В.В.Меньшиков, ред., 1987], масса тела, питание, характер деятельности
[Т.А.Орлова, В.В.Худов, И.М.Бобровницкий, 1999], нервно-эмоциональное
напряжение [В.П.Бычков, М.В.Маркарян, 1979; Ф.П.Космолинский, 1976]. По
данным Института кардиологии РАМН, у человека в возрасте от 40 до 49 лет
содержание общего холестерина в крови составляет 6,5 ммоль/л, а в возрасте
от 50 до 59 лет - 6,88 ммоль/л. Следовательно, полученные данные о
содержании холестерина у космонавта-исследователя соответствовали его
возрастной норме (53 года).
Кроме того, наличие липотропных средств (холина, метионина, аскорби-
новой кислоты) в составе КРП, по-видимому, и обусловило лишь небольшие
сдвиги в липидном обмене и способствовало стабилизации содержания об-
щего холестерина в крови у космонавтов [Т.А.Орлова, В.В.Худов, И.М.Боб-
ровницкий, 1999].
Таким образом, комбинированный РП адекватно удовлетворял потребности
космонавтов в пищевых веществах и энергии и в целом был положительно
оценен членами экипажей 15 длительных экспедиций [А.Н.Агуреев и соавт.,
467
Глава 77
1989; А.Н.Агуреев, В.П.Бычков, С.Каландаров, 1994, б; А.Н.Агуреев и соавт.,
1998; В.Ф.,Добровольский, А.Н.Агуреев, 1999]. Результаты проводившегося
мониторинга питания показали его преимущества перед ранее исполь-
зовавшимися РП.
Формирование и использование совместных российско-американских
рационов для питания экипажей ОС «Мир»
Следующим этапом эксплуатации ОС «Мир», требовавшим использования
новых подходов к организации питания членов экипажей, явились полеты в
рамках программ «Мир - Шаттл» (ЭО-18) и «Мир - НАСА» (ЭО-21-25).
Указанные программы предусматривали участие в составе экипажей астро-
навтов США. В связи с этим перед началом полетов российско-американских
экипажей на борту ОС «Мир», специалистами обеих стран было признано
целесообразным использование при совместных полетах РП, скомплек-
тованных на паритетной основе из российских продуктов штатных рационов
ОС «Мир» и американских продуктов штатных рационов многоразового
корабля «Спейс шаттл».
Работы по формированию совместных РП начались с согласования норм
потребления пищевых веществ и энергии для экипажей, пребывающих на
орбитальной космической станции в течение 30-120 суток. Это было необхо-
димо, так как российские и американские нормативы в отношении потреб-
ностей в некоторых пищевых компонентах при КП существенно различались.
При согласовании норм содержания пищевых веществ в РП российско-
американских экипажей принимали во внимание существующие в России и в
США нормативы для различных групп населения, а также данные, полу-
ченные нами в модельных наземных экспериментах и ранее выполненных
длительных КП и положенные в основу норм питания российских космонавтов
[А.Н.Агуреев с соавт., 1992; Нормы питания и физиологические потребности,
1992; P.C.Rambaut, 1973; Recommended Dietary Allowances, 1989; M.C.Smith et
al., 1977]. В результате проведенных обсуждений были приняты следующие
нормы содержания пищевых веществ и энергии в РП для российско-аме-
риканских экипажей, выполняющих полеты на ОС «Мир»:
- энергетическая ценность рациона рассчитывается по формуле:
• для мужчин: 1,7 (11,6 W + 879) = ккал в день;
• для женщин: 1,6 (8,7 W + 829) = ккал в день,
где W - масса тела в кг;
• белки - 12-15 % от общей калорийности рациона;
• жиры - 30-35 % от общей калорийности рациона;
• углеводы - 50-55 % от общей калорийности рациона;
• потребление жидкости должно составлять 1,0-1,5 мл на калорию (но не
менее 2000 мл в сутки);
• витамины:
- жирорастворимые: А - 1000 мкг; D - 10 мкг; Е - 10 мкг; К - 80 мкг;
- водорастворимые: С - 100 мг; Bt - 1,5 мг; В2 - 2,0 мг; В6 - 2,0 мг; В12 -
2,0 мкг; фолиевая кислота - 200 мкг; ниацин - 19 мг;
• минеральные вещества: кальций - 800-1200 мг; фосфор - 1200-1800 мг;
натрий - 1100-3500 мг; калий - 3500 мг; магний - 350 мг;
468
Обеспечение питания экипажей на ОС «Мир»
• микроэлементы: железо - 10 мг; медь - 1,5-3,0 мг; марганец - 2-5 мг;
фтор - 1,5-4,0 мг; цинк - 15 мг; селен - 70 мкг; йод - 150 мкг; хром - 50-
200 мкг.
Совместные российско-американские рационы, использовавшиеся для
питания членов экипажей 18, 21-25-й экспедиций на борту ОС «Мир»,
состояли на 50 % из российских и на 50 % из американских продуктов. Они
были скомплектованы по б-дневному меню и предусматривали 4 приема пищи
в сутки. При этом из российских продуктов комплектовали 1-й и 3-й приемы
пищи (завтрак и обед), а из американских продуктов - 2-й и 4-й приемы пищи
(второй завтрак и ужин).
Дополнительно в состав американской части совместного рациона были
включены раствор поваренной соли и жидкий экстракт перца для индиви-
дуальной коррекции вкусовых качеств блюд.
Кроме того, СОП станции «Мир» была дополнена электроподогревателем
для американских продуктов, специальным адаптером для заполнения водой
американских пакетов с обезвоженными продуктами и приспособлениями для
употребления восстановленных обезвоженных американских напитков.
В связи с тем что совместные рационы комплектовали на основе штатных
РП ОС «Мир» и многоразовых космических кораблей «Спейс шаттл», про-
ведение дополнительных исследований по оценке адекватности рационов
потребностям организма было признано нецелесообразным.
Во время наземной подготовки каждого нового экипажа проводили
ознакомительную дегустацию российских и американских продуктов, пред-
лагаемых для включения в рацион, и затем, с учетом результатов дегустации,
а также на основании замечаний и предложений, поступавших во время
полета предшествующей экспедиции, в состав совместного рациона вносили
определенные изменения.
Укладку продуктов в контейнеры каждая страна осуществляла на своей
базе. Размещение в контейнерах российской и американской частей рациона
производили по приемам пищи «посуточно». Доставка РП на борт ОС «Мир»
осуществлялась грузовыми кораблями «Прогресс» или STS «Шаттл». Для
этого контейнеры, содержащие российскую и американскую части РП, заранее
доставляли на место старта транспортного корабля.
В целом совместные РП были оценены космонавтами и астронавтами
положительно. Изменений вкусового восприятия продуктов у космонавтов и
астронавтов во время полетов не отмечали. Нарушений функции органов
пищеварения не зафиксировано. По результатам мониторинга питания и
данным медицинского контроля во время полетов по программе «Мир -
Шаттл» и «Мир - НАСА» пищевой статус космонавтов и астронавтов оста-
вался в течение полета удовлетворительным.
Динамика массы тела членов экипажа ЭО-18, 21-25, представленная в
таблице, свидетельствует о сохранении общих закономерностей изменений
данного показателя в условиях длительного КП.
Из таблицы (гл. 11) видно, что только у 8 из 18 членов экипажа ЭО-18,
21-25 имело место снижение массы тела, которое, по-видимому, было
обусловлено следующими причинами: у командира ЭО-21 с 90-х суток полета
- увеличением интенсивности физических тренировок на завершающем этапе
полета; у командира ЭО-23 с 30-х по 50-е сутки полета - нештатной
ситуацией на борту ОС, при которой наибольшие нагрузки (физические и
469
Глава 11
нервно-эмоциональные) при проведении ремонтно-восстановительных работ
испытывал именно командир экипажа; у командира и космонавта-иссле-
дователя ЭО-24 - подготовкой и осуществлением внекорабельной деятель-
ности (ВКД).
Выраженное снижение массы тела у астронавтов (КИ) в 24-й и 25-й
экспедициях не представляется возможным связать с продолжительностью
полета и характером питания, так как масса тела у других членов экипажей
этих экспедиций либо увеличивалась, либо незначительно снижалась.
Необходимо отметить, что члены экипажей ЭО-18, 21-25 в целом более
тщательно, по сравнению с предшествующими экспедициями, выполняли
рекомендованный комплекс профилактических мероприятий, включая и со-
блюдение рекомендованного меню, что способствовало поддержанию удо-
влетворительного пищевого статуса.
Анализ данных исследований обмена веществ, проводившихся специа-
листами профильных подразделений ИМБП в рамках медицинского контроля,
позволил отметить лишь небольшие изменения некоторых биохимических
показателей во время полетов.
Так, у командира и бортинженера 21-й экспедиции наблюдали увеличение
аланинаминотрансферазы (АЛТ) при нормальном содержании аспартат-
аминотрансферазы (ACT) в крови; от характера питания этот показатель
зависит незначительно [В.В.Меньшиков, ред., 1987]. Отмечалось также неко-
торое повышение уровня общей амилазы и креатинина, что, очевидно,
связано с увеличением интенсивности физических нагрузок [А.Н.Агуреев,
В.П.Бычков, С.Каландаров, 1994, а; А.Н.Агуреев, С.Каландаров, Д.Э.Сегаль,
1997; К.В.Смирнов, А.М.Уголев, 1981; P.C.Rambaut, 1973]. У командира и
космонавта-исследователя 22-й экспедиции имело место незначительное
увеличение содержания билирубина, у КИ также отмечалось увеличение
общей амилазы и креатинина. У членов экипажей ЭО-23-25 биохимические
показатели не выходили за пределы физиологической нормы.
Таким образом, полученные в этой серии полетов данные свидетель-
ствовали о том, что российско-американские РП обеспечивали энергетичес-
кие и пластические потребности организма космонавтов и астронавтов. В
результате выполнения полетов в рамках программ «Мир - Шаттл» и «Мир -
НАСА» получен положительный опыт сотрудничества специалистов двух
стран при организации питания в длительных космических экспедициях с
участием международных экипажей.
Питание космонавтов в период подготовки и после завершения
внекорабельной деятельности
Одним из значимых моментов, требующих осуществления мероприятий по
оптимизации питания космонавтов, является состояние их пищевого статуса
на наиболее ответственных этапах полета. К таким этапам относятся: период
острой адаптации к условиям невесомости, заключительная стадия полета во
время подготовки к возвращению на Землю, выполнение работ в открытом
космосе (ВКД).
ВКД включает различные виды работ на внешней поверхности ОС - от
проведения научных экспериментов до ремонта и монтажа различных агре-
гатов и оборудования. Для условий ВКД характерен комплекс таких экстре-
470
Обеспечение питания экипажей на ОС «Мир»
мальных факторов, как выраженное нервно-эмоциональное, интеллектуаль-
ное и физическое напряжение, микрогравитация, гипероксия, декомпрессия.
Следовательно, подобные условия трудовой деятельности, кроме повышения
уровня энерготрат [В.П.Бычков, М.В.Маркарян, 1979; М.А.Скедина, 1998],
могут вызывать определенные сдвиги во внутренней среде организма, в обме-
не веществ [А.Н.Агуреев и соавт., 1996; В.П.Бычков, С.Каландаров, А.Н.Агу-
реев, 1989].
Пребывание в скафандре, в зависимости от выполняемых рабочих опе-
раций, сопровождается увеличением потоотделения, в результате которого
усиливаются потери минеральных элементов, особенно калия и натрия
[А.Н.Агуреев и соавт., 1996].
В связи с тем что состояние внутренней среды организма в значительной
степени зависит от качественного и количественного состава потребляемой
пищи, совершенно очевидно, что использование специальных рационов и
дополнительных наборов продуктов (ДНП) в период подготовки и после
завершения ВКД будет наиболее естественным фактором, способствующим
нормализации обменных процессов у космонавтов, выполняющих работы в
открытом космосе.
Тактика питания в период подготовки к ВКД, количественные и ка-
чественные составляющие должны основываться на анализе энерготрат и
результатов исследования обменных процессов при выполнении этого вида
работ, а также данных о пищевом составе и функциональных свойствах
продуктов, используемых для формирования штатных РП.
Выполненные за время эксплуатации ОС «Мир» рабочие операции в
условиях ВКД по уровню энерготрат можно разделить на три группы: до
3,0 ккал/мин (44 выхода); до 4,0 ккал/мин (51 выход) и свыше 5,0 ккал/мин
(42 выхода).
Из приведенных данных следует, что в 68 % ВКД энерготраты были
достаточно высокими.
Работы в таком режиме могут быстро приводить к развитию у космонавтов
явлений общего и локального утомления и требовать значительного времени
для восстановления [В.П.Катунцев, 1996; Ю.Ю.Осипов, 1998; М.А.Скедина,
1998].
Необходимо также отметить, что тактические подходы к коррекции
пищевого статуса космонавтов перед ВКД осложнялись тем, что нередко
работы в открытом космосе осуществлялись в ночное время и приходились на
период физиологической паузы в режиме питания.
С целью поддержания у космонавтов оптимального уровня работоспо-
собности и для восполнения энерготрат, а также коррекции пищевого статуса
нами были разработаны рекомендации по питанию космонавтов в период
подготовки и после завершения ВКД с учетом характера и продолжительности
работ вне станции.
Рекомендации предусматривали:
- строгое соблюдение штатного режима питания за день до ВКД;
- в день ВКД дополнительно к приему пищи, предшествующему выходу в
открытый космос, употребление одного мясного (или рыбного) блюда и
одного молочного (творог);
- перед надеванием скафандра прием порции абрикосового или пер-
сикового сока;
471
Глава 11
- после ВКД и снятия скафандра - прием горячего чая или кофе с
сахаром и после непродолжительного отдыха - очередной прием пищи в
соответствии с РТО.
Следует отметить, что в каждом конкретном случае рекомендации раз-
рабатывались с учетом имеющегося в данный момент на борту ассортимента
продуктов, который не всегда позволял сформировать полноценные по
пищевому составу и отвечающие поставленной цели дополнительные приемы
пищи. Следовательно, для решения задачи необходимо создание специальных
ДНП.
При разработке требований к пищевому составу ДНП для питания во время
подготовки и после осуществления ВКД мы исходили из следующих общих
положений:
- энергетическая ценность набора должна соответствовать предпола-
гаемому уровню энерготрат;
- использование ДНП не должно приводить к нарушению сбаланси-
рованности штатного РП;
- белки в ДНП должны быть в основном представлены белками
животного происхождения, причем половина их количества должна обеспе-
чиваться за счет наиболее легкоусвояемых молочных белков;
- доля простых сахаров в ДНП может быть увеличена. Это положение
основано на том, что, по данным ряда авторов [А.Н.Агуреев, В.П.Бычков,
С.Каландаров, 1994, а; А.Н.Агуреев и соавт., 1994; В.П.Бычков, 1972; В.П.Быч-
ков, М.В.Маркарян, 1979; В.П.Бычков, С.Каландаров, А.Н.Агуреев, 1991], при
сочетанном воздействии факторов КП в организме человека наблюдается
преобладание катаболических процессов.
Дополнительное количество моносахаридов будет способствовать увеличе-
нию синтеза инсулина, который по принципу «обратной связи» может вырав-
нивать анаболические и катаболические процессы [А.Н.Агуреев, В.П.Бычков,
С.Каландаров, 1994а].
Кроме того, увеличение количества простых сахаров ускорит усвояемость
жиров, что важно для периода ВКД;
- ДНП должен содержать необходимый набор витаминов и минеральных
элементов. Учитывая тот факт, что дополнительные потребности в витаминах
во время ВКД не могут быть удовлетворены за счет их естественного
содержания в консервированных продуктах питания, необходимо пред-
усмотреть включение в состав ДНП полноценного витаминно-минерального
комплекса.
Разработанный в 1995-1996 годах специалистами-технологами ассортимент
продуктов профилактической направленности [В.Ф.Добровольский, 2000]
давал возможность формировать и отдельно упаковывать специальные
наборы продуктов для питания при подготовке к ВКД в соответствии с
изложенными выше положениями.
Однако этот период совпал с выполнением полетов по программе «Мир -
НАСА», и организационные вопросы по комплектованию, доставке и исполь-
зованию на борту ОС «Мир» специальных ДНП остались нерешенными.
Остается надеяться, что результаты выполненных работ будут внедрены
во время эксплуатации МКС, что позволит создать более благоприятные
условия и повысить безопасность работ в открытом космосе.
472
Обеспечение питания экипажей на ОС «Мир»
Использование алиментарных средств для коррекции
обменных процессов на завершающем этапе
длительного космического полета
Анализ данных, полученных в ходе многолетнего обеспечения питанием
экипажей длительных экспедиций на орбитальных станциях, а также
результаты модельных экспериментов показали, что наиболее существенные
изменения обмена веществ, а следовательно, и потребностей организма в
некоторых незаменимых факторах питания происходили под влиянием двух
основных факторов: невесомости (или гипокинезии) и нервно-эмоционального
напряжения [А.Н.Агуреев, С.Каландаров, Д.Э.Сегаль, 1997; В.П.Бычков,
М.В.Маркарян, 1979; С.Каландаров, В.П.Бычков, В.А.Коршунова, 1990;
Ф.П.Космолинский, 1976].
Собственные экспериментальные данные свидетельствуют об эффек-
тивности использования в экстремальных условиях некоторых биологически
активных веществ и продуктов, обладающих профилактическими свойствами.
Их применение способствует нормализации обменных процессов, в том числе
образованию энергии, биосинтезу ферментов и гормонов и т.д., что повышает
адаптационные возможности организма, его физическую работоспособность и
психическую устойчивость [А.Н.Агуреев и соавт., 1996; Г.А.Арутюнов,
Ю.Ф.Удалов, 1964; В.П.Бычков, М.В.Маркарян, 1979; С.Каландаров, В.П.Быч-
ков, В.А.Коршунова, 1990, Ф.П.Космолинский, 1976].
Одним из путей регуляции внутриклеточного метаболизма является
изменение количества поступающего в клетку субстрата, что сдвигает реак-
цию обмена в соответствующем направлении. Следовательно, можно пред-
положить, что введение в организм дополнительных количеств каких-либо
пищевых метаболитов будет способствовать регулированию соответствующих
обменных процессов.
Например, известно, что глутаминовая кислота, которая используется
тканью мозга как энергетический материал, окисляется до аспарагиновой кис-
лоты, дальнейшее использование которой в качестве энергетического субст-
рата активируется коферментным действием инозиновой кислоты или нико-
тинамидаденилдинуклеотида (НАД) [И.М.Бузник, 1978].
Свободные аминокислоты, прежде всего в головном мозге, также исполь-
зуются не только для синтеза биологических аминов (адреналина, норадре-
налина, серотонина), но и принимают участие в процессе образования
энергии.
Для нормального осуществления окислительных процессов и превращения
субстратов необходимо участие ферментов и коферментов. Так, окисли-
тельный обмен аминокислот непосредственно связан с циклом трикарбоновых
кислот, для нормального протекания которого необходимо достаточное
количество инозиновой кислоты, пиридоксальфосфата, НАД. Помимо этого, в
указанном цикле ведущую роль играют также коферменты: тиаминпиро-
фосфат и коэнзим А. Важная роль в обмене аминокислот принадлежит также
метионину и коферменту витамина В^, активирующим трансметилазу.
Учитывая изложенное, на основании собственных экспериментальных ис-
следований нами [А.Н.Агуреев и соавт., 1996; А.Н.Агуреев, С.Каландаров,
Д.Э.Сегаль, 1997; А.С.Ушаков и соавт., 1994] обоснована целесообразность
применения космонавтами набора пищевых метаболитов на завершающих
473
Глава 11
этапах длительных КП. Это особенно важно, так как к концу полета к отрица-
тельным эффектам длительного воздействия невесомости присоединяется
усиливающееся влияние на организм нервно-эмоциональных нагрузок,
обусловленных выполнением регламентных работ, связанных с подготовкой к
возвращению на Землю, дефицитом времени. Кроме того, все это происходит
на фоне повышенных энерготрат в связи с увеличением объема и интенсив-
ности физических упражнений, тренировок с отрицательным давлением на
нижнюю половину тела (ОДНТ) и т.п.
Поэтому для оптимизации обмена веществ, а также с целью повышения
физической работоспособности и психической устойчивости космонавтов за
15-20 суток до возвращения на Землю члены экипажей всех основных
экспедиций ОС «Мир» начинали прием разработанных нами [А.Н.Агуреев,
В.П.Бычков, С.Каландаров, 1994, а; А.Н.Агуреев и соавт., 1994; А.С.Ушаков и
соавт., 1994] пищевых корригирующих добавок (ПКД), состоящих из глу-
таминовой и аскорбиновой кислоты, метионина, а также поливитаминного
комплекса следующего состава: А - 2 мг; Е - 10 мг; Bt- 2,6 мг; В2 - 10 мг;
В6 - 20 мг; рутин - 20 мг; В12 - 1 мкг; С - 200 мг; РР - 50 мг; фолиевая
кислота - 2 мг.
Использование «гостевых» наборов национальных продуктов
при полетах международных экипажей
на ОС «Мир»
Многолетний опыт осуществления КП с участием интернациональных
экипажей показал целесообразность использования «гостевых» наборов на-
циональных продуктов питания. Основное назначение этих наборов про-
дуктов состояло в создании у членов экипажей положительного эмоциональ-
ного настроя.
Большой объем экспериментальных данных, накопленных за длительный
период работ по обеспечению питанием экипажей космических кораблей и
орбитальных станций, позволил нам сформулировать ряд требований, кото-
рые необходимо выполнять при формировании «гостевых» наборов нацио-
нальных продуктов:
- продукты, предлагаемые для включения в состав «гостевого» набора,
должны изготавливаться из экологически чистого натурального пищевого
сырья высшей категории качества, иметь высокие вкусовые достоинства и
быть пригодными для употребления непосредственно из упаковки как в
холодном, так и подогретом виде;
- в «гостевой» набор могут быть включены продукты и блюда с ярко
выраженным вкусом, изготовленные по традиционным национальным тех-
нологиям;
- консистенция продуктов «гостевого» набора должна исключать воз-
можность попадания в атмосферу станции крошек или жидкой фазы про-
дукта;
- соусы и приправы (консервированные или лиофилизированные) долж-
ны иметь пикантный вкус и достаточно вязкую консистенцию;
- десерты (кондитерские, фруктовые и прочие) могут быть изготовлены в
виде концентратов, мелкими брикетами «на один укус»;
474
Обеспечение питания экипажей на ОС «Мир»
- применяемые при изготовлении продуктов загустители, ароматизаторы,
стабилизаторы, красители и другие пищевые добавки должны иметь раз-
решение органов здравоохранения на использование в питании;
- упаковка продуктов должна быть герметичной, производиться под ва-
куумом, порционно из расчета на один прием пищи для одного человека;
- материалы упаковки должны иметь разрешение органов здраво-
охранения на контакт с пищевыми продуктами;
- продукты «гостевого» набора должны иметь гарантии сохранения доб-
рокачественности в течение всего срока их предполагаемого нахождения на
борту станции.
Обязательным условием при формировании «гостевых» наборов нацио-
нальных продуктов являлось их соответствие по показателям микробио-
логической и токсикологической безопасности требованиям, предъявляемым
в России к продуктам питания космонавтов [Н.Н.Корнеева, 1987; Ю.П.Пи-
воваров, Р.С.Волков, Л.С.Зиневич, 1987].
Изготовленные по национальным технологиям продукты подвергали в
заранее согласованном объеме физико-химическим и микробиологическим ис-
следованиям в стране-изготовителе и в России. По результатам исследо-
ваний определяли окончательный состав «гостевого» набора национальных
продуктов, который затем и доставлялся с экспедицией посещения (ЭП) на
борт станции. *
За время эксплуатации ОС «Мир» поставки «гостевых» наборов нацио-
нальных продуктов были реализованы при осуществлении совместных поле-
тов российских и болгарского (в составе ЭО-3), французских (ЭО-3, ЭО-14,
ЭО-22 и ЭО-27 - дважды), австрийского (ЭО-Ю), немецкого (ЭО-11) и
казахских (ЭО-10, ЭО-16) космонавтов.
Сформированные с учетом вышеуказанных требований, «гостевые» набо-
ры национальных продуктов вносили определенное разнообразие в питание,
выполняли роль психологической поддержки и, как правило, высоко оце-
нивались членами экипажей.
Необходимо также отметить, что страны, выполнявшие работы по изго-
товлению и осуществлению поставок «гостевых» наборов национальных
продуктов, приобрели неоценимый опыт организации питания в условиях КП.
В первую очередь это члены Европейского космического агентства - Франция
и Германия.
Полученный опыт, несомненно, будет использован ими в ходе эксплуа-
тации МКС.
Основные итоги деятельности организаций, участвовавших
в разработке, изготовлении и поставках продуктов
и рационов питания для экипажей ОС «Мир»
Многолетний опыт обеспечения питанием экипажей длительных косми-
ческих экспедиций показал, что одним из основных условий для комплек-
тации рациона с необходимым пищевым составом является наличие широ-
кого ассортимента специально разработанных и прошедших весь цикл техно-
логических и физиолого-гигиенических испытаний пищевых продуктов и блюд
[А.Н.Агуреев, 1989; В.П.Бычков, 1972].
475
Глава 11
В процессе организации и проведения работ по обеспечению питанием
экипажей пилотируемых космических объектов различных типов, в 1975 году
была сформирована и закреплена постановлением Совета Министров СССР
кооперация научно-исследовательских институтов и производственных пред-
приятий, относящихся к различным отраслям пищевой промышленности и
некоторым другим ведомствам народного хозяйства страны.
К моменту вывода на орбиту ОС «Мир» (февраль 1986 года) кооперация
научно-исследовательских организаций и предприятий разработчиков и
изготовителей продуктов питания космонавтов достигла наивысшей точки
своего развития.
К этому времени в ее состав входили:
1. Всесоюзное научно-производственное обединение пищеконцентрат-
ной промышленности и специальной пищевой технологии (ВНПО ПП и СПТ),
г. Москва, - головная организация, в задачи которой входила разработка
продуктов и РП для космонавтов, а также координация работ других вхо-
дящих в состав кооперации отраслевых НИИ и предприятий.
2. Бирюлевский экспериментальный завод (БЭЗ) ВНПО ПП и СПТ -
головное предприятие, изготавливающее продукты своего профиля, комплек-
тующее бортовые РП и осуществляющее их поставку заказчику (НПО
«Энергия»). >
3. Всесоюзный научно-исследовательский конструкторский институт
мясной промышленности (ВНИИКИМП), г. Москва, Экспериментальный кон-
сервно-колбасный завод ВНИИКИМПа - разработка и изготовление мясных
консервов специального назначения.
4. Научно-производственное объединение (НПО) «Комплекс», г. Зеле-
ноград, Экспериментально-производственный завод НПО «Комплекс» - раз-
работка и изготовление консервов специального назначения из мяса птицы.
5. Всесоюзный научно-исследовательский конструкторский молочный
институт (ВНИКМИ), г. Москва, Производственно-экспериментальный завод
ВНИКМИ - разработка и изготовление молочных и кисломолочных продуктов
специального назначения сублимационной сушки, стерилизованных молочных
продуктов.
6. Научно-производственное объединение хлебопродуктов (НПО ХП), г.
Москва, спеццех опытного завода НПО ХП - разработка и изготовление
хлебных продуктов специального назначения длительного хранения.
7. Конструкторско-технологическое бюро (КТБ) мясной и молочной
промышленности Агропрома Эстонской ССР, г. Таллин, Экспериментально-
производственная лаборатория сублимационной сушки КТБ ЭССР - разра-
ботка и изготовление продуктов сублимационной сушки специального назна-
чения.
8. Научно-производственное объединение (НПО) маслодельной и сыро-
дельной промышленности «Углич», г. Углич, спеццех НПО «Углич» - разра-
ботка и изготовление консервированных плавленых сыров специального
назначения.
9. Всесоюзный научно-исследовательский институт кондитерской про-
мышленности (ВНИИ КП), г. Москва, спецучастки ВНИИ КП - разработка и
изготовление кондитерских изделий (конфеты, шоколад, печенье, орехи)
специального назначения.
476
Обеспечение питания экипажей на ОС «Мир»
10. Научно-производственное объединение по переработке фруктов и
винограда (НПО «Нектар»), г. Кишинев, Экспериментально-производственный
завод НПО «Нектар» - разработка и изготовление фруктовых и овощных со-
ков с мякотью, десертов и киселей сублимационной сушки; соусов в алю-
миниевых тубах.
11. Каспийский научный институт рыбного хозяйства (Касп. НИРХ), г. Аст-
рахань, спецучасток Астраханского рыбоконсервного комбината - разработка
и изготовление деликатесных рыбных консервов (осетр, белуга, севрюга)
специального назначения.
12. Калининградский технологический институт рыбной промышленности
и хозяйства (КТИРПиХ), г. Калининград, спецучасток Калининградского рыбо-
комбината - разработка и изготовление рыбо- и морепродуктов сублима-
ционной сушки специального назначения.
13. Атлантический научный институт рыболовства и океанографии
(Атлант НИРО), г. Калининград; Государственное проектно-конструкторское
объединение рыбопромыслового флота (Гипрорыбфлот), г. Ленинград, спец-
участок Атлант НИРО и Гипрорыбфлота, г. Иван-город, - разработка и изго-
товление рыбных консервов (угорь, форель, судак, лещ) специального
назначения
14. Научно-исследовательский институт пчеловодства, г. Рязань, - сбор
меда высших категорий качества и его поставка на Бирюлевский экспери-
ментальный завод.
15. Всесоюзный научно-исследовательский экспериментально-конструк-
торский институт тары и упаковки (ВНИИЭКИТУ), г. Калуга, Эксперимен-
тально-производственный завод ВНИИЭКИТУ - разработка и изготовление
многофункциональных пакетов из полимерных пленочных материалов для
упаковки обезвоженных пищевых продуктов специального назначения.
Институт медико-биологических проблем (ИМБП) Минздрава СССР в
данной кооперации определял вопросы идеологии питания экипажей пилоти-
руемых космических объектов, обосновывал нормы потребностей космонавтов
в пищевых веществах и энергии в условиях воздействия различных факторов
КП и оптимальные режимы питания. В соответствии с Техническим заданием
НПО «Энергия» разрабатывал для специалистов пищевых технологических
учреждений медико-технические требования (МТТ) к продуктам и РП кос-
монавтов, проводил их физиолого-гигиеническую оценку в наземных модель-
ных исследованиях и экспериментах.
К началу эксплуатации ОС «Мир» усилиями специалистов кооперации было
разработано и внедрено в производство около 260 наименований пищевых
продуктов, что позволяло формировать отвечающие всем требованиям науки
о питании рационы для космонавтов.
Однако в начале 1990-х годов в силу целого ряда причин начался распад
кооперации. Это привело к резкому сокращению ассортимента продуктов, и в
1992 году он не превышал 70 наименований, что повлекло за собой серьез-
ные затруднения при комплектации использовавшегося в это время КРП в
соответствии с ранее разработанными 6-дневными меню-раскладками.
Для выхода из создавшейся ситуации специалистами ВНИИ ПП и СПТ и
Бирюлевского экспериментального завода были предприняты усилия по
разработке ассортимента новых видов продуктов и освоению производства
продуктов, ранее выпускавшихся на других предприятиях кооперации.
477
Глава 11
Проведение указанных работ привело к некоторому улучшению положения
и к 1995 году (ко времени выполнения полета по программе «Мир - Шаттл),
российская часть совместного российско-американского рациона питания (РП-
РА) отвечала всем высоким требованиям.
В дальнейшем, во время использования РП-РА (в ходе полетов по
программе «Мир - НАСА», ЭО-21 - ЭО-25), не прекращались работы по созда-
нию новых продуктов, что позволило практически полностью восстановить
ассортиментный состав КРП, который снова использовался на заключи-
тельном этапе эксплуатации ОС «Мир» во время ЭО-26 и ЭО-28.
Заключение
Положительные результаты физиолого-гигиенической оценки разработан-
ных в наземных модельных исследованиях для питания экипажей ОС «Мир»
рационов явились основанием для их использования в условиях реальных КП
различной продолжительности, в том числе и более одного года.
Результаты модельных экспериментов и данные, полученные при оценке
пищевого статуса космонавтов при выполнении длительных космических
полетов на ОС «Мир», подтвердили правильность предложенных нами норм
потребления основных пищевых веществ и энергии, а также позволили реко-
мендовать наиболее рациональный режим питания в указанных условиях.
Вместе с тем опыт обеспечения питанием экипажей в длительных полетах
дает основание сделать вывод о том, что вопрос о потребностях в некоторых
незаменимых пищевых веществах и тактике питания на отдельных этапах
космического полета (период острой адаптации, заключительный этап по-
лета) требует дальнейшего изучения.
Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что при КП различной про-
должительности основные сдвиги в пищевом статусе членов экипажей про-
исходили в основном на начальном этапе невесомости, а также на фоне высо-
кого уровня нервно-эмоционального напряжения.
Анализ данных послеполетного опроса космонавтов свидетельствует о том,
что на фоне сохранения хорошего или удовлетворительного аппетита на
протяжении всего полета, в период острой адаптации 40 % космонавтов
отмечали снижение аппетита, а некоторые даже полное его отсутствие. В то
же время у 20 % членов экипажей наблюдался повышенный аппетит, состоя-
ние которого возвращалось к исходному уровню на 10-14-е сутки полета.
Динамика массы тела у космонавтов во время полета имела разно-
направленный характер и сохраняла отмеченные нами закономерности
изменения данного показателя при длительном космическом полете: сни-
жение массы тела у большинства космонавтов в первые два месяца полета,
замедление темпов снижения массы тела примерно на 100-е сутки полета и
затем незначительные колебания массы тела в оставшиеся сроки полета (см.
табл., гл 11).
Изучавшиеся показатели метаболизма свидетельствовали о том, что на-
блюдавшиеся небольшие сдвиги обменных процессов не выходили за пре-
делы допустимых физиологических колебаний и не приводили к нарушению
пищевого статуса членов экипажей.
Отмечены лишь небольшие изменения показателей липидного обмена и
некоторых ферментов. К сожалению, в некоторых случаях данные иссле-
478
Обеспечение питания экипажей на ОС «Мир»
дований не всегда были корректными из-за методических неточностей в
процессе проведения анализов (ЭО-23, -24, -26, -27).
Динамические исследования биохимических параметров мочи не выявили
существенных изменений.
Пищевой статус космонавтов на заключительных этапах полетов соот-
ветствовал их индивидуальному физическому состоянию и коррелировал с
уровнем повышенных энерготрат и нервно-эмоциональных нагрузок.
Для коррекции метаболических процессов на заключительном этапе
полета, а также для оптимизации питания в период подготовки и после
завершения ВКД нами разработаны и рекомендованы для использования
экипажами ОС «Мир» специальные пищевые корригирующие добавки (ПКД) и
дополнительные наборы продуктов [А.Н.Агуреев, С.Каландаров, Д.Э.Сегаль,
1997].
Полученные данные также свидетельствуют о том, что космонавтам,
которые были более устойчивыми к воздействию факторов полета, в полном
объеме выполняли весь комплекс запланированных профилактических меро-
приятий и в полном объеме использовали бортовой РП (около 3000 ккал),
удавалось к концу полета сохранить пищевой статус, близкий к предпо-
летному.
Результаты эксплуатации системы обеспечения питанием на ОС «Мир»
позволяют наметить пути ее дальнейшей модернизации: это в первую
очередь создание более совершенного оборудования для хранения продуктов
(холодильники, морозильники), средств доставки продуктов (термостати-
руемые контейнеры), средств приготовления пищи (в том числе и из полу-
фабрикатов готовых блюд), устройства для выпечки хлеба на борту.
Совершенствование главной составной части СОП - рационов питания, в
первую очередь должно осуществляться по пути разработки нового ассорти-
мента продуктов профилактической направленности, быстрозамороженных
продуктов, полуфабрикатов готовых блюд, смесей для выпечки хлеба на
борту и т.д.
В то же время очевидна целесообразность более широкого использования
при комплектации РП продуктов массового серийного производства после со-
ответствующего их отбора и необходимой технологической доработки.
Положительный опыт разработки и использования совместных российско-
американских рационов для питания экипажей ЭО-18, ЭО-21-25 на борту ОС
«Мир» положен в основу и в настоящее время реализуется при разработке РП
для экипажей МКС.
Данные, полученные в результате оценки пищевого статуса членов
экипажей 28 длительных экспедиций, совершивших полеты на борту ОС
«Мир», свидетельствуют о том, что все три варианта РП, использовавшиеся за
время эксплуатации ОС, адекватно обеспечивали энергетические и плас-
тические потребности организма космонавтов и способствовали поддержанию
необходимого для выполнения программ полетов уровня физической и
умственной работоспособности
Литература
Агуреев А.Н. // Совершенствование техники, технологии и организации произ-
водства продуктов, пайков и рационов. - М., 1989. - Вып. IV. - С. 290-294.
479
Глава 11
Агуреев А.Н., Бычков В.П., Бунеева Л.В., Каландаров С. // Там же. - С. 299-302.
Агуреев А.Н., Бычков В.П., Каландаров С. // Авиакосмич. и эколог, мед. - 1994, а. -
2. - С. 18-23.
Агуреев А.Н., Бычков В.П., Каландаров С. // Актуальные вопросы медицинского
обеспечения полетов. - М., 1994, б. - С. 19-20.
Агуреев А.Н., Бычков В.П., Каландаров С. и соавт. // Авиакосмич. и эколог, мед. -
1994, № 5. - С. 8-12.
Агуреев А.Н., Бычков В.П., Каландаров С. и соавт. // Там же. - 1996. - № 1. - С.
26-31.
Агуреев А.Н., Бычков В.П., Каландаров С., Сегаль Д.Э. // Космическая биология и
авиакосмическая медицина. - М., 1994. - С. 305-306.
Агуреев А.Н., Дриго Ю.А., Бычков В.П., Каландаров С. и соавт. Среднесуточный
рацион питания космонавтов. - Авторское свидетельство. - 1992. - № 1741742.
Агуреев А.Н., Каландаров С., Сегаль Д.Э. // Авиакосмич. и эколог, мед. - 1997. - №
6.-С. 47-51.
Агуреев А.Н., Поляков В.В., Каландаров С, Сегаль Д.Э. // Космическая биология и
авиакосмическая медицина. - М., 1998. -Т. 1. - С. 11-13.
Адамович Б.А., Терминасян Г.Г. // Космич. биол. и мед. - 1967. - № 1 - С. 20-29.
Арутюнов ГА., Удалов Ю.Ф. // Материалы XV научной сессии Института питания
АМН СССР. - М., 1964. - Вып. 1. - С. 15.
Балаховский И.С, Наточин Ю.В. // Обмен веществ в экстремальных условиях
космического полета и при его имитации. - М., 1973. -Т. 22. - 212 с.
Бузник И.М. Ц Энергетический обмен и питание. - М., 1978. - С. 8-60.
Бычков В.П. Ц Космическая биология и авиакосмическая медицина. - М., 1972. -
Том 1. - С. 249-252.
Бычков В.П. Ц Проблемы космической биологии. - М., 1980. - Т. 42. - С. 214-264.
Бычков В.П., Каландаров С, Агуреев А.Н. // Космич. биолог, и авиакосм. мед. -
1989. - 4. - С. 9-14.
Бычков В.П., Каландаров С., Агуреев А.Н. // Проблемы авиакосмической медицины
и психологии. - М., 1991. - С. 4-5.
Бычков В.П., Каландаров С, Маркарян М.В. // Космич. биолог, и авиакосм. мед. -
1981. - 5. - С. 17-20.
Бычков В.П., Маркарян М.В. // Там же. - 1979. - 5. - С. 25-28.
Бычков В.П., Ушаков А.С, Каландаров С. // Там же. - 1982. - № 2. - С. 10-13.
Воробьев ЕЙ., Газенко О.Г, Шульженко Е.Б. и соавт. // Космич. биол. - 1986. - №
2. - С. 27-34.
Воронин Г.И., Поливода А.И. Жизнеобеспечение космических кораблей. - М., 1967.
Григорьев А.И., Козыревская Г.И., Наточин Ю.В. // Космические полеты на
кораблях «Союз». - М. - 1976. - С. 266-303.
Джелифф Д.В. Оценка состояния питания населения. ВОЗ, Женева, 1967. - 311 с.
Добровольский В.Ф. Ц Теоретические и практические аспекты совершенствования
технологии производства консервированных продуктов и рационов питания для
экипажей космических кораблей и станций: Дисс.... док. тех. наук. - М., 2000.
Добровольский В.Ф., Агуреев А.Н. // Вопросы питания. - 1999. - 5-6. - С. 16-19.
Каландаров С., Бычков В.П., Коршунова В.А. // Использование алиментарных
средств для коррекции обмена веществ у человека при стрессе. - Калуга, 1990. - С.
532-534.
480
Обеспечение питания экипажей на ОС «Мир»
Катунцев В.П. Высотная декомпрессионная болезнь: экспериментальные
исследования патогенеза и путей профилактики: Автореферат дисс.... докт. мед. наук.
- М., 1996.
Князьков В.И, Логаткнн М.Н. // Критерии адекватного питания. - Л., ЛПМИ, 1984. -
С. 17-45.
Корнеева Н.Н. // Современные санитарно-микробиологические аспекты качества
пищевых продуктов. - М., 1987. - Серия 18, вып. 6. - С. 25.
Космолинский Ф.П. Эмоциональный стресс при работе в экстремальных условиях. -
М., 1976.
Лабораторные методы исследований в клинике / В.В.Меньшиков, ред. - М., 1987.
Луговой Л.А., Бычков В.П. // Оптимизация режима питания космонавтов. - М.,
1973. - С. 68-73.
Маркин >4.71., Попова И.А., Ветрова Е.Г. и соавт. // Авиакосмич. и эколог, мед. -
1997. - № 3. - С. 14-18.
Нормы питания и физиологические потребности // Вопросы питания. - 1992. - 2. -
С. 2-15.
Носков В.Б. Ц Авиакосмич. и эколог, мед. - 2000. - 4. - С. 3-8.
Орлова Т.А., Худов В.В., Бобровницкий И.М. // Там же. - 1999. - № 6. - С. 3-11.
Осипов Ю.Ю., Акчурин А.Э., Спичков А.Н. и соавт. Ц Материалы XI конференции по
космической биологии и авиакосмической медицине. - 1998. - Т. 2. - С. 108-110.
Пивоваров Ю.П., Волков Р.С., Зиневич Л.С. // Микрофлора пищевых продуктов. -
1989, ВИНИТИ. - Серия «Микробиология». - Т. 22. - С. 1-196.
Покровский А.А. Руководство по изучению питания и здоровья населения. - М.,
1964.
Попов И.Г. Питание и водообеспечение // Основы космической биологии и
медицины. - 1975. - Т. 3. - С. 35-69.
Скедина М.А., Катунцев В.П., Буравкова Л.Б. и соавт.//Авиакосмич. и эколог, мед. -
1998. - № 5. - С. 21-27.
Смирнов К.В., УголевА.М. Космическая гастроэнтерология. - М., 1981.
Ушаков А.С., Агуреев А.Н., Сидоренко Л.А., Малевич Г.А. // Материалы X
конференции по космической биологии и авиакосмической медицине. - М., 1994. - С.
141-142.
Agureev A.N., Bichkov V.P., Kalandarov S., Segall D.E. 11 Proceedings of the Second
International Aerospace Congress. - Moscow, 1999. - Vol. 1. - P. 189-192.
Altman Ph.L., Talbot J.M. // Nutrition. - 1987. Vol. 117, No 3. - P. 421-427.
Berry Ch. A. 11 Aerospace med. - 1973. - Vol. 44, No 2. - P. 163-168.
Biomedical Results from Skylab. - 1977, Washington, NASA. - 491 p.
Leonard J.L. 11 Acta Astronaut. - 1968. - 13, 6-7. - P. 441-447.
Markin A., Strogonova L., etal. // Ibid - 1998 - Vol. 42,1-8. - P. 247-253.
Rambaut P.C., Heidelbaght N.D., ReidJ.M., Smith M.C. // Aerospace med. - 1973. - 44,
No 11. - P. 1264-1269.
Recommended Dietary Allowances. -1989, National Academy Press, Wash. D.C. - 282 p.
Smith M.C., Rambaut P.C., Standler C.R. 11 Life sciences and space research. - 1977,
Oxford, Pergamon Press. - Vol. 15. - P. 193-197.
Thornton W.E., Ord J. 11 Biomedical result from Skylab. 1977, Wash. - P. 174-182.
481
Глава 12
Глава 12
МЕДИЦИНСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ВНЕКОРАБЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
В.П.Катунцев, Ю.Ю.Осипов,
Н.К.Гноевая*, Г.Г.Тарасенков*, А.С.Барер*
ГНЦ РФ - Институт медико-биологических проблем РАН
*АО НПП «Звезда»
Результаты медицинского обеспечения
внекорабельной деятельности космонавтов
Введение
Необходимость выполнения космонавтами внекорабельной деятельности
(ВКД) как эффективного средства решения ряда важных задач во время
пилотируемых космических полетов (КП) предвидел еще К.Э.Циолковский,
который уже в начале прошлого века приступил к обоснованию главных
принципов создания скафандра, системы шлюзования и страховки, пред-
назначенных для обеспечения работы человека в открытом космосе
[К.Э.Циолковский, 1967].
Первый в мире выход человека в открытый космос был совершен А.А.Ле-
оновым 18 марта 1965 года в полете космического корабля (КК) «Восход-2».
Второй выход отечественных космонавтов в открытый космос состоялся
16 января 1969 года при переходе двух членов экипажа из КК «Союз-5» в КК
«Союз-4». Продолжительность первого выхода в открытый космос составляла
12 минут, второго - 37 минут. В последующие годы по мере технического
совершенствования систем индивидуального снаряжения космонавтов для
выполнения ВКД и повышения надежности их функционирования работа в
открытом космосе постепенно стала превращаться из кратковременных эпи-
зодов в планомерную многочасовую деятельность космических экипажей.
Сведения о выполнении российскими космонавтами первых двух выходов в
открытый космос так же, как и данные о проведении ВКД при реализации кос-
мических программ на орбитальных станциях (ОС) «Салют-6 и -7», пред-
ставлены в ряде работ [И.П.Абрамов и соавт., 1982; А.С.Барер и соавт., 1990;
И.И.Касьян, Г.Ф.Макаров, 1984; A.S.Barer et al., 1979; G.I.Severin et al., 1984].
Данная глава посвящена обобщению и анализу основных результатов меди-
цинского обеспечения ВКД, проведенной с борта орбитальной станции (ОС)
«Мир».
Общие сведения
За период эксплуатации ОС «Мир» с 1987 по 2000 год космонавты со-
вершили 78 выходов в открытый космос. В итоге ими реализован колос-
сальный объем работ, связанных с проведением в открытом космосе уни-
кальных научных экспериментов, транспортировкой и монтажом на внешней
482
Медицинское обеспечение внекорабельной деятельности космонавтов
поверхности ОС крупногабаритных конструкций, выполнением ремонтных и
наладочных операций, заменой вышедших из строя технических узлов и
агрегатов, испытанием автономных средств передвижения космонавтов, инс-
пекцией разгерметизированных отсеков и т.д.
Сводные данные об объеме и продолжительности ВКД, проведенной с бор-
та ОС «Мир», представлены в табл. 1 (гл. 12).
Таблица 1 (гл. 12)
Сводные данные об объеме и продолжительности ВКД на ОС «Мир»
Количество ВКД 78
Количество космонавтов - участников ВКД 36
Количество чел/вых 156
Общая продолжительность ВКД (часов:минут) 358:33
Общая продолжительность ВКД (чел/ч) 717:06
Средняя продолжительность ВКД (часов:минут) 4:36
Максимальная продолжительность ВКД (часов:минут) 7:14
В выполнении ВКД на ОС «Мир» приняли участие 36 космонавтов (лиц
мужского пола) - членов экипажей 25 основных экспедиций (ЭО-2, -3, ЭО-5-
14, ЭО-16, ЭО-18-28) и одной экспедиции посещения (в период работы
экипажа ЭО-3). Возраст участников ВКД находился в диапазоне от 32,7 до
54,6 года, составляя в среднем 41,8 года; масса тела - 66,8-84,8 кг (среднее
значение 75,9 кг); рост - 168-182 см (среднее значение 175,1 см). Участ-
никами ВКД были 30 российских космонавтов, три астронавта ЕКА и три
астронавта НАСА.
В каждом сеансе ВКД участвовали одновременно два члена экипажа.
Средняя продолжительность одного сеанса ВКД, рассчитываемого от от-
крытия до закрытия выходного люка, составляла 4 часа 36 минут, макси-
мальная - 7 часов 14 минут. Суммарно космонавты провели в открытом кос-
мосе 358,5 часа (717,1 чел/ч). В зависимости от целей и задач отдельных экс-
педиций частота проведения выходов в открытый космос с борта ОС «Мир»
варьировала от 1 до 10 в год (рис. 1, гл. 12). Наибольшее количество
операций ВКД (67) выполнено в период от 31-х до 180-х суток КП. В течение
1-го месяца пребывания на орбите космонавты выходили в открытый космос
6 раз, причем самый ранний выход был осуществлен на 13-е сутки полета. В
полетах продолжительностью более полугода ВКД предпринималась в 5 слу-
чаях, причем в 3 из них работа в открытом космосе была осуществлена в
период с 304-х по 350-е сутки пребывания экипажа на орбите.
Система медицинского обеспечения ВКД
В целях сохранения нормального состояния здоровья и поддержания
высокого уровня работоспособности космонавтов при работе в открытом
космосе в нашей стране ранее была разработана и успешно апробирована в
длительных КП многоэтапная система медицинского обеспечения ВКД [А.С.Ба-
рер и соавт., 1990]. Эта система предусматривала медицинское сопровож-
дение дополетных тренировок экипажа в лаборатории гидроневесомости,
483
Глава J 2
вакуумных камерах и на других наземных стендах, комплексное медико-
психологическое обследование космонавтов в полете за несколько суток до
выполнения операции «Выход», утренний медицинский контроль в сутки ВКД,
оперативный медицинский контроль (ОМК) во время работы в открытом
космосе и оценку состояния здоровья после завершения ВКД (табл. 2, гл. 12).
Рис. 1 (гл. 12). Частота выполнения ВКД на ОС «Мир»
Как видно из представленного в табл. 2 (гл. 12) перечня используемых
методов контроля, в период работы космонавтов в открытом космосе ОМК
осуществлялся по результатам анализа поступающей в Центр управления по-
летами (ЦУП) медицинской информации, телеметрической информации, отра-
жающей основные параметры функционирования автономной системы жиз-
необеспечения скафандра, данных радиообмена и телевизионного наблю-
дения за поведением и деятельностью экипажа. Для приема, обработки,
отображения и регистрации биомедицинских параметров во время ВКД ис-
пользовали аналоговую аппаратуру ОМК «Астра» совместной разработки
СКТБ «Биофизприбор» и ГНЦ РФ - ИМБП РАН.
Начиная с полета ОС «Салют-6» для работы экипажей в открытом космосе
использовался скафандр полужесткого типа «Орлан» производства АО НПП
«Звезда» с костюмом водяного охлаждения (КВО) [И.П.Абрамов и соавт.,
1982]. Методы регистрации и расчета физиологических параметров, ис-
пользуемые для оценки функционального состояния космонавтов при работе
в скафандре, подробно описаны [А.С.Барер, С.Н.Филипенков, 1987; Yu.Yu.Osi-
pov, A.N.Spichkov, S.N.Filipenkov, 1998].
Такие показатели, как частота сердечных сокращений (ЧСС), температура
тела (ТТ) и основные параметры функционирования системы жизнеобеспе-
чения скафандра, могли отображаться также на мониторе бортового вы-
числительного комплекса «Стрела» и при необходимости анализироваться
484
Медицинское обеспечение внекорабельной деятельности космонавтов
другими членами экипажа (в том числе врачами-космонавтами), которые
непосредственно не участвовали в операции «Выход». Последнее обстоя-
тельство является особенно важным, поскольку отдельные этапы ВКД выпол-
нялись космонавтами вне зоны связи и передачи телеметрической инфор-
мации на Землю. На период работы экипажа в скафандрах управление
медицинским обеспечением КП передавалось специальной межведомствен-
ной подгруппе - подгруппе медицинского обеспечения операции «Выход»
(МОВ) ГМО ГОГУ.
Таблица 2 (гл. 12)
Принципы и методы медицинского обеспечения ВКД
Предполетная подготовка - ВКД-тренировка в вакуумной барокамере; - ВКД-тренировка в лаборатории гидроневесомости
Подготовка медицинского заключения о готовности экипажа к выполнению ВКД - Данные медицинского и психологического обследования; - оценка физической работоспособности с использованием тестов на велоэргометре (МК-5 и МК-8)
Утренний медицинский контроль в сутки выполнения ВКД - Доклад космонавтов о самочувствии; - регистрация ЭКГ и частоты дыхания; - определение ЧСС; - измерение артериального давления, массы тела, температуры тела, анализ мочи
Оперативный медицинский контроль во время ВКД - Регистрация: ЭКГ, частоты дыхания, температуры тела; - расчет уровня энерготрат, теплосъема и теплопродукции; - контроль параметров микроклимата скафандра: уровень давления газовой среды, концентрация СО2, температура жидкости на входе в КВО, давление кислорода в баллонах, величина вентиляции и др.; - данные радиопереговоров, доклады космонавтов о самочувствии, анализ ТВ-изображений
Обследование после ВКД - Доклады космонавтов о самочувствии, данные радиопереговоров и ТВ-изображения; - Измерение массы тела, анализ мочи
В состав подгруппы МОВ входили специалисты АО НПП «Звезда», ГНЦ РФ -
ИМБП РАН, Центра подготовки космонавтов им. КХА.Гагарина, а также (на
первых этапах эксплуатации ОС «Мир») Института авиационной и косми-
ческой медицины МО СССР и Института биофизики Минздрава СССР. В те-
чение всего периода работы руководителем подгруппы МОВ являлся началь-
ник отдела АО НПП «Звезда» профессор А.С.Барер.
Деятельность подгруппы МОВ регламентировалась пакетом документов,
включающим в себя Положение по медицинскому обеспечению ВКД, Инструк-
ции по оценке физической работоспособности членов экипажа для допуска к
485
Гпава 12
выполнению ВКД, объему медицинского обследования в сутки ВКД, про-
ведению ОМК во время ВКД, оказанию неотложной медицинской помощи,
тактике действий при возникновении нештатных ситуаций и т.д.
В целом опыт медицинского обеспечения ВКД на ОС «Мир» подтвердил
высокую эффективность действующей системы ОМК. Медицинский мони-
торинг и анализ параметров системы жизнеобеспечения скафандра позволяли
надежно контролировать состояние здоровья космонавта, прогнозировать и
предупреждать развитие неблагоприятных изменений. За период эксплуа-
тации ОС «Мир» не было отмечено ни одного случая преждевременного за-
вершения ВКД по медицинским показаниям.
Обеспечение декомпрессионной безопасности ВКД
Разработка мероприятий по надежной защите экипажа от развития высот-
ной декомпрессионной болезни (ВДВ) при работе в открытом космосе - одна
из важных задач медицинского обеспечения ВКД. Актуальность этой задачи
обусловлена тем обстоятельством, что для обеспечения удовлетворительной
подвижности космонавта в скафандре для ВКД в скафандре используется
более низкое, чем в кабине КК, и (или) ОС давление. Поэтому переход кос-
монавта из атмосферы пилотируемого космического аппарата на режим
рабочего давления скафандра неизбежно связан с воздействием декомп-
рессии и, следовательно, созданием условий для появления в крови и тканях
газовых пузырьков, являющихся причиной возникновения ВДВ. Как известно,
развитие ВДВ может не только приводить к снижению или потере работо-
способности пострадавшего, но и представлять реальную угрозу для его здо-
ровья и жизни [В.Б.Малкин, 1994; H.F.Adler, 1964; J.C.Davis et al., 1977;
J.F.Fulton, 1951].
В современных российских и американских пилотируемых космических ап-
паратах используется газовая среда, близкая по своим параметрам к обыч-
ной воздушной атмосфере. Однако применяемые в России и США средства и
методы подготовки и проведения ВКД различны. Экипажи американских
кораблей «Спейс шаттл» выполняют ВКД в скафандрах с давлением 30 кПа.
При этом в протокол подготовки ВКД с целью профилактики ВДВ путем
частичного вымывания азота из организма астронавтов включено снижение
давления в корабле до 70 кПа за 12-24 часа до начала этой операции и два
кратковременных сеанса преоксигенации продолжительностью 60 и 40 минут
[J.M.McBarron II, 1994]. Применяемый в России протокол подготовки к ВКД в
скафандрах с давлением 40 кПа включает в себя только 30-минутный период
преоксигенации в атмосфере скафандра при давлении 73 кПа [A.S.Barer,
S.N.Filipenkov, 1994].
Согласно полетной статистике, все проведенные к настоящему времени 96
выходов космонавтов из российских КК и ОС, в том числе и 78 выходов с
борта ОС «Мир» (табл. 3, гл. 12), завершились без признаков возникновения
ВДВ. У астронавтов США, выполнявших ВКД по программе «Спейс шаттл»,
также не было отмечено симптомов ВДВ [J.M.Waligora, J.Pepper, 1995]. Таким
образом, практика свидетельствует о высокой декомпрессионной безопас-
ности как российского, так и американского подходов к профилактике ВДВ.
Однако российский вариант значительно проще американского и занимает
меньше времени. По этой причине он обеспечивает большую оперативность
486
Медицинское обеспечение внекорабельной деятельности космонавтов
подготовки к ВКД (что особенно актуально при аварийных, ремонтных и спа-
сательных работах), а также уменьшает расходы материальных ресурсов
станции. С другой стороны, американский вариант проведения ВКД теоре-
тически (за счет более низкого давления в скафандре) обеспечивает большую
подвижность космонавта. Следовательно, при использовании в кабине КК и
ОС воздушной атмосферы оба подхода к обеспечению декомпрессионной
безопасности ВКД имеют свои положительные и отрицательные стороны.
Таблица 3 (гл. 12)
Оценка риска ВДБ во время ВКД на ОС «Мир»
Давление в скафандре, кПа Энерготраты, ккал/ч Продолжи- тельность ВКД, мин Количество ВКД, чел/вых Количество космонавтов Количество случаев ВДБ
40 240 23-434 78 (156) 36 0
Рассматривая эффективность используемых методов обеспечения деком-
прессионной безопасности ВКД, следует указать, что при наземном модели-
ровании российского протокола ВКД в барокамере без использования ска-
фандра частота возникновения ВДБ составляет 10-30 % [М.И.Вакар и соавт.,
1977; П.М.Граменицкий, 1974; В.П.Катунцев, 1996; В.И.Чалов, Л.Р.Исеев,
1989]. При имитации американского протокола подготовки к ВКД в баро-
камере с участием добровольцев, одетых в обычную одежду, частота появ-
ления симптомов ВДБ достигает 17-26 % [J.Conkin, et al., 1987; K.V.Kumar,
M.R.Powell, J.M.Waligora, 1993; M.R.Powell, 1994]. Следовательно можно за-
ключить, что в условиях реальной ВКД риск возникновения ВДБ значительно
ниже, чем при ее наземной имитации. Согласно существующим представ-
лениям [A.S.Barer, 1991; V.P.Katuntsev et al., 1997; M.R.Powell et al., 1994],
высокая декомпрессионная безопасность реальной ВКД на фоне значи-
тельного риска возникновения ВДБ при моделировании ВКД в высотной
камере без использования скафандра обусловлена ингибирующим действием
скафандра и невесомости на механизмы нуклеации в тканях космонавта.
Жесткость скафандра, мешая космонавту совершать во время ВКД резкие
движения, уменьшает их амплитудно-скоростные характеристики, снижая
активность механизмов кавитации и образования в тканях организма новых
зародышей газовых пузырьков, а снятие весовой нагрузки с опорно-дви-
гательного аппарата и уменьшение мышечных усилий при выполнении
статической и динамической работы в условиях микрогравитации уменьшает
количество предсуществующих до начала ВКД зародышей газовых пузырьков.
Действие этих факторов приводит к снижению интенсивности процесса обра-
зования и скорости роста в организме патогенных газовых пузырьков как
этиологического фактора ВДБ.
Однако отсутствие случаев возникновения ВДБ у российских космонавтов и
американских астронавтов при реальной ВКД еще не означает, что про-
ведение этих операций по принятым в России и США протоколам полностью
безопасно. Имитация ВКД в скафандре с уровнем рабочего давления 40 кПа
не исключает возможности формирования в организме «немых» газовых пу-
зырьков, которые в ряде случаев удается обнаружить в венозном кровотоке
487
Глава 12
ультразвуковой аппаратурой [В.П.Катунцев, С.Н.Филипенков, О.И.Анисимов,
1992; A.Barer et al., 1995]. Еще более вероятным представляется возник-
новение ВДВ у космонавтов и астронавтов при ВКД в случае нарушения по
каким-либо причинам штатного протокола ее проведения, как, например, при
сокращении длительности денитрогенации организма или при снижении дав-
ления в скафандре [A.S.Barer, S.N.Filipenkov, 1994].
Использование индивидуального снаряжения с эргономическими харак-
теристиками, близкими к характеристикам современных скафандров, в пред-
стоящих межпланетных полетах представляется весьма проблематичным
особенно для условий лунной (1/6 д) и тем более марсианской (1/3 д) гра-
витации ввиду существенно возрастающей при этом дополнительной нагрузки
на организм космонавта, обусловленной весом скафандра и собственным
весом члена экипажа. Самым действенным методом профилактики ВДВ при
ВКД является создание в скафандре давления свыше 54 кПа, что при су-
ществующей технологии скафандростроения сопряжено с существенным сни-
жением его гибкости и подвижности. К сожалению, разработка подвижного
скафандра с высоким уровнем давления представляет собой весьма сложную
техническую проблему. Особо важной частью этой проблемы является комп-
лектование скафандра гибкими и хорошо облегающими руки космонавта
перчатками [J.A.Main, S.W.Peterson, A.M.Strauss, 1995].
Одним из возможных путей решения этой проблемы может явиться
использование скафандра с более низким уровнем рабочего давления, как,
например, это имело место при реализации серии лунных экспедиций по
программе «Аполлон» [G.W.Morgenthaler, D.A.Fester, C.G.Coolty, 1994]. Однако
поддержание в скафандре более низкого давления приведет к значительному
повышению риска возникновения ВДВ при переходе экипажа из нормо-
барической атмосферы КК. Таким образом, потребность в дальнейшей разра-
ботке данного направления сохраняет свою актуальность, в частности, для
обоснования декомпрессионной безопасности таких перспективных проектов,
как пилотируемые полеты на Луну и Марс.
Особенности режима труда и отдыха космонавтов
на этапе подготовки и проведения ВКД
Рациональная организация режима труда и отдыха (РТО) является важным
средством поддержания оптимального уровня работоспособности и обеспече-
ния высокой продуктивности любого вида деятельности [Б.С.Алякринский,
1983; С.И.Горшков, З.М.Золина, 1983], в том числе экипажей ОС, особенно в
полетах с большим объемом работ в открытом космосе. Практика пилоти-
руемых полетов свидетельствует о целом комплексе особенностей РТО кос-
монавтов на этапе подготовки и выполнения ВКД.
В сутки проведения ВКД на ОС «Мир» РТО космонавтов строился с учетом
продолжительности сеансов связи экипажа с ЦУПом и условий освещенности
на орбите. Открытие выходного люка предусматривалось во время зоны связи
или за 10-20 минут до нее. Эта зона связи должна была быть максимальной
по продолжительности. Планирование суток ВКД носило весьма детальный
характер. Рабочий день был подчинен целям предстоящего выхода в откры-
тый космос.
488
Медицинское обеспечение внекорабельной деятельности космонавтов
В этот день деятельность космонавтов можно было условно разделить на
следующие этапы (рис. 2, гл. 12):
- проведение подготовительных операций (осмотр ОС, утренний меди-
цинский контроль, подготовка рабочего отсека и транспортного корабля,
закрытие люков ОС, надевание снаряжения, проверка герметичности ска-
фандров, десатурация, прямое шлюзование);
- работа в открытом космосе;
- проведение заключительных операций (обратное шлюзование, выход
из скафандров, медицинский контроль, приведение рабочего отсека и транс-
портного корабля в исходное состояние, сушка и замена сменных элементов
скафандров).
1 - Подготовительные и заключительные
операции - 38 %;
2 - дополнительные операции -10 %;
3 - внекорабельная деятельность -17 %;
4 - сон - 35 %
Рис. 2 (гл. 12). Структура РТО космонавтов
в сутки выполнения ВКД
В сутки выполнения ВКД экипажу также отводилось время на подготовку
отчета, ознакомление с программой работ на следующие сутки, прием пищи,
личную гигиену, отдых и сон. Выполнение подготовительных и заключи-
тельных операций занимало 38 % суточного времени космонавтов, ВКД - 17,
сон - 35, решение остальных задач (дополнительные операции) - 10 %. Пе-
рерыв между приемами пищи нередко растягивался на 9-11 часов.
В циклограмме ВКД рабочие операции расписывались на основе наземных
отработок с точностью до 1 минуты. Циклограмма работы в открытом космосе
предусматривала также 2-3 паузы для отдыха космонавтов в периоды
пребывания ОС «Мир» на «теневой» части орбиты Земли. Длительность таких
пауз составляла 25-35 минут. Отдых, как правило, благотворно сказывался на
результатах деятельности экипажа, особенно при требующей значительного
напряжения циклограмме ВКД. Члены экипажа также положительно оцени-
вали сам факт планирования отдыха, хотя нередко частично использовали
его для завершения отдельных операций и решения основных заданий ВКД. В
периоды интенсивной нагрузки космонавты иногда в инициативном порядке
делали короткие (2-3-минутные) паузы для отдыха.
Необходимость «привязки» начала ВКД к наиболее продолжительным
зонам связи экипажа с ЦУПом и условиям освещенности на орбите часто
приводила к сдвигу суточного цикла деятельности экипажа, смещению
привычного времени отхода ко сну на срок от 2 до б часов (как «вправо», так
и «влево») накануне операции «Выход», а также времени пробуждения
экипажа на следующий день после завершения ВКД.
Только в 23 % всех случаев пробуждение экипажа и начало его работы в
сутки осуществления ВКД не нарушали привычного суточного ритма.
489
Глава 12
Данные о частоте выполнения ВКД в различное время суток приведены на
рис. 3 (гл. 12). Классифицируя ВКД по времени проведения, мы исходили из
следующего деления суток: дневные часы - с 10 до 18 часов, вечерние - с 18
до 23 часов, ночные - с 23 до б часов, утренние - с б до 10 часов и относили
ВКД к тому периоду суточного цикла, к которому принадлежала ее основная
часть [Ф.И.Комаров, Л.В.Захаров, В.А.Лисовский, 1966]. Согласно такому
подходу ВКД в 43,2 % всех случаев проводилась с борта ОС «Мир» в днев-
ные, в 19 - в ночные, в 20,6 - в вечерние и в 17,2 % - в утренние часы.
При проведении ночных работ в сутки ВКД космонавтам после обеда
предоставлялось дополнительное время для отдыха. Однако далеко не все
космонавты могли использовать его для сна. У ряда космонавтов отмечалось
доминирование привычного суточного стереотипа.
Рис. 3 (гл. 12). Частота выполнения ВКД
в различное время суток
На следующий день после ВКД экипажу предоставлялись сутки отдыха, в
течение которых, однако, необходимо было проводить регламентные работы
со скафандром и операции по обслуживанию систем ОС.
При анализе этих данных и обосновании рекомендаций на перспективу
необходимо иметь в виду, что любые эпизоды ночной работы, даже если они
проводятся на фоне лучшего суточного распорядка, предусматривающего
достаточную продолжительность предшествующего ночного сна, оптималь-
ный режим питания, отдых в день перед ночным сеансом ВКД, ночная работа
выполняется в состоянии естественного снижения функциональных воз-
можностей организма, обусловленного суточной ритмичностью его актив-
ности, и потому нагрузки, предъявляемые организму в ночные часы,
сопровождаются более высоким по сравнению с дневными часами напряже-
нием его функциональных систем и повышенной вероятностью ошибочных
решений и действий [Ф.И.Комаров, Л.В.Захаров, В.А.Лисовский, 1966].
В итоге можно заключить, что работа экипажей ОС «Мир» на этапе под-
готовки и осуществления ВКД нередко сопровождалась нарушением привыч-
490
Медицинское обеспечение внекорабельной деятельности космонавтов
ного суточного распорядка, удлинением интервалов между приемами пищи,
пролонгированным рабочим днем, ограниченностью времени для отдыха,
выполнением рабочих операций в ночные часы.
Физиологические реакции космонавтов
Обобщенные данные ОМК во время выполнения ВКД с борта ОС «Мир»
приведены в табл. 4 (гл. 12). В состоянии покоя (ожидание окончания «тени»,
прослушивание радиопереговоров) значения энерготрат (ЭТ) у космонавтов
приближались к 1,0-1,5 ккал/мин.
Таблица 4 (гл. 12)
Данные медицинского контроля во время ВКД
Кол-во чел/вых Средняя продолжи- тельность ВКД, мин ЧСС, уд/мин (мин. - макс.) эт, ккал/мин (мин. - макс.) ЧД, мин1 (мин. - макс.)
156 276 43-174 1,0-13,7 6-43
При этом ЧСС и частота дыхания (ЧД) не превышали 43-70 уд/мин и 6-12
мин1 соответственно. Уровень пиковых ЭТ, как и ЧСС, зависел от характера
выполняемой работы, параметров микроклимата скафандра, степени психо-
физиологической напряженности космонавтов [A.S.Barer, 1991]. В моменты
максимальных нагрузок ЭТ достигали 9,9-13,7 ккал/мин при пиковых зна-
чениях ЧСС в 150-174 уд/мин и ЧД - 36-43 мин1. Суммарно за весь период
одного сеанса ВКД общие ЭТ космонавтов варьировали от 77 до 2015 ккал,
составляя в среднем 1010 ккал за 1 выход в открытый космос [Yu.Yu.Osipov,
A.N.Spichkov, S.N.Filipenkov, 1998].
Средние значения ЭТ у космонавтов в период ВКД на ОС «Мир» были
ниже, чем при выполнении ВКД на ОС «Салют-6 и -7» (рис. 4, гл. 12). Причем
эта тенденция отчетливо прослеживалась, несмотря на существенное уве-
личение средней продолжительности ВКД с 1 часа 14 минут на ОС «Салют-6»
и 3 часов 22 минут на ОС «Салют-7» до 4 часов 36 минут на ОС «Мир». При
сопоставлении энергетической стоимости нагрузок в период ВКД по про-
граммам «Аполлон», «Скайлэб» и «Шаттл» к аналогичному заключению при-
шли также и американские специалисты [Д.Дж.Хорриган, Дж.М.Валигора,
Б.Бек, Р.К.Тревино, 1994]. Более низкие значения энергетической стоимости
нагрузок во время ВКД при реализации современных отечественных и
американских космических программ следует рассматривать как результат
внедрения в практику более совершенных средств обеспечения ВКД и систем
подготовки космических экипажей.
В табл. 5 (гл. 12) представлены величины ЧСС и уровни ЭТ у космонавтов
при выполнении различных операций в открытом космосе. Наиболее тру-
доемкими являлись операции, связанные с переносом груза, проведением
крепежных и монтажных работ. При выполнении этих операций уровень ЭТ у
космонавтов в среднем составлял 4,5-5,4 ккал/мин при средних значениях
ЧСС 98-112 уд/мин. Во время перехода по поручням внешней поверхности ОС
значения ЭТ соответствовали 4,2 ккал/мин, ЧСС - 107 уд/мин. Согласно на-
491
Глава 12
шим подсчетам, на первых этапах эксплуатации ОС «Мир» процедура пере-
хода космонавтов по поручням занимала около 19 % продолжительности ВКД,
а максимальная удаленность космонавтов от выходного люка в отдельных
случаях достигала 30 м и более.
С появлением грузовой стрелы космонавты стали широко ее использовать
как для перемещения оборудования и сопровождающего его космонавта
(чаще командира экипажа), так и для непосредственного перехода по ней.
При переходе по грузовой стреле уровень ЭТ соответствовал 4,2 ккал/мин,
т.е. был таким же, как и при переходе по поручням. Управление грузовой
стрелой и перемещение на ней космонавта менее энергоемкие процессы.
ЭТ, кал/мин
Рис. 4 (гл. 12). Средний уровень энерготрату космонавтов во время ВКД
на ОС «Салют-6», ОС «Салют-7» и ОК «Мир»
При выполнении этих операций ЭТ у космонавтов в среднем равнялись 3,7
и 3,1 ккал/мин соответственно. Самой легкой оказалась операция по пи-
лотированию системы перемещения космонавта. Во время проведения этой
операции средние значения ЧСС у космонавтов составляли 80 уд/мин, а ЭТ -
2,6 ккал/мин.
На рис. 5 (гл. 12) показана зависимость усредненных значений ЧСС от
уровня ЭТ при выполнении различных операций в открытом космосе. Тем не
менее, анализ индивидуальных реакций указывает на то, что во время ВКД
могут наблюдаться значительные отклонения от средней величины ЭТ, кото-
рые обусловлены спецификой выполняемого задания. ЧСС, несомненно,
зависит от уровня метаболизма.
Однако при характерной для ВКД частой смене одного вида деятельности
другим степень корреляции ЧСС с тяжестью выполняемой работы, по-
видимому, является величиной непостоянной.
Рассматривая вопрос о физиологической стоимости физических нагрузок,
следует принимать во внимание, что при выполнении любых операций в от-
крытом космосе, включая перемещение космонавта по внешней поверхности
ОС, основная нагрузка приходится на такие относительно небольшие группы
мышц, какими являются мышцы рук и плечевого пояса.
492
Медицинское обеспечение внекорабельной деятельности космонавтов
В то же время известно, что при одном и том же уровне потребления
кислорода выполнение физических упражнений руками сопровождается бо-
лее существенными сдвигами показателей функционирования кардио-
респираторной системы, чем выполнение аналогичных упражнений ногами
[Р.Маршалл, Дж.Т.Шеферд, 1972] и субъективно воспринимается как гораздо
более тяжелая работа.
Таблица 5 (гл. 12)
ЧСС и ЭТ у космонавтов при выполнении типовых операций
Операция ЧСС, уд/мин | ЭТ, ккал/мин
Открытие выходного люка 99+4 3,1±0,5
(83-110) (2,0-5,4)
Установка защитного кольца 108+4 3,5±0,2
(93-120) (3,0-4,0)
Вынос оборудования 107±3 3,9±0,2
(96-133) (2,9-5,4)
Переход по поручням 101±2 4,2±0,1
(63-135) (1,8-5,6)
Переход по грузовой стреле 107±3 4,2±0,2
(73-143) (2,4-5,6)
Перенос груза 98±3 4,5±0,2
(70-128) (2,9-6,7)
Управление грузовой стрелой 99±6 3,7±0,4
(63-126) (2,2-5,2)
Перемещение на грузовой стреле 77±5 3,1±0,1
(58-114) (2,6-3,8)
Установка поручней, якорей и 81±4 4,0±0,2
подкосов (62-106) (3,2-4,7)
Работа с научной аппаратурой 102±2 3,9±0,1
(66-132) (2,3-6,0)
Работа с экрановакуумной 102±3 4,2+0,2
теплоизоляцией (75-137) (2,4-6,2)
Крепежные работы 102±2 4,5±0,2
(66-141) (2,8-8,2)
Установка крупногабаритных 98±5 4,2±0,6
конструкций (69-127) (2,8-7,7)
Работа с электроразъемами 100±3 4,2±0,2
(69-120) (2,4-5,9)
Прокладка кабеля 87±3 3,8±0,2
(65-112) (2,4-5,0)
Съемки и наблюдения 104±3 4,6±0,2
(52-142) (2,0-6,0)
Отбрасывание оборудования 95±13 4,2+0,1
(68-132) (4,1-4,2)
Монтажные работы 112±8 5,4±0,9
(92-132) (4,5-6,2)
Пилотирование системы перемещения 80±3 2,6±2,0
космонавта (56-96) (1,6-3,6)
Закрытие выходного люка 90±7 3,2±0,4
(64-117) (2,7-3,9)
493
Глава 12
Следует добавить, что при продолжительной нагрузке мелкие группы
мышц быстро утомляются [Ж.Шеррер, 1973].
Как показывает практика ВКД с борта ОС «Мир», выполнение ответствен-
ных и продолжительных работ в открытом космосе нередко может приводить
к развитию у членов экипажа общего и регионального мышечного утомления
при сохранении болевых и (или) дискомфортных ощущений в мышцах кистей
и предплечья в течение первых 1-2 суток после завершения операции
«Выход».
Рис. 5 (гл. 12). Зависимость ЧСС от уровня знерготрат
во время ВКД на ОС «Мир»
Возникновение физического утомления при ВКД неоднократно отмечалось
и у американских астронавтов. Так, в частности, выраженное утомление по-
мешало Р.Гордону («Джемини-11») выполнить программу ВКД, рассчитанную
на 2 часа [A.E.Nicogossian, J.F.Parker, 1982]. Как указывается в статье Frey
[M.A.B.Frey, 1987], после завершения 3-6-часовых сеансов работы в открытом
космосе по программам полетов КК «Спейс шаттл» (STS-6-51D) члены экипа-
жей чувствовали себя уставшими до изнеможения. При этом величина по-
требления кислорода у этих астронавтов во время ВКД равнялась 0,65 л/мин.
Согласно нашим наблюдениям, особенно быстро утомление мышц рук
наступает при выполнении операций, требующих совершения пальцами
большого объема мелких и точных движений, находясь в незафиксированном
положении. В таких случаях кратковременный отдых оказывается обычно
малоэффективным.
Результаты 26 измерений массы тела, проведенные у членов экипажей
ЭО-22-27 в период 1996-1999 годов, показали, что за период работы в
открытом космосе дефицит массы тела достигает 0,56 ±0,1 кг (р < 0,05),
варьируя у отдельных космонавтов от 0,3 до 1,9 кг. Установлено также, что
при этом показатели биохимического состава мочи у большинства участников
ВКД не выходят за пределы физиологической нормы. Однако в первые сутки
после завершения работы в открытом космосе возможно появление в моче
небольшого количества белка и эритроцитов, что, по нашему мнению, сле-
дует рассматривать как объективный признак перенесенного в период ВКД
большого физического напряжения.
494
Медицинское обеспечение внекорабельной деятельности космонавтов
Таким образом, совокупность имеющихся данных позволяет расценивать
работу, выполняемую космонавтами в открытом космосе, как весьма напря-
женную физическую нагрузку. В целях профилактики утомления и под-
держания высокой работоспособности во время ВКД планирование и подго-
товка к ней должны базироваться на объективной информации о характере
предстоящих операций, времени, трудоемкости и условиях их выполнения.
При проведении многократных выходов в открытый космос интервал времени
между следующими друг за другом сеансами ВКД должен быть достаточным
для отдыха и полного восстановления работоспособности экипажа.
Результаты медицинского обеспечения ВКД свидетельствуют также о том,
что работа космонавтов в открытом космосе является весьма напряженной не
только в физическом, но и в психоэмоциональном отношении. Как правило,
основной причиной развития у космонавтов психоэмоционального напря-
жения на ОС «Мир» являлись ситуации, возникновение которых было обус-
ловлено нештатным функционированием технических средств обеспечения
ВКД или отклонениями от запланированной циклограммы ВКД. В большинстве
случаев оно было маловыраженным, хорошо контролировалось космонавтами
и не мешало выполнению основной задачи ВКД. На степени психоэмо-
ционального напряжения сказывались как индивидуальные особенности ха-
рактера космонавта, так и наличие у него предшествующего опыта работы в
открытом космосе.
В ряде случаев космонавты снижали контроль над эмоциональными
реакциями, о чем убедительно свидетельствовали соответствующие из-
менения темпа их речи, ее громкости и спектральных характеристик. В особо
напряженных ситуациях возникали вегетативные проявления реакций орга-
низма в виде нарастающей тахикардии и различного рода нарушений ритма
сердечной деятельности. В частности, в практике обеспечения ВКД на ОС
«Мир» наблюдался случай, когда неточная интерпретация космонавтом не-
штатной ситуации со скафандром в сочетании с трудной неплановой задачей
ВКД обусловила развитие у него выраженного психофизиологического напря-
жения с быстрым увеличением ЧСС до 174 уд/мин и появлением комплекса
суправентрикулярных экстрасистол после неожиданного для космонавта
перехода на пониженный режим давления в скафандре (рис. 6, гл. 12). По
мнению ряда американских специалистов [С.Веггу, 1974; M.A.B.Frey, 1987],
отмечаемые у астронавтов во время ВКД иногда чрезмерно высокие значения
ЧСС и нарушения ритма следует рассматривать как объективные признаки
выраженного психофизиологического напряжения.
Высокая профессиональная подготовка и опыт участника ВКД проявляется
сокращением времени на выполнение типовых операций, уменьшением
уровня ЭТ, а также ЧСС. При выполнении одинаковых операций последний
показатель, как правило, выше на 15-40 уд/мин у космонавтов и астронавтов,
впервые совершающих выход (рис. 7, гл. 12), поскольку при отсутствии навы-
ков передвижения и работы в открытом космосе для них характерны повы-
шенная эмоциональная напряженность и излишняя двигательная активность.
При проведении серии следующих друг за другом повторных выходов в
открытый космос с интервалом в 3-5 дней у космонавтов быстро происходит
адаптация к условиям работы в скафандре, а выработанные в невесомости
рабочие навыки и двигательные стереотипы поддерживаются на оптимальном
уровне [A.S.Barer, 1995].
495
Гпава 12
Рис, 6 (гл. 12). Особенности частоты и ритма сердечной деятельности
у космонавта при внезапном снижении давления в скафандре
Для обеспечения безопасной и продуктивной работы космонавтов в от-
крытом космосе существенное значение имеет поддержание температурного
гомеостаза организма. У космонавта, облаченного в скафандр для ВКД, ра-
венство между величинами теплопродукции и теплоотдачи достигается путем
регулирования уровня теплосьема с поверхности тела преимущественно за
счет изменения температуры охлаждающей жидкости на входе в КВО и, в
меньшей степени, объема газовой вентиляции подскафандрового прост-
ранства [И.П.Абрамов и соавт., 1982; А.С.Барер, С.Н.Филипенков, 1987].
Рис. 7 (гл. 12). Частота сердечных сокращений у двух космонавтов
с различным опытом ВКД (ОВЛ - открытие выходного люка)
496
Медицинское обеспечение внекорабельной деятельности космонавтов
Как видно из представленных в табл. 6 (гл. 12) данных, функционирование
системы терморегулирования скафандра обеспечивало поддержание теп-
лового баланса организма практически при любом уровне физической актив-
ности космонавтов. Случаев перегрева или переохлаждения организма не
возникало. Однако в переходных ситуациях, когда теплосьем мог кратко-
временно становиться ниже теплопродукции, у космонавтов появлялись тран-
зиторные ощущения умеренного теплового дискомфорта.
Таблица 6 (гл. 12)
Температура тела космонавтов при работе различной интенсивности
ЭТ, ккал/мин 1,7-3,0 3,1-4,0 4,1-5,0 5,1-6,0
ТТ, °C* 36,5±0,06 36,6±.0,05 36,7±0,05 36,9±0,14
Твх.КВО ,°С** 15,3±0,6 12,5±0,46 11,3±0,4 9,5±0,7
♦Температура тела; **температура воды на входе в КВО.
В те же моменты, когда теплосьем превышал уровень теплопродукции,
космонавты описывали свои теплоощущения как «прохладно». Особенно
характерно это было для первых минут отдыха «в тени» после прекращения
интенсивной работы, а также после возвращения на ОС «Мир» и выхода из
скафандра. В последнем случае переодевание в сухое белье и прием горячей
пищи вызывали нормализацию теплоощущений [A.S.Barer, 1995].
Заключение
Все 78 выходов в открытый космос, проведенные с борта ОС «Мир» 36
космонавтами, завершились успешно. Физиологические реакции космонавтов
были адекватны характеру выполняемой работы и степени психофизио-
логической напряженности. Высокий уровень физической работоспособности
участников ВКД в длительных космических полетах поддерживался приме-
нением эффективного комплекса средств и методов профилактики небла-
гоприятного воздействия невесомости на организм [А.И.Григорьев и соавт.
1990].
Литература
Абрамов И.П., Барер А.С., Вакар М.И., Головкин Л.Г, Зинченко В.П., Филипенков
С.Н., Шарипов Р.Х., Щиголев В.В. Физиолого-гигиенические аспекты обеспечения
работы космонавтов во время орбитального полета //Космич. биол. и авиакосм. мед. -
1982.-Т. 16, № 6.-С. 16-22.
Алякринский Б.С. Ц Биологические ритмы и организация жизни человека в
космосе. - М., 1983. - С. 113-114.
Барер А.С., Вакар М.И., Филипенков С.Н., Щиголев В.В., Коваленко Е.А., Касьян
И.И., Зинченко В.П., Головкин Л.Г, Осипов Ю.Ю. Медицинское обеспечение работы
космонавтов в открытом космическом пространстве // Физиологические проблемы
невесомости / О.Г.Газенко, И.И.Касьян, ред. - М., 1990. - Разд. III. - С. 179-197.
Барер А.С., Филипенков С.Н. Работа космонавта в скафандре // Космическая
биология и медицина / О.Г.Газенко, ред. - М., 1987. - Гл. 5. - С. 146-176.
497
Гчава 12
Вакар М.И., Мазин А.Н., Цивилашвили А.С., Мальчиков В.В. Зависимость
возникновения высотно-декомпрессионных расстройств у человека от уровня баро-
метрического давления при выполнении интенсивных физических упражнений //
Космич. биол. и авиакосм. мед. -1977. - Т. 11, № 4. - С. 83-85.
Газенко О.Г, Шульженко Е.Б., Григорьев А.И., Егоров А.Д. Медицинские
исследования во время 8-месячного полета на орбитальном комплексе «Салют-7» -
»Союз-Т» // Там же. - 1990. - Т. 24, № 1. - С. 9-14.
Горшков С.И., Золина З.М. Теоретические основы разработки рациональных
режимов труда и отдыха // Руководство по физиологии труда. - М., 1983. - С. 445-454.
Граменицкий П.М. Декомпрессионные расстройства // Проблемы космической
биологии / В.Н.Черниговский, ред. - М., 1974. - Т. 25. - 350 С.
Григорьев А.И., Бугров С.А., Богомолов В.В., Егоров А.Д., Козловская И.Б., Пестов
И.Д., Тарасов И.К. Результаты медицинского обеспечения 366-суточной пилотируемой
экспедиции на орбитальной станции «Мир» // Космич. биол. и авиакосм. мед. - 1990. -
Т .24, № 5. - С. 3-10.
Касьян И.И., Макаров Г.Ф. Внешнее дыхание, газообмен и энерготраты человека в
условиях невесомости // Там же. - 1984. - Т. 18, № 6. - С. 4-9.
Катунцев В.П. Высотная декомпрессионная болезнь: экспериментальное
исследование патогенеза и путей профилактики: Дисс.... докт. мед. наук. - М., 1996.
Катунцев В.П., Филипенков С.Н., Анисимов О.И. Ультразвуковая локация газовых
пузырьков в кровеносном русле у человека при работе в скафандре // Авиакосмич. и
эколог, мед. - 1992. -Т. 26, N 3. - С. 52-55.
Комаров Ф.И., Захаров Л.В., Лисовский В.А. Суточный ритм физиологических
функций у здорового и больного человека. - Л., 1966.
Малкин В.Б. Барометрическое давление, газовый состав // Обитаемость
космических летательных аппаратов / А.М.Генин, Ф.М.Салзман, ред. (Космическая
биология и медицина, Т.П). - М., 1994. - Часть 1, Гл.1. - С. 9-66.
Маршалл Р, Шеферд Дж.Т. Функция сердца у здоровых и больных. - М., 1972. - С.
52-53 (пер. с англ.).
Хорриган Д.Дж., Дж.М.Валигора, Б.Бек, Р.КТревино. Внекорабельная деятельность
// Космическая биология и медицина / О.Г.Газенко, А.И.Григорьев, А.Е.Никогосян, С.Р
Молер, ред. - М., 1994. - Т. III, кн. 2, гл. 24. - С.448-469.
Циолковский К.Э. Труды по космонавтике. Исследование мировых пространств
реактивными приборами (1926). - М., 1967.
Чадов В.И., Исеев Л.Р. Изменение максимально допустимого коэффициента
пересыщения при высотной декомпрессии // Космич. биол. и авиакосм. мед. - 1989. -
Т.23, №3. - С. 58-62.
ШеррерЖ. Физиология труда (эргономия). - М., 1973 (пер. с франц). - С. 496.
Adler H.F. Dysbarism 11 Aeromedical Review. - 1964. February. - P. 1-64.
Barer A., FHipenkov S., Katuntsev И, Vogt L., Wenzel J. The feasibility of Doppler
monitoring during EVA // Acta Astronaut. - 1995. - Vol. 36, No 1. - P. 81-83.
Barer AS. EVA medical problems // Ibid. - 1991. - Vol. 23. - P. 187-193.
Barer AS. Physiological and medical aspects of the EVA. The Russian experience. SAE
Technical Series. N 951591. 25th International Conference on Environmental Systems. -
1995, San Diego, California (July 10-13). - 9 P.
Barer AS., FHipenkov S.N. Decompression safety of EVA: Soviet protocol // Acta
Astronaut. - 1994. - Vol. 32, No 1. - P.73-74.
Barer AS., Vakar M.I., Gazenko O.G. et al. Physiologo-hygienic and ergonomic aspects
of Salute-6 cosmonauts extravehicular activity. - 1979. Munich, FRG, XXX Congress IAF.
Berry C. The medical legacy of Apollo // Aerospace Med. - 1974. - Vol. 45, No 9. - P.
923-940.
Conkin J., Waligora J.M., Horrigan D.J. Jr., Hadley A. T. III. The effect of exercise on
venous gas emboli and decompression sickness in human subjects at 4.3 psia. NASA
498
Медицинское обеспечение внекорабельной деятельности космонавтов
Technical Memorandum 58278. March 1987. Lyndon BJohnson Space Center, Houston, TX,
16 P.
Davis J.C., Sheffield P.J., Schuknecht L., Heibach R.D., DunnJ.M., Douglas G., Anderson
G.K. Altitude decompression sickness: Hyperbaric therapy results in 145 cases // Aviat.
Space Environ. Med. - 1977. - Vol. 48, No 8. - P. 722-730.
Frey M.A.B. Considerations in prescribing preflight aerobic exercise for astronauts //
Ibid. - 1987. - Vol. 58, No 10. - P. 1014-1023.
Fulton J.F. Decompression sickness. - 1951, Philadelphia & London.
Katuntsev V.P., Nikolaev V.P., Skedina M.A., Osipov Yu. Yu., Akchurin A.E. Evaluation of
decompression sickness risk in headdown humans during simulation of extravehicular
activity // Proc. 48th International Astronaut.l Congress. October 6-10, 1997 I Turin.
Number: IAA-97-IAA.10.1.05, 7 P.
Kumar К. V., Powell M.R., WaHgora J.M. Epidemiology of decompression sickness under
simulated space extravehicular activities 11 Aviat. Space Environ. Med. - 1993. - Vol. 64, No
11. - P. 1032-1039.
Main J.A., Peterson S. W., Strauss A.M. Highly mobile space suit material optimization //
Acta Astronaut. - 1995. - Vol. 36, No 1. - P. 73-79.
Me Barron II J.M. The U.S. prebreathe protocol // Ibid. - 1994. - Vol. 32, No 1. - P. 75-
78.
Morgenthaler G.W., FesterD.A., Coolfy C.G. An assessment of habitat pressure, oxygen
fraction, and EVA suit design for space operations // Ibid. - 1994. - Vol. 32, No 1. - P. 39-
49.
Nicogossian A.E., Parker J.F. Extravehicular activities 11 Space physiology and medicine.
- 1982, NASA SP-447, Ch. 6. - P. 108 -124.
Osipov Yu.Yu., Spichkov A.N., FHipenkov S.N. Metabolic assessment during extra-
vehicular activity // Acta Astronaut. - 1998. - Vol. 42, Nos.1-8. - P.123-137.
Powell M.R., Horrigan D.J. Jr., WaHgora J.M., Norfleet W. T. Extravehicular activities //
Space physiology and medicine. (3d Edition) / Lea @Febiger. A Waverly Company. - 1994,
Ch. 6. - P. 128 -140.
PowellM.R., Nofleet W., WaHgora J.M., Kumar K.V., Robinson R., Butler B. Modification
of physiological processes concerning extravehicular activity in microgravity // SAE Technical
Series N 941334. 24th International Conference on Environmental Systems and 5th European
Symposium on Space Environmental Control Systems. - 1994, Friedrichshafen, Germany.
June 20-23. - 10 P.
Severin G.I., Abramov I.P., Barer A.S., Svertshek V.I. Space suits. Ten Periods of EVA
from the Salute-7 Space Station. - 1984, October 7-13, Lausanne, Switzerland, XXXV
Congress of IAF.
WaHgora J.M., Pepper L.J. Physiological experience during Shuttle EVA. SAE Technical
Series. N 951592. 25th International Conference on Environmental Systems. - 1995, San
Diego, California. July 10-13. - 6 P.
499
Глава 13
Глава 13
ПЕРЕНОСИМОСТЬ КОСМОНАВТАМИ
ПЕРЕГРУЗОК+Gx
А.Р.Котовская, И.Ф.Виль-Вильямс
Введение
Проблема переносимости человеком перегрузок применительно к меди-
цинскому обеспечению длительных космических полетов (КП) относится к
числу приоритетных в космической медицине [А.Р.Котовская и соавт., 1990;
А.Р.Котовская, Р.А.Вартбаронов, 1997; D.L.Krupa, 1990]. При ее решении
основным является сохранение состояния здоровья и высокой работо-
способности космонавтов при действии перегрузок на этапе спуска косми-
ческого корабля (КК) на Землю после длительного пребывания в условиях
невесомости [А.Р.Котовская, 1976; C.F.Sawin et al., 1998].
Актуальность исследований по рассматриваемой проблеме обусловлена
тем, что перегрузки являются специфическим фактором КП. Они действуют
на организм человека на участках выведения КК на орбиту и спуска его с
орбиты на Землю и предъявляют к нему серьезные требования [А.Р.Котовская
и соавт., 1961; А.Р.Котовская и соавт., 1962; Ch.A.Berry, 1963; Ch.A.Berry et al.,
1966; В.В.Парин и соавт., 1967; Ch.A.Berry, 1971; П.В.Васильев, А.Р.Котовская,
1975; S.R.Mohler et al., 1990].
Выраженные физиологические сдвиги и ухудшение работоспособности у
космонавтов могут возникать при нештатных ситуациях на активных участках
полета, когда величины перегрузок могут достигать предела физиологической
выносливости человека [А.Р.Котовская, 1970; 1976; М.Ф.Ребров, 1993]. В
штатных условиях выведения на орбиту перегрузки направления грудь -
спина (+Gx) не превышают 5 G, а общая продолжительность их действия
колеблется от 6 до 10 минут [Г.Т.Береговой и соавт., 1989].
На участке спуска с орбиты перегрузки и их продолжительность зависят от
угла входа космического аппарата в плотные слои атмосферы, скорости
полета, аэродинамических качеств корабля и ряда других факторов. По
данным C.C.CIark, R.F.Gray (1961), при изменении угла входа от 1,5 до 7,5°
величина перегрузок может изменяться от 8 до 21 G, а общая продол-
жительность их действия - от 165 до 70 секунд. При возвращении в плотные
слои атмосферы с использованием аэродинамической подъемной силы
максимальное значение перегрузок снижается до 3-4 G при увеличении про-
должительности их воздействия [Г.Т.Береговой и соавт., 1989].
Опыт предшествующих КП свидетельствовал о том, что в штатных
условиях выведения КК на орбиту и спуска его на Землю человек способен
удовлетворительно переносить воздействие перегрузок +Gx [Н.М.Сисакян,
В.И.Яздовский, 1963, 1964; В.И.Яздовский и соавт., 1965; А.Р.Котовская и
соавт., 1966; В.В.Парин и соавт., 1967; Ch.A.Berry, A.D.Catterson, 1967;
Ch.A.Berry, 1975; S.R.Mohler et al., 1987].
500
Переносимость космонавтами перегрузок +С7х
С медицинской точки зрения важно обеспечить хорошую переносимость
перегрузок на участке выведения КК на орбиту, так как после взлета насту-
пает начальный период адаптации к невесомости, который вызывает пере-
стройку функционирования основных систем организма. В этой связи кос-
монавтам нужно осуществить переход к воздействию невесомости в хорошем
состоянии и с хорошим самочувствием. Однако в настоящее время данных о
переносимости человеком перегрузок на участке выведения КК типа «Союз»
на орбиту крайне мало и они фрагментарны [А.Р.Котовская, И.Ф.Виль-
Вильямс, С.Ю.Елизаров, 1998]. Это делало целесообразным проведение ана-
лиза материалов многолетних исследований переносимости человеком
перегрузок на этом участке полета.
Особенно важным для медицинского обеспечения безопасности КП
человека является изучение переносимости человеком перегрузок на участке
спуска КК с орбиты на Землю. Переносимость человеком перегрузок на этом
участке КП может существенно ухудшаться по сравнению с дополетными
исследованиями на центрифуге по аналогичным графикам. Субъективно
отмечалось ухудшение самочувствия космонавтов. При объективной оценке
было выявлено выраженное напряжение физиологических систем организма,
вплоть до возникновения признаков срыва физиологических компенсаторных
механизмов (зрительных расстройств, нарушений сердечного ритма и других
симптомов), что может привести к снижению работоспособности космонавтов
[А.Р.Котовская, 1970; S.R.Mohler et al., 1987].
Одним из факторов, который может негативно повлиять на переносимость
космонавтами перегрузок на этом этапе, является пребывание в условиях
невесомости - оно может привести к развитию детренированности и измене-
нию реактивности при последующем действии перегрузок [А.Р.Котовская и
соавт., 1966; Ch.A.Berry, 1966. А.Р.Котовская, 1970; А.Р.Котовская, Р.А.Варт-
баронов, 1997].
Другим фактором, который может привести к ухудшению переносимости
перегрузок на участке спуска с орбиты, может быть отсутствие противо-
перегрузочной защиты типа противоперегрузочного костюма (ППК). Так, в
длительных полетах орбитальных станций (ОС) «Салют-б» (ЭО-1 - ЭО-5) и
«Салют-7» (ЭО-1 - ЭО-3) при отсутствии ППК у части космонавтов отмечали
существенное ухудшение переносимости перегрузок [А.Р.Котовская,
И.Ф.Виль-Вильямс, 1993; И.Ф.Виль-Вильямс, 1994]. Результаты этих иссле-
дований послужили основанием для рекомендации использования ППК на
заключительном этапе КП.
Ухудшить переносимость перегрузок после длительного пребывания в
условиях реальной или моделированной невесомости может и неполный
объем применения средств профилактики неблагоприятного влияния невесо-
мости в КП [А.Р.Котовская, 1970; А.Р.Котовская, И.Ф.Виль-Вильямс, 1993;
И.Ф.Виль-Вильямс, А.Р.Котовская, Б.В.Моруков, Ю.В.Суханов, 1994]. Однако
влияние этого фактора на переносимость человеком перегрузок при исполь-
зовании ППК на участке спуска с орбиты еще не изучено.
Способствовать ухудшению переносимости перегрузок после невесомости
может и увеличение возраста космонавтов свыше 45-50 лет. Об этом свиде-
тельствуют наземные исследования на центрифуге с участием летчиков и лиц
нелетных профессий [П.М.Суворов, 1969; В.Ю.Лукьянюк, 1984; А.Р.Котовская,
И.Ф.Виль-Вильямс, В.Ю.Лукьянюк, 1986]. Однако данные о переносимости
501
Гчава 13
перегрузок космонавтами разных возрастных групп на этапе возвращения на
Землю в литературе отсутствуют.
В научной литературе отсутствуют также сведения о том, какое влияние
оказывает повторное участие в КП на переносимость перегрузок на участке
спуска с орбиты.
В этой связи представлялось необходимым изучить переносимость чело-
веком перегрузок с учетом указанных факторов в полетах экипажей ОС
«Мир», так как они-отличались от полетов на ОС «Салют-б и -7» следующими
особенностями:
- участием большого количества космонавтов (82 человека) в полетах на
ОС «Мир» за 15-летний период функционирования этой станции, что
позволило сформировать базу данных для последующего анализа перено-
симости перегрузок на участках выведения корабля на орбиту и спуска его на
Землю;
- большей продолжительностью пребывания космонавтов в условиях
невесомости в полетах на ОС «Мир» (до 438 суток) по сравнению с полетами
на ОС «Салют-6» (до б месяцев) и «Салют-7» (до 8 месяцев). Это
обусловливало необходимость анализа влияния длительности полетов на
переносимость человеком перегрузок на участке спуска, особенно после
рекордного по продолжительности полета врача-космонавта В.В.Полякова
(438 суток);
- использованием экипажами ОС «Мир» противоперегрузочной защиты
(ППК) на участке спуска с орбиты, тогда как в полетах ОС «Салют-6» и в
большинстве полетов ОС «Салют-7» (ЭО-1-3) защитные костюмы не приме-
нялись. Это позволяло определить эффективность применения ППК при
воздействии перегрузок +Gx после пребывания в условиях невесомости;
- возникновением в полетах экипажей ЭО-22-ЭО-27 ОС «Мир» нештатных
ситуаций, что требовало участия космонавтов в ликвидации аварий, вызы-
вало состояние нервно-эмоционального напряжения и ограничивало время на
выполнение программы профилактических мероприятий в полете. В этой
связи важно было выяснить, какое влияние на последующую переносимость
космонавтами перегрузок на этапе возвращения на Землю оказывал не-
полный объем использования профилактических мероприятий в длительных
КП при использовании ППК на участке спуска с орбиты;
- участием в полетах космонавтов большого возрастного диапазона (от
30 до 55 лет), что позволяло оценить влияние возраста на переносимость
человеком перегрузок в условиях КП;
- повторным осуществлением КП многими космонавтами за 15-летний
период функционирования станции «Мир», что позволяло оценить влияние
этого фактора на переносимость космонавтами перегрузок в реальных
условиях КП.
Цель данной работы заключалась в исследовании переносимости
перегрузок направления грудь - спина (+Gx) космонавтами ОС «Мир» на
участках выведения КК типа «Союз» на орбиту и спуска его с орбиты на
Землю с учетом длительности полетов, использования средств профилактики
в полете, применения ППК на участке спуска с орбиты, влияния возраста и
повторного участия в полетах.
Для достижения указанной цели было необходимо:
502
Переносимость космонавтами перегрузок +С7х
- изучить переносимость космонавтами перегрузок на участке выведения
космических кораблей типа «Союз» на орбиту;
- исследовать переносимость космонавтами перегрузок на участке спуска
с орбиты на Землю после кратковременного (< 1 месяца) пребывания в
невесомости без использования ППК и при его применении;
- изучить переносимость перегрузок космонавтами на участке спуска с
орбиты после длительного (> 1 месяца) пребывания в невесомости при
использовании средств профилактики в полете и ППК на участке спуска,
провести сравнительный анализ переносимости перегрузок в этих условиях и
в длительных полетах на ОС «Салют-6» и «Салют-7» при использовании
средств профилактики в полете, но без ППК;
- изучить влияние применения неполного объема профилактических
мероприятий в длительных КП в связи с появлением нештатных ситуаций на
орбите на последующую переносимость перегрузок +Gx на участке спуска с
орбиты при использовании ППК;
- исследовать переносимость перегрузок на участке спуска с орбиты в КП
рекордной продолжительности (438 суток);
- определить влияние возраста на переносимость космонавтами перегру-
зок на участках выведения КК «Союз» на орбиту и спуска его с орбиты после
разной длительности пребывания в невесомости;
- оценить переносимость космонавтами перегрузок в повторных КП;
- сформулировать концепцию противоперегрузочной защиты космонав-
тов в реальных условиях КП.
Методы физиологических исследований
Проведен анализ переносимости перегрузок направления грудь - спина
(+Gx) на участке выведения КК типа «Союз» на орбиту у 108 космонавтов (47
экспедиций). Из них 79 космонавтов участвовали в полетах на ОС «Мир», 29
космонавтов - на ОС «Салют-6» и «Салют-7».
В связи с тем что условия выведения КК на орбиту в полетах космонавтов
указанных станций были сходными, проводилась интегральная оценка пере-
носимости перегрузок у всех космонавтов, что позволило провести статисти-
ческий анализ полученных материалов.
На участке спуска с орбиты на Землю переносимость перегрузок +Gx
изучена у 102 космонавтов, совершивших полеты длительностью от 8 до 438
суток (44 экспедиции). Из них 69 космонавтов входили в состав экипажей ОС
«Мир». Остальные космонавты участвовали в полетах на ОС «Салют-6 и -7».
Их данные использовали для выявления особенностей переносимости пере-
грузок космонавтами ОС «Мир». Направления исследований, их структура и
объем представлены в табл. 1 (гл. 13).
Анализ переносимости перегрузок в полетах на кораблях «Союз» прово-
дили с учетом: длительности полетов, использования ППК или его отсутствия,
рекомендованного или неполного объема применения профилактических
мероприятий в полете, возраста космонавтов и повторности полетов.
Для исследования влияния длительности полетов на переносимость
перегрузок на участке спуска с орбиты все полеты были условно разделены
на кратковременные (меньше 1 месяца) и длительные (от 2 до 12 месяцев).
503
Глава 13
В кратковременных полетах были выделены две группы - одна без
использования ППК на участке спуска с орбиты и другая - при применении
ППК. Средства профилактики неблагоприятного влияния невесомости на
организм в этих полетах не применялись.
Таблица 1 (гл. 13)
Структура и объем исследований
Направления исследований Количество человек Количество исследований
Переносимость перегрузок на участке выведения КК типа «Союз» на орбиту* 108 108
Переносимость перегрузок на участке спуска с орбиты после кратковременного (< 1 месяца) действия невесомости: - без ППК 23 23
-с ППК 8 8
Переносимость перегрузок на участке спуска с орбиты после длительного (> 1 месяца) действия невесомости: ** - без ППК 15 15
-с ППК 56 56
Влияние нештатных ситуаций в КП на последующую переносимость перегрузок +Gx на участке спуска на Землю 12 12
Переносимость перегрузок в КП рекордной продолжительности 438 суток 1 1
Переносимость перегрузок космонавтами разного возраста (31-35, 36-40, 41-45,46-50 и 51-55 лет):
на участке выведения корабля на орбиту; на участке спуска с орбиты после 108 108
кратковременной (< 1 месяца) невесомости без ППК; 23 23
на участке спуска с орбиты после 56 56
длительной (> 1 месяца) невесомости с ППК
Переносимость перегрузок в первичных и повторных полетах:
на участке выведения корабля на орбиту; 20 40
на участке спуска с орбиты на Землю 3 6
Всего: 433 1 156
♦Представлены данные по всем экипажам ОС «Мир», «Салют-7» и «Салют-6».
♦♦Исследования проведены у экипажей ОС «Салют-6» (ЭО-1 - ЭО-5) и ОС
«Салют-7» (ЭО-1 - ЭО-3).
504
Переносимость космонавтами перегрузок +Gx
Длительные полеты были также разделены на две группы: полеты, в
которых использовались средства профилактики негативного влияния невесо-
мости на организм, но ППК не применялся, и полеты, в которых применялись
и профилактические мероприятия, и ППК. В качестве средств профилактики
негативного влияния невесомости в этих полетах использовали физические
тренировки, тренировки с воздействием отрицательного давления на нижнюю
половину тела (ОДНТ), а в день спуска с орбиты на Землю - водно-солевые
добавки по схеме А.И.Григорьева (1980).
Особое внимание было уделено исследованию переносимости перегрузок
космонавтом В.В.Поляковым после 438-суточного полета при использовании
средств профилактики в полете и ППК на участке спуска на Землю.
Влияние неполного объема профилактических мероприятий в полете на
переносимость перегрузок на участке спуска с орбиты при использовании
ППК было изучено у космонавтов экспедиций ЭО-22-27. Эти космонавты не
использовали весь объем рекомендованных профилактических мероприятий в
полете в связи с возникновением нештатных ситуаций на орбите, которые
требовали выполнения большого объема ремонтно-технических работ.
Для изучения влияния возраста на переносимость перегрузок в КП космо-
навты были разделены на 5 возрастных групп: 31-35, 36-40, 41-45, 46-50 и
51-55 лет. Исследования проводили на участках выведения и спуска КК с
орбиты после кратковременной (< 1 месяца) невесомости без ППК и после
длительной (> 1 месяца) невесомости с ППК.
Влияние повторных полетов на переносимость перегрузок было изучено у
20 космонавтов (40 исследований) на участке выведения КК на орбиту и у
3 космонавтов (6 исследований) на участке спуска с орбиты.
Значения перегрузок +Gx на участке выведения КК «Союз» на орбиту при
работе трех ступеней ракеты-носителя составляли соответственно 3,7, 2,5 и
3,0 G. Длительность их действия колебалась от 540 до 560 секунд. Спуск с
орбиты (от расстыковки корабля со станцией до касания грунта) продол-
жался в среднем 3 часа 20 минут.
На участке спуска с орбиты на Землю перегрузки действовали на космо-
навтов при торможении спускаемого аппарата в плотных слоях атмосферы,
вводе парашютов, полетах на парашюте и приземлении (рис. 1, гл. 13).
Величины перегрузок +Gx при торможении спускаемого аппарата в плотных
слоях атмосферы возрастали до 3,6 ± 0,6 G. (при колебаниях от 3,3 до 5,1 G).
Длительность действия перегрузок на этом участке составляла от б до 10
минут. При вводе парашютов величины ударных перегрузок варьировали от
2,2 до 4,5 G. На участке приземления значения ударных перегрузок +Gx со-
ставляли от 4,5 до 7 G; в отдельных полетах ударные перегрузки при жесткой
посадке достигали 22-26 G. В одном случае в полете экипажа ЭО-23 ОС
«Мир» при отказе двигателя мягкой посадки значения ударных перегрузок
приземления зарегистрировать не удалось.
Переносимость перегрузок оценивали на основе анализа ощущений
космонавтов (зрительных расстройств, затруднений дыхания и речи, вести-
буловегетативных реакций) при их опросе по специальной анкете и данных
объективной информации: изменений электрокардиограммы (ЭКГ), частоты
сердечных сокращений (ЧСС) и частоты дыхания (ЧД), получаемой с помощью
аппаратуры медицинского контроля «Альфа-06» и «Мир-3-А7». Величины
перегрузок расшифровывали по акселерограмме.
505
Глава 13
В большинстве исследований физиологические показатели при действии
перегрузок в КП сопоставляли с соответствующими показателями во время
дополетных исследований этих же космонавтов по аналогичным графикам на
центрифуге в ЦПК им. Ю.А.Гагарина или в ГНЦ РФ ИМБП [А.Р.Котовская и
соавт., 1990,1991; А.Р.Котовская, И.Ф.Виль-Вильямс, С.Ю. Елизаров, 1998].
Через 8-9 часов после спуска на Землю на базе ЦПК им. Ю.А.Гагарина
проводили осмотр кожных покровов космонавтов для выявления петехи-
альных кровоизлияний, отеков, наминов, признаков ушиба, ссадин и других
возможных повреждений, связанных с действием перегрузок при прохож-
дении плотных слоев атмосферы и посадке на Землю.
При описании действующих перегрузок в координатах тела человека
использовалась классификация C.F.Gell (1961).
Рис. 1 (гл. 13). Участок спуска корабля типа «Союз»
с орбиты на Землю
Полученный материал обработан методом вариационной статистики по
Стьюденту и альтернативным методом. Различие считалось достоверным при
р < 0,05; при р < 0,1, < 0,2 и р < 0,3, отмечалась тенденция к появлению
различий между сравниваемыми данными.
Методы и средства противоперегрузочной защиты
К полетам допускались космонавты, имевшие хорошую или удовлетво-
рительную переносимость перегрузок на центрифуге; все они проходили
общефизическую и специальную подготовку на центрифуге.
Для противоперегрузочной защиты космонавтов на участке выведения КК
«Союз» на орбиту и его спуска на Землю применяли оптимальную позу с
углом наклона спинки кресла к вектору перегрузок 80°, индивидуально
506
Переносимость космонавтами перегрузок +Gx
профилированные ложементы с системой фиксации тела и демпфирующие
посадочные устройства.
В качестве индивидуальных средств защиты космонавтов от действия
перегрузок на участке спуска с орбиты применяли ППК бескамерного типа
«Каркас» или «Кентавр», разработанные во Всероссийском центре медицины
катастроф (ВЦМК) «Защита» под руководством А.С.Ярова [А.Р.Котовская и
соавт., 1998; И.Ф.Виль-Вильямс и соавт., 1998].
ППК «Каркас» начали применять на заключительном этапе КП начиная с
ЭО-4 ОС «Салют-7» (с 1985 года). Использовали две модификации костюма -
«Каркас-2» и «Каркас-3», которые отличались лишь эргономическими харак-
теристиками; в этой связи в настоящей работе использовался только один
термин - костюм «Каркас».
Рис, 2 (гл, 13). Противоперегрузочный костюм «Каркас»
Противоперегрузочная эффективность костюма «Каркас» получила поло-
жительную оценку в наземных экспериментальных исследованиях с воз-
действием перегрузок направления +Gz после моделированной невесомости
[Б.Ф.Асямолов и соавт., 1988; А.Р.Котовская и соавт., 1990] и в КП, выпол-
ненных до 1992 года [А. Р. Котовская и соавт., 1998; I.F.Vil-Viliams,
A.R.Kotovskaya, L.N.Gavrilova et al., 1998]. Однако по отзывам космонавтов
эргономические качества этого костюма нуждались в улучшении.
507
Глава 13
ППК «Кентавр» с улучшенными эргономическими характеристиками приме-
нялся в космических полетах экипажей ОС «Мир» с 1992 по 2000 год. Эффек-
тивность применения этого костюма также была оценена положительно при
действии перегрузок +Gz и +Gx в наземных исследованиях после модели-
рованной невесомости [I.F.Vil-Viliams, A.R.Kotovskaya, V.Yu.Lukjanuk et al.,
1996].
Противоперегрузочные костюмы «Каркас» и «Кентавр» имеют следующее
устройство [А.Р.Котовская и соавт., 1998]. ППК «Каркас» представляет собой
брюки, которые плотно облегают нижнюю часть тела от края реберных дуг до
голеностопных суставов (рис. 2, гл. 13). Он изготовлен из трикотажного по-
лотна, нерастяжимого в поперечном направлении и эластичного в продоль-
ном направлении. ППК подгоняется индивидуально с помощью шнуровок,
расположенных по боковым поверхностям голеней, бедер и живота.
Рис. 3 (гл. 13). Противоперегрузочный костюм «Кентавр»
После подгонки брюки становятся действительно жестким каркасом, огра-
ничивающим перемещение жидких сред в нижнюю половину туловища и
ноги.
Удобство надевания и снятия ППК «Каркас» обеспечивается наличием
застежек-молний в области наружных поверхностей голеней, бедер и живота
(до уровня гребня подвздошных костей). Кроме того, одна застежка-молния
установлена параллельно белой линии живота. В области пояса ППК
«Каркас» фиксируется с помощью ремня.
508
Переносимость космонавтами перегрузок +Gx
ППК «Кентавр» представляет собой комплект из шорт и пары гетр (рис. 3,
гл. 13). Шорты плотно облегают нижнюю половину тела от уровня реберных
дуг до коленных суставов, а гетры - голени. Коленные суставы свободны от
ткани, что устраняет возможность образования складок в подколенных
областях и улучшает эргономические свойства этого ППК по сравнению с ППК
«Каркас».
Основные детали шорт и гетр выполнены из трикотажных полотен с боль-
шой упругостью, которые растяжимы как в продольном, так и в поперечном
направлении.
Используемые полотна обеспечивают хорошую воздухопроницаемость и
небольшую массу изделия (до 1,3 кг). ППК «Кентавр» подгоняется индиви-
дуально с помощью подгоночного устройства, расположенного по внутренней
поверхности голеней, по боковым поверхностям бедер и живота. Подгоночное
устройство представляет собой настроченные петельные ленты, зашнуро-
ванные капроновыми шнурами.
Для удобства надевания и снятия ППК «Кентавр» на внутренней поверх-
ности гетр имеются застежки-молнии, и одна застежка-молния, как и в ППК
«Каркас», установлена параллельно белой линии живота.
Учитывая вероятность длительного пребывания космонавта в скафандре,
ППК «Каркас» и «Кентавр» комплектуют гигиеническими трусами (типа
памперсов) необходимой влагоемкости.
Методика применения ППК «Каркас» и «Кентавр» включает в себя сле-
дующие этапы:
- индивидуальное изготовление ППК с учетом антропометрических осо-
бенностей космонавтов;
- подгонку в наземных условиях ППК у космонавтов под реовазогра-
фическим контролем состояния кровообращения в ногах; величина давления
костюма на тело при этом составляет порядка 30 ± 5 мм рт.ст;
- оценку сочетаемости подогнанного ППК со скафандром;
- подгонку ППК во время космического полета за 2-7 суток до спуска на
Землю;
- использование ППК во время спуска КК с орбиты и эвакуации с места
посадки;
- применение ППК в первые 2-7 суток послеполетной реабилитации.
Применение указанных ППК позволяло фиксировать объемы нижней поло-
вины тела и предупреждать перераспределение крови в эту область в связи с
наличием продольной составляющей перегрузки +Gz при позе космонавта
под углом 80° к вектору перегрузки и вертикальной позе при возвращении на
Землю.
Результаты и обсуждение
Переносимость космонавтами перегрузок на участке выведения
КК типа «Союз» на орбиту искусственного спутника Земли
Перед полетом общее состояние космонавтов было хорошим. Находясь в
кабине КК, космонавты испытывали чувство волнения перед приближаю-
щимся стартом, но четко выполняли необходимые рабочие операции. О на-
личии психоэмоционального напряжения свидетельствовала небольшая
509
Глава 13
синусовая тахикардия - за 9 минут до старта ЧСС в среднем составляла 86 ± 1
уд/мин.
На участке выведения корабля типа «Союз» на орбиту самочувствие
космонавтов было хорошим. Величина перегрузки по ощущениям космонав-
тов соответствовала реальной. Возникало чувство волнения, ощущение не-
большого давления перегрузки на тело, вибрации корабля и чувство «про-
вала» при отделении ступеней ракеты-носителя. Зрение оставалось ясным.
Затруднений дыхания и речи не было. Вестибуловегетативные реакции со
слов космонавтов отсутствовали. Болевых ощущений не возникало. Измене-
ния физиологических показателей были умеренными.
старт
мин
Рис. 4 (гл. 13). Физиологические показатели при воздействии перегрузок +Gx
на участке выведения корабля «Союз» на орбиту (М ± т)
Так, синусовая тахикардия на участке выведения достоверно (р < 0,05)
возрастала по сравнению с предстартовым периодом и составляла при
воздействии максимальной перегрузки +Gx (3,7 G в среднем) 97 ± 2 уд/мин.
(рис. 4, гл. 13). После прохождения максимального пика перегрузок ЧСС
несколько уменьшалась и к концу участка выведения на орбиту составляла в
среднем 92 ± 1 уд/мин.
510
Переносимость космонавтами перегрузок +Gx
Аналогичная динамика была отмечена и со стороны ЧД. За 9 минут до
старта ЧД составляла в среднем 17 ± 1 цикл/мин. В течение первых минут
воздействия перегрузок +Gx, когда они достигали максимальной величины
(3,7 G), ЧД достоверно (р < 0,05) возрастала по сравнению с предстартовым
периодом и составляла в среднем 20 ± 1 цикл/мин. По мере продолжения
действия перегрузок на участке выведения и уменьшения их значений ЧД
также уменьшалась.
Прирост ЧСС и ЧД на участке выведения на орбиту по сравнению с до-
полетными исследованиями на центрифуге по аналогичному графику у этих
же космонавтов составлял в среднем 32 ± 2 и 60 ± 13 % соответственно.
Нарушения сердечного ритма при воздействии перегрузок +Gx на участке
выведения на орбиту были отмечены в 6,2 % исследований - они проявля-
лись в виде одиночных суправентрикулярных или желудочковых экстрасис-
тол.
Таким образом, результаты проведенных исследований показали, что
переносимость космонавтами перегрузок +Gx на участке выведения КК на
орбиту в штатных условиях у всех космонавтов была хорошей. Физиологи-
ческие реакции на воздействие перегрузок носили умеренный характер.
Критических симптомов, ограничивающих переносимость перегрузок, не
наблюдалось, что свидетельствует о достаточной эффективности использо-
ванных средств противоперегрузочной защиты.
Приведенные материалы дают основание полагать, что для противопере-
грузочной защиты космонавтов на участке выведения на орбиту не требуется
применения индивидуальной защиты типа ППК.
Вместе с тем напряжение физиологических систем организма в указанных
условиях было выражено больше, чем в дополетных исследованиях на цент-
рифуге по аналогичному графику, что, по-видимому, обусловлено увеличе-
нием психоэмоционального напряжения космонавтов на этом участке полета
[А.Р.Котовская, 1970, 1976].
Переносимость космонавтами перегрузок на участке спуска
с орбиты после кратковременного (< 1 месяца)
пребывания в невесомости
Переносимость перегрузок на участке спуска с орбиты после кратковременной
(< 1 месяца) невесомости без применения средств профилактики в полете
и ППК на участке спуска
Самочувствие космонавтов при воздействии перегрузок +Gx на этапе
возвращения на Землю после кратковременного действия невесомости без
применения профилактических средств в КП и без использования ППК на
участке спуска было удовлетворительным, хотя они испытывали общее
утомление, связанное с подготовкой к спуску с орбиты.
Отмечалось чувство заметного давления перегрузки на тело. Величина
перегрузок казалась выше реальной на 0,4-0,8 G, В отдельных случаях
появлялись небольшие затруднения дыхания. Космонавты поддерживали за-
щитное напряжение мышц ног и брюшного пресса для противодействия
продольной составляющей перегрузки +Gz, что вызывало явления мышечного
утомления. Зрение оставалось ясным.
511
Глава 13
Ощущений продольной составляющей перегрузки +Gz не было. Выра-
женные вестибуловегетативные реакции у большинства космонавтов отсутст-
вовали. В отдельных случаях на участке спуска с орбиты, особенно после
ввода парашютов, вращения и раскачки спускаемого аппарата на стропах,
наблюдались явления общего дискомфорта, а после приземления - затруд-
нения в поддержании равновесия при ходьбе. Тошноты и рвоты не было.
Синусовая тахикардия и тахипноэ носили умеренный характер. Так, ЧСС за
10 минут до входа спускаемого аппарата в атмосферу составляла в среднем
78 ± 4 уд/мин, на участке торможения в атмосфере она возрастала до 104 ± 5
уд/мин, при вводе парашютов достигала 122 ± 5 уд/мин, при полете на
парашюте уменьшалась до 85 ± 4 уд/мин и на участке приземления вновь
возрастала до 108 ± 4 уд/мин. ЧД до торможения в атмосфере составляла 15
± 0,8 цикл/мин, на участке торможения - 22 ± 1 цикл/мин, при вводе
парашютов возрастала до 25 ± 1 цикл/мин. При полете на парашюте ЧД
уменьшалась до 18 ± 1 цикл/мин, а на участке приземления вновь возрастала
до 21 ± 0,9 цикл/мин. Наблюдался прирост ЧСС и ЧД на участке спуска с
орбиты по сравнению с исследованиями на центрифуге по аналогичному
графику, который составлял 43 ± 7 и 60 ± 13 % соответственно.
Нарушения сердечного ритма при воздействии перегрузок +Gx на этапе
возвращения на Землю были отмечены в 13 ± 7 % исследований, что про-
являлось в виде одиночных монотонных суправентрикулярных экстрасистол.
При осмотре космонавтов после приземления на кожных покровах спины,
лишенных противодавления, в ряде случаев были обнаружены петехиальные
геморрагии, связанные с действием перегрузок; в исследованиях на центри-
фуге по аналогичному графику таких явлений не было.
В целом полученные результаты показали, что переносимость перегрузок
+Gx на заключительном этапе кратковременных (< 1 месяца) КП без исполь-
зования ППК была удовлетворительной.
Вместе с тем ряд космонавтов высказали пожелание использовать на
участке спуска с орбиты после кратковременной невесомости ППК, что, по их
мнению, позволило бы им уменьшить защитное напряжение мышц нижней
половины тела и давало бы им уверенность в своей защите на заключитель-
ном этапе полета.
Переносимость перегрузок на участке спуска с орбиты после кратковременной
(< 1 месяца) невесомости без применения средств профилактики в полете
и при использовании ППК на участке спуска
Самочувствие космонавтов на участке спуска после кратковременного
действия невесомости без применения средств профилактики в полете, но
при использовании ППК на этапе возвращения на Землю было удовлетво-
рительным.
Отмечалось небольшое общее утомление, связанное с подготовкой к
спуску с орбиты. Физического утомления не было, так как использование ППК
устраняло необходимость поддержания напряжения мышц ног и брюшного
пресса для противодействия продольной составляющей перегрузки +Gz, что
создавало чувство уверенности в надежности противоперегрузочной защиты.
Все космонавты испытывали небольшое давление перегрузок на тело,
которые воспринимались выше реальных на 0,4-0,9 G.
512
Переносимость космонавтами перегрузок +Gx
В ряде случаев отмечали небольшие затруднения дыхания. Нарушения
зрения и ощущения действия продольно составляющей перегрузки +Gz отсут-
ствовали. Выраженных вестибуловегетативных реакций, как правило, не
наблюдалось, однако у некоторых космонавтов на участке спуска были отме-
чены иллюзии положения, а после приземления - нарушения координации
движений и равновесия. Синусовая тахикардия и тахипноэ изменялись в тех
же пределах, что и в исследованиях без ППК (табл. 2, гл. 13).
Таблица 2 (гл. 13)
Изменения физиологических показателей при воздействии перегрузок +Gx на участке
спуска с орбиты после кратковременного (< 1 месяца) действия невесомости
без ППК и с ППК. Средние данные, М + m
Пара- метры Усло- вия Число наблю- дений Участок спуска с орбиты на Землю
До +Gx, -10 мин +Gx, макс. Ввод пара- шютов Полет на пара- шюте Призем- ление
ЧСС, уд/мин без ППК 23 78 + 4 * 104 + 5 * 122 + 5 85+4 * 108 ±4
с ППК 8 76 ±6 * 108 ±5 * 121 ±8 88 ±5 * 112 ±9
ЧД, цикл/мин без ППК 23 15 ± 0,8 * 22 ±1 * 25 ±1 * 18 ± 1 * 21 ± 0,9
с ППК 8 18 ± 1 * 25 ±1 * 29 ±3 18 + 1 * 21 + 1
*р < 0,05 при сравнении с данными до +Gx.
Отмечался прирост ЧСС и ЧД на участке спуска по сравнению с дополет-
ными исследованиями на центрифуге на 24 ± 7 и 66 ± 26 % соответственно.
Нарушения сердечного ритма в виде одиночных монотонных суправент-
рикулярных экстрасистол были зарегистрированы на этапе возвращения на
Землю в 25 ± 16 % исследований. После приземления общее состояние космо-
навтов было удовлетворительным. На кожных покровах спины у ряда космо-
навтов наблюдались петехиальные кровоизлияния, обусловленные действием
перегрузок.
Таким образом, переносимость перегрузок +Gx на заключительном этапе
кратковременных (< 1 месяца) КП без ППК и с ППК у всех космонавтов была
удовлетворительной, хотя по сравнению с дополетными исследованиями на
центрифуге по аналогичному графику она ухудшалась. Это проявлялось изме-
нением характера субъективных ощущений при воздействии перегрузок на
этапе возвращения: появлением чувства заметного давления перегрузок на
тело, небольшими затруднениями дыхания, возникновением в ряде случаев
вестибуловегетативных реакций. Синусовая тахикардия и тахипноэ были бо-
лее выраженными, чем в исследованиях на центрифуге. Были отмечены пете-
хиальные геморрагии; в исследованиях на центрифуге таких явлений не
наблюдали.
Причинами ухудшения переносимости космонавтами перегрузок на заклю-
чительном этапе кратковременных полетов по сравнению с исследованиями
513
Гпава 13
на центрифуге по графику спуска КК с орбиты, по-видимому, были развитие в
условиях кратковременного действия невесомости гипогидратации, гиповоле-
мии и признаков детренированности сердечно-сосудистой и мышечной систем
организма [А.И.Григорьев, А.Д.Егоров, 1988]. Немаловажная роль, очевидно,
принадлежала и нервно-эмоциональному напряжению космонавтов на заклю-
чительном этапе полета [А.Р.Котовская, 1970, 1976; А.Р.Котовская и соавт.,
1991; А.Р.Котовская, Р.А.Вартбаронов, 1997].
Вместе с тем критических изменений (зрительных расстройств, прогности-
чески неблагоприятных нарушений сердечного ритма и пр.), лимитирующих
переносимость перегрузок, на заключительном этапе кратковременных поле-
тов без ППК и с ППК не было. Отмеченные у космонавтов петехиальные
геморрагии в кожные покровы также нельзя отнести к числу критических
симптомов, так как они не носили сливного характера и занимали весьма
ограниченные площади.
Результаты проведенных исследований позволили также выявить поло-
жительное влияние ППК на переносимость перегрузок +Gx на этапе воз-
вращения на Землю после кратковременного (< 1 месяца) пребывания в
невесомости, что проявлялось снятием защитного напряжения мышц ног и
брюшного пресса и улучшением психоэмоционального состояния космонав-
тов.
Переносимость космонавтами перегрузок на участке спуска с орбиты
на Землю после длительного (> 1месяца) пребывания в невесомости
Переносимость перегрузок после длительной (> 1 месяца) невесомости
при использовании средств профилактики в полете
и без применения ППК на участке спуска
При анализе полученных материалов необходимо было выяснить, как
изменялась переносимость перегрузок +Gx на участке спуска с орбиты после
длительного (от 2 до 8 месяцев) пребывания в невесомости при использо-
вании профилактических мероприятий в полете, но без ППК на участке спуска
на Землю.
Самочувствие космонавтов в указанных условиях было в целом удовлет-
ворительным. Однако напряжение физиологических систем организма отчет-
ливо возрастало по сравнению с кратковременными полетами без ППК. Так,
по субъективной оценке космонавтов равнозначные величины перегрузок
после длительной невесомости без ППК воспринимались тяжелее, чем на
центрифуге, и как заметно более высокие (на 1-4 G) по сравнению с крат-
ковременными полетами. В этой связи космонавты устанавливали защитное
напряжение мышц ног и брюшного пресса.
Отмечался комплекс физиологических реакций, характерный для «синд-
рома возвращения на Землю» [А.Р.Котовская, И.Ф.Виль-Вильямс, 1991, 1993]:
чувство тяжести в области грудной клетки и живота, затруднения дыхания и
ощущение учащенного сердцебиения. У части космонавтов появлялись за-
труднения речи, неприятные ощущения «комка» в горле и экстрасистолия. В
отдельных случаях возникали начальные признаки срыва физиологических
компенсаторных механизмов: в двух случаях были отмечены преходящие
зрительные расстройства, в одном - относительная брадикардия.
514
Переносимость космонавтами перегрузок +Gx
Вестибуловегетативные реакции при действии перегрузок на этапе спуска
после длительного воздействия невесомости без ППК возникали чаще, чем в
кратковременных полетах. Они проявлялись в виде легкого головокружения,
слабости и тошноты, которые усиливались после ввода парашютов и пере-
цепки основного парашюта на симметричную подвеску, когда наблюдались
раскачивание и закрутка спускаемого аппарата на стропах парашютов, что
могло вызвать вестибулярные раздражения. Особенно выраженные вестибу-
ловегетативные реакции (вплоть до рвоты) отмечали после приземления и
выхода космонавтов из спускаемого аппарата. На всех этапах спуска с орбиты
наблюдались синусовая тахикардия и тахипноэ. Так, на участке торможения в
плотных слоях атмосферы ЧСС и ЧД возрастали в среднем с 84 ± 3 уд/мин и
16 ± 0,4 цикл/мин перед спуском до 126 ± 5 уд/мин и 24 ± 2 цикл/мин при
максимальных значениях перегрузок +Gx.
ЧСС, уд/мин
60
парашюте
< 1 месяца ............>1 месяца
Рис. 5 (гл. 13). Физиологические показатели при воздействии перегрузок +Gx
на участке спуска с орбиты после кратковременного (< 1 месяца)
и длительного (> 1 месяца) действия невесомости без ППК.
Средние данные, М ±т.
*р < 0,05 при сравнении данных в полетах < 1 месяца и > 1 месяца без ППК
Они превышали значения соответствующих показателей при действии
перегрузок после кратковременного пребывания в условиях невесомости без
ППК на 21 и 9 % соответственно (рис. 5, гл. 13). На других этапах спуска с
орбиты (при раскрытии парашютов, полете в атмосфере, при перегрузке
величиной 1 G и действии ударных перегрузок приземления) синусовая тахи-
кардия в длительных полетах без ППК также достигала более высоких зна-
чений, чем в кратковременных полетах; различий в ЧД не было.
515
Глава 13
Прирост указанных показателей по сравнению с исследованиями на цент-
рифуге составлял 90 ± 11 и 83 ± 15 % соответственно и был больше, чем в
кратковременных полетах без ППК на 47 и 23 % соответственно.
После приземления при осмотре кожных покровов у части космонавтов
были обнаружены петехиальные кровоизлияния на спине.
Полученные данные свидетельствовали о том, что на заключительном эта-
пе длительных КП при использовании средств профилактики в полете, но без
ППК на спуске переносимость перегрузок у всех космонавтов была в целом
удовлетворительной. Однако в длительных полетах без ППК отмечалось за-
метное ухудшение переносимости перегрузок по сравнению с кратковремен-
ными полетами.
Для выяснения вопроса о том, в какие сроки длительных полетов воз-
никало указанное ухудшение переносимости перегрузок, в отдельные группы
были выделены полеты длительностью менее 1 месяца (8-12 суток), 2-3 ме-
сяца, 4-5 месяцев, 6 месяцев и 7-8 месяцев, в которых ППК не применялся.
Результаты исследований показали, что при действии перегрузок после
2-3-месячной невесомости в отсутствие ППК ЧСС достигала 134 ± 5 уд/мин и
была достоверно больше этого показателя в кратковременных полетах. В
дальнейшем при увеличении сроков пребывания в невесомости до 4-5, б и 7-8
месяцев значения ЧСС существенно не изменялись по сравнению с этими
показателями в 2-3-месячных полетах. Однако увеличение продолжитель-
ности полетов до 7-8 месяцев привело к появлению жалоб на затруднения
дыхания и речи, усиление одышки во время переговоров и ведения репор-
тажа (у отдельных космонавтов ЧД возрастала до 28-33 цикл/мин). Были
отмечены преходящие зрительные расстройства (в 2 из 5 случаев), что
свидетельствовало о детренированности защитных физиологических механиз-
мов, противодействующих продольной составляющей воздействующей пере-
грузки. В одном случае возникли нарушения сердечного ритма в виде отно-
сительной брадикардии (урежение ЧСС с 138 до 102 уд/мин), тогда как в по-
летах меньшей продолжительности таких явлений не было.
Представленные материалы дают основание полагать, что с увеличением
продолжительности пребывания космонавтов в невесомости в отсутствие ППК
отмечалась тенденция к ухудшению переносимости перегрузок на этапе воз-
вращения на Землю.
В генезе снижения устойчивости человека к перегрузкам на заклю-
чительном этапе длительных полетов главную роль, по-видимому, играло раз-
витие детренированности основных физиологических систем организма - сер-
дечно-сосудистой и нейромышечной - за счет уменьшения функциональной
нагрузки на них и исчезновения гидростатического давления крови на сосуды
в условиях невесомости [Е.И.Воробьев и соавт., 1984; А.И.Григорьев, А.Д.Его-
ров, 1988, 1997]. Немаловажное значение имели также нарастающие измене-
ния водно-электролитного обмена, процессов метаболизма и нейроэндо-
кринной регуляции функций [А.И.Григорьев и соавт., 1990]. Определенную
роль, вероятно, играло и нервно-эмоциональное напряжение космонавтов
[А.Р.Котовская, 1976].
Совокупность указанных физиологических сдвигов, вероятно, приводила к
снижению порога физиологических нарушений на заключительном этапе дли-
тельных полетов без использования ППК. Так, если зрительные нарушения в
исследованиях на центрифуге при неизмененном функциональном состоянии
516
Переносимость космонавтами перегрузок +Gx
организма возникали при перегрузках +Gx величиной 13,6 ± 0,35 G, после
длительной гипокинезии - при перегрузках величиной 11,6 ± 0,45 G [А.Р.Ко-
товская, 1970], то после реальной невесомости - при перегрузках 4,1 + 0,15 G.
Аналогичные по своей направленности изменения были отмечены и со сто-
роны порога появления относительной брадикардии при воздействии пере-
грузок +Gx в наземных исследованиях на центрифуге и в реальном полете
(рис. 6, гл. 13).
Полученные объективные материалы, а также ощущения космонавтов при
действии перегрузок +Gx на этапе спуска с орбиты свидетельствовали о
необходимости использования специальных противоперегрузочных устройств
на заключительном этапе длительных пилотируемых полетов.
Рис. 6 (гл. 13). Величины перегрузок +Gx, при которых возникали
зрительные расстройства и относительная брадикардия
во время исследований на центрифуге в условиях
обычной жизнедеятельности (1),
после 100-суточной гипокинезии (2)
и 113-суточной невесомости (3).
ППК не использовался. At = 2-1; Д2 = 3-1; А3 = 3-2
Переносимость перегрузок после длительной (> 1 месяца) невесомости
при использовании средств профилактики в полете и ППК на участке спуска
Для медицинского обеспечения длительных КП чрезвычайно важно было
определить эффективность ППК на этапе возвращения на Землю. С этой
целью был проведен анализ переносимости космонавтами перегрузок +Gx на
этом этапе в длительных (от 2 до 12 месяцев) полетах при использовании
средств профилактики в полете и ППК на участке спуска.
Результаты исследований показали, что применение ППК всех видов
(«Каркас» и «Кентавр») при действии перегрузок после длительного пре-
бывания в невесомости (от 2 до 12 месяцев) уменьшало напряжение физио-
логических систем организма по сравнению с длительными полетами без
использования ППК. Самочувствие космонавтов улучшалось. Величины пере-
грузок воспринимались близко к реальным или выше реальных на 0,5-1,5 G.
517
Гпава 13
Защитное напряжение мышц ног и брюшного пресса по оценке космо-
навтов уменьшалось, что предупреждало развитие мышечного утомления.
Зрительные расстройства, как правило, отсутствовали; лишь у одного космо-
навта в полете длительностью 4 месяца отмечалось кратковременное нару-
шение зрения, связанное, вероятно, с недостаточно плотной подгонкой ППК к
телу.
ЧСС при действии перегрузок +Gx на участке торможения св атмосфере и
использовании ППК составляла в среднем 111 + 2 уд/мин и была на 13 %
меньше, чем в длительных полетах без ППК. На остальных этапах спуска с
орбиты синусовая тахикардия у космонавтов, использовавших ППК, была так-
же значительно меньше, чем в аналогичных условиях без ППК (табл. 3, гл.
13).
Таблица 3 (гл. 13)
Изменения физиологических показателей при воздействии перегрузок +Gx на участке
спуска с орбиты после длительного (> 1 месяца) действия невесомости
без ППК и с ППК (средние данные, М ± т)
Пара- метры Усло- вия Число наблю- дений Участок спуска с орбиты на Землю
До +Gx, -10 мин +Gx Ввод парашютоЕ Полет на парашюте Призем- ление
ЧСС, без ППК 15 85 ±3 # 126 ±5 # 135 ±7 # 104 ±5 # 120 ±5
уд/мин С ППК 56 80 ±2 # * 111 ±2 # 123 ±3 # * 89 ±2 # * 107 ±3
ЧД, без ППК 7 16 ±0 # 24 ±2 # 25 ±2 18 ±2 # 22 ±1
цикл/мин с ППК 56 18 ± 1 # 24 ±1 # 27 ±1 19 ± 1 # 22 ±1
#р < 0,05 при сравнении с данными до +Gx;*p < 0,05 при сравнении данных без
ППК и с ППК.
Не отмечалось достоверных различий в выраженности тахикардии на
участке спуска с орбиты в длительных полетах при использовании ППК по
сравнению с кратковременными полетами (рис. 7, гл. 13).
Частота дыхания при действии перегрузок на участке торможения в плот-
ных слоях атмосферы после длительной невесомости и использовании ППК
возрастала до 24 ± 2 цикл/мин и существенно не изменялась по сравнению с
кратковременными полетами (см. рис. 7, гл. 13) и с длительными полетами
без применения ППК (см. табл. 3, гл. 13). На остальных этапах спуска с
орбиты различий также не наблюдалось.
Прирост ЧСС и ЧД при действии перегрузок в полете при применении ППК
по сравнению с аналогичными графиками воздействия перегрузок на
центрифуге составлял 33 ± 3 и 37 ± 5 % соответственно. Такой прирост ЧСС и
ЧД был на 57 и 46 % соответственно меньше (р < 0,05), чем в условиях
длительных полетов без ППК, но достоверно не отличался от соответст-
вующих показателей в условиях кратковременных полетов (рис. 8, гл. 13).
518
Переносимость космонавтами перегрузок +Gx
Важным доказательством позитивного эффекта ППК является также тот
факт, что применение ППК сглаживало различия в ЧСС при перегрузках спус-
ка между полетами разной продолжительности (рис. 9, гл. 13).
Приведенные данные свидетельствовали о позитивном влиянии исполь-
зования ППК на участке спуска с орбиты в комбинации с другими средствами
профилактики в полете на переносимость перегрузок после дли тельного
пребывания в условиях невесомости.
Рис. 7 (гл. 13). Физиологические показатели при воздействии перегрузок +Gx
на участке спуска с орбиты после кратковременного (< 1 месяца)
и длительного (> 1 месяца) воздействия невесомости с ППК.
Средние данные, М ±т
Положительное влияние ППК на переносимость перегрузок на этапе спуска
было связано, очевидно, с плотным «обжатием» нижней половины тела, что
предупреждало перераспределение жидких сред организма от головы к ногам
и способствовало поддержанию на достаточном уровне кровообращения в
бассейне сонных артерий и сохранению ясного зрения.
Вместе с тем важно подчеркнуть, что применение ППК при воздействии
перегрузок +Gx на заключительном этапе длительных КП не предупреждало
возникновения ряда проявлений негативного влияния невесомости на орга-
низм - нарушений сердечного ритма, затруднений дыхания и речи, тахипноэ
и вестибуловегетативных реакций.
519
Глава 13
Полеты < 1 мес
Полеты > 1 мес
Рис, 8 (гл, 13), Прирост частоты сердечных сокращений и частоты дыхания
при действии перегрузок +Gx на участке спуска с орбиты после кратковременной
(< 1 месяца) и длительной (> 1 месяца) невесомости с ППК и без ППК по сравнению с
исследованиями на центрифуге с воздействием перегрузок по аналогичному графику.
Средние данные, М ±т,
*р < 0,05 при сравнении данных без ППК и с ППК
А п О О 00 01 00 20
Б п 0 0 00 00 00 10
< 1 мес
2-3 мес 4 - 5 мес
без ППК
6-7 мес 8-12 мес
с ППК
Рис, 9 (гл, 13), Изменения частоты возникновения зрительных расстройств (А),
относительной брадикардии (Б) и частоты сердечных сокращений
при действии перегрузок +Gx на участке спуска с орбиты в зависимости от
длительности пребывания в невесомости и использования ППК.
Средние данные, М ±т.
*р < 0,05 при сравнении с полетами сроком < 1 месяца; п - число наблюдений
520
Переносимость космонавтами перегрузок +Gx
Так, нарушения сердечного ритма были отмечены в 33,9 % исследований.
В ряде случаев они возникали в условиях невесомости и усиливались при
воздействии перегрузок на участке спуска с орбиты. В большинстве иссле-
дований нарушения сердечного ритма носили характер одиночной моно-
тонной экстрасистолии. Однако у одного космонавта, несмотря на применение
ППК, были зарегистрированы прогностически неблагоприятные нарушения
сердечного ритма в виде множественных, одиночных и групповых политопных
экстрасистол, что дало основание оценить переносимость перегрузок этим
космонавтом как пониженную. У других космонавтов, использовавших ППК на
участке спуска с орбиты, каких-либо критических симптомов, лимитировавших
переносимость перегрузок, не наблюдалось. В этой связи у подавляющего
большинства космонавтов переносимость перегрузок в указанных условиях
была признана удовлетворительной.
Сравнительный анализ переносимости космонавтами перегрузок
на участке спуска с орбиты при использовании
ППК «Каркас» и «Кентавр»
При анализе полученных материалов важно было оценить эффективность
разных видов ППК («Каркас» и «Кентавр») как средств противоперегру-
зочной защиты космонавтов на заключительном этапе КП. С этой целью про-
веден сравнительный анализ переносимости перегрузок +Gx на этапе спуска
у 38 космонавтов при использовании ППК «Каркас» и у 16 космонавтов - ППК
«Кентавр». Проведенные исследования не выявили каких-либо существенных
различий в эффективности противоперегрузочной защиты при использовании
указанных костюмов.
Так, при использовании ППК «Каркас» защитное напряжение мышц ног и
брюшного пресса при действии перегрузок на этапе спуска уменьшалось по
сравнению с полетами без ППК или даже полностью отсутствовало, что пред-
упреждало появление мышечного утомления. Величины перегрузок воспри-
нимались близко к реальным или выше реальных на 0,5-1 G. Зрительные
расстройства при плотной подгонке ППК к телу отсутствовали. Синусовая
тахикардия при воздействии перегрузок после длительного пребывания в
невесомости была меньше (р < 0,05), чем в полетах аналогичной длитель-
ности без применения ППК; в кратковременных полетах (менее 1 месяца)
различий не отмечалось (рис. 10, гл. 13). Однако эргономические характе-
ристики ППК «Каркас» по отзывам космонавтов нуждались в улучшении.
При использовании ППК «Кентавр» защитное напряжение мышц ног и
брюшного пресса, по свидетельству космонавтов, было слабым или полнос-
тью отсутствовало. Зрительных расстройств не было. Синусовая тахикардия в
полетах длительностью 2-3 и 6-7 месяцев была достоверно меньше (р < 0,05),
чем в полетах такой же длительности без ППК; в полетах сроком до 1 месяца
различий не отмечалось (рис. И, гл. 13).
Частота возникновения нарушений сердечного ритма, затруднений
дыхания и речи и вестибуловегетативных реакций при действии перегрузок
+Gx на заключительном этапе КП с ППК «Каркас» или «Кентавр» и в полетах
без ППК существенно не различалась (табл. 4, гл. 13).
Замечаний по удобству применения ППК «Кентавр» на участке спуска с
орбиты на Землю не было.
521
Глава 13
<i
И без ппк
2-3 4-5 6-7 8-12
Ы с ППК "Каркас" Дли гельность полета, месяцы
Рис, 10 (гл. 13). Изменения физиологических показателей
при воздействии перегрузок +Gx на участке спуска с орбиты
без ППК и при использовании ППК «Каркас»;
р <0,05 при сравнении данных без ППК и с ППК «Каркас»
Таблица 4 (гл. 13)
Частота возникновения различных нарушений при действии перегрузок +Gx
на участке спуска с орбиты без ППК, с ППК «Каркас» и с ППК «Кентавр»
Показатели Без ППК п = 29 С ППК «Каркас» п = 38 С ППК «Кентавр» п = 16
количество исследований с нарушениями % количество исследований с нарушениями % количество исследований с нарушениями %
Зрительные расстройства 2 6,6 ♦ 1 2,6 0 0
Нарушения сердечного ритма 4 13,7 И 28,9 4 25,0
Затруднения дыхания 17 58,6 15 39,4 10 62,5
Затруднения речи 16 55,1 19 50,0 И 68,7
Вестибуло- вегетативные реакции 25 86,2 27 71,0 13 81,2
N - число исследований; *подгонка ППК к телу была недостаточно плотной.
522
Переносимость космонавтами перегрузок +Gx
Таким образом, в результате выполненных исследований не было обна-
ружено достоверных различий в эффективности применения ППК «Каркас»
или «Кентавр» при действии перегрузок +Gx на этапе возвращения на Землю.
Поскольку эргономические качества лучше у ППК «Кентавр», была дана реко-
мендация использовать этот костюм в качестве штатного средства проти-
воперегрузочной защиты космонавтов на участке спуска с орбиты на Землю
ККтипа «Союз» [А.Р.Котовская и соавт., 1998].
Рис. 11 (гл. 13). Изменения физиологических показателей
при воздействии перегрузок +Gx на участке спуска с орбиты
без ППК и при использовании ППК «Кентавр»;
р < 0,05 при сравнении данных без ППК и с ППК «Кентавр»
Влияние нештатных ситуаций в полете на переносимость
перегрузок +Gx на участке спуска на Землю
Последние годы функционирования станции «Мир» (1996-1999) характе-
ризовались появлением нештатных ситуаций. Нештатные ситуации в ЭО-22 -
ЭО-27 требовали проведения большого объема ремонтно-технических работ.
Это ограничивало время на выполнение рекомендованного комплекса профи-
лактических мероприятий космонавтами в полном объеме.
В полете ЭО-23 нештатная ситуация возникла на участке спуска с орбиты
на Землю: произошло преждевременное срабатывание двигателя мягкой
посадки (на расстоянии 5800 м от поверхности Земли), что повлекло за собой
«жесткий» удар о Землю.
В связи с изложенным был проведен анализ переносимости перегрузок на
участке спуска с орбиты космонавтами ЭО-22 - ЭО-27 ОС «Мир» при исполь-
зовании неполного объема профилактических мероприятий в полете, но
применении ППК на участке спуска.
523
Глава 13
Результаты сравнивали с данными [И.Ф.Виль-Вильямс, 1994] о перено-
симости перегрузок космонавтами в длительных полетах ЭО-1 - ЭО-11 на ОС
«Мир» при использовании рекомендованного комплекса профилактических
мероприятий в полете и ППК на участке спуска.
Данные исследования показали, что самочувствие космонавтов обеих
групп при воздействии перегрузок +Gx на участке спуска было удовлетво-
рительным. Все они испытывали чувство выраженного давления перегрузок
на тело, величины перегрузок казались выше реальных на 1-2 G. Зрительных
расстройств и ощущений действия продольной составляющей перегрузки +Gz
не было.
У всех космонавтов наблюдали комплекс физиологических реакций, харак-
терный для «синдрома возвращения на Землю»: затруднения дыхания и речи,
синусовая тахикардия и тахипноэ. У части космонавтов обеих групп наблю-
дали нарушения сердечного ритма, вестибуловегетативные реакции (иллюзии
положения, ощущения слабости, головокружения, общего дискомфорта).
Однако физиологические сдвиги при воздействии перегрузок на участке спус-
ка с орбиты на Землю у космонавтов экипажей ЭО-22-27 были выражены
больше, чем у космонавтов ЭО-1-11, хотя длительность пребывания в невесо-
мости была примерно одинаковой.
Так, у космонавтов экспедиций ЭО-1-11 на ОС «Мир», у которых не было
нештатных ситуаций на орбите, использование ППК в полетах длительностью
от 2 до 12 месяцев приводило к уменьшению реакции ЧСС на участке спуска с
орбиты (106 ± 2 уд/мин) по сравнению с длительными полетами без ППК
(126 ± 5 уд/мин) и сглаживало различие в выраженности синусовой тахикар-
дии на этапе возвращения на Землю между полетами разной продолжи-
тельности [И.Ф.Виль-Вильямс, 1994]. Важно также отметить, что у космонав-
тов этой группы нарушения сердечного ритма при воздействии перегрузок
+Gx на участке спуска с орбиты были отмечены в 22 % исследований. Во всех
случаях они проявлялись в виде редких одиночных монотонных экстрасистол.
Ударные перегрузки приземления все космонавты этой группы перенесли
без болевых ощущений.
При осмотре после приземления у части космонавтов наблюдали единич-
ные петехиальные геморрагии в кожные покровы спины, лишенные противо-
давления. Множественных и сливных кровоизлияний не было ни в одном слу-
чае.
Результаты исследований, проведенных в ЭО-22-ЭО-27, в которых космо-
навты в ряде случаев не могли выполнить в полной мере рекомендованный
режим профилактических мероприятий в полете в связи нештатными ситуа-
циями на ОС, выявили совсем другую картину. У космонавтов этой группы при
воздействии перегрузок на участке торможения в атмосфере после невесо-
мости длительностью от 6 до 12,5 месяца синусовая тахикардия носила более
выраженный характер (122 ± 1 уд/мин), чем у космонавтов экипажей ЭО-1 -
ЭО-11 (табл. 5, гл. 13). По сравнению с кратковременными полетами ЧСС у
космонавтов ЭО-22-ЭО-27 на участке спуска с орбиты после длительной не-
весомости также достоверно (р < 0,05) возрастала, несмотря на применение
ППК. Различий в частоте дыхания у космонавтов указанных групп не было.
Нарушения сердечного ритма у космонавтов ЭО-22-27 были зарегистриро-
ваны в 42 % случаев, т.е. в 2 раза чаще, чем у космонавтов экипажей ЭО-1 -
11. В большинстве случаев они носили характер одиночной экстрасистолии.
524
Переносимость космонавтами перегрузок +Gx
Однако у одного космонавта ЭО-23 на участке спуска после длительной
(186 суток) невесомости были зарегистрированы множественные (всего 152)
политопные одиночные и групповые желудочковые экстрасистолы с эпизо-
дами аллоритмии (рис. 12, гл. 13).
Эти нарушения сердечного ритма носили прогностически неблагоприятный
характер и свидетельствовали о резком снижении переносимости перегрузок
[А.Р.Котовская и соавт., 2001].
Таблица 5 (гл. 13)
Физиологические показатели при воздействии перегрузок +Gx на участке спуска
с орбиты после длительной невесомости при использовании ППК у космонавтов
ЭО-1 - ЭО-11 и ЭО-22 - ЭО-27 на ОС «Мир»
Показа- тели Экспе- диции Число наблю- дений Участок спуска с орбиты на Землю
До +Gx, -10 мин. +Gx макс. Ввод пара- шютов Полет на пара- шюте При- земле- ние
ЧСС, уд/мин ЭО-1- ЭО-11 27 80 ±2 106 ±2 120 ±4 89 ±3 104 ±3
ЭО-22- ЭО-27 12 82 ±5 *122 ± 1 132 ±6 94 ±6 *120 ±6
чд, цикл/ мин ЭО-1- ЭО-11 27 16 ± 1 23 ± 1 26 ± 1 18 ± 1 21 ±1
ЭО-22- ЭО-27 12 15 ±2 23 ±2 27 ±2 19 ± 1 21 ± 1
*Р < 0,05 при сравнении данных, полученных у космонавтов ЭО-1-11 и у
космонавтов ЭО-22-27.
Важно отметить, что и до начала действия перегрузок у этого космонавта в
условиях невесомости наблюдали аналогичные нарушения сердечного ритма.
В этой связи можно предположить, что причина указанной аритмии заклю-
чалась в перестройке механизмов регуляции функций сердечно-сосудистой
системы в условиях длительного КП. Этому, очевидно, способствовало воз-
никновение в указанном полете многочисленных нештатных ситуаций на ор-
бите, что вызывало постоянное эмоциональное напряжение и мешало, со
слов этого космонавта, выполнению комплекса профилактических мероприя-
тий в полете в полном объеме.
Ударные перегрузки приземления космонавты ЭО-22 и ЭО-24-ЭО-27
перенесли без болевых ощущений.
У космонавтов ЭО-23 при отказе двигателя мягкой посадки во время удара
о грунт возникли явления общего дискомфорта и болевые ощущения. У од-
ного космонавта появились боли в верхней части живота, у другого - в об-
ласти левого плеча, которые быстро исчезли.
При осмотре кожных покровов у одного космонавта ЭО-23 были отмечены
множественные, местами сливные петехиальные кровоизлияния в над-
лопаточных областях и в области лопаток, занимавшие большую площадь
(34 х 12 см). У другого космонавта ЭО-23 были обнаружены петехиальные
525
Глава 13
кровоизлияния на спине справа и слева в виде полос размерами 10 х 0,2 см и
12 х 0,2 см соответственно.
Таким образом, результаты проведенных исследований свидетельствовали
о том, что космонавты экспедиций ЭО-22-ЭО-27 перенесли воздействие
перегрузок +Gx на этапе возвращения на Землю ценой заметно более выра-
женного напряжения физиологических систем организма, чем космонавты
экипажей ЭО-1-ЭО-11.
Рис. 12 (гл. 13). Электрокардиограмма в отведении DS при воздействии перегрузок +Gx на
участке спуска на Землю после 186-суточного полета у одного из космонавтов на ОС
«Мир». I-до начала действия перегрузок; II - при воздействии перегрузок на участке
торможения; III-при воздействии перегузок +1 Gx после ввода парашютов.
Ех - множественные зкстрасистолы,
по горизонтальной оси - отметки времени спуска, секунды
Полученные результаты дают основание полагать, что неполный объем
применения профилактических мероприятий в полете и развитие нештатных
ситуаций на участке спуска с орбиты (отказ двигателя мягкой посадки)
следует рассматривать в качестве факторов, которые могут привести к
ухудшению переносимости перегрузок на этапе возвращения на Землю,
несмотря на применение ППК.
Переносимость перегрузок на участке спуска с орбиты в космическом
полете рекордной продолжительности (438 суток)
Проведен анализ переносимости перегрузок направления грудь - спина
(+Gx) врачом-космонавтом В.В.Поляковым в КП длительностью 438 суток,
осуществленном в составе ЭО-15-17 на ОС «Мир».
526
Переносимость космонавтами перегрузок +Gx
На участке выведения космического корабля на орбиту врач-космонавт
перенес воздействие перегрузок +Gx величиной до 3,7 G хорошо. Его само-
чувствие на этом участке полета было удовлетворительным. Синусовая тахи-
кардия и тахипноэ были выражены умеренно. Нарушения сердечного ритма и
признаки патологических изменений на ЭКГ отсутствовали (табл, б, гл. 13).
Прирост ЧСС и ЧД на по сравнению с действием перегрузок на центрифуге по
аналогичному графику составил +14,2 и +50 % соответственно. Полученные
результаты свидетельствовали о хорошей переносимости перегрузок врачом-
космонавтом на участке взлета.
Таблица 6 (гл. 13)
Физиологические показатели у врача-космонавта В.В.Полякова при воздействии
перегрузок грудь - спина (+Gx) на заключительном этапе 438-суточного полета
Показа- тели Участок выведения Участок спуска с орбиты на Землю
До +Gx, -9 мин +Gx max, 3,7 G До +Gx +Gx, 3,8 G Ввод пара- шютов, 3,5 G Полет на парашюте, 1G Призем- ление 19 G и 22 G
ЧСС, уд/мин 82 96 72 102 120 120 - 90 108
ЧД, цикл/мин 20 27 14 33 39 37-27 36
Синусовая аритмия, A R-R ЭКГ, с 0,06 0,04 0,03- 0,14 0,03- 0,14 0,03- 0,06 0,02 - 0,08 0,04
Наруше- ния сердеч- ного ритма - - 2 Ex С/в пар. 3 Ex с/в од. 12 Ех с/в од. 12 Ех с/в од. -
Примечание. Ех - экстрасистолы; с/в - суправентрикулярные; од. - одиночные;
пар. - парные. Всего на участке спуска зарегистрировано 29 экстрасистол, из них при
воздействии перегрузок +Gx - 27, в условиях невесомости - 2 экстрасистолы.
Во время КП космонавт использовал комплекс средств профилактики не-
благоприятного влияния невесомости на организм, включавший физические
тренировки, ОДНТ-тренировки, ношение нагрузочных костюмов и ряд других
средств [А.И.Григорьев и соавт., 1990].
При подготовке к спуску с орбиты после невесомости врач-космонавт ис-
пользовал два ППК бескамерного типа «Каркас-3» и «Кентавр». Он провел
подгонку этих костюмов к телу с помощью шнуровок и застежек-молний за 2
суток до спуска с орбиты и проверил правильность этой подгонки при на-
девании костюмов в день спуска.
На всех этапах спуска КК на Землю после 438-суточного пребывания в
невесомости врач-космонавт в целом чувствовал себя удовлетворительно.
527
Глава 13
На участке отделения от ОС «Мир» до включения двигателя на тор-
можение самочувствие врача-космонавта существенно не изменялось, хотя
накануне он спал всего 3-4 часа. ЧСС в этот период составляла 72 уд/мин,
ЧД - 14 цикл/мин. На ЭКГ были зарегистрированы 2 монотонные парные суп-
равентрикулярные экстрасистолы. Перед входом в плотные слои атмосферы
врач-космонавт подтянул привязные ремни, что обеспечило плотное при-
легание туловища к ложементу.
На участке торможения в плотных слоях атмосферы космонавт перенес
воздействие перегрузок величиной до 3,8 G в течение 7 минут 30 секунд
субъективно тяжелее, чем в дополетных исследованиях на центрифуге по
графику спуска.
За счет воздействия перегрузок в поперечном направлении грудь - спина
(+Gx) ощущалось нарастающее давление по всему телу, особенно в области
грудной клетки и живота. Отмечалось смещение тканей лица и слезотечение.
Появились небольшие затруднения дыхания и речи.
Действие продольной составляющей перегрузок в направлении голова -
таз (+Gz), связанное с наклоном спинки кресла под углом 80° к вектору
воздействия, проявлялось в увеличении упора на ноги с нарастанием пере-
грузки и в возникновении утомления мышц ног. Зрительные расстройства
отсутствовали.
Вестибуловегетативные реакции в виде ощущения головокружения также
появились в начале действия перегрузок. Однако космонавт применил ряд
приемов в виде напряжения шейных мышц, и эти явления удалось купи-
ровать.
На пике перегрузок величиной 3,8 G синусовая тахикардия возрастала до
102 уд/мин, тахипноэ - до 33 цикл/мин. Прирост ЧСС и ЧД при перегрузке
величиной 3,8 G по сравнению с дополетными исследованиями на центрифуге
по графику спуска составил 41,6 и 175 % соответственно. На ЭКГ были заре-
гистрированы 3 одиночные монотонные суправентрикулярные экстрасистолы.
На других участках спуска с орбиты на Землю - при действии ударных
перегрузок до 3,5 G во время ввода парашютов и при полете в атмосфере при
перегрузке величиной 1 G - самочувствие космонавта существенно не изме-
нялось. Выраженных вестибуловегетативных реакций (тошноты и рвоты) не
было. Отмечались синусовая тахикардия и тахипноэ. На ЭКГ были зарегист-
рированы монотонные одиночные редкие суправентрикулярные экстра-
систол ыд
При действии ударных перегрузок приземления величиной 19 G (при
включении двигателя мягкой посадки) и 22 G (при касании грунта) общее
состояние космонавта было удовлетворительным, хотя он получил ушиб
левого локтевого сустава.
После посадки его самочувствие было удовлетворительным (см рис. 13, гл.
13 на цвет, вкладке).
У него появились небольшие вестибуловегетативные реакции в виде
покачивания при ходьбе и нарушения координации движений. Тошноты и
рвоты не было.
При осмотре кожных покровов через 8 часов после посадки были обнару-
жены петехиальные кровоизлияния в области спины в виде ограниченных
полос размерами 10 х 0,3 см по аксиллярным линиям. В области левого лок-
тевого сустава кровоподтеков не было.
528
Переносимость космонавтами перегрузок +Gx
Полученные результаты свидетельствуют о том, что врач-космонавт удо-
влетворительно перенес воздействие перегрузок на участке спуска с орбиты
после 438-суточной невесомости при использовании в полете средств профи-
лактики неблагоприятного действия невесомости и применении двух ППК
(«Каркас» и «Кентавр») на этапе возвращения на Землю. Его общее состоя-
ние и самочувствие существенно не нарушались.
Проведенные исследования также показали, что в полете длительностью
438 суток на участке спуска с орбиты не было выявлено каких-либо новых
физиологических реакций, ранее не отмечавшихся на этапе возвращения на
Землю в полетах меньшей длительности других космонавтов, использо-
вавших, как и врач-космонавт, ППК.
Ех имеется
Ех22%
105
102
99
ЧД циклов/мин
438 сут
65 - 366 сут
Длительность полетов
Ы Полет В.В.Полякова
Е2 Группа космонавтов
Рис. 14 (гл. 13). Изменения физиологических показателей у врача-космонавта
В.В.Полякова при действии перегрузок +Gx на участке спуска
после 438-суточного полета
Так, изменения ЧСС в указанных условиях у врача-космонавта и у других
космонавтов были сходными (рис. 14, гл. 13). ЧД при действии перегрузок в
438-суточном полете была на 37,5 % больше, чем средние значения этого
показателя в более коротких полетах у других космонавтов. Вместе с тем
значения ЧД в 438-суточном полете у врача-космонавта (33 цикл/мин) не
выходили за пределы индивидуальных колебаний этого показателя (от 18 до
529
Глава 13
38 цикл/мин) у других космонавтов в полетах длительностью от 65 до 366
суток. Особенно важно отметить, что в полетах меньшего срока, чем 438-су-
точный полет, в 22 % наблюдений была отмечена одиночная экстрасистолия.
Сравнение двух полетов врача-космонавта длительностью 241 сутки (1988-
1989) и 438 суток (1994-1995) показало, что существенных различий в выра-
женности синусовой тахикардии и тахипноэ в указанных условиях не было
(рис. 15, гл. 13). Однако нарушения сердечного ритма возникали только в
более продолжительном полете.
Причина появления нарушений сердечного ритма в 438-суточном полете,
по-видимому, была связана с увеличением возраста космонавта с 47 лет во
время первого полета до 53 лет во втором полете и с изменением в этой
связи реакции сердечно-сосудистой системы на воздействие перегрузок.
ЧД, цикл/мин
зз
32
31
зо
438 сут
53 года
s Второй полет
241 сут
47 лет
ЕЗ Первый полет
Рис, 15 (гл, 13). Изменения физиологических показателей у врача-космонавта
В. В. Поля коса при действии перегрузок +бх на участке спуска
после 438-суточного полета по сравнению с 241-суточным полетом
Это предположение подтверждается тем, что в исследованиях на
центрифуге перед первым полетом нарушения сердечного ритма отсут-
ствовали. В аналогичных исследованиях на центрифуге перед 438-суточным
полетом при воздействии перегрузок тех же режимов были зарегистрированы
3 одиночные монотонные суправентрикулярные экстрасистолы.
Таким образом, космонавт В.В.Поляков перенес воздействие перегрузок
+Gx на участке выведения КК на орбиту хорошо, на этапе спуска его на
Землю после 438-суточной невесомости - вполне удовлетворительно, хотя и
ценой заметного напряжения физиологических систем организма.
530
Переносимость космонавтами перегрузок +Gx
Полученные результаты свидетельствовали об эффективности средств
профилактики негативных последствий невесомости, использованных в усло-
виях 438-суточного полета, а также ППК, примененных на этапе возвращения
на Землю.
Влияние возраста на переносимость космонавтами перегрузок на
участках выведения КК типа «Союз» на орбиту и спуска их с орбиты
после разной длительности пребывания в невесомости
Проведены исследования переносимости перегрузок +Gx космонавтами
разных возрастных групп (31-35, 36-40, 41-45, 46-50 и 51-55 лет) на
участках выведения КК на орбиту и спуска на Землю после воздействия крат-
ковременной (< 1 месяца) невесомости без ППК и длительной невесомости с
ППК.
Полученные материалы показали, что на участке выведения не отмечалось
каких-либо заметных изменений переносимости космонавтами перегрузок,
связанных с их возрастом. Во всех случаях переносимость перегрузок оцени-
валась как хорошая.
Таблица 7 (гл. 13)
Частота сердечных сокращений (уд/мин) у космонавтов разного возраста
при воздействии перегрузок +Gx в условиях космических полетов
Воз- раст, лет Участок выведения на орбиту Участок спуска с орбиты
после невесомости < 1 месяца без ППК после невесомости > 1 месяца с ППК
до +Gx, -10 минут +Gx max до +Gx, -10 минут +Gx max до +Gx, -10 минут +Gx max
31-35 94 ±4 (13) * 103 ±3 (13) 74 ±9 (4) * 103 ±11 (4) 79 ±3 (7) * 117 ±9 (7)
36-40 85 ±3 (36) 97 ±2 (36) 79 ±8 (8) 102 ±9 (8) 81 ±3 (16) * 111 ± 3 (16)
41-45 86 ±2 (36) 96 ±3 (36) 81 + 2 (6) * 118 ±8 (6) 79 ±2 (22) * 106 ±3 (22)
46-50 83 ±4 (16) # 89 ±5 (16) 70 ±8 (4) 90 ±8 (4) 80 ±7 (8) * 119 ±8 (8)
51-55 90 ±3 (7) 108 ±5 (7) 84 + 0 Ш 96 ±0 (1) 76 ±4 (3) * 116 ±7 —13)
*Р < 0,05 при сравнении данных до +Gx и при +Gx max, #р < 0,05 при сравнении
разных возрастных групп ( 31-35 лет); в скобках приведено число наблюдений.
Общее состояние космонавтов, их ощущения, хронотропная реакция
сердца и изменения частоты дыхания у лиц разного возраста, как правило,
существенно не различались (табл. 7 и 8, гл. 13).
531
Глава 13
Нарушения сердечного ритма проявлялись в виде одиночных супра-
вентрикулярных или желудочковых экстрасистол. У лиц старших возрастных
групп (46-50 и 51-55 лет) экстрасистолию отмечали несколько чаще (в 12 ± 8
и 16 ± 16 % исследований соответственно), чем у лиц более молодого воз-
раста (в 7 ± 7 и 6 ± 4 % случаев соответственно).
Однако достоверных различий в частоте возникновения и характере
нарушений сердечного ритма у космонавтов разного возраста на этом участке
полета не наблюдалось.
На участке спуска с орбиты после кратковременной невесомости (без ППК)
также не было выявлено каких-либо различий в переносимости перегрузок в
зависимости от возраста космонавтов при анализе их самочувствия и реакции
со стороны ЧСС и ЧД (см. табл. 7 и 8, гл. 13). Что касается нарушений сер-
дечного ритма, то была отмечена статистически значимая тенденция (р < 0,2)
к более частому их появлению у космонавтов в возрасте 46-50 и 51-55 лет (в
50 ± 28 и 100 % исследований соответственно) по сравнению с космонавтами
более молодого возраста - от 30 до 35 лет (рис. 16, гл. 13). Во всех случаях
были зарегистрированы одиночные монотонные (суправентрикулярные или
желудочковые) экстрасистолы.
Таблица 8 (гл. 13)
Частота дыхания (цикл/мин) у космонавтов разного возраста при воздействии
перегрузок +Gx в условиях космических полетов
Возраст, лет Участок выведения на орбиту Участок спуска с орбиты
после невесомости < 1 месяца без ППК после невесомости > 1 месяца с ППК
до +Gx, -10 минут +Gx max до +Gx, -10 минут +Gx max До +Gx, -10 минут +Gx max
31-35 17 ±3 (И) 23 ±2 (И) 19 ±2 (4) * 25 ±1 (4) 17 ± 1 (7) * 27 ±2 (7)
36-40 19 ± 1 (32) 21 ±1 (32) 15 ±1 (8) * 23 ±2 (8) 18 ±1 (16) * 26 ± 1 (16)
41-45 15 ±1 (33) 18 ±1 (33) 15 ± 1 (6) * 22 ± 1 (6) 15 ±1 (22) * # 22 ±1 (22)
46-50 18 ± 1 (15) 20 ± 1 (15) 14 ± 1 (4) * 20 ±2 (4) 18 ±2 (8) * 26 ±2 (8)
51-55 16 ±2 (7) 20 ±2 (7) 13 ±0 (1) 17 ±0 (1) 15 ±1 (3) * 27 ±3 (3)
*Р < 0,05 при сравнении данных до +Gx и при +Gx max, # р < 0,05 при сравнении
разных возрастных групп ( 31-35 лет); в скобках приведено число наблюдений.
На участке спуска с орбиты после длительной невесомости (с ППК) также
не наблюдалось существенных различий в самочувствии, выраженности
синусовой тахикардии и тахипноэ у космонавтов разных возрастных групп
(см. табл. 7 и 8, гл. 13).
Иная картина наблюдалась при анализе нарушений сердечного ритма.
532
Переносимость космонавтами перегрузок +Gx
У космонавтов 31-35 лет экстрасистолия при воздействии перегрузок на
этапе возвращения на Землю после длительного пребывания в условиях
невесомости была отмечена в 14 ± 14 % наблюдений. С увеличением воз-
раста космонавтов до 36-40, 41-45, 46-50 и старше 50 лет отмечалась
тенденция (р < 0,2) к более частому появлению экстрасистолической аритмии
(до 25 ± 11, 35 ± 11, 38 ± 18 и 67 ± 33 % соответственно) по сравнению с
космонавтами в возрасте 31-35 лет (см. рис. 16, гл. 22).
Анализ форм нарушений сердечного ритма в указанных условиях показал,
что в большинстве случаев после длительной невесомости экстрасистолия
носила одиночный характер и проявлялась в виде монотонных суправент-
рикулярных или желудочковых экстрасистол. Однако у двух космонавтов бы-
ли отмечены более сложные виды экстрасистолической аритмии.
Частота нарушений сердечного ритма, %
------------- 31 -35 ------------- 41 -45 ------------- 51 -55
**************** 36-40 — — — — 46 - 50 Возраст , лет
Рис. 16 (гл. 13). Частота нарушений сердечного ритма при воздействии перегрузок +Gx
на участках выведения и спуска с орбиты у космонавтов разного возраста
Так, у одного космонавта в возрасте 53 лет при воздействии перегрузок на
заключительном этапе длительного полета наблюдали редкие одиночные суп-
равентрикулярные экстрасистолы и эпизоды групповых (парных) монотонных
суправентрикулярных экстрасистол. Экстрасистолическая аритмия возникла в
условиях невесомости и продолжалась на участке спуска с орбиты. Указанные
нарушения сердечного ритма не относились к числу лимитирующих устой-
чивость человека к перегрузкам, поэтому их переносимость у этого космо-
навта была признана удовлетворительной.
У другого космонавта в возрасте 43 лет были зарегистрированы мно-
жественные политопные желудочковые экстрасистолы, в том числе одиноч-
ные, групповые и системные типа аллоритмии. Аналогичные нарушения
сердечного ритма у этого космонавта наблюдали и перед спуском с орбиты,
что свидетельствовало о выраженной перестройке механизмов регуляции сер-
дечного ритма в условиях невесомости.
533
Глава 13
Ввиду прогностически неблагоприятного характера указанной аритмии
сердечной деятельности переносимость перегрузок у этого космонавта была
оценена как сниженная.
Важно подчеркнуть, что приведенные данные свидетельствовали о том,
что при воздействии перегрузок +Gx на заключительном этапе длительных
КП отмечалась тенденция (р < 0,2) к увеличению частоты нарушений сер-
дечного ритма с увеличением возраста космонавтов.
Особенно отчетливо эта тенденция проявлялась у космонавтов старше 45-
50 лет.
Полученные материалы согласуются с результатами исследований на цент-
рифуге, выполненных В.Ю.Лукьянюком (1984), которые показали, что с уве-
личением возраста закономерно повышалась частота возникновения нару-
шений сердечного ритма.
Анализ данных литературы свидетельствует о том, что в генезе нарушений
сердечного ритма при действии перегрузок на заключительном этапе КП раз-
ной продолжительности важную роль играют три группы факторов:
- перестройка регуляции функций сердечно-сосудистой системы в усло-
виях невесомости;
- нарушения регуляции ритма сердца при воздействии перегрузок,
связанные со смещением сердца в грудной клетке под влиянием инерционных
сил, изменениями кровенаполнения полостей сердца, изменениями тонуса
вегетативных центров регуляции сердечно-сосудистой системы, рефлектор-
ными влияниями с различных органов и частей тела, гипоксией миокарда и
пр. [П.В.Васильев, А.Р.Котовская, 1975];
- возрастными особенностями регуляции сердечного ритма.
Известно, что с возрастом ослабляются нервные влияния на сердце,
снижается автоматизм синусового узла, ухудшается проводимость в отдель-
ных участках миокарда и образуются очаги нарушенного метаболизма.
Немаловажная роль в развитии аритмий сердца у лиц старшего возраста
принадлежит снижению содержания в клетках ионов калия и повышению
чувствительности сердца к катехоламинам [О.В.Коркушко, 1980; А.Р.Котов-
ская, И.Ф.Виль-Вильямс, В.Ю. Лукьянюк, 1986].
Можно полагать, что все указанные факторы могли способствовать воз-
никновению нарушений сердечного ритма у космонавтов старше 45 лет при
воздействии перегрузок +Gx на участке спуска с орбиты после невесомости
различной продолжительности.
Таким образом, в результате проведенных исследований определены
возрастные особенности физиологических реакций космонавтов на воздейст-
вие перегрузок +Gx в реальных условиях КП на российских КК типа «Союз».
У космонавтов старше 45-50 лет на участке спуска отмечалась отчетливая
тенденция к более частому появлению нарушений сердечного ритма по
сравнению с космонавтами более молодого возраста.
Вместе с тем, указанные нарушения, как правило, проявлялись в виде
редких одиночных монотонных экстрасистол и не относились к числу крити-
ческих симптомов, лимитирующих переносимость человеком перегрузок.
Однако в отдельных случаях у космонавтов в возрасте старше 40 лет были
отмечены прогностически неблагоприятные нарушения сердечного ритма в
виде групповых и системных экстрасистол типа аллоритмии.
534
Переносимость космонавтами перегрузок +Gx
Переносимость космонавтами перегрузок на участках выведения
космических кораблей типа «Союз» на орбиту
и спуска с орбиты в первичных и в повторных полетах
Проведен анализ переносимости перегрузок одними и теми же космонав-
тами в первичных и повторных космических полетах на кораблях типа «Союз»
на ОС «Салют-б и -7», ОС «Мир».
На участке выведения КК «Союз» на орбиту условия полетов у всех кос-
монавтов были сходными: значения перегрузок не превышали 3,7 G, а реак-
ции организма на эти перегрузки не были изменены предшествующими
неблагоприятными воздействиями.
Анализ переносимости перегрузок на этом участке у 20 космонавтов, осу-
ществивших первичные и повторные полеты, показал, что самочувствие кос-
монавтов во всех полетах было удовлетворительным. Большинство космо-
навтов, по их субъективной оценке, перенесли воздействие перегрузок на
участке выведения на орбиту во 2-м полете легче, чем в 1-м. Это проявлялось
в менее выраженном чувстве тревоги и волнения, так как ощущения, которые
возникали при воздействии перегрузок на этом участке, были им уже зна-
комы, а успешное осуществление 1-го полета создавало уверенность в тех-
нической безопасности 2-го полета.
Анализ изменений физиологических показателей на этапе выведения на
орбиту показал, что у одних космонавтов выраженность физиологических
реакций была больше во 2-м полете, у других космонавтов в 1-м. Однако эти
различия были, как правило, небольшими. В целом по группе синусовая
тахикардия и тахипноэ в первичных и повторных полетах на участке выве-
дения корабля на орбиту достоверно не различались (табл. 9, гл. 13). Нару-
шения сердечного ритма были зарегистрированы во 2-м полете у одного кос-
монавта; в 1-м полете аритмий сердечной деятельности у него не наблю-
далось.
Что касается участка спуска с орбиты, то в первичных и повторных
полетах одних и тех же космонавтов значения перегрузок также существенно
не различались. Однако у многих космонавтов условия, предшествующие
спуску с орбиты, в первичных и повторных полетах были разными: один
полет был кратковременным (< 1 месяца), другой - длительным (> 1 месяца);
в одном полете на этапе возвращения на Землю использовался ППК, а в
другом полете ППК не применялся. В этой связи было проведено сопостав-
ление близких по условиям первичных и повторных полетов. Такой анализ
был проведен для трех космонавтов, у которых в первичных и повторных
полетах спуску с орбиты предшествовало длительное (> 1 месяца) пре-
бывание в невесомости, сроки полетов отличались не более чем на 10 суток и
во всех полетах на этапе возвращения на Землю использовался ППК.
Результаты исследований показали, что самочувствие указанных космо-
навтов на участке спуска с орбиты в первичных и повторных полетах было
удовлетворительным. Зрительных расстройств и выраженных затруднений
дыхания не было.
Эмоциональное напряжение, согласно отзывам космонавтов, было меньше
выражено на этапе возвращения во 2-м полете, так как они уже имели
представление о том, как перегрузки действуют на организм на этом этапе, и
535
Глава 13
могли применить ряд методических приемов для оптимальной их переноси-
мости (установить защитное напряжение мышц ног и брюшного пресса,
фиксировать голову и взор для предупреждения возникновения оптоки-
нетических реакций и пр.).
Таблица 9 (гл. 13)
Физиологические показатели (М ± т) при воздействии перегрузок +Gx max
на участке выведения на орбиту в первичных и повторных полетах
у одних и тех же космонавтов
Космо- навты ЧСС, уд/мин ЧД, цикл/мин
1-й полет 2-й полет разница между 2-м и 1-м полетами, % 1-й полет 2-й полет разница между 2-м и 1-м полетами, %
1 108 114 + 5 24 22 -8
2 107 104 -3 18 20 +11
3 70 78 +11 14 18 +28
4 126 126 0 21 18 -14
5 86 90 +5 18 20 +11
6 108 101 -6 - - -
7 78 96 +23 17 27 +59
8 102 85 -17 26 32 +23
9 102 114 +12 20 19 -5
10 108 96 -И 16 13 -19
И 94 82 -13 - - -
12 94 74 -21 - - -
13 108 102 -6 16 18 +11
14 114 114 0 - -
15 103 114 +11 21 16 -24
16 96 144 +50 17 18 +6
17 84 78 -7 28 22 -21
18 84 80 -5 26 20 -23
19 114 123 +8 24 21 -13
20 90 77 х5 21 17 -19
М ± m 99 ± 3 100 ±4 +2 ± 3 20 ± 1 20 ± 1 -0,5 ± 5
п 20 20 20 16 16 16
Примечание. Различие данных, полученных в 1-м и 2-м полетах, недостоверно.
Анализ изменений физиологических показателей на этапе возвращения на
Землю показал, что имелись небольшие индивидуальные различия физиоло-
гических реакций космонавтов на воздействие перегрузок в первичных и пов-
торных полетах.
536
Переносимость космонавтами перегрузок +Gx
Так, у двух космонавтов выраженность синусовой тахикардии во 2-м по-
лете была меньше, чем в 1-м; у одного космонавта различий не было. Частота
дыхания у всех космонавтов во 2-м полете была несколько меньше, чем в 1-м.
Однако в целом по группе синусовая тахикардия и тахипноэ в первичных и
повторных полетах на этапе спуска с орбиты на Землю достоверно не раз-
личались (табл. 10, гл. 13).
Таблица 10 (гл. 13)
Физиологические показатели (М ± т) при воздействии перегрузок +Gx max
на участке спуска с орбиты в первичных и повторных полетах
длительностью > 1 месяца с ППК у одних и тех же космонавтов
Кос- мо- нав- ты Длительность полетов, сутки ЧСС, уд/мин ЧД, цикл/мин
1-й полет 2-й полет 1-й полет 2-й полет Разница между 2-м и 1-м полетами, % 1-й пдлет 2-й полет Разница между 2-м и 1-м полетами, %
1 176 189 126 126 0 25 21 -16
2 189 179 97 96 -1 22 19 -14
3 197 185 114 108 -5 20 17 15
М ± m 112± 8 110±8 -2 ± 1 22 ± 1 19 ± 1 -15 ± 0,5
п 3 3 3 3 3 3
Примечание. Различие данных, полученных в 1-м и 2-м полетах, недостоверно.
Нарушения сердечного ритма на этапе возвращения на Землю были
отмечены в повторном полете у одного космонавта; в первичном полете их не
было. При осмотре после приземления петехиальные геморрагии в кожные
покровы спины были отмечены у одного космонавта в первичном полете.
Таким образом, проведенные исследования показали, что при воздействии
перегрузок на участках выведения и спуска КК нервно-эмоциональное напря-
жение космонавтов в повторном полете было меньше, чем при первом
полете.
При анализе объективной физиологической информации были отмечены
индивидуальные колебания физиологических реакций космонавтов в
повторных полетах по сравнению с первичными полетами: у одних кос-
монавтов выраженность реакций была больше в 1-м полете, у других ко-
смонавтов - во 2-м.
Однако в целом не наблюдалось статистически значимых различий в изме-
нениях физиологических показателей в повторных полетах по сравнению с
первичными при действии перегрузок +Gx на участке выведения КК «Союз»
на орбиту и спуска его на Землю.
537
Глава 13
Концепция противоперегрузочной защиты космонавтов
в реальных условиях КП
Перегрузки сопровождают любой КП, поэтому противоперегрузочная за-
щита космонавтов занимает одно из центральных мест в системе медицин-
ского обеспечения безопасности пилотируемых полетов.
Результаты исследований, проведенных в полетах на кораблях типа «Со-
юз» у экипажей ОС «Салют-б, -7» и ОС «Мир», позволили сформулировать
концепцию противоперегрузочной защиты космонавтов для участков выведе-
ния и спуска КК [А.Р.Котовская, И.Ф.Виль-Вильямс, 2000].
В соответствии с современными представлениями о противоперегрузочной
защите космонавтов на участке выведения КК на орбиту необходимо
следующее:
- проведение предполетной подготовки: медицинского отбора к участию
в полетах лиц с хорошей или удовлетворительной исходной устойчивостью к
перегрузкам; общефизической подготовки и специальной подготовки на
центрифуге, что позволяет повысить индивидуальную устойчивость космо-
навтов к перегрузкам;
- придание телу космонавта оптимального положения (80° к вектору
перегрузки) с целью обеспечения воздействия на него перегрузок направ-
ления грудь - спина (+Gx). При такой позе направление вектора перегрузки
не совпадает с направлением магистральных сосудов тела, что затрудняет
перераспределение крови от головы к ногам и способствует сохранению кро-
вообращения в бассейне сонных артерий на достаточном уровне;
- обеспечение плотного прилегания туловища к индивидуально профи-
лированному ложементу для создания противодавления при действии пере-
грузок.
Для участка выведения КК на орбиту не требуется применения специ-
ального средства противоперегрузочной защиты космонавтов (ППК), так как
перегрузки на этом участке полета действуют на системы организма, не под-
вергавшегося предшествующим неблагоприятным воздействиям.
Совсем другая ситуация существует по отношению к противоперегру-
зочной защите космонавтов на участке спуска на Землю после пребывания в
невесомости.
Известно, что земное тяготение наложило свой отпечаток на развитие,
строение, функцию и поведение живых организмов, существующих на Земле.
Постоянное влияние силы земного тяготения привело к формированию слож-
ного механизма различных связей, благодаря которому осуществляется
регуляция постоянства внутренней среды целостного организма и его рав-
новесия с внешней средой. Естественно, что отсутствие силы тяжести должно
привести к соответствующим перестройкам в организме.
Невесомость - чуждая для человека среда. Попав в эту среду, организм
вынужден приспосабливаться к новым условиям жизни. Происходит процесс
адаптации к невесомости, но какой ценой? - ценой снижения его устойчи-
вости к физическим нагрузкам, действию перегрузок при возвращении кораб-
ля на Землю, к сохранению вертикальной позы и т.д. В этой связи для проти-
воперегрузочной защиты космонавтов на участке спуска с орбиты особое
значение будут приобретать средства профилактики неблагоприятного влия-
ния невесомости на организм (физические тренировки, тренировки с воз-
538
Переносимость космонавтами перегрузок +Gx
действием отрицательного давления на нижнюю часть тела и водно-солевые
добавки), ответственные за гравитационную устойчивость организма [А.Р.Ко-
товская, И.Ф.Виль-Вильямс, 2000]. Эти средства, как правило, адресованы к
первичным или пусковым эффектам невесомости и направлены на имитацию
гидростатического градиента давления крови на сосуды, профилактику гипо-
динамии и повышение общей резистентности организма [А.М.Генин, И.Д.Пес-
тов, 1997].
Исходя из изложенного, концепция противоперегрузочной защиты космо-
навтов применительно к этапу спуска с орбиты включает следующие поло-
жения:
- противоперегрузочная защита должна начинаться еще в процессе
космического полета путем применения физических тренировок, тренировок с
отрицательным давлением на нижнюю часть тела, приема водно-солевых
добавок и ряда других средств;
- использование оптимальной позы космонавта в кресле космического
корабля (80° к вектору перегрузки);
- использование ППК после пребывания в невесомости любой длитель-
ности;
- применение индивидуально профилированных ложементов с системой
фиксации тела для создания эффективного противодавления при действии
перегрузок;
- применение демпфирующих посадочных устройств для снижения вели-
чины ударных перегрузок в момент приземления.
Совершенно очевидно, что для противоперегрузочной защиты космонавтов
в перспективных КП большой продолжительности необходима разработка и
использование в невесомости новых средств профилактики ее отрицательных
последствий, в том числе и искусственной гравитации, создаваемой с помо-
щью центрифуги короткого радиуса.
Заключение
В настоящей работе представлены результаты исследований пере-
носимости перегрузок направления грудь - спина (+Gx) экипажами ОС «Мир»
в КП, выполненных в период с 1986 по 2000 г.
В результате проведенных исследований в 47 экспедициях с участием 108
человек установлено, что на участке выведения КК типа «Союз» на орбиту
искусственного спутника Земли все космонавты перенесли воздействие
перегрузок направления +Gx хорошо.
Подготовка на космодроме к предстоящему полету приводила к появлению
у космонавтов признаков эмоционального напряжения. В кабине космического
корабля они испытывали чувство волнения перед приближающимся стартом и
предстоящей космической миссией. При этом они четко выполняли все
необходимые рабочие операции, предусмотренные этапом подготовки к
старту. Во время всего участка выведения КК на орбиту эмоциональное
напряжение сохранялось.
Космонавты испытывали чувство некоторого давления на тело за счет
действия перегрузок в направлении грудь - спина, ощущали вибрацию
корабля на этом участке полета, а также чувство «провала» при отделении
трех ступеней ракеты-носителя. Зрение было ясным. Болей не возникало.
539
Глава 13
Изменения физиологических показателей носили умеренный характер.
Никаких патологических изменений, лимитирующих переносимость человеком
перегрузок, на участке выведения корабля на орбиту не наблюдалось. Это
давало основание оценить переносимость космонавтами перегрузок на участ-
ке выведения КК «Союз» на орбиту как хорошую.
Переносимость перегрузок на этом участке полета космонавтами раз-
личного возраста была примерно одинаковой. Вместе с тем у космонавтов в
возрасте старше 45 лет отмечена тенденция к увеличению частоты нару-
шений сердечного ритма в виде одиночной экстрасистолии по сравнению с
более молодыми космонавтами (от 30 до 35 лет).
При повторных полетах чувство волнения перед стартом и на участке
выведения корабля на орбиту сохранялось, хотя имеющийся опыт поведения
на этом участке полета создавал чувство большей уверенности в без-
опасности при повторном полете на таком же корабле «Союз», что и в пер-
вый раз. Различий в переносимости перегрузок по объективной информации
не отмечено.
Совершенно очевидно, что медицинский отбор, в том числе с опреде-
лением переносимости перегрузок, общефизическая и специальная подго-
товка на центрифуге являются предпосылкой успешного полета на участке
выведения корабля на орбиту. Оптимальная поза в кресле (80° к вектору
перегрузки), наличие индивидуального профилированного ложемента обеспе-
чивали повышение устойчивости человека к действию перегрузок на этом
участке полета. Использования специального ППК на участке выведения кос-
мического корабля на орбиту не требуется.
Иная ситуация существует применительно к участку возвращения кос-
монавтов на Землю. Переносимость перегрузок на участке спуска с орбиты
была исследована у 102 космонавтов в 44 экспедициях.
Подготовка космонавтов к спуску с орбиты на Землю начиналась уже в
условиях невесомости. С приближением окончания космической миссии изме-
няется характер работы службы медицинского обеспечения, Центра управ-
ления полетами и, конечно, сами космонавты начинают готовиться к спуску
на Землю. Все понимают, что пребывание в невесомости сказывается на
функциональном состоянии организма, так как появляются признаки его де-
тренированности.
Спуск с орбиты на Землю является заключительным этапом полета, и от
его исхода зависит успешность космической экспедиции в целом. Это очень
ответственный и эмоционально насыщенный этап полета. Спуск на Землю при
прохождении плотных слоев атмосферы сопровождается воздействием пере-
грузок, режимы которых могут быть разными - от благополучного штатного
до аварийного. Величина ударных перегрузок зависит от своевременности и
правильности работы системы парашютирования и, наконец, от «мягкой» или
«жесткой» посадки на Землю. Все эти перечисленные этапы спуска и при-
земление предъявляют повышенные требования к человеку.
Поэтому на этапе завершения полета усиливается физическая тренировка,
выполняются ОДНТ-тренировки, которые предполагают уменьшить детрени-
рованность организма и лучше подготовить космонавтов к заключительному
этапу полета.
За несколько дней до спуска космонавты выполняют примерку противопе-
регрузочного костюма (ППК) с целью его подгонки в связи с изменившимися
540
Переносимость космонавтами перегрузок +Gx
антропометрическими показателями нижней половины тела. Кроме того, в
день спуска осуществляется прием водно-солевых добавок для повышения
объема циркулирующей крови и улучшения условий функционирования сер-
дечно-сосудистой системы, к которой предъявляются повышенные требова-
ния при действии перегрузок на участке приземления.
Космонавты выполняют в последние дни перед спуском, как правило,
большой объем работы при сборе спускаемого груза и переносе его в транс-
портный корабль «Союз».
Все это, вместе взятое, включая эмоционально-психологическое напряже-
ние в ожидании спуска, приводит к ухудшению сна и появлению чувства уста-
лости перед спуском. Вот именно на таком фоне и начинается для экипажа
завершающий этап полета - спуск транспортного корабля на Землю - отде-
ление от ОС «Мир» и последующее включение тормозной двигательной уста-
новки (ТДУ).
Весь период спуска до Земли (от расстыковки корабля до касания грунта)
занимает примерно 3 часа 20 минут. Прохождение плотных слоев атмосферы
с воздействием длительно-действующих перегрузок от 3,3 до 5,1 G занимает
6-10 минут, спуск на парашюте до Земли - 14-15 минут.
О начале действия перегрузок космонавты узнают по признакам оседания
пыли в кабине корабля. Затем перегрузки начинают быстро нарастать. Вели-
чину перегрузки космонавты, как правило, воспринимают на 2-4 G больше,
чем есть на самом деле. На этом участке полета космонавты испытывают чув-
ство тяжести и давления, тело прижимается к креслу и несколько смещается
вниз.
Субъективно в целом переносимость перегрузок космонавтами оценива-
ется заметно тяжелее, чем на центрифуге по тому же режиму воздействия до
пролета. Появляются затруднение дыхания, ощущение учащенного сердце-
биения, затруднение речи, в ряде случаев слезотечение и нарушение зрения,
неприятное чувство «комка» в горле. Все это проходит на фоне эмоцио-
нального напряжения и желания благополучного завершения спуска. После
раскрытия парашютов и во время перецепки основного парашюта на сим-
метричную подвеску происходит раскачка и закрутка корабля, что приводит у
многих космонавтов к появлению вестибуловегетативных проявлений - уси-
лению саливации, дискомфорту, тошноте, нарушению ориентации в прост-
ранстве и т.п.
И наконец, соприкосновение корабля с Землей. При штатном режиме
«мягкой» посадки - ощущение удара о грунт, без появления боли в теле.
Величина ударной перегрузки, как правило, составляет 4,5-7 G, но в
отдельных случаях ударные перегрузки при «жесткой» посадке могут дости-
гать 22-26 G.
При нештатном режиме посадки, когда двигатель мягкой посадки сра-
батывает преждевременно, как это наблюдалось в полете экипажа ЭО-23,
ударная перегрузка при соприкосновении корабля с грунтом может сущест-
венно возрастать. В указанном случае были отмечены выраженные болевые
ощущения (у одного космонавта - в области плечевого пояса, у другого - в
верхней части живота), которые вскоре прошли.
При встрече с экипажем через 6-9 часов после приземления, проводится
первая оценка состояния космонавтов, опрос переносимости ими участка
спуска, а также осмотр кожных покровов тела при снятии ППК.
541
Глава 13
У многих космонавтов на кожных покровах спины, лишенных противо-
давления, возникают петехиальные кровоизлияния, связанные с действием
перегрузок на этапе возвращения на Землю. Эти геморрагии, как правило, не
носят сливного характера. Однако в отдельных случаях наблюдали кровопод-
теки, занимавшие большую площадь.
В целом подавляющее большинство космонавтов ОС «Мир» удовлетво-
рительно перенесли воздействие перегрузок +Gx на этапе возвращения на
Землю после невесомости разной продолжительности (от 8 до 438 суток) при
использовании штатного комплекса профилактических мероприятий в про-
цессе полета и применения ППК на участке спуска. Лишь у одного космонав-
та, выполнившего 186-суточный полет, при использовании ППК на участке
спуска, но неполном объеме применения профилактических мероприятий в
полете переносимость перегрузок на заключительном этапе КП была при-
знана пониженной в связи с возникновением прогностически неблагопри-
ятных нарушений сердечного ритма.
Установлено, что переносимость человеком перегрузок на этапе возвраще-
ния на Землю зависела от длительности полетов, применения в процессе
полета средств профилактики неблагоприятного влияния невесомости на ор-
ганизм, использования на участке спуска с орбиты ППК и от индивидуальных
реакций космонавтов.
Влияние длительности полетов на переносимость космонавтами перегру-
зок на участке спуска с орбиты особенно четко прослеживалось при анализе
материалов исследований переносимости перегрузок космонавтами ОС
«Салют-6 и -7», выполнивших полеты разной длительности без ППК.
Так, на заключительном этапе кратковременных полетов (от 8 до 12 суток)
без использования средств противоперегрузочной защиты и ППК было отме-
чено заметное напряжение физиологических систем организма, хотя призна-
ков срыва физиологических компенсаторных механизмов в указанных усло-
виях не было.
На участке спуска с орбиты после длительного пребывания в условиях не-
весомости (от 2 до 8 месяцев) при использовании комплекса профилакти-
ческих мероприятий в полете, но без ППК, переносимость перегрузок +Gx
ухудшалась по сравнению с кратковременными полетами. Появлялись призна-
ки срыва физиологических компенсаторных механизмов (зрительные рас-
стройства и относительная брадикардия), что свидетельствовало о необхо-
димости применения на участке спуска с орбиты специальной противопе-
регрузочной защиты.
Положительный эффект применения ППК после длительного пребывания в
условиях невесомости был установлен при сравнительной оценке переноси-
мости перегрузок космонавтами ОС «Мир», которые использовали ППК во
всех полетах, и переносимости перегрузок экипажами ОС «Салют-6» (ЭО-1 -
ЭО-5) и «Салют-7» (ЭО-1 - ЭО-3), в полетах которых ППК не использовался.
Во всех полетах указанных экипажей ОС использовали средства профилак-
тики отрицательного влияния невесомости на организм.
Проведенные исследования показали, что применение комплекса профи-
лактических мероприятий в невесомости и ППК на заключительном этапе
полетов оказывало позитивное влияние на переносимость перегрузок после
длительного пребывания космонавтов в невесомости (от 2 до 14,5 месяца) по
сравнению с длительными полетами (от 2 до 8 месяцев) без ППК.
542
Переносимость космонавтами перегрузок +Gx
Положительные эффекты применения ППК при воздействии перегрузок
+Gx после длительной невесомости заключались в предупреждении возник-
новения зрительных расстройств в связи с наличием продольной состав-
ляющей перегрузок +Gz при позе под углом 80° к вектору перегрузки; устра-
нении необходимости поддерживать защитное напряжение мышц ног и брюш-
ного пресса, что по субъективной оценке космонавтов уменьшало явления
общего утомления; улучшении психоэмоционального состояния космонавтов,
так как применение ППК создавало чувство уверенности в наличии противо-
перегрузочной защиты. Кроме того, применение ППК при воздействии пере-
грузок на заключительном этапе длительных полетов при условии исполь-
зования рекомендованной программы профилактических мероприятий в
невесомости уменьшало выраженность синусовой тахикардии, по сравнению с
полетами без ППК. Однако в случае неполного объема применения профилак-
тических мероприятий в полете такого эффекта, несмотря на использование
ППК, не наблюдалось.
Результаты проведенных исследований позволили также выявить положи-
тельное влияние ППК на переносимость перегрузок на заключительном этапе
кратковременных (< 1 месяца) КП по сравнению с полетами аналогичной
длительности без ППК, что проявлялось снятием защитного напряжения
мышц ног и брюшного пресса и улучшением психоэмоционального состояния
космонавтов.
Представленные материалы служат важным доказательством эффектив-
ности использования ППК при действии перегрузок на участке спуска в поле-
тах разной продолжительности и необходимости его использования при по-
летах любой длительности.
Позитивный эффект применения ППК при действии перегрузок на участке
спуска был связан с «обжатием» нижней половины тела, что препятствует
депонированию крови в сосудах брюшной полости и ног под влиянием
продольной составляющей перегрузки при положении с наклоном спинки
кресла под углом 80° к вектору воздействия. Кроме того, применение ППК
снижало нагрузку на сердечно-сосудистую систему в связи с уменьшением
защитного напряжения мышц, противодействующего перегрузке.
Вместе с тем анализ полученных материалов показал, что применение ППК
не предупреждало возникновения при действии перегрузок нарушений сер-
дечного ритма, затруднений дыхания и речи и вестибуловегетативных реак-
ций, что свидетельствует о необходимости дальнейшего совершенствования
средств профилактики негативных последствий невесомости.
Исследования в полетах экипажей ОС «Мир» позволили также выявить
негативное влияние на переносимость перегрузок +Gx на этапе возвращения
неполного объема применения профилактических мероприятий в КП в связи с
развитием нештатных ситуаций на орбите. Об этом свидетельствовал тот
факт, что у экипажей ЭО-22 - ЭО-27 ОС «Мир», выполнивших полеты в
последний период функционирования станции и испытавших многочисленные
нештатные ситуации, что ограничивало время на выполнение рекомендован-
ной программы профилактических мероприятий, напряжение физиологи-
ческих систем организма при воздействии перегрузок на участке спуска было
более выраженным, чем у экипажей ЭО-1 - ЭО-11, осуществивших полеты в
начальный период полета ОС «Мир» (1986-1992), когда нештатных ситуаций
не возникало. Это проявлялось в увеличении эмоционального напряжения на
543
Глава 13
участке спуска с орбиты, более выраженной синусовой тахикардии и, что
особенно важно, в увеличении частоты возникновения различных нарушений
сердечного ритма. Наряду с одиночными экстрасистолами, наблюдавшимися у
космонавтов экипажей ЭО-1 - ЭО-11, у ряда космонавтов экспедиций ЭО-22 -
ЭО-27 возникали множественные политопные и групповые экстрасистолы. У
одного космонавта экстрасистолия носила прогностически неблагоприятный
характер. Важно отметить, что нарушения сердечного ритма в ряде случаев
возникали в условиях невесомости и усиливались при воздействии перегрузок
на участке спуска с орбиты.
Результаты исследований на ОС «Мир» также показали, что негативное
влияние на переносимость космонавтами ударных перегрузок приземления
может также оказать возникновение нештатных ситуаций на участке спуска с
орбиты в случае отказа двигателя мягкой посадки.
Полученные результаты свидетельствуют и о том, что неполный объем
применения профилактических мероприятий в полете и средств противо-
перегрузочной защиты на участке спуска в связи с развитием нештатных
ситуаций следует рассматривать в качестве существенного фактора, который
может ухудшить переносимость перегрузок на этапе возвращения на Землю.
Повторное участие в КП улучшало психоэмоциональное состояние космо-
навтов на этапе возвращения на Землю, так как ощущения, возникающие при
воздействии перегрузок на этом этапе полета, были им уже знакомы, а успеш-
ное завершение первого полета создавало чувство уверенности в наличии
противоперегрузочной защиты.
Вместе с тем по материалам объективной физиологической информации
были отмечены различия индивидуальных реакций космонавтов на воздейст-
вие перегрузок на участке спуска с орбиты на Землю. У одних космонавтов
выраженность синусовой тахикардии была больше во втором полете, у других
космонавтов в первом. В целом не было обнаружено статистически значимых
различий в изменении физиологических показателей на спуске при повторном
воздействии перегрузок по сравнению с первичными полетами.
Была также изучена переносимость перегрузок в реальных условиях КП
космонавтами разного возраста (от 30 до 55 лет). У космонавтов разных
возрастных групп переносимость перегрузок +Gx на этапе возвращения на
Землю в кратковременных и длительных полетах была удовлетворительной.
Вместе с тем при индивидуальном экспертном прогнозе переносимости
космонавтами перегрузок на участке спуска с орбиты следует учитывать
возрастные особенности физиологических реакций организма на их воздей-
ствие. Установлено, что с увеличением возраста космонавтов старше 45-50
лет наблюдается тенденция к более частому по сравнению с лицами более
молодого возраста появлению нарушений сердечного ритма при действии
перегрузок +Gx на заключительном этапе КП. Кроме того, при действии пере-
грузок на участке спуска после длительной невесомости имеется вероятность
возникновения у лиц старшего возраста серьезных нарушений сердечного
ритма, лимитирующих переносимость перегрузок.
Полученные данные свидетельствуют о необходимости тщательного меди-
цинского отбора космонавтов в возрасте старше 45-50 лет для участия в КП.
Результаты проведенных исследований позволили сформулировать
концепцию противоперегрузочной защиты космонавтов на участке спуска
космического корабля с орбиты на Землю с учетом факторов, повышающих
544
Переносимость космонавтами перегрузок +Gx
устойчивость к действию перегрузок. Эта концепция включает следующие
основные положения: применение в КП средств профилактики снижения
гравитационной устойчивости организма - физических и ОДНТ-тренировок,
приема водно-солевых добавок, фармакологических средств (по необходи-
мости); использование оптимальной позы космонавта в кресле с целью обес-
печения воздействия на него наиболее благоприятного вектора перегрузок
+Gx (80° для кораблей типа «Союз»); обеспечение плотного прилегания туло-
вища к индивидуально профилированному ложементу кресла для создания
эффективного противодавления телу при действии перегрузок; использова-
ние ППК на заключительном этапе КП любой длительности.
Таким образом, результаты исследований на ОС «Мир» позволяют прийти
к заключению о том, что применение существующей системы профилакти-
ческих мероприятий в невесомости и средств противоперегрузочной защиты
обеспечивали с точки зрения переносимости перегрузок медицинскую без-
опасность КП человека длительностью от 8 суток до 14,5 месяца. Вместе с тем
они показали, что использование в длительных КП средств повышения резис-
тентности человека к действию перегрузок не восстанавливает их исходной
переносимости. Эти данные свидетельствуют о необходимости дальнейшего
совершенствования средств противоперегрузочной защиты человека приме-
нительно к медицинскому обеспечению безопасности длительных КП.
Полученные данные позволяют сформулировать основные направления
перспективных исследований по совершенствованию противоперегрузочной
защиты человека на заключительном этапе длительных КП.
Задачей ближайшего будущего является оценка эффективности средств
противоперегрузочной защиты в полетах на МКС у космонавтов с разным
состоянием здоровья при использовании в качестве кораблей-спасателей КК
типа «Союз» и разработка в случае необходимости рекомендаций по совер-
шенствованию этих средств.
Весьма перспективным направлением следует считать совершенствование
штатных средств профилактики детренированности организма, используемых
в условиях невесомости с точки зрения их влияния на последующую пере-
носимость перегрузок на этапе возвращения на Землю.
Особенно важным в этом плане является направление исследований по
совершенствованию схем применения антиаритмических препаратов.
Специального внимания в указанном аспекте требуют также исследования
по разработке фармакологических средств профилактики болезни движения в
длительных КП. Использование указанных средств перед спуском с орбиты на
Землю с учетом индивидуальной предрасположенности космонавтов к бо-
лезни движения, вероятно, также может способствовать улучшению перено-
симости человеком перегрузок на заключительном этапе КП.
И наконец, в качестве перспективного направления дальнейших иссле-
дований следует рассматривать разработку режимов применения искусст-
венной гравитации с помощью центрифуги короткого радиуса в сочетании с
традиционными средствами профилактики отрицательного влияния невесо-
мости на различные функциональные системы организма, что в конечном
итоге может оказать положительное влияние на переносимость человеком
перегрузок на этапе возвращения на Землю
Хотелось бы надеяться, что более чем 20-летний опыт работы по этой
проблеме, полезная и важная информация, полученная в ходе реальных КП,
545
Глава 13
найдут свое применение при медицинском обеспечении безопасности полетов
космонавтов на Международной космической станции.
Считаем полезным опубликовать рассказ врача-космонавта В.В.Полякова о
переносимости им перегрузок в продолжительных космических полетах.
Поляков В.В. К вопросу о переносимости перегрузок на этапах
выведения и спуска в длительных космических экспедициях на кораблях
«Союз-ТМ»
После 15-летней плодотворной работы орбитальная станция «Мир» в
марте 2001 года перестала существовать. Мне выпала честь дважды взлетать
на орбиту на корабле «Союз-ТМ», долго работать на этой станции: первый
раз 241 сутки, второй раз - 438 суток - и после завершения обеих косми-
ческих миссий возвращаться на Землю тоже на корабле «Союз-ТМ».
Считаю своим долгом поделиться впечатлениями о переносимости мною и
другими космонавтами перегрузок на этих двух активных участках полета.
При сравнении специалистами субъективной оценки космонавтами перено-
симости ими перегрузок с объективными данными довольно часто возникают
существенные различия, чаще в сторону занижения космонавтами уровней
перегрузок на участке выведения и завышения на участке спуска. При этом на
субъективную оценку влияет ряд обстоятельств.
Естественно, в первую очередь опыт (повторность) участия в полетах, и
здесь у новичков исходным может быть психоэмоциональный статус космо-
навта, носящий в каждом случае сугубо индивидуальный характер, уровень
тренированности и опытность в прохождении дополетных испытаний на цент-
рифуге, владение методами физического противодействия перегрузкам. Как в
моем случае, тип топлива ракеты-носителя (PH) также позволяет чувствовать
разницу перегрузок на участке выведения. Так, во втором полете, где в
качестве горючего был керосин, плавность перегрузок вызывала страх отказа
PH. _В первом полете на выведении в PH использовался циклин, который по
своим характеристикам тяги и ускорения превосходит керосин. Поэтому
ускорение воспринималось как быстро нараставшее от момента подъема и до
отделения очередной ступени с ощущением зависания высоты до наступления
«невесомости» (хотя сам и предметы не «всплывали»).
На выведении при работе первой ступени и даже второй была выраженная
высокочастотная вибрация, до неприятных ощущений, мешавшая (даже из
чувства страха за целостность конструкции) сосредоточиться на исполь-
зовании приемов синхронного противодействия перегрузкам с помощью
мышечного напряжения, но все же, а может быть, из-за этого пассивного
поведения уровень перегрузки воспринимался как 4 G, с резким падением до
субъективного 0Gb паузе между ступенями. Конечно, после контакта от-
деления и истинной невесомости прежние ощущения существенно от-
личались, но важна субъективная оценка без всякой корректировки задним
числом.
А участок выведения второго полета (при настрое на «жесткое» уско-
рение) из-за «мягкого» и плавного нарастания перегрузок (причем, каждой
ступени) субъективно воспринимался как недобор ускорения и опасность
546
Переносимость космонавтами перегрузок +Gx
падения. Поэтому необходимость противодействия была просто забыта и
субъективно ускорение воспринималось как 2 G.
О перегрузках на спуске. Здесь в ряде случаев также может играть роль
исходный психоэмоциональный уровень; уровень физической тренирован-
ности и сохранности мышечной системы; опыт (повторность) влияния спуска;
объективная баллистическая характеристика спуска.
Для новичков, например, вплоть до чувства выраженного страха очень
эмоциональной является работа пироболтов (при разделении отсеков,
отстреле крышек парашютного контейнера спускаемого аппарата (СА), днища
СА, закрутки СА после ввода парашюта и, конечно, сама так называемая
мягкая посадка. Эта неопытность, настороженность на опасность аварий, на
мой взгляд, вызывают забывчивость о необходимости сопротивления пере-
грузкам и по трудности дыхания, общей тяжести, и вследствие потери чувства
тяжести в длительной невесомости перегрузки субъективно могут быть
завышены на 2-3 G и даже больше.
Например, в первом своем спуске 27 апреля 1989 года я давал оценку (по
памяти) до 6 G (хотя первое желание было дать 8 G по сравнению с
центрифугой), а второй спуск 22 марта 1995 года - уже 4 G (хотя ощущал как
6 G), несмотря на хорошую физическую форму, сохраненную и приобре-
тенную за 438 суток пребывания в невесомости. Здесь уже я был эмо-
ционально собран, активно сопротивлялся и даже зрительно контролировал
Елену Кондакову, изредка бросая ей по внутренней связи слова ободрения.
Припоминаю также сразу после спуска фразу одного космонавта на месте
посадки: «Спуск - это кошмар!» Конечно, при таком эмоциональном напря-
жении вряд ли он вспомнил напоминание А.Р.Котовской накануне спуска о
тактике сопротивления перегрузкам, необходимости сохранности ритма дыха-
ния и т.п.
Важную роль в сохранении оптимальных показателей гемодинамики и, как
следствие, субъективного «комфорта» при перегрузках на спуске играют
средства профилактики в виде противоперегрузочных костюмов. На станции
«Мир» во время моих полетов они были представлены штатным «Каркасом»
для длительных полетов и «Кентавром» для полетов не более 7-10 суток.
Мне довелось после первого, 8-месячного, полета 27 апреля 1989 года испы-
тать «Кентавр». При этом «Каркас» был одет без подгонки поверх «Кентавра»
формально (как сувенир). На мой взгляд, «Кентавр» по уровню комфортности
превосходит «Каркас», и выраженное равномерное сжатие тканей (и сосудов)
ног придает еще психологическую уверенность в хорошей переносимости
участка спуска. «Каркас» тоже хорошее, надежное средство, но более слож-
ное в подгонке, из-за образующихся складок ткани в местах сгибов конеч-
ностей, зачастую вызывающее субъективный болевой дискомфорт. Поэтому
понятна частая «недозатянутость» изделия, обнаруживаемая уже на месте
посадки. Но все же эти изделия в корне отличаются от средства ППК-С, когда
сам спуск с перегрузками идет без профилактики, а изделие надувается уже
пред-ставителями поисково-спасательной службы (ПСС).
Есть еще один, на мой взгляд, важный момент. Даже хорошо устойчивый к
вестибулярным нагрузкам космонавт теряет эту устойчивость при длительном
пребывании в невесомости.
По моим экспериментальным данным, полученным на «Мире» на себе с
использованием дозированного вращения (Н-Кук), она падает до 1-2 баллов.
547
Глава 13
А как известно, из-за вегетососудистых реакций кровяное давление может
существенно снижаться и в сумме с пониженной ортостатической устойчи-
востью вестибулярные раздражения на спуске могут усиливать нарушения
гемодинамики с субъективным дискомфортом и завышением величины
перегрузок. Отсюда крайне важна тщательная подгонка противопере-
грузочных костюмов к контурам тела и активное сопротивление перегрузкам
включением соответствующих групп мышц (ног, брюшного пресса, диа-
фрагмы, грудной клетки).
Но думаю, что даже у опытных космонавтов при пробелах в физическом
статусе перед спуском (в силу разных причин) субъективная оценка величины
перегрузки на участке спуска с орбиты всегда была и будет существенно
выше ее реальной величины.
Очень важным является встреча накануне спуска с специалистами
(А.Р.Котовской, И.Ф.Виль-Вильямс) для восстановления в памяти тактики
поведения на участках перегрузок.
Литература
Ася молов Б.Ф., Воронин Л. И., Панченко В. С., Улятовский Н.В., Бондаренко Р.А.,
Калибердин А.В., Плохова В.Г., Яров А.С. Исследование эффективности проти-
воперегрузочных устройств бескамерного типа после АНОГ продолжительностью до 7
суток Ц Космич. биол. и авиакосм. мед. - 1988. - T. 22, № 2. - С. 37-40.
Барер А. С., Голов Г. А., Зуба вин В. Б., Мураховский К. И., Родин С. А., Сорокина ЕЙ.,
Тихомиров Е.П. Физиологические реакции организма человека на поперечно
направленные ускорения и некоторые пути повышения устойчивости к этим воз-
действиям Ц Авиакосмическая медицина. - М., 1967. - Т. 1. - С. 30-42.
Береговой ГТ., Ярополов В.И., Баранецкий И.И., Высоканов В.А., Шатров Я.Т. //
Справочник по безопасности космических полетов. - М., 1989. - С. 336.
Васильев П.В., Котовская А.Р. Длительные линейные и радиальные ускорения //
Основы космической биологии и медицины / О.Г.Газенко, М.Кальвин, ред. - М., 1975. -
T. 2, кн. 1. - С. 177-232.
Виль-Вильямс И.Ф. Исследование переносимости человеком перегрузок
применительно к медицинскому обеспечению длительных космических полетов:
Автореф. дисс.... докт. мед. наук. - М., 1994.
Виль-Вильямс И.Ф., Котовская А.Р., Гаврилова Л.Н., Лукьянюк В.Ю., Яров А.С,
Крютченко С.Г, Мишакова Т.В., Клеев В.В. Противоперегрузочная защита космонавтов
на участке спуска космических кораблей с орбиты на Землю и оценка ее
эффективности // Материалы XI конференции по космической биологии и
авиакосмической медицине. - 1998. - М., Т. 1. - С. 161-163.
Виль-Вильямс И.Ф., Котовская А.Р., Моруков Б.В., Суханов Ю.В. Переносимость
человеком перегрузок направления «грудь - спина» (+Gx) после гипокинезии длитель-
ностью 120, 240 и 360 суток // Авиакосм, и эколог, мед. - 1994. -Т. 28, № 4. - С. 12-16.
Воробьев Е.И., Газенко О.Г, Генин А.М., Егоров А.Д. Результаты медицинских
исследований при проведении длительных пилотируемых полетов по программе
«Салют-6» Ц Космич. биол. и авиакосм. мед. - 1984. -Т. 18, № 1. - С. 14-29.
Газенко О.Г, Григорьев А.И., Бугров С.А., Егоров А.Д., Богомолов В.В., Козловская
И.Б., Тарасов И.К. Обзор основных результатов медицинских исследований по
программе полета второй основной экспедиции на орбитальном комплексе «Мир» //
Там же. - 1990. - Т. 24, № 4. - С. 3-11.
Газенко О.Г, Григорьев А.И., Егоров А.Д. Медицинские исследования по программе
длительных пилотируемых полетов на орбитальном комплексе «Салют-7» - «Союз-Т»
// Там же. - 1990. - Т. 24, № 2. - С. 9-15.
548
Переносимость космонавтами перегрузок +Gx
Генин А.М., Пестов И.Д. Микрогравитация: механизмы и модели Космическая био-
логия и медицина. Совместное российско-американское издание в пяти томах / О.Г.Га-
зенко, А.И.Григорьев (Россия), А.Е.Никогосян, С.Р.Молер (США), ред. - М., 1997. -Т. 3,
кн. 1. - С. 460-480.
Генин А.М., Пестов И.Д. Против неблагоприятного влияния невесомости // Авиация
и космонавтика, 1972. - № 3. - С. 30-33.
Григорьев А.И. Регуляция водно-электролитного обмена и функция почек у
человека при космических полетах: Автореф. дисс.... докт. мед. наук. - М., 1980.
Григорьев А. И., Бугров С.А., Богомолов В. В., Егоров А.Д., Козловская И. Б., Пестов
И.Д., Тарасов И.К. Обзор основных медицинских результатов годового полета на
станции «Мир» Ц Космич. биол. и авиакосм. мед. - 1990. -Т. 24, № 5. - С. 3-10.
Григорьев А.И., Егоров А.Д. Длительные космические полеты // Космическая
биология и медицина. Совместное российско-американское издание в пяти томах / О.Г.
Газенко, А.И.Григорьев (Россия), А.Е.Никогосян, С.Р.Молер (США), ред. - М., 1997. - Т.
3, кн. 2. - С. 368-447.
Григорьев А.И., Егоров А.Д. Феноменология и механизмы изменения основных
функций организма человека в невесомости // Космич. биол. и авиакосм. мед. - 1988.
-Т. 22, № 6.-С. 3-17.
Коркушко О.В. Клиническая кардиология в гериатрии. - М., 1980.
Котовская А.Р., Виль-Вильямс И.Ф., Елизаров С.Ю., Улятовский Н.В., Гаврилова
Л.Н., Лямин В.Р. Переносимость перегрузок +Gx врачом-космонавтом В.В.Поляковым
на активных участках космического полета длительностью 438 суток // Авиакосм, и
эколог, мед. - 1997. - Т. 31, № 1. - С. 29-34.
Котовская А.Р. Некоторые проблемы действия перегрузок в космическом полете
(эффекты кумуляции и адаптации) // XVII Международный астронавтический конгресс,
Мадрид, 9-15 октября 1966. - М., 1966. - С. 1-18.
Котовская А.Р. Переносимость человеком перегрузок применительно к практике
космических полетов: Автореф. дисс.... докт. мед. наук. - М., 1970.
Котовская А.Р. Физиологические эффекты измененной гравитации // Проблемы
космической биологии. «Гравитация и организм». - М., 1976. -Т. 33-С. 115-146.
Котовская А.Р., Вартбаронов Р.А. Длительные линейные ускорения // Космическая
биология и медицина. Совместное российско-американское издание в пяти томах. Ред.
О.Г.Газенко, А.И.Григорьев (Россия), А.Е.Никогосян, С.Р.Молер (США). - М., 1997. - Т.
3, кн. 2, С. 10-67.
Котовская А.Р., Виль-Вильямс И.Ф. Переносимость космонавтами перегрузок
«грудь-спина» (+Gx) на участке спуска с орбиты на кораблях «Союз-Т» и «Союз-ТМ» Ц
Авиакосм, и эколог, мед. - 1993. - Т. 27, № 5-6. - С. 46-52.
Котовская А.Р., Виль-Вильямс И.Ф. Переносимость перегрузок +Gx членами
экспедиций ЭО-3 - ЭО-6 ОС «Мир» - «Союз» после воздействия невесомости
длительностью от 5 до 12 месяцев // Тезисы докладов XXIV Совещания постоянной
рабочей группы по космической биологии и медицине стран-участниц программы
«Интеркосмос». - М., 1991. - С. 8-9.
Котовская А.Р., Виль-Вильямс И.Ф. Современная концепция противоперегрузочной
защиты космонавтов // Материалы Российской конференции «Организм и окружающая
среда». - М., 2000. -Т. 1, С. 227-229.
Котовская А.Р., Виль-Вильямс И.Ф., Гаврилова Л. Н., Елизаров С. Ю., Улятовский Н. В.
Переносимость перегрузок +Gx космонавтами 22-27-й основных экспедиций
орбитального комплекса «Мир» // Авиакосм, и эколог, мед. - 2000. - Т. 35, № 2. - С.
45 - 50.
Котовская А.Р., Виль-Вильямс И.Ф., Гаврилова Л.Н., Лукьянюк В.Ю., Яров А.С.,
Крютченко С.Г., Мишакова Т.В., Клеев В.В. Переносимость человеком перегрузок
направления +Gx на участке спуска с орбиты космических кораблей типа «Союз» при
использовании противоперегрузочных костюмов «Каркас» и «Кентавр» // Там же. -
1998,-Т. 32, № 6.-С. 30-36.
549
Глава 13
Котовская А.Р., Виль-Вильямс И.Ф., Гаврилова Л.Н., Лямин В.Р., Елизаров С.Ю.
Переносимость перегрузок +Gx членами международных экспедиций ОС «Мир - Союз»
И Тезисы докладов XXIV Совещания постоянной рабочей группы по космической
биологии и медицине стран-участниц программы «Интеркосмос». - М., 1991. - С. 6-7.
Котовская А.Р., Виль-Вильямс И.Ф., Елизаров С.Ю. Необходимость использования
противоперегрузочной защиты космонавтов в условиях космических полетов //
Материалы XI конференции по космической биологии и авиакосмической медицине. -
М., 1998. - Т. 1, С. 338-340.
Котовская А.Р., Виль-Вильямс И. Ф., Лукьянюк В.Ю. Переносимость перегрузок +Gz
лицами нелетных профессий различного возраста // Космич. биол. и авиакосм. мед. -
Т. 20, № 4. - С. 25-29.
Котовская А.Р., Виль-Вильямс И.Ф., Лямин В.Р., Турбасов В.Д., Монастырев А.А.,
Елизаров С.Ю. Переносимость человеком перегрузок +Gx в космических полетах
длительностью от 8 до 366 суток // Тезисы докладов IX Всесоюзной конференции по
космической биологии и авиакосмической медицине. - Москва - Калуга, 1990. - С.
110-111.
Котовская А.Р., Ешанов Н.Х., Вартбаронов Р.А., Симпура С.Ф. Физиологические
реакции космонавтов при действии перегрузок во время полета на космическом
корабле «Восход» // Изв. АН СССР, серия биол. - 1966. - № 3. - С. 337-345.
Котовская А.Р., Лобашков С.И., Суворов П.М., Симпура С.Ф., Хлебников ГФ.
Влияние ускорений на организм человека // Тезисы общего собрания Отделения биол.
наук АН СССР, посвященного некоторым итогам и проблемам исследований в области
космической биологии. - М., 1961. - С. 7.
Котовская А.Р., Лобашков С.И., Суворов П.М., Симпура С.Ф., Хлебников ГФ.
Влияние длительных поперечных ускорений на организм человека // Проблемы
космической биологии. - М., 1962. - Т. 2. - С. 238-246.
Лукьянюк В.Ю. Переносимость перегрузок лицами нелетных профессий различного
возраста, здоровых и имеющих отклонения в состоянии здоровья в виде начальных
признаков атеросклероз: Автореф. дисс.... канд. мед. наук. - М., 1984.
Парин В.В., Баевский Р.М., Волков Ю.Н., Газенко О.Г. Космическая кардиология. -
Л., 1967.
Период спуска и приземления // Первый групповой космический полет, медико-
биологические исследования / Н.М.Сисакян, В.И.Яздовский, ред. - М., 1964. - С. 99-
ЮЗ.
Пестов И.Д., Гератеволь З.Дж. Невесомость // Основы космической биологии и
медицины. - М., 1975. - Т. 2, кн. 1. - С. 324-369.
Ребров М.Ф. Космические катастрофы. Русские сенсации. - М., 1993.
Степанцов В.И., Еремин А.В., Тихонов М.А. Средства и методы физической
тренировки человека в длительных космических полетах // Невесомость (Медико-
биологические исследования). - М., 1974. - С. 298-314.
Суворов П.М. Физиологические исследования на центрифуге в практике врачебно-
летной экспертизы и системе отбора: Автореф. дисс.... докт. мед. наук. - М., 1969.
Физиологические реакции космонавтов в полете // Первые космические полеты
человека / Н.М.Сисакян, В.И.Яздовский, ред. - М., 1963. - С. 176-198.
Яздовский В.И., Газенко О.Г, Генин А.М., Туровский Н.Н., Котовская А.Р. и соавт.
Второй групповой космический полет. Научные результаты медико-биологических
исследований во время группового полета. - М., 1965.
Balldin U.I. G-tolerance and muscle strenght training // Supplement to the Physiologist.
1985. - Vol. 28, № 6, 1985. - P. 871-872.
Berry Ch.A. Aeromedical preparations Mercury Project Summary // NASA SP-45, 1963. -
P. 199-209.
Berry Ch.A. Men's response to a new environment including weightlessness: Gemini
biomedical results // Abstr. XVII, I.A.F. Congr, Madrid, 1966 - P. 32-39.
550
Переносимость космонавтами перегрузок +Gx
Berry Ch.A., Coons D.O., Catterson A.D., Kelly C.F. Man's response to long term space
flight in the Gemini Spacecraft // Gemini Midprogram. Conf., NASA SP-121. - 1966. - P.
235-263.
Berry Ch.A. Medical results of Apollo-14 - implications for longer duration space flights //
XXII International Astronautical Congress, Brussels, Belgium, 25 Sept. 1971.
Berry Ch.A. (Берри Ч.А.). Обеспечение жизни экипажей при приземлении
(приводнении) в безлюдной местности // Основы космической биологии и медицины. -
М., 1975.-Т. 3, С. 376-394.
Berry Ch.A., Catterson A.D. Pre-Gemini medical predictions versus Gemini flight results //
Gemini summary conference, NASA SP-138, Washington D.C., 1967. - P. 197-218.
Bondurant S., Clarke N.P., Blanchard W.G., Miller H., Hessberg R.R., Hiatt E.P. Human
tolerance to some of accelerations anticipated in space flight // U.S. Armed Forces Med. J. -
1958.-Vol. 9.-P. 1092-1105.
Clark C.C., Gray R.F. К discussion of restraint and protection of the human experiencing
the smooth and oscillating accelerations of proposed space vehicules 11 Bio Assay Techniqes
for human centrifuges and physiological effects of acceleration I P.Bergerett (ed.).
Pergamon press, Oxford-London-New, Paris, 1961. - P. 65-95.
Gell C.F. Table of equivalents for acceleration terminology // Aerospace Med. - Vol. 32,
№ 12. - P. 1109-1111.
Glaister D.H. The influence of seat back angle on acceleration tolerance // Aerospace
Med. and Biol., Suppl. - 1979. - 198, № 79-27858.
Kotovskaya A.R., VH-VHiams I.F., Kokova N.I., Morukov В. V., Lyamin V.R., Turbasov
V.D., MonastyriovA.A., Gavrilova L.N., Popova Yu. +Gx acceleration tolerance after real and
simulated weightlessness of up to one year's duration // Current trends in cosmic biology
and medicine, Ed. by K. Boda. - 1990. - Vol. 1. - P. 167-170.
Kotovskaya A.R., VH-VUiams I.F. +Gx-tolerance following one year real and simulated
microgravity // Physiologist. - 1992. - Vol. 35, № 1, Suppl. - P. S-208-S-209.
Krupa D.L. Medical concerns for assured crew return vehicle from space station Freedom
// SAE Techn. Pap. Ser. - 1990. - № 901326. - P. 9.
Mohler S.R., Nicogossian A.E.T., McCormack P.D. Inflight combined vertical and lateral
space vehicular accelerations: human tolerances 11 38th International astronautical congress
of the I.A.F. 30 years of Progress in Space. Brighton, United Kingdom, 10-17 October 1987,
Abstracts, 1987. - P. 221-226.
MohlerS.R., Nicogossian A.E.T., McCormackP.D. Tumbling and spaceflight: the Gemini
VIII experience // Aviat. Space Environ. Med. - 1990. - Vol. 61, № 1. - P. 62-66.
Sawin C.F., Baker E., Black F.O. Medical investigation and resulting countermeasures in
support of 16-day space shuttle missions // J. Gravitational Physiology. - 1998. - Vol. 5, №
2. - P. 1-12.
Sharp G.R. Protection against long duration acceleration // Aviation Medicine, Ed. G.
Dhenin, London, Vol. 1,1978. - P. 242-249.
VH-VHiams I.F., Kotovskaya A.R., Lukjanuk V. Yu., Gavrilova L.N., Chjuk M.I., Nicolashin
G.F., Yarov A.S., Krjutchenko S.G., Klejev V. V. Study of the effectiveness of the «Centaur»
anti-G suits during exposure to +Gz accelerations after immersion // J. Gravitational
Physiology. - 1996. - Vol. 3, № 2. - P. 24-25.
VH-VUiamsI.F., Kotovskaya A.R., Gavrilova L.N., Lukjanuk VYu., JarovA.S. Human +Gx
tolerance with the use of anti-G suits during descent from orbit of the «Soyuz» space
vehicles // J. Gravitational Physiology. - 1998, Vol. 5, № 1. - .P. 129-130.
Wood E.H., Lambert E.H. Some factors which influence the protection afforded by
pneumatic anti-G suits // J. Aviat. Med. - 1952. - Vol. 23, № 3. - P. 218-228.
551
Глава 14
Глава 14
ПОСЛЕПОЛЕТНЫЕ КЛИНИКО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ
ИССЛЕДОВАНИЯ
Результаты медицинского наблюдения за состоянием космонавтов
в период реадаптации после космических полетов
В.В.Богомолов, В.В.Моргун*
ГНЦ РФ Институт медико-биологических проблем РАН
♦РГНИИ ЦПК им. Ю.А.Гагарина
Послеполетные исследования состояния здоровья космонавтов и восста-
новительно-лечебные мероприятия являются важным звеном системы меди-
цинского обеспечения космических полетов (КП).
Завершение КП и возвращение космонавтов в земные условия является
чрезвычайно ответственным этапом. На фоне функциональных изменений в
организме, связанных с различной степенью адаптации к условиям невесо-
мости, космонавты подвергаются перегрузкам в период спуска, инерционно-
ударным воздействиям в момент приземления спускаемого аппарата, что ска-
зывается и на течении процесса реадаптации [А.Р.Котовская, И.Ф.Виль-
Вильямс, 1993].
При возвращении космонавтов на Землю после КП у них закономерно раз-
вивается комплекс реадаптационных изменений, достаточно подробно опи-
санный в литературе [Л.И.Какурин, 1972; О.Г.Газенко и соавт., 1981, 1986,
1990; Е.И.Воробьев и соавт., 1984; А.И.Григорьев, 1987, 1988 и др.], что
требует соответствующих восстановительных мероприятий. Результаты меди-
цинских исследований в период реадаптации во многом являются опре-
деляющими для оценки адекватности системы полетного медицинского обес-
печения здоровья космонавтов. На основании отклонений, выявляемых в
функциональном состоянии организма космонавтов в этот период, проводится
комплекс медицинских мероприятий для более быстрого и полноценного
восстановления функционального состояния организма и поддержания про-
фессионального долголетия космонавтов.
Организация медицинского обеспечения
в послеполетный период
Ответственность за организацию медицинского обеспечения здоровья и
безопасность космонавтов на месте приземления и на этапе эвакуации их до
промежуточного аэродрома возлагается на поисково-спасательную службу
(ПСС) ВВС, медицинские бригады которой усиливаются специалистами РГНИИ
ЦПК им. Ю.А.Гагарина и ГНЦ РФ - ИМБП РАН.
Медицинские исследования состояния космонавтов после окончания поле-
та медицинские специалисты ПСС начинали непосредственно на месте их при-
земления. В непосредственной близости от места приземления спускаемого
аппарата развертывали санитарно-эвакуационный комплекс (палатку) как для
первичного медицинского обследования космонавтов, так и для оказания им
552
Послеполетные клинико-физиологические исследования
при необходимости медицинской помощи. После первичного медицинского
обследования космонавтов у спускаемого аппарата и в санитарно-эвакуаци-
онной палатке, снятия скафандров и контроля подгонки противоперегрузоч-
ных средств (костюма «Каркас» или «Кентавр») космонавты на вертолетах
транспортировались до промежуточного аэродрома. Экипажи основных (ЭО)
экспедиций ЭО-1-16, а также командир экипажа (КЭ) ЭО-17 использовали на
заключительном этапе КП в качестве противоперегрузочного средства изде-
лие «Каркас», а БИ ЭО-17 и экипажи ЭО-18-28 - изделие «Кентавр».
В дальнейшем медицинская ответственность за состояние здоровья кос-
монавтов, организацию медико-биологических исследований и медицинской
реабилитации возлагалась на специалистов медицинского управления ЦПК
им. Ю.А.Гагарина с привлечением специалистов ИМБП. С промежуточного
аэродрома до ЦПК им. Ю.А.Гагарина космонавтов транспортировали сначала
на самолете до аэродрома Чкаловский, а затем на специально оборудованном
автобусе в сопровождении медицинской бригады специалистов. На этом этапе
продолжали медицинское наблюдение и обследование космонавтов при
соблюдении щадящего режима двигательной активности.
В день приземления уже на этапе транспортировки космонавтов в само-
лете, а затем в профилактории ЦПК им. Ю.А.Гагарина проводили электро-
кардиографические исследования в состоянии покоя (ЭКГ и кардиомонито-
рирование), осмотр клиническими специалистами, оценку ортостатической
устойчивости, взятие крови из пальца (клинический анализ крови), начинался
сбор суточной мочи и фекалий. При этом обеспечивался максимально воз-
можный щадящий режим двигательной активности. Реабилитационные меро-
приятия в этот день ограничивались санитарно-гигиеническими процеду-
рами, лечебным массажем мышц, диетотерапией, предоставлением отдыха.
На следующий день (1-е сутки реадаптационного периода) клинико-физио-
логические исследования включали взятие венозной крови для лабораторных
и биохимических исследований, микробиологические исследования слизистых
и кожных покровов, оценку ортостатической устойчивости (пассивная орто-
проба), вестибулярные исследования, исследования ЭКГ и гемодинамики в со-
стоянии покоя, ультразвуковые исследования кардиодинамики и внутренних
органов, аудиометрические исследования, осмотр клинических специалистов
и другие исследования, определяемые типовой программой обследований и
научной медико-биологической программой.
Ортостатическая устойчивость контролировалась ежедневно после ночного
сна космонавта (10-минутная активная ортостатическая проба) до полного
восстановления.
После продолжительных КП функциональные нагрузочные тесты (пассив-
ную ортопробу, велоэргометрический тест), исследование двигательной
сферы и углубленные вестибулярные исследования планировали на 3-5-й
день реадаптационного периода. В дальнейшем в течение 1-го этапа редап-
тации (до 3 недель) клинико-физиологические исследования проводили по
типовой программе, определенной «Положением по медицинскому освиде-
тельствованию и контролю за состоянием здоровья кандидатов в космонав-
ты, космонавтов и инструкторов-космонавтов», введенным в действие соот-
ветствующим приказом министров обороны и здравоохранения, включая
лабораторные, клинические, и функциональные нагрузочные тесты [Л.И.Воро-
нин и соавт., 2000].
553
Гпава 14
В этот период помимо клинико-физиологических обследований (КФО) для
оценки состояния здоровья космонавтов проводили программу послеполетных
медико-биологических исследований и экспериментов в рамках научной
программы.
В первые 8-12 дней послеполетного периода обеспечивался обсерва-
ционный режим. При необходимости в этот период для клинической оценки и
диагностики состояния космонавтов проводили дополнительные клинические
исследования с привлечением ведущих специалистов Главной медицинской
комиссии. Некоторые исследования проводили на клинических базах (в Глав-
ном военном клиническом госпитале им. Н.Н.Бурденко, 7-м Центральном
военном научно-исследовательском авиационном госпитале или во Всесоюз-
ном кардиологическом научном центре - ВКНЦ). При оценке состояния
здоровья космонавтов и их функциональных возможностей использовали
также результаты полетных и послеполетных медико-биологических исследо-
ваний, выполняемых в рамках научной программы.
Лишь для одного из членов экипажа длительной экспедиции, имевшего в
полете периодические нарушения сердечного ритма, по медицинским показа-
ниям первый этап медицинской реабилитации и клинико-физиологические
обследования, включая дополнительные кардиологические исследования,
проводили на клинической базе больницы восстановительного лечения «Голу-
бое» и ВКНЦ.
На первом этапе реадаптационного периода деятельность членов экипа-
жей включала помимо программы медицинских исследований и восстано-
вительных мероприятий также работу с различными специалистами по со-
ставлению отчета о полете.
После первого этапа реадаптации космонавтов на базе ЦПК им. Ю.А.Гага-
рина космонавты, совершившие длительные (многомесячные) КП, продол-
жали восстановительно-лечебные мероприятия в санаторно-курортных усло-
виях в течение 3-4 недель. Ответственность за организацию санаторного
этапа медицинской реабилитации возлагалась на ИМБП при участии специа-
листов ЦПК им. Ю.А.Гагарина. По завершении санаторного этапа медицинской
реабилитации на 60-70-е сутки после окончания полета проводилось заклю-
чительное КФО на базе ЦПК им. Ю.А.Гагарина.
Экипаж ЭО-18 (программа «Мир - Шаттл») возвращался после длительного
полета на Землю на корабле «Спейс шаттл», и первый этап послеполетной
реадаптации (до 18-х суток) проходил в Космическом центре им. Кеннеди
(первые сутки после полета) и в Космическом центре им. Джонсона в
Хьюстоне (2-18-е сутки). В этот период российские медицинские специалисты
совместно с медицинскими представителями НАСА осуществляли на ука-
занных базах программу послеполетных КФО в рамках медицинского конт-
роля, программу научных медико-биологических исследований и экспери-
ментов, а также мероприятия медицинской реабилитации. В дальнейшем
российские члены экипажа ЭО-18 были транспортированы в Москву, где была
завершена программа послеполетных медицинских исследований первого эта-
па реадаптации, реализована программа санаторно-курортного этапа меди-
цинской реабилитации и на 60-70-е сутки после окончания полета выполнено
заключительное КФО.
Последующие полеты основных экспедиций российско-американских эки-
пажей по проекту «Мир - НАСА» (ЭО-21-25) предусматривали возвращение
554
Послеполетные клинико-физиологические исследования
американских астронавтов на кораблях «Спейс шаттл» на территорию США, а
российских членов экипажа на кораблях «Союз-ТМ» - на территорию
Казахстана. При этом программа медицинских мероприятий после полета для
российских членов экипажа не имела каких-либо отличий от штатной.
Медицинское обследование астронавтов, совершивших длительные полеты на
станции «Мир», проводили специалисты НАСА в соответствии с программами
и процедурами, принятыми в НАСА.
Клиническая оценка состояния здоровья космонавтов
после полета
На месте приземления спускаемого аппарата, по данным медицинского
осмотра и наблюдения, состояние всех космонавтов, совершивших КП на
станцию «Мир», было хорошим или удовлетворительным. Ни в одном случае
не было необходимости в проведении медикаментозной терапии или каких-
либо лечебных процедур. Вместе с тем характер и степень острых реадап-
тационных проявлений варьировали в широком диапазоне, что обусловли-
валось как различными условиями полетов, так и индивидуальными особен-
ностями космонавтов.
Ранее предполагалось, что с увеличением продолжительности работ кос-
монавтов на орбите под влиянием факторов КП (прежде всего невесомости)
будут прогрессировать и отклонения в организме и, как следствие этого, мож-
но ожидать, что после КП большей продолжительности реадаптационные
изменения будут более выраженными [В.В.Парин, О.Г.Газенко, 1967; Н.Н.Гу-
ровский и соавт. 1975; Ch.A.Berry, 1971; C.D.Whedon et al. 1974 и др.]. Прак-
тика космической медицины показала, что, хотя реадаптационные отклонения
после продолжительных полетов, как правило, более существенны, чем после
коротких полетов, зависимость между продолжительностью полета и сте-
пенью реадаптационных проявлений не является линейной. Реадаптацион-
ные сдвиги, особенно в ранний период реадаптации, имеют четко выра-
женные индивидуальные особенности, обусловленные не столько длитель-
ностью полета, сколько индивидуальными различиями адаптивных реакций, а
также полнотой выполнения профилактических мероприятий в полете
[T.D.Vasilyeva, V.V.Bogomolov, 1991; В.В.Богомолов, Г.И.Самарин, 1999 и др.].
Как после относительно непродолжительных КП (19 космонавтов экспе-
диций посещения с длительностью полета от 8 до 31 суток), так и после дли-
тельных полетов основных экспедиций (28 экспедиций с длительностью поле-
тов от 76 до 438 суток) космонавты были активны, сохраняли способность к
оказанию само- и взаимопомощи.
Завершение сравнительно непродолжительных (до месяца) КП проис-
ходило при относительной дестабилизации адаптивных реакций к условиям
полета и разбалансировании регуляции сердечно-сосудистых реакций вслед-
ствие «незавершенности» адаптации к условиям невесомости, а также на
фоне эмоционального напряжения, обусловленного важностью этапа призем-
ления. В первые минуты и часы после приземления выявляли как общие,
характерные для всех космонавтов данной группы реадаптационные откло-
нения, так и отчетливые индивидуальные различия. Общее состояние всех
космонавтов экспедиций посещения оценивалось как хорошее или вполне
555
Глава 14
удовлетворительное: они были активны, выполняли необходимые операции
по эвакуации из спускаемого аппарата и передаче полетных материалов.
Наиболее характерными в этот период были ощущения легкого голово-
кружения, чувство повышенной весомости тела, а объективно - легкая блед-
ность кожных покровов, усиленное потоотделение, умеренная тахикардия и
лабильность частоты сердечных сокращений при нормальном или слегка
повышенном артериальном давлении. В первые часы после приземления, как
правило, наблюдали неустойчивость походки, легкое покачивание при стоя-
нии, скованность движений, явления мышечной атаксии. Создавалось впечат-
ление, что космонавты контролируют свою позу и произвольные движения.
При этом часто наблюдалось приподнятое настроение или взволнованность,
обусловленные эмоциональными проявлениями успешного окончания полета.
Наблюдаемые неврологические знаки отличались мозаичностью и измен-
чивостью. При снятии скафандров нательное белье космонавтов часто было
пропитано потом. Кожные покровы были влажными, теплыми, температура
тела оставалась в нормальных пределах. Все космонавты в той или иной
степени отмечали жажду, многие говорили об усталости, о дефиците сна в
последние сутки полета. Важно отметить, что самостоятельную двигательную
активность космонавтов лимитировали в основном вестибуловегетативные
нарушения, которые наблюдались примерно у половины космонавтов. У неко-
торых космонавтов эти нарушения в первые часы и сутки после полета были
довольно выраженными и нередко сопровождались тошнотой и даже рвотой
при вестибулярных раздражениях (изменениях положения головы) и ортоста-
тических воздействиях. В условиях покоя эти явления быстро исчезали.
Реадаптационные проявления в ранние сроки после окончания полета
отчасти зависели от характера приземления спускаемого аппарата. Субъек-
тивно момент приземления воспринимался космонавтами различно, хотя
большинство из них отмечали ощущение сильного удара или повторных удар-
ных воздействий. У некоторых космонавтов имели место ушибы мягких тканей
конечностей и туловища.
Таким образом, после относительно непродолжительных КП в ранний
период реадаптации наиболее характерными были: умеренная тахикардия,
гипергидроз, легкая дискоординация (атаксия) движений, умеренная ортоста-
тическая неустойчивость при субъективных ощущениях легкого голово-
кружения и повышенной весомости тела. Отчетливые признаки вестибулове-
гетативных нарушений отмечены лишь у некоторых космонавтов, что ограни-
чивало их двигательную активность. Указанные проявления реадаптационных
реакций отмечали в первые часы и сутки после окончания полета и в даль-
нейшем (к 3-4-м суткам) относительно быстро регрессировали. По-видимому,
большинство из отмеченных отклонений обусловлено стресс-реакцией на этап
приземления на фоне явлений мышечной атаксии, умеренной ортостати-
ческой неустойчивости и вестибуловегетативных реакций. Эти реадаптацион-
ные проявления, как правило, не требовали медицинского вмешательства, за
исключением создания условий покоя, щадящего режима двигательной
активности на месте приземления, на этапах медицинской эвакуации и в
первые послеполетные сутки. Состояние космонавтов после относительно
непродолжительных полетов характеризуется достаточным уровнем резерв-
ных возможностей, реадаптационные проявления умеренны и непродолжи-
тельны.
556
Послеполетные клинико-физиологические исследования
Непосредственно после длительных КП характер реадаптационных реак-
ций по направленности аналогичен таковым после коротких полетов, хотя
степень этих реакций и диапазон индивидуальных различий были сущест-
венно больше. Состояние здоровья космонавтов непосредственно на месте
приземления и на этапах медицинской эвакуации расценивалось как хорошее
или чаще удовлетворительное.
В отличие от экспедиций посещения, члены экипажей основных
экспедиций в обязательном порядке использовали средства противопе-
регрузочной защиты (костюмы «Каркас» или «Кентавр») на этапе спуска с
орбиты и в ранний период реадаптации (до 2-4-го дня после полета).
Сразу после эвакуации космонавтов ЭО из спускаемого аппарата они
размещались в креслах-шезлонгах и после первичного медицинского осмотра
и завершения работ у спускаемого аппарата их транспортировали в сани-
тарно-эвакуационную палатку для последующего медицинского обследо-
вания, снятия скафандров и кратковременного отдыха.
Субъективно космонавты ЭО отмечали после приземления легкое голово-
кружение, чувство повышенной весомости тела. У трех космонавтов отмечены
болевые ощущения и ушибы в области поясницы, возникшие в момент при-
земления. Костных травматических повреждений ни в одном случае не выяв-
лено.
Нередко космонавты отмечали усталость, связанную с напряженным
периодом работы при завершении полетной программы, дефицитом сна нака-
нуне приземления. Обращали на себя внимание бледность кожных покровов,
усиливающаяся при ортостатических воздействиях, влажность кожных покро-
вов, умеренная тахикардия, лабильность частоты сердечных сокращений и
уровня артериального давления. При этом все космонавты были активны,
адекватно выполняли работы по передаче полетных материалов и общались с
прессой.
Важно отметить, что в состоянии покоя, на фоне отсутствия ортостати-
ческих воздействий и вестибулярных возмущений, самочувствие космонавтов
во всех случаях было хорошим, при этом их объективное состояние и показа-
тели артериального давления и частоты пульса были стабильными и мало
отличалось от таковых после непродолжительных КП. При ортостатических
воздействиях (в положениях сидя, стоя, при ходьбе), а также при вестибу-
лярных раздражениях (поворотах головы, изменениях позы) у ряда космонав-
тов возникали дискомфортные ощущения, вестибуловегетативные нарушения
и проявления ортостатической неустойчивости. Индивидуальные различия
реадаптационных реакций в ранний послеполетный период в основном были
связаны с неоднородностью вестибуловегетативных реакций при постураль-
ных и вестибулярных воздействиях (от усиления головокружения до появ-
ления тошноты и рвоты).
Для всех космонавтов были характерны нарушения координации, степень
выраженности которых была различной. Отмечали выраженные колебания
тела при стоянии, неустойчивость походки, при этом стояние или ходьба с
закрытыми глазами часто были невозможны.
У некоторых космонавтов в этот период выявляли спонтанный и пози-
ционный нистагм. После приема жидкости (чай) нередко появлялось ощу-
щение тяжести в подложечной области, что иногда провоцировало тошноту и
рвоту.
557
Глава 14
Таким образом, результаты медицинских исследований на месте призем-
ления космонавтов после продолжительных КП свидетельствовали о
снижении ортостатической устойчивости, вестибуловегетативных отклонениях
различной выраженности, координаторных нарушениях. При кардиомонитори-
ровании на этапах медицинской эвакуации постоянно отмечалась лабильность
частоты сердечных сокращений, эпизоды тахикардии при ортостатических
воздействиях и самостоятельной ходьбе, неустойчивость сердечного ритма в
период вестибулярного дискомфорта.
Функциональные послеполетные отклонения в состоянии здоровья кос-
монавтов после продолжительных КП в основном сводились к следующим:
- утомлению и астенизации;
- детренированности сердечно-сосудистой системы к ортостатическим
воздействиям и физической нагрузке;
- вестибуловегетативной дисфункции (на ранних этапах реадаптации);
- постуральным, локомоторным и координаторным нарушениям;
- деминерализации костной ткани, потере кальция и электролитов;
- изменениям состава красной крови;
- изменениям в состоянии гормонального статуса и водно-электролитного
баланса;
- сдвигам метаболизма;
- изменениям иммунологического статуса.
Кроме этого, после длительных КП нередко отмечали снижение слуха:
повышение временных и постоянных порогов восприятия звука на высоких
частотах и частотах восприятия разговорной речи, что являлось следствием
неблагоприятной акустической обстановки на станции и недостаточного
использования индивидуальных средств защиты слуха в полете.
В ЦПК им. Ю.А.Гагарина в результате проводимых мероприятий медицин-
ской реабилитации функциональное состояние космонавтов постепенно
улучшалось. В первые трое суток по мере отдыха и проведения реабилитации
самочувствие космонавтов улучшалось. Одновременно прослеживались при-
знаки повышения ортостатической устойчивости и уменьшения вестибуло-
вегетативных нарушений. К 3-4-му дню послеполетного периода в основном
исчезали явления вестибулярного дискомфорта, уменьшалась степень полет-
ной астенизации и нарушений координации, а к окончанию первой недели
послеполетного периода наблюдалось повышение ортостатической устойчи-
вости. Метаболические и гематологические сдвиги чаще всего полностью
нормализовались к концу 2-й недели реадаптационного периода. Более
медленно восстанавливалось функциональное состояние опорно-двигатель-
ного аппарата и костной ткани.
После длительных КП закономерно выявляли снижение минеральной
насыщенности костной ткани в нижней половине скелета и тенденцию к
увеличению костных минералов в сегментах верхней половины скелета,
степень выраженности которых весьма вариабельна. Значительные межинди-
видуальные различия в состоянии костной ткани после продолжительных
полетов не позволяют установить связь между их выраженностью и дли-
тельностью полета. Выявляется лишь слабая отрицательная связь потерь
костной массы после длительных полетов с возрастом космонавтов и пол-
нотой использования полетных профилактических мероприятий. Тем не менее
в большинстве случаев величина костной массы у космонавтов после
558
Послеполетные клинико-физиологические исследования
длительных полетов оставалась в пределах нормы. Лишь в единичных
случаях у космонавтов с исходно низкой костной массой до полета состояние
костной ткани после длительных полетов квалифицировалось как локальная
остеопения [А.И.Григорьев, В.С.Оганов и соавт., 1998].
Важно подчеркнуть, что после полетов продолжительностью, близкой к
одному году, и после рекордного 438-суточного КП степень выраженности
послеполетных изменений была не больше, а меньше по сравнению с таковой
при полетах меньшей продолжительности. При этом восстановление функ-
ционального состояния систем организма происходило в более короткие
сроки. Так, после 438-суточного полета врача-космонавта степень ортоста-
тических изменений после полета была весьма низкой, а вестибуловеге-
тативные нарушения вообще отсутствовали. Минимальными были изменения
аудиограммы. При этом и другие послеполетные сдвиги были меньше по
сравнению с другими полетами. Это свидетельствует, прежде всего, об эф-
фективности полетной профилактики, которую В.В.Поляков использовал в
своем рекордном по продолжительности полете, применяя как штатную сис-
тему профилактики, так и отрабатывая альтернативные методы профилактики
(индивидуальные режимы физической тренировки на бортовых тренажерах и
с эспандерами, длительное использование пережимных манжет на область
бедер, вестибулярные тренировки на борту по собственной методике, меро-
приятия по защите слуха и т.д.).
В других сверхдлительных полетах (327-381 сутки, КЭ ЭО-2, экипаж ЭО-3,
БИ ЭО-26-27) космонавты относительно полно использовали рекомендуемые
режимы и методы полетной профилактики. Непосредственно после окончания
полета состояние всех космонавтов, совершивших полеты длительностью око-
ло года и более, было хорошим, они были способны к самостоятельным
действиям и ходьбе, были активны. Послеполетные сдвиги в функциональном
состоянии организма у этих космонавтов были весьма умеренными, а скорость
восстановления - достаточно высокой по сравнению с другими полетами
меньшей продолжительности. Это еще раз доказывает, что степень послепо-
летных изменений зависит не столько от длительности самого полета, сколько
от полноты использования профилактических мероприятий в полете [A.I.Gri-
goriev et al., 1991 и др.].
Характер реадаптационных реакций и состояние здоровья женщин-
космонавтов, совершивших длительные полеты (БИ ЭО-17 и БИ-2 ЭО-21-22)
существенно не отличались от таковых у мужчин-космонавтов. Степень ре-
адаптационных проявлений у них была весьма умеренной, а скорость восста-
новления - достаточно высокой. При этом программа КФО и восстанови-
тельных мероприятий не имела каких-либо особенностей. Следует подчерк-
нуть чрезвычайно ответственное отношение женщин-космонавтов к медицин-
ским рекомендациям в полете и после окончания полета, а также к выполне-
нию программы полетных профилактических мероприятий.
У одного из космонавтов в ходе 175-суточного полета были выявлены пов-
торные эпизоды чрезмерной тахикардии в период эмоциональных и физи-
ческих нагрузок. Использование лечебно-профилактических средств в ходе
полета не предотвращало повторных нарушений сердечного ритма.
В связи с этим послеполетное обследование, включая специальное кар-
диологическое обследование на первом этапе реадаптации, проводили в
559
Глава 14
клинических условиях на базе больницы восстановительного лечения «Го-
лубое» и ВКНЦ.
Состояние этого космонавта на месте приземления, на этапах медицинской
эвакуации и в последующем оценивалось как хорошее, степень реадаптаци-
онных изменений не отличалась существенно от таковых у других космо-
навтов, совершивших аналогичные по длительности полеты. Нарушения сер-
дечного ритма не выявлялись. Специальные диагностические кардиологи-
ческие исследования и функциональные тесты не выявили каких-либо орга-
нических поражений сердечной мышцы, сердечный ритм оставался нор-
мальным. Послеполетные КФО и восстановительно-лечебные мероприятия
проводили в соответствии со штатной программой. По завершении сана-
торного этапа восстановления было проведено заключительное КФО данного
космонавта и он был признан здоровым.
Члены экипажа ЭО-18 после завершения 115-суточного полета возвра-
щались на Землю на корабле «Спейс шаттл» и первый этап клинико-физио-
логического обследования и восстановления проводился на базах Косми-
ческих центров им. Кеннеди (Флорида) и им. Джонсона (Хьюстон). Несмотря
на относительно непродолжительный полет, его программа была очень
напряженной и включала большое количество ремонтно-восстановительных
работ, серию работ в открытом космосе. Кроме этого, у одного из членов
экипажа в ходе полета возникло воспаление кожи руки, потребовавшее
относительно продолжительного лечения в полете. Все эти обстоятельства
привели к сокращению объема штатных профилактических мероприятий в
полете.
На этапе спуска с орбиты и в первые дни послеполетного периода у одного
из членов экипажа ЭО-18 имели место изменения конечной части желудоч-
кового комплекса ЭКГ ишемического типа, иногда сопровождающиеся боле-
выми ощущениями в левой половине груди. Непосредственно после призем-
ления у обоих космонавтов отмечали признаки выраженной ортостатической
неустойчивости, координаторные и двигательные нарушения. Космонавты
были утомлены, астенизированы, кожные покровы лица - бледные, наблю-
далась тахикардия. Ветибуловегетативные отклонения были умеренными.
С учетом состояния космонавтов в день приземления и в последующие 2
дня были скорректированы программы первичного КФО, исключены
некоторые планировавшиеся нагрузочные тесты, космонавтам предоставлен
отдых, а одному из них назначена медикаментозная терапия по поводу
кардиологических нарушений. Важно отметить, что изменения на ЭКГ, выяв-
ляемые у одного из членов экипажа, были купированы уже к исходу первых
суток реадаптационного периода, при этом самочувствие этого космонавта в
условиях относительного покоя оставалось хорошим.
В дальнейшем с небольшой коррекцией полностью выполнялась программа
КФО и восстановительно-лечебных мероприятий. Особенностями этого пери-
ода были также неблагоприятные климатические условия (высокие темпера-
тура воздуха и влажность), что ограничивало возможности восстановитель-
ных мероприятий на воздухе. Эти мероприятия проводили в профилактории,
закрытом спортивном зале и бассейне с кондиционированием воздуха.
Важно отметить, что степень послеполетных изменений у экипажа ЭО-18 в
целом была прогнозируемой в связи с ограничениями возможностей выпол-
нения программы полетной профилактики.
560
Послеполетные клинико-физиологические исследования
Таким образом, КФО у космонавтов, совершивших КП на станции «Мир»
различной продолжительности, выявляют определенные сдвиги в состоянии
различных функциональных систем, степень выраженности которых зависит
как от условий полета, так и от полноты выполнения программы профилак-
тических мероприятий на станции. В результате проведенных исследований
накоплен ценный практический опыт по оценке индивидуальных особенно-
стей реадаптационных проявлений и их динамике, что очень важно для опти-
мизации методов и средств медицинской реабилитации космонавтов. Важно,
что ни в одном случае не выявлено органических и необратимых изменений в
состоянии функциональных систем организма даже при сверхдлительных по-
летах (кроме стойкого снижения слуха у некоторых космонавтов). Многие
космонавты совершили несколько длительных полетов на станцию «Мир»,
при этом не отмечено признаков кумуляции адаптационных или реадап-
тационных изменений.
Анализ полученных данных позволяет выделить 2 типа послеполетных
реадаптационных изменений в ранний период после завершения КП.
Тип 1 - изменения, обусловленные условиями приземления, «незавер-
шенностью» процессов адаптации к условиям полета и относительной дез-
адаптацией к условиям Земли:
- стресс-реакция;
- вестибуловегетативные отклонения;
- ортостатическая неустойчивость;
- координаторные отклонения (атаксия).
Тип 2 - обусловленные длительным пребыванием в условиях невесомости,
относительной адаптацией к условиям полета и дезадаптацией к условиям
Земли:
- общая полетная астенизация;
- мышечная гипотония и гипотрофия;
- деминерализация костной ткани;
- изменения водно-электролитного метаболизма;
- гематологические нарушения;
- сдвиги в иммунологическом статусе.
Реадаптационные сдвиги 1-го типа характерны для космонавтов, со-
вершивших как кратковременные, так и длительные КП. Эти изменения отно-
сительно непродолжительны и исчезают в основном в течение 1-й недели
реадаптации. Реадаптационные изменения 2-го типа характерны только для
космонавтов, совершивших длительные полеты. Эти изменения более инерт-
ны и требуют относительно длительного периода восстановления.
Результаты медицинского наблюдения за состоянием членов экипажей ОС
«Мир» и полетных исследований в рамках медицинского контроля при КП
продолжительностью от нескольких дней до 438 суток показывают, что в
большинстве случаев у космонавтов сохраняется высокая функциональная
устойчивость и достаточная работоспособность в течение всего полета, чему
способствует рациональное построение режима труда и отдыха экипажей на
борту станции, а также реализация комплекса профилактических меро-
приятий.
Выявляемые во время КП отклонения в функциональном состоянии
космонавтов в целом соответствовали воздействующим факторам полета и
561
Глава 14
отражали как общие закономерности адаптационных изменений, так и
индивидуальные особенности космонавтов.
Литература
Богомолов В.В., Самарин Г.И. Медицинское обеспечение пилотируемых
космических полетов на орбитальной станции «Мир» // Итоги и перспективы
фундаментальных космических исследований на орбитальных пилотируемых станциях
«Мир» и МКС. Изд. РАН, РКК «Энергия» им. С.П.Королева. - М., 1999. - С. 158-160.
Воробьев Е.И., Газенко О.Г, Генин А.М. Основные итоги медицинских исследований
по программе «Салют-6» - «Союз» // Космич. биол. и авиакосм. мед. - 1984. - Т. 18,
№ 2. - С. 22-25.
Воронин Л. И., Моргун В. В., Почуев В. И., Каспранекий Р.Р., Богомолов В. В.
Актуальные проблемы реабилитации космонавтов // Пилотируемые полеты в космос.
Четвертая международная научно-практическая конференция, 21 - 22. 03. - 2000.
Звездный городок Моск. обл. РФ. - С. 277-279.
Газенко О.Г, Григорьев А.И., Наточин Ю.В. Водно-солевой гомеостаз и космический
полет. - М., 1986.
Газенко О.Г, Егоров А.Д. Основные результаты медицинских исследований,
выполненных во время длительных пилотируемых полетов на орбитальном комплексе
«Салют-6» - «Союз» - «Прогресс» // Научные чтения по авиации и космонавтике. -
М., 1981.-С. 122-136
Газенко О.Г, Шульженко Е.Б., Григорьев А.И., Егоров А.Д. Медицинские
исследования во время 8-месячного полета на орбитальном комплексе «Салют-7»
«Союз-Т». Ц Космич. биол. и авиакосм. мед. - 1990. -Т. 24, № 1. - С. 9-14.
Григорьев А.И., Егоров А.Д.. Феноменология и механизмы изменения основных
функций организма в невесомости. // Там же. - 1988. - Т. 6. - С. 4-17.
Григорьев А.И., Какурин Л.И., Пестов И.Д. и соавт. Защита организма от
неблагоприятного влияния невесомости. // Космическая биология и медицина:
Руководство по физиологии / О.Г.Газенко, ред. - М., 1987. - С. 59.
Григорьев А. И., Оганов В. С., Бакулин А. В., Поляков В. В., Воронин Л.И., Моргун В. В.
и соавт. Клинико-физиологическая оценка изменений костной ткани у космонавтов
после длительных космических полетов.// Авиакосмич. и экол. мед. - 1998. - Т. 32. -
С. 21-25.
Туровский Н.Н., Еремин А.В., Газенко О.Г. и др. // Медицинские исследования во
время полетов космических кораблей «Союз-12», «Союз-13», Союз-14» и орбитальной
станции «Салют-3». - 1975. -Т. 9. - С. 48-54.
Какурин Л.И. Медико-биологические исследования по программе полетов
космических кораблей «Союз» // Вести. АН СССР. - 1972. - № 2. - С. 30-36.
Котовская А.Р., Виль-Вильямс И.Ф. Переносимость космонавтами перегрузок «грудь
- спина» (+Gx) на участке спуска с орбиты на кораблях «Союз-Т» и «Союз-ТМ» Ц
Авиакосмич. и экол. мед. - 1993. - Т. 27, № 5-6. - С. 52-58.
Парии В.В., Газенко О.Г Пути развития советской космической биологии и
медицины Ц Космич. биол. и мед. - 1967. - № 5. - С. 5-9.
Berry Ch.A. Medical results of Apollo 14 - implications for longer duration space flights //
XXIInd International Astronautical Congress. Brussels, Belgium, 25 Sept., - 1971.
GrigorievA.I., BugrovS.A., Bogomolov V.V., EgorovA.D., Kozlovskaya LB., PestovI.D.,
Polyakov V.V., Tarasov I.K. Preliminary medical results of the Mir year-long mission // Acta
Astronaut. - 1991. - Vol. 23. - P. 1-8.
Vasilyeva T.D., Bogomolov V.V. Medical rehabilitation following long-term space missions
Ц Ibid. - 1991. - Vol. 23. - P. 153-156.
562
Послеполетные клинико-физиологические исследования
Вестибулярная функция и межсенсорное взаимодействие
в период реадаптации к условиям земной гравитации
Л.Н.Корнилова
В исследованиях вестибулярной функции до и после полетов у космо-
навтов, летавших на космических станциях «Салют» [И.Я.Яковлева и соавт.,
1979, 1981; Л.Н.Корнилова и соавт., 1981, 1990, 1991, 1992], «Skylab» и
кораблях «Спейс шаттл» [von R.Baumgarten et al., 1979, 1982, 1986; A.Berthoz
et al., 1986; D.Watt et al., 1985, 1987; G.CIement et al., 1986, 1989; M.Reschke et
al., 1987; L.Young et al., 1986; C.Oman et al., 1989; A.CIarke et al., 1993], было
доказано, что развивающиеся у них в период реадаптации к условиям земной
гравитации аномальные реакции: иллюзорные (головокружение, ощущение
положения «вниз головой» при лежании), моторные (спонтанные и индуци-
рованные аномальные глазодвигательные ответы, дискоординация движений)
и вегетативные (тошнота, рвота) - являются прямым следствием сенсорных
сдвигов и последующих процессов сенсорной реадаптации («гравитационный
вестибулярный синдром»). Наблюдаемые при реадаптации вестибулярные
нарушения, сходные с реакциями при адаптации к условиям микрогравитации,
в ряде случаев были даже более интенсивными, чем в полете.
Известно, что адаптация к воздействию невесомости связана с двумя па-
раллельно протекающими процессами: изменением фило- и онтогенетически
обусловленного взаимодействия сенсорных систем и формированием в цент-
ральной нервной системе (ЦНС) новых сенсорных взаимоотношений. Их
«возврат» в период реадаптации к «земному» стереотипу межсенсорных
взаимоотношений после космического полета (КП) приводит к повторному
развитию аномальных сенсорных нарушений.
Хотя роль вестибулярной системы в развитии сенсорных нарушений при
изменении гравитации общеизвестна, однако представление о формах, типах
и динамике вестибулярных нарушений отсутствует и нет четкого понимания
закономерностей межсенсорных взаимодействий и функционирования вести-
булярной системы в процессе реадаптации к условиям земной гравитации.
Основными задачами пред- и послеполетных исследований вестибулярной
и взаимодействующих с ней сенсорных систем, проводимых у космонавтов,
летавших на орбитальной станции (ОС) «Мир», были:
1. Выяснение индивидуальных особенностей процессов реадаптации в
системе межсенсорной интеграции и их связи с индивидуальными характе-
ристиками вестибулярных реакций.
2. Проведение сравнительной оценки характера и динамики спонтанных и
индуцированных перцептивных (иллюзорных), сенсомоторных (окуломо-
торных, оптокинетических, вестибулоокулярных и вестибулооптокинетичес-
ких) и вегетативных реакций в период реадаптации к земным условиям.
3. Выявление общих закономерностей функционирования вестибулярной и
взаимодействующих с ней сенсорных систем при реадаптации. Определение
механизмов, форм и типов сенсорных нарушений и сенсорных реадаптаций.
4. Исследование динамики процессов реадаптации вестибулярной функ-
ции и межсенсорных взаимодействий после КП.
5. Определение роли и степени участия различных звеньев вестибулярной
системы в развитии аномальных сенсомоторных и вегетативных реакций.
563
Глава 14
Уточнение вклада других афферентных систем (зрительной, тактильной и
опорной) в развитие и регуляцию аномальных сенсомоторных реакций.
6. Выяснение значимости предполетных показателей состояния вестибу-
лярной функции и межсенсорных взаимодействий для прогноза индивиду-
альных особенностей характера процесса адаптации.
7. Изучение возможности воссоздания реального процесса адаптации вес-
тибулярной и взаимодействующих с ней сенсорных систем в полете по пока-
зателям реадаптации сенсорных систем к условиям земной гравитации.
Для исследования механизмов послеполетной реадаптации вестибулярной
системы и межсенсорных взаимодействий были использованы различные
методы исследования.
В программе пред- и послеполетного клинико-физиологического обсле-
дования (КФО) вестибулярной и взаимодействующих с ней сенсорных систем
был использован комплекс методических приемов с раздельной и сочетанной
стимуляцией различных сенсорных входов на фоне пассивных постуральных
воздействий [Л.Н.Корнилова и соавт., 1990, 1991,1998; L.Kornilova et al., 1994,
1997; авт. свид. № 165687; патент № 1454374). У членов экспедиций ОС
«Мир» в вертикальном, горизонтальном и антиортостатическом (-30°) поло-
жениях при зрительной, вестибулярной, оптовестибулярной, проприоцеп-
тивной стимуляции и выполнении тестов на мозжечковую координацию
методом электроокулографии определяли:
- спонтанную глазодвигательную активность;
- точность фиксационных поворотов глаз (саккадический рефлекс);
- точность плавного слежения (следящий рефлекс);
- вестибулоокулярные реакции при активных движениях головой вокруг
продольной оси тела и в сагиттальной плоскости вокруг фронтальной оси
тела с открытыми и закрытыми глазами (ГО, ГЗ);
- глазодвигательные реакции при мышечных напряжениях (вестибуло-
проприоцептивные связи);
- глазодвигательные реакции при выполнении пальценосовой пробы
(вестибуломозжечковые синергии);
- глазодвигательные реакции на постуральные воздействия (гемодина-
мические влияния).
Статический торзионный отолитошейно-окулярный рефлекс до и после
полета определяли методом зрительного последовательного образа на спе-
циально созданной аппаратуре «Отолиметр» [И.Я.Яковлева. и соавт., 1979,
1981; Н.С.Алексеева и соавт., 1980; Л.Н.Корнилова и соавт., 1998] в поло-
жениях сидя и горизонтально на правом и левом боку. У трех космонавтов
торзионное окулярное противовращение дополнительно исследовали методом
видеоокулографии [A.CIarke et al., 1993].
Перечень методов исследований состояния вестибулярной функции и
взаимодействующих с ней сенсорных систем у космонавтов до (за 30-45
суток) и после полетов (0-1-е, 3-и - 4-е, 5-6-е, 8-10-е, иногда 14-15-е и 75-е
сутки) представлены в табл. 1, гл. 14.
В рамках программы пред- и послеполетных исследований обследовали 88
человек, летавших на ОС «Мир»: 45 космонавтов работали на станции один
раз, 12 космонавтов участвовали в полетах дважды, 6 космонавтов - три и
более раз. 20 космонавтов участвовали в непродолжительных (8-21 сутки)
полетах, 68 - в длительных (31-438 суток) экспедициях.
564
Послеполетные клинико-физиологические исследования
Таблица 1 (гл. 14)
Пред- и послеполетные исследования вестибулярной функции по программе КФО
Тестируемые параметры Используемый метод Количество обследованных космонавтов
Непродолжи- тельные полеты Длительные полеты
Субъектив- ные наблю- дения АНКЕТА 20 68
Спонтанная глазодвига- тельная активность (нистагм) ЭОГ (взор в центре, максимальное отведение взора), глаза откры- ты/за крыты. Положение: вертикальное (0°); горизонтальное (на спине) (90°); вниз головой (120°) 20 68
Фиксацион- ная способность глаз ЭОГ, фиксация взгляда на цели. Положение: вертикальное (0°); горизонтальное (на спине) (90°); вниз головой (120°) 20 68
Рефлекс плавного слежения ЭОГ, маятниковые движения глаз. Положение: вертикальное (0°); горизонтальное (на спине) (90°); вниз головой (120°) 20 68
Вестибуло- окуломотор- ные реакции ЭОГ; активное вращение головой. Положение: вертикальное (0°); горизонтальное (на спине) (90°); вниз головой (120°) 20 68
Тактильно- проприо- цептивные окуломо- торные реакции ЭОГ при мышечном напряжении. Положение: вертикальное (0°); горизонтальное (на спине) (90°); вниз головой (120°) 20 68
Мозжечко- вые окуло- моторные реакции ЭОГ; пальценосовая проба. Положение: вертикальное (0°); горизонтальное (на спине) (90°); вниз головой (120°) 20 68
Постураль- ные окуло- моторные реакции ЭОГ, после смены положения 0° -Э 120° -Э 0° 20 68
Отолито- шейно- окулярный рефлекс Торзионное противовращение глаз. Метод: зрительный последовательный образ 6 30
565
Глава 14
Субъективный отчет космонавтов о характере реадаптации
к земной гравитации
После длительных полетов у всех космонавтов (за исключением 3) и у 2
космонавтов после непродолжительных полетов в 0-1-е, иногда на 2-3-и сутки
наблюдали разной степени выраженности явления вестибулярной дис-
функции: иллюзорные (головокружение, ощущение положения «вниз голо-
вой» при лежании), моторные (спонтанные и индуцированные аномальные
глазодвигательные ответы, дискоординация движений) и вегетативные (тош-
нота, рвота) реакции. В первые сутки после полета все космонавты предъяв-
ляли жалобы на неустойчивость при стоянии и «шатание» вправо-влево при
ходьбе. Активные и пассивные (перенос космонавтов на носилках) движения
ухудшали самочувствие и провоцировали сильное головокружение, а в ряде
случаев рвоту. После полета разного характера неблагоприятные симптомы
имели место у всех космонавтов (у тех, которые испытывали их в полете, и у
тех, кто, по их словам, полет перенес хорошо).
Спонтанная глазодвигательная активность (СГ4)
В состоянии покоя в вертикальном, горизонтальном, ортостатическом
(+30°) и антиортостатическом (-30°) положениях при ГЗ и ГО регист-
рировался, как правило, тоничный по форме (иногда клонической формы)
дисметричный и дизритмичный постгравитационный множественный спон-
танный нистагм (Н) [Л.Н.Корнилова и соавт., 1992, 1998; L.Kornilova et al.,
1990, 1992, 1997; M.Reschke et al., 1997]. У 40 % космонавтов при верти-
кальном отведении электроокулограммы (ЭОГ) Н был направлен вниз, при
горизонтальном - вправо, а у 60 % на вертикальном отведении ЭОГ - вверх,
на горизонтальном - влево. У большинства космонавтов (76 %) направление
спонтанного Н, как правило, не менялось при перемене положения тела и
ортостатического стола, однако изменялась его интенсивность при изменении
положения стола (в ортостатическом положении наблюдалось увеличение, а в
антиортостатическом положении - уменьшение нистагменных реакций) (рис.
1, гл. 14). Спонтанный Н был либо постоянный, либо в виде эпизодических
залпов (амплитуда Н 4,9 ± 2,3°, скорость медленной фазы 9,6 ± 0,7 °/с). Из-за
спонтанного Н фиксация взором точки была невозможной, глаза продолжали
«нистагмировать» и «уплывать». В ряде случаев типичная форма Н перехо-
дила в атипичную - квадрикулярную (square wave jerks), которая в после-
дующие периоды обследования могла вновь переходить в типичную клони-
ческую форму либо оставаться квадрикулярной. У 33 % космонавтов харак-
теристики спонтанного Н изменялись при всех тестовых воздействиях. У 37 %
космонавтов СГА и спонтанный Н реагировали только на оптовестибулярную,
проприоцептивную стимуляцию и на выполнение мозжечковых тестов. У 17 %
космонавтов спонтанный Н реагировал только на пассивные постуральные
воздействия.
Спонтанный Н, который у трех космонавтов регистрировали после их
первых полетов, сохранялся у них той же формы и с теми же характе-
ристиками при двукратном обследовании перед вторым полетом, при мно-
гократных обследованиях после второго полета и через 3-5 лет при неод-
нократных повторных обследованиях.
566
Послеполетные клинико-физиологические исследования
Наряду со спонтанным Н был обнаружен и феномен «уплывания» глазных
яблок. При задаче фиксировать взглядом какой-нибудь предмет (точечный
зрительный стимул) глаза самопроизвольно постоянно отклонялись либо
вправо, либо влево, либо вверх. Часто на фоне уплывания глазных яблок
регистрировался Н. На вертикальном отведении ЭОГ у некоторых космонавтов
наблюдали ритмичные плавающие движения глаз в виде синусоиды с ампли-
Рис. 1 (гл. 14). Спонтанный нистагм, зарегистрированный в 7-е сутки после
237-суточного полета при вертикальном, горизонтальном
и антиортостатическом (-30 °) положениях космонавта.
Г - горизонтальное, В - вертикальное отведение ЭОГ
туррм 5,8 ± 1,3°, которые затрудняли выполнение теста на фиксационные
повороты глаз, и зрительные предметы казались космонавтам нерезкими и
уплывающими из поля зрения [Л.Н.Корнилова, 1998].
Позиционный нистагм
Выраженный позиционный Н (спонтанный Н, изменяющийся при перемене
положения тела) регистрировали у девяти космонавтов (20 %) в первые трое
суток после длительного пребывания в условиях микрогравитации (после 176,
310, 365 и 438 суток полета) и у двух космонавтов (4 %) после непро-
должительных полетов. Эти космонавты после приземления жаловались на
невозможность запрокидывания головы назад и нахождения в клиноста-
тическом (горизонтальном) положении на спине из-за появления в этой
позиции сильного головокружения и поташнивания. Они чувствовали себя
удовлетворительно только в положении сидя, голова прямо. При любом
движении головой, особенно при наклоне головы назад, у них появлялись
567
Глава 14
сильное головокружение и тошнота. В 0-е и 1-е сутки после полета в
положении лежа на спине и во всех случаях запрокидывания головы назад у
них визуально наблюдали ротаторный позиционный Н, а на ЭОГ - дирек-
ционно фиксированный позиционный Н (вертикальный всегда направлен
вверх, а горизонтальный - влево), глаза не фиксировали точку, а уплывали и
нистагмировали. Позиционный Н имел латентное время, был подвержен
адаптации и утомлению и менял интенсивность с изменением положения. У
одного из космонавтов, который участвовал в двух полетах, в обоих случаях
постгравитационный отолитовый синдром протекал идентично (регистри-
руемый позиционный Н был той же направленности и практически с теми же
частотно-амплитудными параметрами и показателями скорости медленной
фазы). Регистрируемый у данных космонавтов дирекционно фиксированный
Н, который появлялся только при определенных критических положениях го-
ловы, вероятно, свидетельствовал о повышении статической возбудимости
вестибулярной функции, в данном случае утрикулярной части отолитов
[М.Дикс и соавт., 1987; H.Kornhuber, 1974; B.Cohen et al., 1983].
Нистагм взора
Перевод глаз в крайние положения вправо, влево, вверх, вниз у 81 %
космонавтов после длительных и у 24 % после непродолжительных полетов
сопровождался установочным Н (нистагм взора), интенсивность которого
зависела от положения обследуемого (в антиортостатическом положении
нистагменные реакции при переводе глаз в крайние положения ослабевали).
В 37 % случаев был зарегистрирован обратный спонтанный Н, т.е. Н, воз-
никавший при отклонении взора в крайние положения, но изменявший свое
направление на противоположное при возврате взора в центр.
Саккады и плавное слежение
У 83 % космонавтов после длительных и у 18 % космонавтов после
непродолжительных экспедиций в ортостатическом (+30°) и вертикальном
положениях регистрировали изменения рефлекса слежения за горизонтально
и вертикально перемещающимися стимулами, особенно при движении
стимула с частотой в 1 Гц по вертикали. Эти изменения характеризовались
исчезновением плавности медленного слежения и появлением движений
скачкообразного, ступенчатого характера. В половине случаев процесс
слежения улучшался в антиортостатическом положении (рис. 2, гл. 14). После
длительных экспедиций у 71 % обследованных и у 9 % обследованных после
непродолжительных экспедиций отмечали изменения в реакции установки
взора (точности фиксационных поворотов), характеризующиеся дисметрией
саккад (величина вариационного размаха составляла 4°), появлением
корригирующих микросаккад, а иногда нистагма взора.
Статический торзионный отолитошейно-окулярный рефлекс
(ОШОР)
Изменения в статическом торзионном отолитошейно-окулярном рефлексе,
568
Послеполетные клинико-физиологические исследования
называемом в дальнейшем отолитовым рефлексом (ОР), имели место у всех
космонавтов после длительных экспедиций и у 92 % космонавтов после
непродолжительных полетов в 0-1-е и 3-и - 4-е сутки. После непродолжи-
тельных полетов почти в половине случаев наблюдений (48 %) регист-
рировалась гиперрефлексия (дву- или односторонняя) ОР (до 20-29° при
норме 12°,3 ± 5,1°). Подобной реакции не наблюдалось после длительных по-
летов.
До полета
Рис. 2 (гл. 14). Фиксационные повороты головы (саккады) и плавное слежение у
космонавта в 1-е сутки после 186-суточного полета в ортостатическом и
антиортостатическом положениях. Обозначения те же, что и на рис. 1 (гл. 14)
Двусторонняя или односторонняя гипорефлексия отмечалась у 28 %
космонавтов после непродолжительных полетов и у 62 % космонавтов, вер-
нувшихся из длительных экспедиций (снижение ОР с 12° до 2-4°) (рис. 3, гл.
14).
Особо следует остановиться на данных, полученных в первые часы или в
0-е сутки после приземления. Так, у 38 % космонавтов после длительных и у
24 % после непродолжительных экспедиций регистрировались парадок-
сальные реакции - инверсия или отрицательный ОР (вращение глазных яблок
в сторону наклона). Эта реакция была зарегистрирована у обследуемых при
3-5-кратных исследованиях. Повторное обследование космонавтов на 3-и -
4-е сутки после полета в большинстве случаев не выявляло парадоксальной
реакции отолитового аппарата, отмечалась тенденция к нормализации (поло-
жительный рефлекс) функции рецептора. Однако его показатели не всегда
достигали фонового уровня. У некоторых космонавтов отрицательный ОР
сохранялся и через несколько суток после приземления. Инверсия стати-
569
Глава 14
ческого торзионного ОР была нами зарегистрирована и методом видео-
окулографии как в космическом полете, так и в нулевые сутки после при-
земления [A.CIarke et al., 1993].
Другой особенностью изменения ОР было появление после приземления
асимметрии реакции у всех космонавтов после длительных полетов и у 22 %,
совершивших непродолжительные экспедиции (рис. 4, гл. 14). Асимметрия ОР
достигала 8-14° (при норме до 3°), и у 10 % обследованных космонавтов
i НЕПРОДОЛЖИТЕЛЬНЫЙ ПОЛЕТ | ДЛИТЕЛЬНЫЙ ПОЛЕТ |
[ □ ВПРАВО _ ВЛЕВО В ВПРАВО Ш ВЛЕВО ,
Рис. 3 (гл. 14). Торзионный статический отолитошейно-окулярный рефлекс
после полета. Исследования в 0-1-е сутки, *-р< 0,05, **-р< 0,01
наблюдалось изменение ее направленности. Тенденция к нормализации пока-
зателей ОР отмечалась после непродолжительных полетов на 3-и - 4-е сутки,
после длительных - на 9-14-е сутки, а у 12 % - через месяц после завер-
шения экспедиции [L.N.Kornilova et al., 1994,1997; Л.Н.Корнилова, 1998].
Рис. 4 (гл. 14). Динамика асимметрии ОШОР
после длительных космических полетов
570
Послеполетные клинико-физиологические исследования
Динамический вестибулоокулярный рефлекс (ВОР)
При обследовании космонавтов в 0-1-е сутки после приземления на-
блюдали четыре типа ВОР при вращении головой вокруг продольной оси тела
и вокруг фронтальной оси в сагиттальной плоскости (рис. 5, А, 5, Б, гл. 14).
Первый тип реакции (практическое отсутствие изменений коэффициента уси-
ления ВОР по сравнению с фоном) при вращении головой вокруг продольной
56 п 18 0 26 28 0 60 %
НЕПРОДОЛЖИТЕЛЬНЫЙ ПОЛЕТ ДЛИТЕЛЬНЫЙ ПОЛЕТ
□ Вправо Влево В Вправо ш Влево
Рис. 5 (гл. 14). Коэффициент усиления ВОР при вращении головой при закрытых глазах с
частотой 0,12 Гц вокруг продольной (А) и фронтальной (Б) осей тела после полетов.
Исследования в 0-1-е сутки, *—р< 0,05
оси тела имел место только после непродолжительных полетов (83 %), а при
вращении головой вокруг фронтальной оси тела в сагиттальной плоскости
этот тип реакции наблюдался у 56 % космонавтов после непродолжительных
полетов и у 12 % - после длительных экспедиций. Второй тип реакции
(увеличение кВОР с 0,1-0,2 до 0,3-0,35) при вращении головой вокруг
571
Гпава 14
продольной оси тела наблюдался у 12 % космонавтов после длительных
полетов и в 17 % случаев после непродолжительных полетов. При вращении
же головой вокруг фронтальной оси в сагиттальной плоскости подобный тип
реакции имел место только у 18 % космонавтов после непродолжительных
полетов. Третий тип реакции (снижение кВОР до 0,1-0,05) наблюдался при
вращении головой вокруг продольной оси тела только после длительных
полетов (34 %), а при вращении головой в сагиттальной плоскости вокруг
Вращение головой вокруг
продольной оси тела (Z)
Вращение головой вокруг
фронтальной оси тела (Y)
Рис. 6 (гл. 14). Типы глазодвигательных реакций при вращении головой
с закрытыми и открытыми глазами в клиностатическом положении
после длительных (85-438 суток) космических полетов
фронтальной оси имел место не только после длительных (28 %), но и после
непродолжительных полетов (26 %). Четвертый тип реакции (отсутствие ком-
пенсаторного противовращения глаз) имел место только после длительных
экспедиций в 54 % случаев при движении головой вокруг продольной оси те-
ла и в 60 % случаев при вращении головой вокруг фронтальной оси тела.
После длительных полетов у 60 % космонавтов на фоне отсутствия компен-
саторного противовращения глаз при вращении головой на ЭОГ регистриро-
вались выраженные нистагменные реакции (рис. 6, гл. 14). При обследовании
на 4-5-е сутки после длительных полетов, как правило, первый и четвертый
типы реакции отсутствовали, но сохранялся второй и третий типы реакции.
572
Послеполетные клинико-физиологические исследования
После непродолжительных полетов кВОР практически соответствовал
фоновым данным. Особенностью ВОР после полетов являлось появление
асимметрии кВОР (от 15 до 30 %). Исследуемые ВОР были более выражен-
ными в вертикальном и ортостатическом положениях. В антиортостатическом
положении вестибулоокулярные реакции были снижены по сравнению с
вертикальным положением после полета и по сравнению с антиорто-
статическим положением перед полетом. Движения головой в 0-1-е сутки
после полетов с ГО без фиксации взора практически у всех обследуемых
космонавтов приводили к увеличению амплитуды компенсаторного противо-
вращения глаз и появлению нистагменных циклов на ней. Коэффициент
усиления ВОР при движении головой во всех плоскостях с ГО был выше, чем
перед полетом.
Окуломоторные реакции при проприоцептивных воздействиях
(мышечные напряжения)
При исследовании перед полетом мышечные напряжения либо не ока-
зывали существенного влияния на СГА, либо приводили к снижению СГА. При
обследовании в 0-1-е и 4-5-е сутки после приземления при непродол-
жительных полетах у 18 % космонавтов мышечные напряжения вызывали
тремор глаз, а у 21 % - проприоцептивный нистагм (рис. 7, гл. 14). После
длительных полетов мышечные напряжения, как правило у всех космонавтов,
стабилизировали положение глаз и гасили спонтанный нистагм, который
после прекращения мышечных напряжений появлялся вновь, но более интен-
сивный [Л.Н.Корнилова, 1998, М.Решке и соавт., 1997, L.Kornilova et al., 1997).
Окуломоторные реакции при выполнении тестов на мозжечковую
координацию (пальценосовая проба)
Перед полетом выполнение пальценосовой пробы не влияло ни качест-
венно, ни количественно на характер СГА. После непродолжительных поле-
тов у 17 % и у 49 % космонавтов после длительных полетов выполнение
тестов на мозжечковую координацию во всех позициях сопровождалось по-
явлением (если его не было) либо усилением (если он регистрировался при
исследовании СГА) мозжечкового нистагма квадрикулярной формы (square
wave jerks) [M.Ito, 1972; H.Kornhuber, 1974; M.Dix et al., 1984; Л.Н.Корнилова,
1998; M.Решке и соавт., 1997; L.Kornilova et al., 1997) (см. рис. 7, гл. 14).
Окуломоторные реакции на постуральные воздействия
Перед полетом у большинства обследуемых космонавтов характер глазо-
двигательных реакций на постуральные воздействия (пассивный перевод
космонавта на ортостоле из ортостатического положения в антиортоста-
тическое и обратно) практически не изменялся, и только у 5 % наблюдалось
усиление саккадической активности в антиортостатическом положении. При
приземлении после непродолжительных полетов у 89 % космонавтов окуло-
моторные реакции на постуральные воздействия практически на отличались
от предполетных, а у И % космонавтов регистрировалось резкое усиление
573
Глава 14
саккадической активности. После длительных полетов у 18 % космонавтов
характеристики спонтанного нистагма, особенно вертикального, изменялись
при постуральных воздействиях (на вертикальный спонтанный нистагм
наслаивался постуральный нистагм) (см. рис. 7, гл. 14). У этих космонавтов
вестибулярные реакции регистрировались на фоне ортостатической неустой-
чивости.
Рис. 7 (гл. 14). Типы глазодвигательных реакций при выполнении с закрытыми глазами
тестов на мышечные напряжения и пальценосовой пробы
после длительных (85—438) космических полетов
Именно в этой группе лиц была обнаружена сильная корреляционная связь
(г = 0,8, р < 0,05) между показателями состояния вестибулярной функции и
показателями ортостатической устойчивостью [В.И.Михайлов и соавт., 1990].
Классификация вестибулоокуломоторных реакций после полета
Анализ результатов исследования вестибулярной функции после полета
показал, что имеются четкие индивидуальные различия в характере и дина-
мике процессов реадаптации сенсорных систем к измененной гравитации. В
зависимости от характера глазодвигательных реакций на применяемые воз-
действия все обследуемые космонавты были разделены на четыре группы
(табл. 2, гл. 14). В 1-ю группу (37 %) вошли лица, у которых нистагменные
реакции отсутствовали при постуральных и вестибулярных воздействиях и
были слабо выражены при оптовестибулярных, проприоцептивных воздей-
ствиях и при выполнении теста на мозжечковую координацию. Во 2-ю группу
(33 %) вошли лица, у которых характеристики спонтанного нистагма изме-
574
Послеполетные клинико-физиологические исследования
нялись при всех воздействиях. При этом вестибулярные и глазодвигательные
реакции в антиортостатическом положении имели более адекватный харак-
тер, чем в ортостатическом положении. У некоторых лиц этой группы регист-
рировался нистагм атипичной квадрикулярной формы (square wave jerks), что
в клинике отмечается при поражениях на уровне мозжечка. Третью группу
(17 %) составили лица, у которых характеристики спонтанного нистагма изме-
нялись только при пассивных постуральных воздействиях (при переводе орто-
Таблица 2(гл. 14)
Классификация вестибулоглазодвигательных реакций на применяемые
после космических полетов тестовые воздействия
Стимуляция Г руппы
1-я 2-я 3-я 4-я
Вестибулярная — + — +
Оптовестибуля рная + + — +
Проприоцептивная + + — +
Постуральная — + + —
Тест на мозжечковую + + — —
координацию
стола из ортостатического в антиортостатическое положение и обратно). К
четвертой группе (13 %) были отнесены обследованные, у которых изменения
нистагменной реакции отсутствовали при изменениях положения тела, но
наблюдались при вестибулярной, оптовестибулярной и проприоцептивной
стимуляции. Лица, отнесенные ко второй группе, демонстрировали в после-
дующие дни обследования реакции, характерные либо для первой, либо для
третьей группы, т.е. если в первые сутки после полета у части людей
нистагменные реакции регистрировались на все применяемые воздействия, то
по прошествии некоторого времени у обследованных наблюдалась изби-
рательная реактивность вестибулоглазодвигательной системы на различные
воздействия. Было установлено, что наблюдаемые вестибулоглазодви-
гательные нарушения у 17,4 % космонавтов были связаны с гемодинами-
ческим фактором, а у 50 % космонавтов нарушения были обусловлены сен-
сорным фактором, остальные космонавты имели нарушения смешанного
происхождения.
Сравнительный анализ вестибулярных реакций в острые периоды
адаптации/реадаптации к условиям измененной гравитации
Проведенный сравнительный анализ вестибулярных реакций в острые
периоды адаптации (результаты бортовых экспериментов) и реадаптации к
условиям измененной гравитации показал, что в период реадаптации регист-
рировались реакции по характеру, выраженности и направленности анало-
гичные наблюдаемым в первой фазе полета. Это свидетельствовало о том,
что эти процессы имели схожие механизмы развития и общие закономер-
ности и характеризовались распадом зрительно-вестибулярных связей, сфор-
575
Гпава 14
мировавшихся в ходе эволюции жизни на Земле, а затем в ходе длительного
пребывания космонавта в условиях микрогравитации.
Сравнительный и корреляционный анализ результатов исследований вес-
тибулярной функции и межсенсорных взаимодействий в период адаптации и
реадаптации к условиям измененной гравитации показал, что наиболее зна-
чительная корреляция наблюдалась среди показателей, характеризующих
состояние интегративных структур ЦНС (показатели спонтанных, следящих и
Рис. 8 (гл. 14). Показатели корреляции полетных и послеполетных результатов
исследования вестибулярных функций и межсенсорных взаимодействий:
1 - вегетативные реакции; 2 - иллюзорные реакции; 3 - СГА; 4 - нистагм взора;
5 - ОШОР; 6 - кВОР; 7 - кЗВОР; 8 - амплитуда ФПГ; 9 - плавное слежение;
9 - вестибулярные проприоцептивные связи; 10 - вестибулярные мозжечковые связи;
12 - вестибулярные зрительные связи
вестибулозрительно индуцированных окуломоторных реакций) (рис. 8, гл. 14).
Корреляция между показателями, относящимися к состоянию собственно
вестибулярного входа (показатели отолитошейно-окулярного рефлекса, ко-
эффициенты усиления ВОР с ГЗ при вращении головой вокруг продольной оси
тела) отсутствовала. Полученные данные позволили утверждать, что по
послеполетным показателям межсенсорных взаимодействий возможна оценка
некоторых особенностей межсенсорных взаимодействий в процессе адаптации
к условиям микрогравитации.
Прогностическая значимость предполетных тестов
Оценка прогностической значимости рассмотренных выше тестов осущест-
влялась методом корреляционного анализа. Анализ полученных данных
показал, что различные формы вестибулярных нарушений (перцептивная,
перцепто-моторная, вегетативная и смешанная форма [Л.Н.Корнилова, 1998;
L.Kornilova, 1997]) значимо коррелировали с различными предполетными тес-
тами. Наиболее прогностически информативным для всех форм вестибу-
лярных нарушений оказался тест на статический отолитошейно-окулярный
рефлекс (г = 0,68-0,71, р < 0,05), показатели коэффициента усиления ВОР
при постуральных воздействиях значимы были для вегетативной и смешанной
576
Послеполетные клинико-физиологические исследования
форм вестибулярных нарушений (г = 0,66, р < 0,05), показатели плавного
слежения и вестибуломозжечковых синергий - для перцепто-моторной формы
вестибулярных нарушений (г = 0,59, р < 0,05) (табл. 3, гл. 14).
Таблица 3 (гл. 14)
Прогностическая значимость предполетных тестов (коэффициенты
корреляции с формами вестибулярных нарушений при адаптации к
невесомости)
Тесты Формы КАС
Перцептив- ные Перцепто- моторные Вегетативные Смешанные
СГА 0,11 0,19 0,14 0,22
ФПГ 0,17 0,16 0,20 0,19
ПС 0,26 0,69* 0,30 0,31
ОКН 0,29 0,19 0,24 0,27
сов 0,59* 0,47 0,19 0,29
ВОР 0,31 0,22 0,21 0,30
ОШОР -0,68* 0,37 -0,71* -0,68*
ВОР на фоне постуральных воздействий 0,21 0,19 -0,66* 0,48
Вестибуло- проприоцеп- тивные 0,13 0,25 0,09 0,17
Вестибуло- мозжечковые 0,34 0,59* 0,27 0,31
СГА - спонтанная глазодвигательная активность; ФПГ - фиксационные повороты
глаз); ПС - плавное слежение; ОКН - оптокинетический нистагм; СОВ - субъективная
оптическая вертикаль; ОШОР - отолитошейно-окулярный рефлекс; *р < 0,05.
Возможные механизмы и типы реадаптационных процессов
в вестибулоглазодвигательной системе
Отмеченные реакции после возвращения из КП, феноменологически напо-
минающие клиническую картину вестибулярной дисфункции, имели транзи-
торный характер и являлись отражением нормального процесса реадаптации
сенсорных систем к измененной гравитационной среде (гравитационный
вестибулярный синдром). Будучи обусловлены сенсорными сдвигами и
577
Гпава 14
последующими процессами сенсорной реадаптации [I.В.Kozlovskaya et al.,
1993; L.N.Kornilova, 1997; M.Reschke et al., 1997], они наблюдались практи-
чески у всех космонавтов в ходе реадаптации после длительных полетов. Все
исследуемые реакции у большинства космонавтов после непродолжительных
полетов обычно нормализовались к 8-10-м суткам после полета, а у космо-
навтов после длительных полетов, как правило, к 14-15-м суткам. Однако у
двух космонавтов после длительных экспедиций явления повышенной вести-
булярной реактивности регистрировались и на 75-е сутки после полета, а у
трех других обследованных, у которых спонтанный нистагм был впервые заре-
гистрирован на 0-1-е сутки после их первых длительных экспедиций (у одного
в 1983, у другого в 1985, а у третьего в 1991 году), он сохранялся при 5-крат-
ном обследовании в течение 75 суток после полета и при 3-7-кратном обсле-
довании в течение последующих 3-5 лет.
Реакции вестибулярной и взаимодействующих с ней сенсорных систем
после полета в определенной степени индивидуализированы по степени вы-
раженности, характеру проявлений, времени развития, длительности и дина-
мике процесса реадаптации. Тем не менее анализ глазодвигательных ре-
акций в четырех группах космонавтов на применяемые воздействия после по-
лета позволил выделить три типа [L.Kornilova, 1997; Л.Н.Корнилова, 1998] ре-
адаптации сенсорных систем к условиям измененной гравитации (см. раздел
«Классификация вестибулоокуломоторных реакций после полета»). По ин-
тенсивности и характеру глазодвигательных реакций на различную сенсорную
стимуляцию можно определять не только топику морфофункционального
уровня вестибулярных нарушений, но и формы и пути процессов реадаптации
вестибулярной и взаимодействующих с ней сенсорных систем. Наличие повы-
шенной реактивности вестибулярной функции у ряда космонавтов в ответ на
все применяемые воздействия отражает полимодальную природу наблю-
даемых изменений вестибулярной функции после полета, многокомпонент-
ную их обусловленность и свидетельствует об изменении характера взаи-
модействий вестибулярной системы с другими сенсорными системами.
Отсутствие у некоторых обследованных реакции на вестибулярную стиму-
ляцию (значения коэффициента усиления ВОР при активных движениях
головой с закрытыми глазами уменьшались до 0,1-0,2 либо до нуля) на опре-
деленном этапе обследования можно расценивать как своеобразную «функ-
циональную деафферентацию».
Наблюдаемая же «ареактивность» вестибулярной системы у ряда кос-
монавтов после длительных полетов, на наш взгляд, является результатом
функционирования своеобразного механизма «центрального торможения»,
сформировавшегося в полете и тормозящего передачу неадекватных в усло-
виях микрогравитации вестибулярных сигналов на эффекторные механизмы.
Сохранение в этих случаях у некоторых обследованных реактивности вести-
булярной системы на постуральные воздействия связаны с индивидуальной
повышенной чувствительностью к изменению уровня кровоснабжения и
кислородного обеспечения мозга, прежде всего вертебробазилярного бас-
сейна при перераспределении жидких сред организма.
Следует отметить, что именно в этой группе космонавтов выявлена
корреляционная связь между показателями ортостатической устойчивости и
показателями состояния вестибулярной функции [В.И.Михайлов и соавт.,
1990].
578
Послеполетные клинико-физиологические исследования
Изменение в период реадаптации характера глазодвигательных реакций
при стимуляции различных сенсорных входов свидетельствует об изменении
характера взаимодействия вестибулярной системы с другими сенсорными
системами. Это может быть связано с изменениями уровня и характера
собственно вестибулярной афферентации, которые могут возникать на раз-
личных «этажах» вестибулярной системы, включая морфофункциональные
изменения периферической части вестибулярного анализатора, а также с
особенностями интегративной деятельности ЦНС в специфических условиях.
Наблюдаемые после полета изменения в рефлексе слежения, в характере
глазодвигательных реакций при выполнении пальценосовой пробы, отсут-
ствие в ряде случаев способности подавления нистагма при фиксации взора,
появление обратного нистагма при возвращении взора в исходное положение,
явления центрального позиционного Н, квадрикулярная форма спонтанного Н
(square wave jerks) - все это свидетельствует о нарушении понтовестибуло-
мозжечковых связей [H.Kornhuber, 1974; M.Ito, 1984; М.Дикс и соавт., 1987].
Появление глазодвигательных реакций только на оптовестибулярную (ка-
чание и вращение головой с открытыми глазами) и проприоцептивную стиму-
ляцию при отсутствии реакций на собственно вестибулярную (качание и
вращение головой с закрытыми глазами) стимуляцию может свидетельст-
вовать об изменении удельного вклада различных сенсорных входов в
формирование глазодвигательных реакций, т.е. о своеобразном «перерас-
пределении ролей». Значимость вестибулярной афферентации в формиро-
вании окуломоторных реакций в первые дни после полета значительно
снижается. Это является дополнительной иллюстрацией интегративного ха-
рактера реакций, именуемых традиционно «вестибулярными», и отражает тот
факт, что эти реакции базируются на совместной деятельности вестибуляр-
ной системы и других анализаторов.
Зарегистрированная после полета асимметрия в показателях вестибу-
лярной функции позволяет объяснить патогенез сенсорных сдвигов и с
привлечением концепции о нарушении парной функции лабиринтов в невесо-
мости [Б.Б.Егоров и соавт., 1970; LKomilova et al., 1983; И.И.Брянов и соавт.,
1986; Г.И.Горгиладзе и соавт., 1986; Г.И.Самарин, 1992]. Концепция о нару-
шении парной функции лабиринтов под воздействием факторов космического
полета объясняет возможность развития аномальных реакций не только в
орбитальном полете, но и в период реадаптации к земной гравитации в
результате продолжающейся в течение определенного времени деятельности
компенсирующегося центра, сформировавшегося в невесомости. Чем продол-
жительнее полеты, тем прочнее «закрепление» адаптивных изменений в ЦНС,
обусловленных невесомостью, и, по-видимому, по этой причине значительно
возрастает частота возникновения вестибулярных нарушений после завер-
шения длительных, нежели кратковременных, орбитальных полетов.
Известно, что измененная гравитационная среда непосредственно не
влияет на зрительные функции, тем не менее в этих условиях меняется уро-
вень и характер собственно вестибулярной афферентации, что через цент-
ральные механизмы вестибулярной системы приводит к снижению точност-
ных, скоростных и временных возможностей всех форм зрительного слеже-
ния.
В условиях Земли у всех обследованных при выполнении задания на
слежение за скачкообразным перемещением точечного зрительного стимула
579
Гпава 14
регистрировались четкие саккады стабильной амплитуды, практически без
корригирующих движений. Количество глазодвигательных ответов соответст-
вовало количеству предъявляемых стимулов.
В первые сутки после полета саккадический компонент реакции слежения
сохранялся, хотя резко возрастало число корригирующих саккад (дополни-
тельные доводящие движения глаз). Что касается собственно динамического
слежения, то здесь наблюдалось изменение, а иногда и полный распад
структуры плавного слежения: вместо плавного движения глаза совершали
микро- или макросаккадические скачки. Таким образом, саккадическая сис-
тема восполняла утраченный рефлекс плавного слежения, внося вклад в
управление взором. Во всех перечисленных случаях в связи со снижением
точности зрительного слежения и переходом систем зрительного слежения на
новую стратегию слежения, время, необходимое для рассматривания и рас-
познавания цели и установки взора на мишенях существенно возрастало (в 3
и более раз), и соответственно имело место снижение частоты стимулов,
которые система способна отслеживать (коэффициент эффективности сле-
жения по вертикали уменьшался с 1 до 0,7). Однако уже на 4-е сутки после
полета рефлекс плавного слежения следящей функции глаз восстанавли-
вался.
Из всех примененных тестов наиболее прогностически информативным для
всех форм вестибулярных нарушений оказался тест на статический отолито-
шейно-окулярный рефлекс [S.Diamond et al., 1990; C.Markham et al., 1993;
L.Kornilova, 1997; Л.Н.Корнилова, 1998], для вегетативной формы вестибу-
лярных нарушений - показатели коэффициента усиления ВОР при постураль-
ных воздействиях [В.И.Михайлов и соавт., 1990, Л.Н.Корнилова, 1998], а для
перцепто-моторной формы вестибулярных нарушений - показатели плавного
слежения и вестибуломозжечковых синергий.
В период реадаптации регистрировались реакции, аналогичные по харак-
теру, выраженности и направленности наблюдаемым в полете. Это свиде-
тельствовало о том, что эти процессы имели схожие механизмы развития и
общие закономерности и характеризовались распадом зрительно-вестибу-
лярных связей, сформировавшихся в ходе эволюции жизни на Земле, затем в
ходе длительного пребывания космонавта в условиях микрогравитации. Полу-
ченные данные позволили утверждать, что по послеполетным показателям
межсенсорных взаимодействий возможна оценка некоторых особенностей
межсенсорных взаимодействий в процессе адаптации к условиям микро-
гравитации.
Таким образом, разработанный и примененный до и после полета комплекс
методических приемов с раздельной и сочетанной стимуляцией различных
сенсорных входов на фоне постуральных воздействий позволил дифферен-
цировать механизмы вестибулярных нарушений и оценить вклад (роль)
гемодинамического и сенсорного факторов в их развитие, выявить асим-
метрию регистрируемых вестибулярных реакций, а также определить пути и
формы реадаптации вестибулярной функции.
Литература
Алексеева Н.С., Яковлева И.Я., Корнилова Л.Н. и соавт. Метод оценки
функционального состояния отолитового аппарата // Вести, оториноларингол. - 1980.
-5.-С. 41—45.
580
Послеполетные клинико-физиологические исследования
Брянов И.И., Горгиладзе Г.И., Корнилова Л.Н. и соавт. Сенсорные системы.
Вестибулярная функция // Результаты медицинских исследований, выполненных на
орбитальном научно-исследовательском комплексе «Салют-6 - Союз». - М., 1986. - Ч.
1, гл. 10. - С. 169-185; Ч. 2, гл. 5. - С. 248-256.
Горгиладзе Г.И., Самарин Г.И., Брянов И.И. Межлабиринтная асимметрия,
вестибулярная дисфункция и космическая болезнь движения // Космич. биол. и
авиакосм. мед. - 1986. - Т. 20, № 3. - С. 19-30.
ДиксМ., Худ Дж. Головокружение. - М., 1987. - С. 94,115.
Егоров Б.Б., Самарин Г.И. Возможное изменение парной работы вестибулярного
аппарата в условиях невесомости // Космич. биол. и мед. - 1970. - Т. 4, № 2. - С. 85-
86.
Корнилова Л.Н. Вестибулярная функция и межсенсорное взаимодействие в
условиях измененной гравитации: Дисс.... докт. мед. наук. - 1998.
Корнилова Л.Н., Гончаренко А.М., Алексеев В.Н. и соавт. Вестибулярная функция и
межанализаторное взаимодействие после космических полетов // Космич. биол. и
авиакосм. мед. - 1991. - Т. 25, №1. - С. 12-17.
Корнилова Л.Н., Гончаренко А.М., Григорова В. Характер спонтанной
глазодвигательной активности в условиях невесомости и в период реадаптации //
Весгн. оториноларингол. - 1992. - № 1. - С. 18-21.
Корнилова Л.Н., Тарасов И.К. Состояние и формы адаптации вестибулярной
функции после космических полетов // Там же. - 1990. - № 6. - С. 22-27.
Михайлов В.И., Воскресенский А.Д., Корнилова Л.Н. и соавт. Корреляция между
ортостатической устойчивостью и состоянием вестибулярной функции человека после
длительных космических полетов // Космич. биол. и авиакосм. мед. - 1990. - Т. 24, №
1. - С. 49-51.
Решке М., Корнилова Л.Н., Дебора Харм, и соавт. Нейросенсорные и сенсомоторные
функции в невесомости // Совместное российско-американское издание. Космическая
биология и медицина. - 1997. - Т. 3, кн. 1. - С. 213-328.
Самарин Г.И. Выявление межлабиринтной асимметрии и ее возможная роль в
генезе болезни движения: Дисс.... канд. мед. наук, 1992.
Яковлева И.Я., Корнилова Л.Н., Тарасов И.К. и соавт. Некоторые результаты
исследования отолитовой функции при пилотируемых космических полетах // Весгн.
оториноларингол. - 1979. - № 6. - С. 21-24.
Яковлева И.Я., Корнилова Л.Н., Тарасов И.К. и соавт. Результаты исследования
вестибулярной функции и функции восприятия пространства у членов экипажей
первой и второй экспедиции станции «Салют-6» // Космич. биол. и авиакосм. мед. -
1981.-Т. 15, № 1.-С. 19-23.
Baumgarten von R. European vestibular experiments on the Spacelab-mission //
Experimental Brain Research. - 1986. - 64. - P. 239-246.
Baumgarten von R., Weitzig J., Vogel H. et al. Static and dynamic mechanisms of space
vestibular malaise // The Physiologist. - 1982. - 25. - P. 33-36.
Baumgarten von R.J., Thumler R.R. A model for vestibular function in altered
gravitational states // Life Sciences and Space Research / R.Holmqist, ed. - Vol. XVII.
Oxford, Pergamon Press, 1979. - P. 161-170.
Berthoz A., Brandt T, Dichgans J. et al. European vestibular experiments on the
Spacelab-1 mission // Experimental Brain Research. - 1986. - 64. - P. 272-278.
Buttner U., Buttner-Ennever J. Present concepts of oculomotor organization.
Neuroanatomy of the oculomotor system / Buttner-Ennever, ed. - 1988. - P. 3-23.
Clarke A., Teiwes W., Scherer H. Evaluation of the torsional VOR in weightlessness // J.
of Vestibular Research. - 1993. - 3. - P. 207-218.
Clement G., VieviHe T, Lestienne F., Berthoz A. Modifications of gain asymmetry and
beating field of vertical optokinetic nystagmus in microgravity // Neurosci Lett. - 1986. -
1086. - 63. - P. 271-274.
581
Глава 14
Clement G., Andre-Deshays C., Lathan C. Effects of gravitoinertial force variations on
vertical gaze direction during oculomotor reflexes and visual fixation // Aviat. Space and
Environ. Med. - 1989. - 60. - P. 1194-1198.
Cohen B., Suzuki J., Raphan T. Role of the otolith organs in generation of horizontal
nystagmus. Brain Res. - 1983. - 276. - P. 159-164.
Cohen B., Tomko D., Guedry F. Vestibular and sensorimotor function in microgravity //
Annals New York Academy of Sciences. - 1993. - 682. - P. 340-353.
Diamond S., Markham C, Money K. Instability of ocular torsion in zero gravity possible
omplications for space motion sickness // Aviat. Space and Environ. Med. - 1990. - 61. - P.
899-905.
Dix M., Hood J. Vertigo. - New York, 1984.
Grigorova V., Kornilova L. et ai. Microgravity effect on the vestibulo-ocular reflex is
dependent on otolith and vision contributions. // Aviat. Space and Environ. Med. - 1986. -
67. - No 10. - P. 947-954.
KornhuberH. Vestibular System. - Berlin, 1974. - Part. 2. - P. 581-615.
Kornilova L., Gorgiiadze G., Yakovleva I. Vestibular disfunction cosmonauts during
adaptation to zero-g and readaptation to 1 g // Physiologist (Suppl). - 1983. - Vol. 26, No 6.
- P. 34-36.
Kornilova L., Bodo G., Grigorova V. Mechanismen vestibulo oculomotorischer
Adaptationen unter den Bedingungen der realen und modellirten Schwerelosigkeit. Zeitschr.
fur Klin. Medizin. - 1989. - 44. - P. 1789-1792.
Kornilova L.N., Goncharenko A.M., Grigorova V. The patterns of spontaneous oculomotor
activity under weightlessness and readaptation period // Physiologist (Suppl). - 1990. - 33.
- P. 23-29.
Kornilova L.N., Kaspranskiy R.R. Vestibular function and sensory interaction after space
flight // 5th European Symposium on Life Sciences Research in Space. France, Arcachon,
Sept. 26-Octob. 1, 1993, Proceeding ESA SP-336. 1994. - P. 345-350,
Kornilova L.N. Vestibular function and sensory interaction under the condition of altered
gravity // Advances in Space Biology and Medicine. JAI PRESS INC. - 1997. - 6. - P. 12. - P.
275-313.
Kozlovsaya I., Sirota M., Babaev B., et ai. Human and animal results on vestibular
research in space // 4th European Symposium on Life Sciences Research in Space, Italy,
Trieste, May 28 - June 1, 1990. - P. 353-357.
Markham C, Diamond S. Predictive test for space motion sickness 11 J. Vestib. Research.
- 1993 - 3. - P. 289-295.
Oman C, Weigi H. Postflight vestibulo-ocular reflex changes in space Shuttle/Spacelab
D-l crew // Aviat. Space and Environ. Med. - 1989. - 60. - P. 480-486.
Reschke M., Parker D. Effects of prolonged weightlessness on self-motion perception and
eye movements evoked by roll and pitch // Ibid. - 1987. - 58. - P. 9-11.
Reschke M., Kornilova L., Bloomberg J et ai. Neurosensory and sensory-motor function.
11 Space Biology and Medicine, Joint U.S./Russian Publication, AIAA, V3; Bkl; Ch7. - P. 135-
193, 1997.
Vievillle T, Clement G., Listienne F et al. Adaptive modifications of the optokinetic and
vestibulo-ocular reflexes in microgravity // Adaptive Processes in Visual and Oculomotor
Systems I E. Keller, D.Zee, eds. - New York, Pergamon Press, 1986.
Watt D., Money K., Bondar R. et al. Canadian medical experiments on Shuttle flight //
Canadian Aeronautical and Space Journal. - 1985 - 31. - P. 215-226.
Watt D. The vestibular-ocular reflex and its possible roles in space motion sickness 11
Aviat. Space and Environ. Med. - 1987. - 58. - P. 170-174.
Young L., Oman C, Watt D. et al. Canadian vestibular experiments on the Spacelab-1
mission. Sensory adaptation to weightlessness and readaptation to one-g // Experimental
Brain Research. - 1986. - 64. - P. 291-298.
582
Послеполетные клинико-физиологические исследования
Состояние костной ткани
В.С.Оганов
В биологической эволюции наземных позвоночных влияние земной силы
тяжести принципиальным образом сказалось на геометрии скелета, форме,
общей массе и структуре костей, архитектонике костной ткани.
На основе экспериментальных и теоретических ретроспективных исследо-
ваний сложилось представление, что механическая стимуляция костей ске-
лета (весовая нагрузка, динамические мышечные усилия) является основным
фактором функциональной адаптации костной ткани в фило- и онтогенезе
наземных позвоночных [П.А.Коржуев, 1971; D.R.Carter et al., 1991; М.Г.Таир-
беков и соавт., 1997]. В задачи настоящего раздела работы входило описание
феноменологии теоретически ожидавшихся изменений костной ткани в неве-
сомости и клинико-физиологическая оценка их выраженности и обратимости.
Методы изучения, объект и критерии оценки
состояния костной ткани
Методы. За время эксплуатации орбитальной станции (ОС) «Мир» непре-
рывно совершенствовалась медицинская техника, применяемая для диаг-
ностики состояния костной ткани.
Если первые обследования космонавтов выполняли на компьютерном
томографе General Electric с использованием программы, повышающей точ-
ность измерения оптической плотности в единицах Хансфилда (количест-
венная компьютерная томография - ККТ), то в дальнейшем применяли специ-
альные клинические приборы - костные денситометры Norland (двухфо-
тонная радионуклидная абсорбциометрия - ДФА) и Hologic. Большая часть
обследований (начиная с б-й основной экспедиции - ЭО-б) выполнена на
двухэнергетическом рентгеновском денситометре Hologic QDR-1000/W,
предоставленном НАСА.
Двухэнергетическая рентгеновская абсорбциометрия DEXA (dual energy х-
ray absorbtiometry) основана на различной проникающей способности излу-
чения разной жесткости (энергии) через ткани. Комплексом «источник излу-
чения - детектор» выполняется сканирование исследуемой области, что
позволяет оценить по величине поглощения проекционную минеральную
плотность кости (МПК, г/см2) и содержание костного минерала (СКМ, г) в
любой интересующей области (рис. 9, гл. 14). Программное обеспечение
прибора позволяет наблюдать рентгеновское изображение исследуемой
области, выделять участки для измерения, сравнивать полученные значения
минеральной плотности с нормативными, сохранять результаты каждого
исследования. Наличие двух энергетических областей в спектре излучения
позволяет исключать расчетным (программным) путем влияние мягких
тканей, а также проводить по специальной программе регионального анализа
(Whole body - «все тело») раздельное вычисление минеральной плотности
крупных звеньев скелета (черепа, рук, грудных и поясничных позвонков,
ребер, таза, ног) и рассчитывать состав тела по параметрам СКМ, массы
жировой ткани и тощей массы (рис. 10, гл. 14).
583
Гпава 14
Исследование клинически наиболее значимых областей (поясничного от-
дела позвоночника, проксимального отдела бедра и некоторых других регио-
нов) проводили с более высокой разрешающей способностью отдельно, ис-
пользуя программы локального анализа (рис. И, 12, гл. 14).
Обследуемый находился в положении лежа на спине. Продолжительность
стандартного исследования составляла 70 минут, суммарная лучевая нагруз-
ка - до б мкЗв.
Рис. 9 (гл. 14). Схема денситометра (двухэнергетическая рентгеновская
абсорбциометрия - DEXA) Hologic - QDR-1000W: 1 - компьютер; 2 - детектор
рентгеновского излучения; 3 - подвижный стол; 4 - коллиматор; 5 - внутренняя
калибровочная система; 6 - рентгеновская трубка;
7 - механизм двухкоординатного сканирования
Точность измерения составляла ±0,5-1 % по локальным программам
(поясничные позвонки и проксимальный отдел бедра) и +1,5-2 % по про-
грамме «все тело».
Н19'4Э1вЯ Non Oct 24 Ц-54 i.94
Нам: ♦ .1 BODY CN
forwent 1
I.O.: Sex F
S.S.4H ’ r Ithniol
ZIP Code Haight: » r
Operator 1 bright»
• IrtkDatei 37
IKj*Iclani
lease -t for iagnOtit)
TPjRJ wa. and w«’ CU ia < 1.8-
c.p. 1,88л l.«MJ l.wa
Area 9C END
k r Cca2>_ Сигале > (дгмр-<»^1
i ftrn w4§Sk94 141.14 6.743
* 9> n 219.36 «62.64 8,745
L Rba двт.вг 81.81 8.751
R Riba 12 u39 82.72 8.670
I Spine 128.96 119.49 8.933
L Spine 52.55 68.47 1.161
.elvie 199.28 740.28 1.266
L Leg 955.75 394.89 1.118
R Log XC4.3Z 41-9.35 1,124
i-iTot 1739.46 1692.89 8.973
Head 224.97 627. v. 2.769
TO7A1 1964.44 2319.if l.l 1
•Nov 9 19:59 1994 {339 х 1591
Но bale ODR-4500 <S/N 4596)
ИЬ le Во«е V8.B2
ношас
Рис. 10 (гл. 14). Пример распечатки результатов
денситометрии по программе «все тело»
584
Послеполетные клинико-физиологические исследования
Участники экспедиций на ОС «Мир» проходили обследование методом
DEXA за 30-45 суток до старта, на 3-5-е сутки после приземления (обяза-
тельная схема) и далее в период реадаптации через 3-4 недели (в некоторых
случаях), 3-6 месяцев и 1 год (расширенная циклограмма). В необходимых
случаях, когда восстановление МПК было замедлено, обследования продол-
жали до 3 лет по индивидуальной схеме.
711879484
BMD
E»t
J1D HA-BHD
AF 1.022
Lei B.B28 8.211
MU 8*- Ar
VI1879403
•• I
Lateral ВИВ м» Age
Sex: F Age: 36 Hov 7 1994
58 60 78 R
aP BHD ve Ar-'
Нам»: ЙР LATERAL' r ‘
W tV 1.8X
Hologic QDR 4U>
4S/N 4*.nil
-4Г» WOt f J
А«а1шл
Puc. 11 (гл. 14). Пример распечатки результатов
денситометрического обследования (DEXA)
по программе «поясничные позвонки»
в прямой и боковой проекциях
Объект. Обследовали 38 космонавтов в возрасте 33-53 лет (российских и
зарубежных) - членов экипажей ЭО и экспедиций посещения (ЭП), в том
числе 20 космонавтов после повторных или многократных (2-3) полетов.
к*»1.иэ ай» ч5.1(1..*м> б. w
Яо1оы»о (ДН1-45в0 ($/Н 4506)
HU v < tferj
А1883940Н ми» Oct 3 12:55 1994
Чале: НМР
PxmwmK
I.D.* I
S.S.it . - Ethnic: М
ZIP Code: Height С' 5*
Operator. W Height: 125
BirthDate i 03/UM5 i 39
Phgxician»
l*Mt* not for diagnostic «ил
TOTAL BHD CU l.t*
C.F. 1.824 1.803 1.НЙЙ
Ь Доп Est.Area Est.BMC BHD
(Cl*2> (*11 Art ) (эм/сп?)
“5teCk* "Tw ‘ ~Тз9*"* ~В~890~~
Troch 18,70 8.65 8.8ЙВ
Inter 17.93 28.53 1.145
TOTAL 3 .56 33.56 1.H0M
Иаг<Г« 1.14 8.87 8.782г
•Oldline t 94,jre)~( 24, 58)
Hech 49 x 15 et £-24. П1
Troch Й x 42 *i ( 0 «П
Hard's 11 x IUtC-1. si
-0_QG4
Рис. 12 (гл. 14). Пример распечатки результатов
денситометрии по программе «шейка бедра»
585
Глава 14
Длительность полетов в основном составляла 5-7 месяцев, но обсле-
дования проводили и после полетов меньшей (20-30 суток) и большей (10—
14,5 месяца) продолжительности. Некоторые космонавты участвовали в
нескольких экспедициях, поэтому практически имел место многолетний
мониторинг состояния костной системы. Всего провели 58 обследований,
включающих по нескольку сеансов обязательной или расширенной цикло-
граммы.
Каждый сеанс обследования содержал от 4 до 6 программ сканирования:
региональный анализ по программе «все тело»; локальный анализ пояс-
ничного отдела позвоночника; проксимального эпифиза бедренной кости
(билатерально) и иногда костей голени и пяточной кости.
Критерии оценки. Для интерпретации результатов DEXA полученные
данные сравнивали с соответствующими значениями «пиковой» возрастной и
половой нормы, имевшимися в базе данных денситометра Hologic.
Сравнение с нормой проводили обычно по двум показателям: сравнение с
нормальной «пиковой» костной массой (Т-масштаб), т.е. с типичными
значениями для того возраста, в котором минеральная плотность в данном
участке скелета достигает максимума (для разных отделов скелета он
составляет 20-25 лет), и сравнение с возрастной нормой (Z-масштаб), т.е. с
типичными значениями для данного возраста [B.LRiggs et al., 2000].
Показатели выражали в процентах от соответствующей нормы, которую в
этом случае принимали за 100 %, и в единицах отклонения (SD). Результаты
сравнения в динамике представляли в процентах изменений за период между
наблюдениями и как скорость изменений в процентах в год.
Согласно рекомендациям ВОЗ (B.L.Riggs et al., 2000), диагностика остео-
пороза проводится на основании Т-масштаба: в пределах нормы находятся
значения, отклоняющиеся менее чем на 1 SD, значения < -1 SD, но > -2,5 SD
классифицируются как остеопения, значения < -2,5 SD классифицируются как
остеопороз и значения < -2,5 SD при наличии хотя бы одного перелома
позвонка или шейки бедра - как тяжелый остеопороз. В референтных кривых,
используемых в современных денситометрах, отклонение -2 SD (Т-масштаб)
соответствует примерно 80 % «пиковой» костной массы.
Результаты исследований и обсуждение
При анализе и суммировании индивидуальных изменений (в процентах от
предполетного уровня) учтены данные, полученные всеми имевшимися ме-
тодами (ККТ, ДФА, DEXA), за исключением тех единичных случаев, когда до- и
послеполетные обследования были выполнены на разных денситометрах.
Для клинико-физиологической оценки, когда необходимо оперировать
абсолютными значениями МПК и СКМ, систематическому анализу подвергали
только результаты исследований, проведенных на аппаратуре DEXA, имеющей
референтную базу и позволяющей использовать международные критерии
диагностики. Таким образом, в эту выборку вошли данные 42 наблюдений на
орбитальной станции (ОС) «Мир», проведенных за 11 лет (1990-2000). В этот
период объем и программа обследований неоднократно менялись, в связи с
чем по разным показателям количество наблюдений (п) может быть раз-
личным. При сопоставлении полученных данных с аналогичными возрастными
кривыми (популяционной нормой) для белого населения США, введенными в
586
Послеполетные клинико-физиологические исследования
референтную базу аппаратуры Hologic, учитывали выявленное нами различие
в значениях минеральной плотности здоровых москвичей [А.В.Бакулин и
соавт., 1995], главным образом в возрасте 18-25 лет. В возрастном диапазоне
от 35 до 55 лет, актуальном для задач настоящей работы, данные московской
популяции несущественно отличались от норм для белых американцев.
Результаты исследований в целом подтверждают основные (и ожидаемые)
тенденции изменений состояния костной ткани после космических полетов,
выявленные ранее при обследовании экипажей ОС «Салют-6, -7» и ОС «Мир»
ЭО-1-5 с помощью методов монофотонной абсорбциометрии [Г.П.Ступаков и
соавт., 1989], ККТ и ДФА [В.С.Оганов и соавт., 1990; V.S.Oganov et al., 1991;
V.S.Oganov et al., 1996]. Результаты исследований с использованием DEXA
частично были опубликованы ранее [V.S.Oganov et al., 1996; В.С.Оганов и
соавт., 1992; А.И.Григорьев и соавт., 1998; V.S.Oganov et al., 2001]. Они сов-
падают с предыдущими исследованиями в основных тенденциях.
Локализация
Основная тенденция проявляется в том, что направленность и выра-
женность изменений МПК и СКМ, отождествляемых с величиной костной
массы [B.L.Riggs et al., 2000], в различных сегментах скелета зависят от их
положения в векторе гравитации (на Земле), а также от их биомеханического
профиля и типа структуры ткани.
Таблица 4 (гл. 14)
Среднегрупповые значения изменений костной массы у космонавтов ОС «Мир»
после полетов длительностью 4-7 месяцев.
Региональный и локальный анализы
Сегмент скелета Показатель 1 л | М±т
Кости черепа и шейного отдела МПК, г/см2 32 +2,21 ± 0,57
позвоночника СКМ, г 32 +4,76 ± 0,84
Ребра СКМ, г 32 +1,99 ±1,36
Кости рук СКМ, г 32 +1,30 ± 1,02
Грудные позвонки МПК, г/см2 31 -0,98 ±0,64
СКМ, г 31 -3,14 ±2,57
Поясничные позвонки МПК, г/см2 28 -5,89 ± 0,71*
Кости таза СКМ, г 30 -13,07 ± 1,24**
Проксимальный Шейка МПК, г/см2 31 -8,53 ± 1,40**
эпифиз Большой вертел МПК, г/см2 31 -9,33 ± 1,39**
бедренной кости Межвертельная МПК, г/см2 31 -7,12 ± 0,85*
область
Треугольник Уорда МПК, г/см2 31 -10,08 ± 1,48*
Суммарно по МПК, г/см2 31 - 8,00 ± 0,99*
эпифизу
Кости ног СКМ, г 32 -2.66 ± 0,39
Скелет в целом СКМ, г 32 От -1,5 до -3,0
*р < 0,01, **р < 0,05.
Как видно из табл. 4 (гл. 14), закономерное и наиболее достоверное умень-
шение костной массы наблюдается в костях ног, преимущественно в их тра-
бекулярных структурах. Кости ног (в основном кортикальная структура)
587
Глава 14
теряют в целом значительно меньше минералов, чем поясничные позвонки,
кости таза и проксимальный эпифиз бедренной кости, расположенные выше
по вектору гравитации. В костях верхней половины скелета прослеживается
тенденция к увеличению содержания костных минералов, наиболее отчет-
ливая в костях черепа и шейных позвонках. Значения изменений костной
массы в различных сегментах скелета по вектору гравитации, нормированные
как процент изменений в месяц, представлены на рис. 13 (гл. 14).
Рис. 13 (гл. 14). Зависимость скорости изменений минеральной плотности костной
ткани (МПК) различных сегментов скелета от их положения относительно
вектора гравитации при 1 G. Региональный анализ
Однако прежде чем более подробно рассмотреть изменения в отдельных
сегментах и скелете в целом, следует заметить, что вопрос о направленности
и выраженности изменений минерализации костей черепа и шейных
позвонков, а также ребер и костей рук остается дискуссионным, что связано с
метрологическими особенностями денситометрического измерения МПК и СКМ
в этих сегментах скелета. Основные трудности представляют сравнительно
высокая минеральная плотность костей (череп) при небольшой массе окру-
жающих мягких тканей и отсутствие возможности строгого позиционирования
головы и рук в ходе обследования. Предполагается, что с учетом указанных
обстоятельств вероятность ошибки меньше при определении СКМ, чем МПК.
По этой причине результаты измерений массы костей черепа и шейных
позвонков, данные об изменении суммарной массы минералов скелета как
метрологическая проблема являются предметом дополнительного обсуждения
и уточнения со специалистами НАСА и фирмы Hologic. Можно допустить, что
вопросам стандартизации и измерения минерализации в зонах, не пред-
ставляющих большого интереса для клиники, разработчики аппаратуры не
уделили должного внимания. Можно также высказать уверенность, что после-
дующее уточнение указанных результатов будет, скорее всего, в пределах
ошибки метода и принципиально не изменит тенденции распределения изме-
нений костной массы в различных зонах скелета.
588
Послеполетные клинико-физиологические исследования
Так или иначе, при оценке минерализации всего скелета (Whole body)
после космического полета (КП) наблюдали достоверную отрицательную ди-
намику суммарной массы минералов (СКМ) и средней минеральной плотности
(МПК). В 3 из 32 случаев наблюдали положительную динамику, в 8 изме-
нения были недостоверны. Обращает на себя внимание небольшая выра-
женность изменений по суммарной массе минералов, что может быть связано
с методическими особенностями определения этих показателей (МПК и СКМ),
о чем было сказано выше.
Динамика показателей минерализации головы и шейного отдела поз-
воночника за время полета была достоверно положительной. В 19 из 32 слу-
чаев увеличение массы минерала (СКМ) превышало двойную ошибку метода,
в 2 случаях изменения были достоверно отрицательными.
В послеполетный период у большинства обследуемых наблюдали отчет-
ливую тенденцию к восстановлению исходных значений СКМ или МПК в
данном регионе (т.е. снижение массы минералов и минеральной плотности),
что может указывать на нелинейный, фазный характер восстановительной
динамики. Важно отметить, что скорость этих изменений была больше, чем
скорость восстановления потерь костной массы в других сегментах скелета.
При измерении минерализации грудных позвонков (МПК) у мужчин не бы-
ло найдено статистически достоверных изменений. Однако в отдельных слу-
чаях они были значимыми, что нельзя игнорировать, учитывая биомехани-
ческие аспекты.
Денситометрия костей рук за время полета не выявила статистически
достоверных изменений ни по массе минералов, ни по минеральной плот-
ности.
Для оценки параметров минерализации поясничных позвонков и прокси-
мального отдела бедра были использованы специальные алгоритмы денси-
тометрии с высоким линейным разрешением для сканирования и анализа. В
этой области более предпочтительной была оценка минеральной плотности,
чем массы минералов.
Изменения за время полета в этих регионах были индивидуальны и
позволяли расценивать эти зоны как биомеханически «критические», или
сегменты «риска» в скелете. Большая выраженность изменений, с одной
стороны, и биомеханически нагруженное положение, с другой, обусловливали
значимый риск переломов после полета. Средние значения потерь костной
массы не были чрезмерно опасными, но некоторые из космонавтов имели
умеренный риск костной травмы.
Среднее значение потери костной массы в поясничном сегменте
позвоночника за полет равнялось 5,89 ± 0,71 %, тогда как максимальное
снижение МПК за полет в данном регионе позвоночника (LI - L4) составило
15,93 %, по отдельным позвонкам до 17,06 % (L4). Очень часто нормальный
положительный градиент плотности позвонков был изменен, что приводило к
возникновению критического или слабого места в сегменте. Поэтому
необходима оценка каждого нижнегрудного и поясничного позвонка до и
после полета.
В проксимальном отделе бедра наиболее важной с биомеханической точки
зрения (риск перелома) является шейка бедра. Средняя потеря костной массы
в этой области составляла 8,53 ± 1,4 %, но максимальное снижение мине-
ральной плотности достигало 22,42 % (после 10 месяцев полета) со значимым
589
Гпава 14
риском травмы. В такой ситуации необходимыми являются ограничение
физических нагрузок, динамическое наблюдение, включая денситометрию, и
специальная терапия.
В послеполетный период динамика минерализации в поясничных позвон-
ках и проксимальном отделе бедра была различной. У части космонавтов,
обследованных в ранний период реадаптации (3-5 недель), наблюдали до-
полнительный отрицательный градиент минеральной плотности, в большей
степени в поясничных позвонках. Затем начинался процесс восстановления
костной массы. Изменения в ранний период реадаптации могут оказаться
опасными, особенно если исходная (предполетная) минеральная плотность
была низкой.
Из всех исследованных звеньев скелета наибольшие отрицательные изме-
нения были обнаружены в костях таза, независимо от показателя (СКМ или
МПК). Из 31 случая лишь в двух не наблюдали отрицательной динамики
минеральной массы. В 30 случаях потеря минералов составила в среднем
13,07 + 1,24 % за полет. В послеполетный период наблюдали в целом
суммарную положительную динамику. Однако в ранние сроки реадаптации
(1-1,5 месяца) в некоторых случаях также наблюдали отрицательную
динамику по сравнению с первым послеполетным сканированием. Это
обстоятельство заслуживает пристального внимания.
Обращая внимание на феномен дополнительного отрицательного гради-
ента МПК или СКМ в поясничных позвонках и костях таза в ранний период
реадаптации, необходимо отметить, что не все космонавты проходили обсле-
дование в этот период. Учитывая значимость таких изменений, в будущем
необходимо ввести денситометрию в обязательный регламент послеполетного
обследования на 3-5-й неделе реадаптации.
Во время исследования показателей минерализации костей ног за время
полета имели место статистически достоверные отрицательные изменения
сравнительно небольшой выраженности. При этом различие по показателям
минеральной массы и плотности не было столь существенным, что может
быть связано с большей долей кортикальной кости и с большей минеральной
плотностью костей ног и меньшей метаболической активностью кортикальной
кости соответственно.
Индивидуальная вариабельность изменений,
связь с условиями полета
Значительные межиндивидуальные различия были выявлены уже при
оценке изменений общей массы СКМ и усредненной МПК всего тела. Данные о
направленности и выраженности изменений минеральной массы черепа и
шейного отдела позвоночника требуют уточнений, как было сказано выше.
Тем не менее если судить по гистограмме распределений индивидуальных
значений (рис. 14, 15, гл. 14), то можно видеть, что изменения минерализа-
ции костей головы и шейных позвонков имеют общую тенденцию к возрас-
танию СКМ (достоверно в 19 из 32 случаев) и МПК (достоверно в 16 из 32
случаев). Диапазон индивидуальных значений изменений СКМ в этом сег-
менте составил от -5 до +13 %. Изменения МПК и СКМ в сегментах нижней
половины скелета при одинаковой отрицательной тенденции имеют еще
более выраженные различия в индивидуальных реакциях.
590
Послеполетные клинико-физиологические исследования
Диапазон колебаний индивидуальных изменений костной массы за полет
составляет, например, для МПК поясничных позвонков от +2 до -13 % и бед-
ренной кости от 0 до -20 % (см. рис. 15, гл. 14), для СКМ костей таза - от +7
до до -23 % (см. рис. 14, гл. 14).
В значительной степени в связи с указанной высокой индивидуальной
вариабельностью изменений строгой зависимости между амплитудой изме-
нений и длительностью полета не обнаружено.
Рис. 14 (гл. 14). Распределение индивидуальных значений изменений содержания
костных минералов (СКМ) в черепе (А) и тазовых костях (Б) после пребывания
в невесомости на ОС «Мир» (5-7 месяцев)
При сопоставлении скорости развития изменений и длительности полета
складывается впечатление о возможном снижении скорости изменений с
увеличением продолжительности полета и некоторой стабилизации состоя-
ния. Аналогичные сопоставления для изменений в шейке бедренной кости
могут указывать на отрицательную связь амплитуды изменений с длитель-
ностью полета и позволяют предполагать стабилизацию скорости изменений.
Однако недостаточное количество наблюдений после полетов большой
продолжительности (10-14,5 месяца) и отсутствие наблюдений в динамике
полета не позволяют решить, является ли снижение скорости потерь ре-
зультатом стабилизации состояния в ходе полета или это результат более
тщательного выполнения комплекса профилактических мероприятий космо-
навтами, совершившими наиболее продолжительные полеты.
591
Глава 14
Квалификация
Клиническая квалификация и прогноз последствий обнаруженных измене-
ний встречаются с определенными трудностями, которые подтверждаются
результатами наших исследований в клинике. В первую очередь это проблема
«нормы». Главной ее особенностью является весьма широкий диапазон
доверительного интервала (±2 стандартных отклонения, SD), что для разных
Рис. 15 (гл. 14). Распределение индивидуальных значений минеральной плотности
костной ткани (МПК) в проксимальном эпифизе бедренной кости (А)
и в поясничных позвонках (Б) после пребывания в невесомости
на ОС «Мир» (5-7 месяцев)
сегментов скелета составляет ±15-20 % от значений популяционных медиан в
различных возрастных группах (возрастная норма). Широта диапазона «нор-
мы» костной массы может быть связана, согласно современным представлени-
ям [Л.И.Беневоленская и соавт., 1999], с генетической заданностью пика кост-
ной массы (максимальные индивидуальные значения в возрасте 20-25 лет) и
фенотипически детерминированной скоростью (уровнем) процессов адап-
тивного ремоделирования костной ткани или в целом с «фенотипом» костного
592
Послеполетные клинико-физиологические исследования
метаболизма. Действительно, в современной литературе накапливается все
больше данных [Л.И.Беневоленская и соавт., 1999; В.С.Баранов и соавт.,
2000], которые позволяют ассоциировать широту диапазона нормы с поли-
морфизмом генов, ответственных за синтез белков костного матрикса, в
частности, рецепторов витамина D, интерлейкина-б, коллагена I типа, рецеп-
торов эстрогенов и, возможно, коллагеназы. Данное обстоятельство может в
какой-то мере объяснить высокие межиндивидуальные различия в амплитуде
Возраст, лет
Рис. 16 (гл. 14). Изменения минеральной плотности поясничных позвонков космонавтов
после длительных полетов (5-7 месяцев) и возрастные стандарты. Т - средняя норма
минеральной плотности костной ткани (МПК) в молодом возрасте
(«пик» костной массы); Z - средняя возрастная норма;
2 STD - размах двойного стандартного отклонения
изменений костной массы у космонавтов. Более того, с различными поли-
морфизмами упомянутых и некоторых других генов ассоциируется предрас-
положенность к сниженной МПК, развитию остеопороза и возможным пере-
ломам [В.С.Баранов и соавт., 2000].
Итак, клинико-физиологическая оценка обнаруженных изменений учиты-
вает регламент ВОЗ, дифференцирующий остеодефицитные состояния у че-
ловека по признаку МПК как норма - остеопения - остеопороз [B.L.Riggs et al.,
2000] с использованием стандартов Hologic.
На этом основании можно констатировать, что среднегрупповые значения
уменьшения костной массы у космонавтов за полет в сегментах нижней поло-
вины скелета, как правило, не выходят за пределы нормы, т.е. показатели
МПК не уменьшаются ниже 1 SD от значений пиковой костной массы в моло-
дом возрасте (Т-масштаб по классификации ВОЗ) (рис. 16. гл. 14).
Однако индивидуальный анализ позволяет выявить случаи преимущест-
венно с исходно низкой костной массой у космонавтов, когда снижение МПК в
поясничных позвонках после полета выходит за пределы -1 SD, но не опус-
кается ниже 2,5 SD по Т-критерию, и это квалифицируется как локальная
остеопения (рис. 17, гл. 14).
Весьма вероятно, что в данных случаях имеет место определенная пред-
расположенность к остеопорозу. С другой стороны, исходно низкие значения
костной массы можно рассматривать как индивидуальную норму и в таких
593
Глава 14
случаях при квалификации состояния следует не только использовать Т-кри-
терий, но и учитывать размер изменений в процентах от предполетных
значений. Опыт показывает, что даже при исходно низких значениях МПК
поясничных позвонков (см. рис. 17, гл. 14, субъекты 33, 21), послеполетная
остеопения нормализуется (например, у субъекта 21 за период немногим
более 2 лет до 92 % от предполетного уровня).
Рис. 17 (гл. 14). Изменения и восстановление минеральной плотности поясничных
позвонков у космонавтов после длительных, в том числе повторных космических
полетов. 10- субъект с исходно высокой минеральной плотностью;
33,21 — субъекты с исходно низкой минеральной плотностью
После 2-го полета того же космонавта соответствующая потеря костной
массы уже через год восстановилась до 95 % от исходного значения перед
первым полетом. Так или иначе, обе гипотезы требуют проверки и в то же
время позволяют полагать, что генное прогнозирование остеопении может
стать одним из перспективных направлений исследований.
С клинической точки зрения, предметом особого внимания должна быть
также высокая (даже в среднем по группе) скорость развития остеопении,
поскольку это обстоятельство увеличивает, как показывают наши клиничес-
кие наблюдения, риск перелома костей [В.С.Оганов и соавт., 1997].
Динамика восстановления костной массы после
продолжительных космических полетов
Исследования динамики и качества восстановления минеральной плот-
ности после продолжительных КП требуют длительного времени наблюдения
и осложняются рядом факторов, среди которых высокая вариабельность
исходных значений минеральной плотности у космонавтов, различия в про-
должительности и условиях конкретных полетов, существенные различия
условий восстановительного периода (в том числе, физической активности).
594
Послеполетные клинико-физиологические исследования
По объективным причинам часто не удавалось провести динамические
наблюдения в сопоставимые сроки. Одним из возможных путей исследования
послеполетной динамики является анализ как можно большей суммы наблю-
дений и большего числа космонавтов. На основе результатов динамических
наблюдений за весь период работы проведен анализ динамики восстанов-
ления минеральной плотности поясничных позвонков LI - L4 после полетов
продолжительностью 5-14 месяцев, всего использованы наблюдения по 14
полетам с последующей динамикой.
105
100
95
90
85
80
75
70
-60 -40 -20 С П 200 400 600 800 1000
До полета После полета Сутки
Рис. 18 (гл. 14) Динамика восстановления МПК поясничных позвонков у космонавтов
после космических полетов продолжительностью 5-7 месяцев.
С -старт, П - приземление
Поскольку в ходе работы проводили усовершенствование программного
обеспечения, в частности программ анализа, была выполнена стандартизация
результатов путем повторного анализа с использованием стандартной версии
Lumbar Spine V 4.62. Результаты анализа представлены на рис. 19 (гл. 14). По
оси ординат на рисунке минеральная плотность LI - L4 выражена в процентах
от исходной. За исходную во всех случаях принимали минеральную плотность
по результатам последнего предполетного обследования. Исходная мине-
ральная плотность у космонавтов варьировала в достаточно широких пре-
делах, поэтому для анализа ее принимали за 100 %. По оси абсцисс указаны
сутки наблюдения. Область отрицательных значений даты обследования по-
казывает срок последнего предполетного обследования. Данные первого
послеполетного обследования (как правило, через 3-6 суток после при-
земления) указаны вдоль условной линии нулевых суток (день приземления).
Данные предполетного и первого послеполетного обследований являются
исходными для анализа динамики восстановления.
Изменения за время полета имели большую индивидуальную вариабель-
ность (см. рис. 18, гл. 14). Из приведенных данных видна высокая вариа-
тивность изменений в течение первого года после КП. У некоторых космо-
навтов наблюдали выраженную отрицательную динамику транзиторного ха-
рактера в ранний (3-5 недель) период реадаптации; эти наблюдения должны
быть продолжены. На 2-й и 3-й год наблюдений (суммарно) можно говорить о
положительной динамике. Так, например, при рассмотрении выше случаев,
квалифицированных после полета как остеопения (см. рис. 17, субъекты 33 и
595
Глава 14
21), в одном из них мы отмечали достаточно высокую скорость нормализации
потерь костной массы. В ряде других случаев у космонавтов с аналогично
низкой исходной МПК восстановление не было полным и на 3-й год после
полета. Отмечены также различия в динамике восстановления костной массы
разных сегментов скелета (рис. 19, гл. 14). На динамику нормализации потерь
костной ткани могут оказывать влияние длительность и условия полета, инди-
Рис. 19 (гл. 14) Динамика восстановления минеральной плотности
в различных участках скелета после 169-суточного полета
видуальные особенности космонавтов, в том числе фенотип костного мета-
болизма, объем и характер выполнения профилактических мероприятий в
полете, активность реабилитационных мероприятий.
Выводы
1. Направление и выраженность изменений костной массы в различных
участках скелета зависят от их положения относительно вектора гравитации,
биомеханического профиля, структуры ткани и индивидуальных особен-
ностей. Закономерным является уменьшение костной массы в трабекулярных
структурах костей нижней половины скелета (поясничных позвонков, костей
таза, бедренной кости).
2. В сегментах верхней половины скелета (черепа, рук, ребер) выявляется
тенденция к увеличению содержания костных минералов. Феномен может
быть связан с перераспределением жидких сред организма в краниальном
направлении и, по всей вероятности, отражает обусловленную этим
аккумуляцию электролитов в костном интерстиции и, возможно, в мягких тка-
нях головы.
3. Клинико-физиологическая оценка обнаруженных в костях нижней поло-
вины скелета изменений на основе регламента ВОЗ по дифференциации
остеодефицитных состояний (норма - остеопения - остеопороз) позволяет
596
Послеполетные клинико-физиологические исследования
констатировать, что значения костной массы после КП в среднем по всей
выборке остаются в пределах нормы.
4. Индивидуальный анализ выявил единичные случаи, когда у субъектов с
исходно низкой костной массой и при размерах потерь, не превышающих ее
средней для группы величины, состояние костной ткани после полетов
следует квалифицировать как локальную клинически значимую остеопению.
Такие ситуации требуют специфической коррекции (биомеханической, фарма-
кологической, алиментарной) в послеполетный период.
5. При денситометрии в ранний послеполетный период (3-5 недель),
проведенной лишь у части космонавтов, у некоторых из них отмечен дополни-
тельный отрицательный градиент костной массы транзиторного характера.
Феномен заслуживает серьезного внимания с клинической точки зрения,
поскольку повышает риск перелома в процессе реабилитации, особенно у
субъектов с исходно низкой костной массой. Учитывая, что феномен трудно
предсказуем (хотя прогноз вероятен на стадии отбора), следует включить
денситометрию на 3-5-й неделе реадаптации в обязательную циклограмму
послеполетного наблюдения.
б. Изменения костной массы после КП обнаруживают высокую индиви-
дуальную вариабельность, что может быть детерминировано на генетическом
уровне.
7. Значительные межиндивидуальные различия изменений не позволяют
установить строгой корреляции между их выраженностью и длительностью
полетов. Выявлена лишь слабая отрицательная связь потерь костной массы
после полетов с возрастом космонавтов и объемом и характером профи-
лактических мероприятий.
8. Скорость восстановления костной массы также индивидуально различна
и в определенной степени отрицательно связана с величиной потери и
возрастом космонавта. В некоторых случаях полное восстановление наблю-
далось лишь в течение 3-летнего периода, что делает необходимым дина-
мическое наблюдение в послеполетный период с регулярностью 1-2 раза в
год.
Литература
Бакулин А.В., Оганов В.С., Новиков В.Е. Типичные значения минеральной
плотности поясничных позвонков и проксимального отдела бедра у различных
возрастных групп // Ассоциация ревматологов России, I-й Российский симпозиум по
остеопорозу. Москва, 17-20 апреля 1995 г. - С.71.
Баранов В.С., Баранова Е.В., Иващенко Т.Э., Асеев М.В. Геном человека и гены
«предрасположенности». Введение в предиктивную медицину. - СПб. «Интермедика».
- 2000.
Беневоленская Л.И.,Финогенова С.А. Генетика остеопороза: исследование
значимости генетических факторов в детерминации заболевания // Остеопороз и
остеопатии. - 1999. - № 2 - С.23-25.
Григорьев А.И., Оганов В.С., Бакулин А.В., Поляков В.В., ВоронинЛ.И., Моргун В.В.,
Шнайдер В. Мурашко Л.М., Новиков В.Е., ЛеБланк А., Шейклфорд Л. Клинико-
физиологическая оценка изменений костной ткани у космонавтов после длительных
космических полетов // Авиакосм, и эколог, мед. - 1998. - Т. 32. - С. 21-25.
597
Глава 14
Оганов В.С., Бакулин А.В., Чернихова Е.А., Мурашко Л.М. Денситометрическая
оценка частоты переломов поясничных позвонков при остеопении различной
выраженности и этиологии // 2-й Российский симпозиум по остеопорозу. Тез. докл.
Екатеринбург. - 1997 - С. 61-62.
Оганов В.С., Григорьев А.И., Воронин Л.И. и соавт. Минеральная плотность костной
ткани у космонавтов после полетов длительностью 4.5-6 месяцев на орбитальной
станции «Мир» И Авиакосм, и эколог, мед. - 1992. -Т. 26, № 5-6. - С.20-24.
Оганов В.С., Канн К., Рахманов А.С., Терновой С.К. Исследование костно-
мышечного аппарата позвоночника у человека после длительных космических полетов
методом компьютерной томографии // Космич. биол. и авиакосм. мед. - 1990. - Т. 24
- N. 4-С. 20-21.
Ступаков Г.П., Воложин В.И. Костная система и невесомость // Проблемы
космической биологии. - 1989. - Т.63.
Таирбеков М.Г., Климовицкий В.Я., Оганов В.С. Роль силы тяжести в эволюции
живых систем (биомеханические и энергетические аспекты) // Известия АН. Серия
биолог. - 1997. - № 5. - С. 517-530.
Carter D.R., Wong М., Огг Т.Е. Musculoskeletal ontogeny, phylogeny and functional
adaptation // J. Biomechanics, -1991. - Vol. 24, Suppl. 1. - P. 3-16.
Коржуев П.А. Эволюция, гравитация, невесомость. - М. - 1971.
Oganov V, Baku/in A, Novikov V, Murashko £, Kabitskaya О, Schnneider V, Schackeiford
L, Evans H, LeBianc A. Results of human bone densitometry after prolonged space flights //
Int. Symp. «Int. Sci. Cooperation on board MIR». Proceedings. (Lyon France, 19-21 March
2001).-P. 183-188.
Oganov V.S., RachmanovA.S., Novikov V.E., Zatsepin S.T., Rodionova S.S., Cann Ch.
The state of human bone tissue during space flight 11 Acta Astronaut. - 1991- Vol. 23. - P.
129-133.
Oganov V.S., Schneider V.S. The Skeletal System // Space Biology and Medecine Vol. III.
Humans in Spaceflight Book 1. Effects of microgravity. Chapt. 11, Washington - 1996. - P.
247-266.
Riggs B.L., L.D.Meiton III. Osteoporosis. Etiology, diagnosis, treatment. - «Binom»-
«Nevski Dialect», 2000.
В подготовке материалов участвовали А.В.Бакулин, В.Е.Новиков, Л.М.Му-
рашко, О.Е.Кабицкая, А.В.Калитка.
Авторы выражают благодарность:
- специалистам РГНИИ ЦПК им.Ю.А.Гагарина - В.В.Моргуну, Л.И.Воронину,
А.Ф.Жернавкову за действенную помощь в организации обследований кос-
монавтов;
- специалистам Центра космических исследований им. Л.Джонсона (НАСА,
Хьюстон, США) - Линде Шейклфорд, В.Шнайдеру, А.Лебланку, Х.Эвансу за
предоставленную возможность использования специальной аппаратуры для
денситометрии, помощь и консультации в анализе материалов.
Всем космонавтам - участникам полетов на ОС МИР за внимательное отно-
шение к исследованиям и долготерпение и врачу-космонавту В.В.Полякову за
помощь в анализе результатов исследований.
598
Послеполетные клинико-физиологические исследования
Результаты лабораторных исследований
Б.В.Моруков, В.Б.Носков
Вступление
В соответствии с программой клинико-физиологического обследования
(КФО) космонавтов, которая предусматривает экспертную оценку биохими-
ческого статуса и проведение научно-исследовательской программы в фоно-
вый (дополетный) период и после окончания космических полетов (КП),
проводили взятие крови из вены и сбор мочи.
Взятие крови из вены до полета производили за 30-45 суток до пред-
полагаемого старта экипажа на ОС «Мир», а после полета - на следующее
утро после приземления (1-е сутки), а также на 7-е и 14-е сутки после посад-
ки, т.е. в период восстановления (ПВ). В отдельных случаях венозную кровь
брали через 2 месяца после приземления. Венозную кровь для лабораторных
биохимических исследований брали из локтевой вены утром натощак, при
горизонтальном положении обследуемого.
При проведении предполетного клинико-физиологического обследования
обычно за 30 суток до старта в течение трех суток подряд проводили сбор
мочи. После окончания полета сбор мочи был организован так, что начинался
он практически на месте посадки экипажа, продолжался на пути следования
экипажа в Центр подготовки космонавтов и далее в течение 3-5 суток
послеполетного реабилитационного периода. Сбор мочи проводили при
естественном мочеиспускании в специальные емкости без использования
каких-либо консервантов или стабилизаторов, при этом емкости во время сбо-
ра хранились в холодильнике. Во все периоды обследования космонавты
находились на контролируемом рационе питания, а их водопотребление
учитывалось.
Полученный при до- и послеполетных КФО биоматериал (цельная кровь,
эритроцитарная масса, сыворотка и плазма крови, моча) подвергали лабо-
раторному биохимическому исследованию для оценки состояния обмена ве-
ществ, а также гормонального и иммунологического статуса человека по
экспертной и научной программам, что помогало экспертам врачебно-
медицинской комиссии ВМК сделать заключение о состоянии здоровья членов
экипажей и проводить научно-исследовательскую работу для оценки влияния
факторов космического полета на организм человека.
Состояние водно-солевого обмена
В.Б.Носков
Для оценки состояния водно-солевого обмена и функции почек используют
данные о почечной экскреции электролитов и жидкости и ионограмму крови.
Физиологически обоснованным является сбор мочи с утра до утра, поэтому в
день приземления так называемые нулевые сутки представляют собой орезок
времени с момента последнего мочеиспускания на борту до утра следующего
после приземления дня. Этот отрезок времени не всегда составляет 24 часа,
599
Глава 14
что зависело от времени приземления космонавтов. Кроме того, не всегда
был возможен полноценный сбор мочи в этот период из-за транспортировки
экипажа на нескольких видах транспорта в течение 7-10 часов. Отдельному
анализу подвергалась первая порция мочи после окончания полета (1-я пор-
ция). Рассчитывали скорость экскреции исследуемых веществ и их почечную
экскрецию за сутки. В образцах сыворотки крови и мочи определяли
содержание натрия и калия методом фотометрии пламени (IL-743); кальция и
магния методом атомной абсорбциометрии (IL-951); хлора - титрометрически
(Corning-920); концентрацию осмотически активных веществ - криоско-
пически (Osmometer-5520, Wescor).
Ионограмма крови. Основным параметром, характеризующим состояние
гомеостаза минеральных веществ организма, является электролитный состав
сыворотки крови. В условиях действия факторов космического полета
имеются различные причины, способствующие сдвигу этого физиологически
важного показателя гомеостаза. После кратковременных полетов (2-8 суток)
у большинства космонавтов наблюдали увеличение концентрации натрия и
осмотически активных веществ в плазме крови, а содержание калия, кальция
и магния существенно не изменялось.
Таблица 5 (гл. 14)
Концентрация основных электролитов и осмотически активных веществ
в сыворотке крови до и после полетов длительностью
125—438 суток (М ± m; п = 53)
Показатели До полета После полета, 1-е сутки Границы нормы
Натрий, ммоль/л 142 ± 0,4 143 ± 0,3 135 -150
Калий, ммоль/л 4,5 ± 0,04 4,3 ± 0,05* 3,5 - 5,0
Кальций общий, 2,35 ± 0,02 2,4 ± 0,02 2,2 - 2,6
ммоль/л Кальций ионизир., 1,16 ± 0,01 1,24 ± 0,01* 1,0 -1,20
ммоль/л Магний, ммоль/л 0,85 ± 0,02 0,85 ± 0,02 0,7 - 1,2
Хлор, ммоль/л 102 ± 0,6 101 ± 1 95-110
Осмоляльность, мосм/л 289 ± 2 293 ± 2 285 - 300
♦Достоверное различие по сравнению с фоном, р < 0,01.
После более продолжительных (свыше 30 суток) полетов у большинства
космонавтов и астронавтов, как правило, наблюдали гипокалиемию и повы-
шение концентрации кальция и магния в крови [Leach, 1979; О.Г.Газенко,
А.И.Григорьев, Ю.В.Наточин, 1986).
В табл. 5 (гл. 14) приведены величины, характеризующие динамику ионо-
граммы сыворотки крови у 53 космонавтов, участвовавших в длительных
космических экспедициях на ОС «Мир» (125-438 суток). Никаких особен-
ностей у участников сверхдлительных (312-428 суток, б человек) экспедиций
не выявили, поэтому отдельно данные этой группы не анализировали. Как
видно, концентрации натрия, общего кальция, магния, хлора, а также осмоти-
чески активных веществ статистически значимо не изменялись. В отдельных
случаях при послеполетном обследовании наблюдали гипернатриемию, что
600
Послеполетные клинико-физиологические исследования
свидетельствовало о гиповолемии в ранние сроки после приземления. В то же
время отмечается небольшое по величине (4,4 %), но достоверно значимое
снижение концентрации калия в сыворотке крови и повышение содержания
ионизированного кальция (на 6,9 %) по сравнению с исходным уровнем.
Такая тенденция отмечалась и ранее при анализе не столь большой выборки
[А.И.Григорьев, В.Б.Носков, 1997; Б.В.Моруков, И.М.Ларина, А.И.Григорьев,
1998], что подтверждает безусловный характер этих изменений. Следует
особо подчеркнуть, что эти сдвиги в ионограмме не зависели от продолжи-
тельности полетов в пределах от 3 до 14 месяцев.
Таким образом, несмотря на изменения метаболизма ионов натрия, калия
и кальция, сопряженные с перераспределением внеклеточной жидкости,
атрофией мышц, декальцинацией костной ткани, вызванными действием
факторов космического полета, концентрация этих электролитов в сыворотке
крови сохраняется в пределах нормальных значений для аналогичной воз-
растной группы [Ю.В.Наточин, В.И.Немцов, В.Л.Эмануэль, 1993], хотя и изме-
няется по сравнению с дополетными данными, что, в общем, свидетельствует
об успешной адаптации организма к экстремальным факторам космического
полета. Наиболее вероятной причиной наблюдаемой стабильности является
использование на борту ОС постоянно совершенствуемой системы профи-
лактики.
Однако при оценке физико-химических констант внеклеточной жидкости
имеют значение не только сдвиги абсолютных величин, но и вариабельность
величины каждого показателя. При изучении закономерностей и динамики
перестройки водно-солевого обмена человека в ранний послеполетный пери-
од оказалось, что вариабельность большинства исследуемых параметров
(осмолярности, концентрации ионов натрия, калия и кальция) увеличивалась
после КП по сравнению с дополетными значениями. Величина коэффициента
вариации этих показателей может служить критерием для оценки реакции
систем регуляции на экстремальное воздействие [А.И.Григорьев и соавт.,
1996]. Совокупность минеральных параметров сыворотки крови при их комп-
лексном анализе составляет как бы индивидуальный образ, меняющийся
после космического полета.
Почечная экскреция жидкости и электролитов. В качестве иллюстрации
этих закономерностей адаптации в табл. 6 и 7 (гл. 14) представлены данные
об уровне экскреции жидкости и электролитов в первые несколько суток
после приземления в группе из 53 космонавтов, совершивших длительные
(125-438 суток) полеты на ОС «Мир».
Как видно, в ранний послеполетный период (0-е и 1-е сутки) практически у
всех космонавтов выявлено снижение величин суточного диуреза (на 34 %)
по сравнению с исходной величиной и увеличение водопотребления. При
этом экскреция с мочой осмотически активных веществ, особенно натрия,
снижалась в среднем до 83 ± 7 ммоль/сутки, что составляет лишь 41 % от
дополетного уровня. При этом выведение калия с мочой в эти же первые
сутки после приземления уменьшалось в меньшей степени (на 23,5 %), а
экскреция двухвалентных электролитов - кальция и магния почти на 40 %
(см. табл. 5, гл. 14).
Промежуток времени с момента мочеиспускания на борту до первого сбора
мочи на Земле зависел от приема водно-солевой добавки (ВСД) и обычно
составлял 11-13 часов [А.И.Григорьев, В.Б.Носков, 2001]. Во время
601
Глава 14
непрерывного 3-суточного наблюдения отмечали постепенную нормализацию
диуреза и выведения электролитов с мочой, и к 3-м суткам послеполетного
периода практически всегда уровень почечной экскреции жидкости и мине-
ральных веществ достигал дополетного уровня (см. табл. 6 и 7, гл. 14). В эти
несколько первых после завершения полета дней практически всегда
наблюдали положительный частичный водный баланс, т.е. водопотребление
превышало величину диуреза.
Таблица 6 (гл. 14)
Среднесуточное выведение жидкости, основных электролитов и осмотически активных
веществ (ОАВ) до полета и в первые 3 суток после космических полетов
длительностью 125-438 суток (М ± m; п = 53)
Срок обследо- вания Диурез, мл Натрий, ммол Калий, ммол Кальций, ммол Магний, ммол ОАВ, моем
До полета 1420 ± 50 203 ±8 68 ±3 6,9 ± 0,3 4,7 ± 0,2 865 ± 36
0-е сутки после КП 730 ± 40* 104 ± 8* 60 ±4 5,4 ± 0,4* 3,1 ± 0,4* 742 ± 85
1-е сутки после КП 940 ± 70* 83 ± 7* 52 ± 2* 4,2 ± 0,3* 2,8 ± 0,1* 770 ± 30
2-е сутки после КП 1420±107 163 ± 14 73 ±8 5,3 ± 0,5* 3,4 ± 0,3* 780 ± 50
3-и сутки после КП 1410 ± 55 191 ± 11 74 ±6 5,5 ± 0,4* 2,8 ± 0,2* 860 ± 60
♦Достоверное различие по сравнению с фоном, р < 0,01.
Таблица 7 (гл. 14)
Среднесуточная скорость экскреции жидкости, основных электролитов и осмотически
активных веществ (в мкмосм/мин) до полета и в первые 3 суток после полетов
длительностью 125-438 суток (М ± m; п = 53)
Показа- тели До полета 1-я порция после призем- ления Сутки после полета
0-е сутки 1-е сутки 2-е сутки 3-и сутки
Диурез, 1,0 ± 0,5 ± 0,5 ± 0,7 ± 1,0 ± 1,0 ±
мл/мин 0,04 0,05* 0,03* 0,05* 0,07 0,04
Натрий, мкмол/мин 127 ±6 79 ± 8* 68 ± 5* 70 ± 5* ИЗ ± 10 133 ±8
Калий, мкмол/мин 47 ±2 37 ±4* 42 ± 3 36 ± 1* 51 ±5 51 ±4
Кальций, 4,8 ± 2,9 ± 0,4* 3,8 ± 2,9 ± 3,7 ± 3,8 ±
мкмол/мин 0,2 0,3* 0,1* 0,3* 0,3*
Магний, мкмол/мин 3,3 ± 0,1 2,2 ± 0,3* 2,2 ± 0,3* 1,9±0,1* 2,4 ± 0,2* 1,9 ± 0,1*
ОАВ, мкосм/мин 600 ± 25 520 ± 60 515 ± 60 535 ± 20 540 ± 35 600 ± 40
♦Достоверное различие по сравнению с фоном, р < 0,01.
602
Послеполетные клинико-физиологические исследования
Сразу после окончания полета у большинства космонавтов масса тела
снижалась по сравнению с дополетной величиной, но уже на 3-и сутки после
приземления этот дефицит массы обычно исчезал (см. гл. 7). Анализируя
динамику массы тела и сопоставляя ее с величинами баланса жидкости,
можно сделать вывод о том, что дефицит массы тела во многом обусловли-
вается гипогидратацией организма. Подтверждением этого являются данные
о снижении внеклеточного объема жидкости у космонавтов почти на 12 % по
сравнению с исходным в первые послеполетные сутки [В.Б.Носков, В.И.Лоба-
чик, А.С.Чепуштанов, 2000; Noskov et al., 2000].
При проведении функциональной пробы с нагрузкой калием после
полугодовых космических полетов на борту ОС «Мир» в среднем по группе
(11 человек) не наблюдали существенного изменения экскреции калия по
сравнению с дополетным уровнем [А.И.Григорьев, В.Б.Носков, 1997], а при
кальциевой нагрузке в некоторых случаях были выявлены изменения
кальцийуретической функции почек [Б.В.Моруков, И.М.Ларина, А.И.Григорьев,
1998].
Содержание основных волюморегулирующих гормонов: антидиуретичес-
кого гормона (АДГ, вазопрессина), альдостерона и ренина в плазме крови
обычно в ранний послеполетный период было существенно выше дополетного
уровня, что свидетельствует об активации гормонального звена регуляции
водного и минерального метаболизма, направленной на его реадаптацию к
условиям земной гравитации и поддержание ортостатической толерантности
(подробнее в следующем разделе).
Гормональная регуляция
И.М.Ларина
После завершения длительного космического полета (КП) и возвращения
космонавтов на Землю адекватному изменению активности гормональных
систем организма принадлежит важнейшая роль в процессе реадаптации. В
зависимости от того или иного параметра и срока обследования были про-
анализированы средние данные по группам из 32-53 космонавтов. Отме-
чаемые при этом отклонения (по сравнению с индивидуальным предполетным
уровнем) могли быть условно отнесены к двум классам: изменениям, вызван-
ных факторами КП, и реакциям гормональных систем на факторы завершаю-
щего этапа полета и начального периода реадаптации, который оказывает
выраженное влияние на организм человека и является, по-видимому, стрессо-
генным [А.С.Ушаков и соавт., 1986]. Определение содержания гормонов в
биоматериале проводили радиоиммунным методом с использованием коммер-
ческих наборов различных фирм. Полученные результаты представлены в
табл. 8 (гл. 14).
Гормоны стресса. Симпатоадреналовая система является пусковым звеном
в развитии реакции напряжения. Состоянию ее активации соответствует уве-
личение содержания в крови катехоламинов и их предшественника - доф-
амина. Содержание адреналина и норадреналина возрастало на 1-е сутки
после посадки и сохранялось на повышенном уровне и на 7-е сутки ПВ. Повы-
шенные концентрации дофамина в течение первой послеполетной недели
свидетельствовали о высоких резервных возможностях симпатоадреналовой
603
Глава 14
системы. Зависимости изменений адреналина, норадреналина и дофамина от
продолжительности полетов не выявили, что соответствует и ранее полу-
ченным данным о том, что послеполетные изменения плазменных уровней
катехоламинов вызваны факторами завершающего этапа полета, а не самим
полетом [А.С.Ушаков и соавт., 1986]. С другой стороны, такая динамика по-
казывает, что после длительного полета симпатоадреналовая система ор-
ганизма сохраняет обычный паттерн реагирования.
Таблица 8 (гл. 14)
Концентрация гормонов в крови до и после длительных космических полетов
(М ± m; п = 32-42)
Концентрация гормона До полета Сутки после приземления
+1-е сутки +7-е сутки +60-е сутки
Адреналин, мкг/л 0,70 ± 0,03 3,11 ± 0,30** 1,33 ± 0,07** 0,81 ± 0,04*
Норадреналин, мкг/л 1,44 ± 0,12 5,53 ± 0,62** 2,85 ± 0,21** 1,88 ± 0,09**
Дофамин, мкг/л 0,31 ± 0,03 1,47 ± 0,07** 1,33 ± 0,12** 0,13 ± 0,04**
АКТГ, пг/мл 24,0 ± 2,4 36,6 ± 3,7* 34,2 ± 3,1** 18,4 ± 1,5
Кортизол, нмоль/л 491 ± 34 625 ± 54* 510 ± 40 445 ±9
Тестостерон, нг/мл 6,1 ± 0,8 4,1 ± 0,6** 6,0 ± 1,0 0,7 ± 0,1
ЛГ, мкЕ/л 6,3 ± 0,5 7,9 ± 1,1 7,4 ± 1,0 4,8 ± 0,6
ФСГ, мкЕ/л 4,1 ± 0,4 3,6 ± 0,3 4,0 ± 0,4 3,4 ± 0,3
Пролактин, мкЕ/л 178 ± 27 209 ± 25 255 ± 44 144 ±8
АДГ, пг/мл 4,0 ± 0,3 5,2 ± 0,4* 3,5 ± 0,3 3,0 ± 0,2
ПГ-Е, нг/мл 7,3 ± 0,5 0,7 ± 0,1** 1,1 ± 0,2** 1,0 ± 0,2**
ПГ-Г2, нг/мл 0,6 ± 0,05 0,7 ± 0,2 0,8 ± 0,3 0,07 ± 0,01
АРП, нг/мл/час 2,4 ± 0,2 4,9 ± 0,4** 3,0 ± 0,3* 3,0 ± 0,3
Альдостерон, нг/мл 203 ± 16 271 ± 25** 210 ± 18 244 ± 14
СГГ, нг/мл 2,8 ± 0,2 4,2 ± 0,6** 4,2 ± 0,5** 4,4 ± 1,0*
Инсулин, мкЕ/мл 7,8 ± 0,6 14,0 ± 1,4** 11,7 ± 0,8** 7,0 ± 1,1
ТТГ, Е/л 1,6 ± 0,1 1,5 ± 0,1 2,0 ±0,1* 2,0 ± 0,4
Т3, нмоль/л 1,6 ± 0,1 1,4 ± 0,1* 1,6 ± 0,1 1,6 ± 0,1
Т4, нмоль/л 102 ±4 111 ± 5 115 ± 48* 110 ±9
♦Достоверное различие по сравнению с фоном, р < 0,05; **достоверное различие
по сравнению с фоном, р < 0,01; на 60-е сутки было обследовано 14 человек.
Концентрация АКТГ на 1-е и 7-е сутки после приземления была повышена,
а увеличение содержания кортизола регистрировалось только на 1-е сутки
(см. табл. 8, гл. 14).
Приспособление системы гипофиз - кора надпочечников в условиях КП и
при реадаптации происходит в комплексе изменений, оптимизирующих все
звенья этой системы для адекватного соответствия потребностям организма.
604
Послеполетные клинико-физиологические исследования
Половые гормоны. После завершения КП выявлено достоверное снижение
тестостерона (основного андрогенного гормона у мужчин) в 1-е сутки ПВ с
восстановлением фонового уровня на 7-е сутки (см. табл. 8, гл. 14). Поскольку
не было отмечено изменений концентрации тропных гормонов гипофиза, вли-
яющих на секрецию тестостерона и опосредующих развитие стресс-реакции
(ЛГ; ФСГ; пролактина), то, по-видимому, эти отклонения концентрации тес-
тостерона не индуцировались факторами завершающего этапа полета. Следо-
вательно, снижение секреции тестостерона должно быть отнесено к полет-
ному периоду. Кроме того, очевидно, что сохранение на фоновом уровне
концентраций тропных гормонов свидетельствовало об «ускользании» данной
функции гонадального стероидогенеза из-под центрального влияния.
Гэрмональная регуляция водно-солевого обмена. В 1-е сутки после завер-
шения КП в крови регистрировалось достоверное увеличение концентрации
антидиуретического гормона (АДГ), не зависящее от продолжительности кос-
мической миссии. В последующие сроки наблюдалась быстрая нормализация
содержания этого гормона в крови (см. табл. 8, гл. 14). Как отмечалось ранее
[Natochin et al., 1991], после длительных полетов выявляется снижение эф-
фективности действия АДГ, на которую могут оказать модулирующее влияние
изменения плазменной электролитной композиции. Следовательно, обуслов-
ленное физиологическими стимулами краткосрочное повышение секреции
АДГ в послеполетный период происходит на фоне падения эффективности его
действия в почке [А.И.Григорьев и соавт., 1990].
После окончания продолжительных полетов выявлялось значимое сниже-
ние концентрации простагландинов депрессорного класса (ПГ-Е) в крови.
Содержание этого биологически активного соединения оставалось на досто-
верно более низком уровне по сравнению с фоновым обследованием, вплоть
до 2 месяцев периода реадаптации. В то же время концентрация простаглан-
динов, обладающих прессорным действием (ПГ-F), снижалась только в отда-
ленный период восстановления. Таким образом, баланс простагландинов на
ранних сроках способствовал усилению прессорных влияний на сосудистый
тонус, что являлось физиологически необходимым и, вероятно, модификация
тканевых механизмов коррекции сосудистого тонуса и его лабильности прояв-
ляется в ортостатической неустойчивости после завершения КП.
В 1-е сутки ПВ отмечалась также выраженная активация ренинальдосте-
роновой системы (РАС): достоверно возрастали активность ренина плазмы
(АРП) и концентрация альдостерона (см. табл. 8, гл. 14). На 7-е сутки после
приземления уровень альдостерона в крови нормализовался, хотя АРП еще
превышала фоновые значения. Известно, что если в обычных условиях кон-
центрации альдостерона и АРП тесно коррелируют, то после КП эта взаимо-
связь нарушается [Krauhs et al., 1989], что указывает на другие факторы, воз-
действующие на РАС в этот период.
Это могут быть другие натрийрегулирующие агенты, действующие со-
дружественно с альдостероном для поддержания электролитного гомеостаза,
ионная композиция крови, влияющая на эффективность деятельности
почечного эпителия, а также особенности гемодинамики в почке [А.И.Гри-
горьев и соавт., 1990]. Кроме того, предполагаемыми эффектами КП, касаю-
щимися гормональной регуляции водно-солевого обмена в послеполетный
период, являются изменения параметров циркадианных ритмов гормонов в
крови [Ю.В.Суханов и соавт., 1991].
605
Глава 14
Гормональная регуляция минерального обмена. Анализ механизмов раз-
вития и поддержания отклонений в обмене кальция проводили при исследо-
вании состояния системы минералотропных гормонов (МТГ): паратиреоидного
гормона (ПТГ), кальцитонина (КТ), витамина Д, а также при изучении после-
полетной динамики остеокальцина - пептида, являющегося маркером образо-
вания кости (см. табл. 8, гл. 14). В 1-е сутки после длительного пребывания в
условиях микрогравитации в крови достоверно повышается содержание с-ГПТ
и снижается уровень КТ. На 7-е сутки ПВ среднегрупповое значение с-ГПТ не
изменяется, но разброс индивидуальных результатов вокруг среднего зна-
чения существенно возрастает. В 1-е послеполетные сутки отмечалось также
повышение уровня гастрина, которое к 7-м суткам нивелировалось. По-види-
мому, это является свидетельством активации секреции гастроинтестиналь-
ных гормонов, реагирующих на компенсаторное усиление всасывания кальция
из пищи. В ранний послеполетный период в крови увеличивается также кон-
центрация остеокальцина и 1,25 (OH)2D3, причем содержание остеокальцина
возрастало практически у всех обследованных, продолжая увеличиваться до
180 % от предполетного уровня на 14-е сутки ПВ, что, очевидно, связано со
стимуляцией остеогенеза.
Гормональная регуляция белкового обмена. Физиологическая роль сома-
тотропина (СТГ, гормон роста), наряду с инсулином и тиреоидными гормонами
заключается в регуляции обмена белка в мышечной ткани. В среднем по
группе обследованных в период с 1-х по 7-е сутки ПВ регистрируются досто-
верно повышенные уровни инсулина, СТГ и Т4 (тироксина), при увеличении
уровня тиреотропного гормона (ТТГ) на 7-е сутки и снижении уровня ТЗ
(трийодтиронина) на 1-е сутки. Интересно, что в 1-е послеполетные сутки у
части космонавтов (у 32 из 53 человек) уровень СТГ в крови достоверно
повышается, в то время как у остальных значимо уменьшается. При этом нет
зависимости отклонений от продолжительности полета, а также от факта
участия в повторном полете. При сопоставлении объема выполнения
профилактических физических упражнений в полете и изменений уровня СТГ
на 1-е сутки ПВ у космонавтов, совершивших повторные полеты, установили,
что, чем ближе к рекомендованному объем выполнения режима профилак-
тики в полете, тем больше повышается уровень СТГ [А.И.Григорьев, И.М.Ла-
рина, 1999J. При этом зависимость отклонений уровня иммунореактивного СТГ
от продолжительности полета отсутствует. Показано также, что направ-
ленность послеполетного изменения уровня СТГ не является присущей
индивидууму характеристикой, поскольку чаще всего она изменяется при
повторных полетах.
Биохимическое исследование крови
А.А.Маркин, О.А.Журавлева
В плазме и сыворотке крови исследовали активность органо- и ткане-
специфичных ферментов, а также показателей, характеризующих состояние
углеводного, белкового и липидного метаболизма. Проводилось также иссле-
дование интенсивности перекисного окисления липидов (ПОЛ) и состояния
системы антиоксидантной защиты (АОЗ). Описание применяемых методов и
аппаратуры дано в предыдущих публикациях [И.А.Попова, Е.Г.Ветрова,
Т.Е.Дроздова, 1984; А.А.Маркин и соавт., 1997]. Для более тщательной оценки
606
Послеполетные клинико-физиологические исследования
влияния факторов КП на исследуемые параметры космонавты были разделе-
ны на две условные группы: участники длительных (73-208 суток, 52 чело-
века) и сверхдлительных (241-428 суток, 7 человек) экспедиций.
Результаты исследований представлены в табл. 9-12 (гл. 14). Как видно, в
фоновый период иногда отмечалось увеличение концентрации холестерина и
его ЛПНП-фракции (липопротеидов низкой плотности); при этом был повы-
шен уровень диеновых конъюгатов (ДК) и незначительно снижена величина
общей антиоксидантной активности (АОА) по сравнению с границами нормы.
Сдвиги такого рода свидетельствуют о наличии слабовыраженной стресс-
реакции у обследуемых в этот период.
Таблица 9 (гл. 14)
Активность органо- и тканеспецифичных ферментов в сыворотке крови до и после
полетов длительностью 73-208 суток (М ± гл, п = 17-44)
Параметр Границы нормы До полета Сутки после приземления
+1-е +7-е
ACT, МЕ/л 0-40 24,3 ± 1,2 (43) 26,8 ± 0,9 (40) 29,3 ± 1,6 (35)
АЛТ, МЕ/л 0-40 22,0 ± 1,3 (42) 23,1 ± 1,7 (42) 34,3 ± 3,4 (40)**
ГГГ, МЕ/л 4-28 18,3 ± 1,5 (42) 18,8 ± 1,2 (42) 30,8 ± 2,4 (34)**
ГЛДГ, МЕ/л 0-4 2,4 ± 0,4 (23) 2,7 ± 0,5 (20) 2,4 ± 0,4 (18)
ИЦДГ, МЕ/л 0-7 2,0 ± 0,4 (24) 3,4 ± 0,5 (25)* 2,9 ± 0,4 (21)
Холинэсте- 3650- 7653 ± 369 (41) 7737 ± 292 (42) 7627 ± 360 (32)
раза, МЕ/л 8500
КФ, МЕ/л 0-11 4,8 ± 0,5 (42) 4,7 ± 0,5 (42) 4,9 ± 0,5 (33)
ЛДГ, МЕ/л 120-240 179 ± 6 (44) 173 ± 6 (44) 200 ± 9 (34)
ЛДГ-1, % 20-30 23,7 ± 0,8 (24) 24,7 ± 0,7 (23) 24,4 ± 0,7 (17)
ЛДГ-2, % 30-50 44,4 ± 0,8 (24) 43,0 ± 0,8 (23) 44,9 ± 0,8 (17)
ЛДГ-3, % 10-20 18,3 ± 0,3 (24) 18,0 ± 0,4 (23) 17,7 ± 0,5 (17)
ЛДГ-4, % 2-10 8,7 ± 0,3 (24) 8,6 ± 0,4 (23) 8,0 ± 0,4 (17)
ЛДГ-5, % 0-8 5,0 ± 0,4 (24) 5,7 ± 0,4 (23) 5,0 ± 0,6 (17)
МДГ, МЕ/л 48-96 78,5 ± 3,0 (24) 59,1 ± 2,3 (23)** 75,1 ± 3,0 (19)
МДГ-1, % 15-30 18,3 ± 0,4 (18) 18,4 ± 0,5 (18) 18,5 ± 0,2 (15)
МДГ-2, % 20-40 35,3 ± 1,7 (18) 36,4 ± 1,3 (18) 34,6 ± 1,3 (15)
МДГ-3, % 40-60 46,4 ± 1,9 (18) 45,1 ± 1,3 (18) 46,9 ± 1,2 (15)
ЩФ, МЕ/Л 60-210 89,8 ± 2,8 (44) 90,4 ± 3,3 (41) 98,6 ± 4,8 (37)
ЩФ пече- ночная, МЕ/л 0-130 49,3 ± 5,4 (33) 41,9 ± 5,0 (32) 41,9 ± 6,7 (29)
ЩФ кост- ная, МЕ/л 5-120 45,0 ± 4,8 (30) 56,6 ± 5,5 (30) 65,7 ± 6,1 (27)*
КФК, МЕ/л 10-80 76,4 ± 6,5 (44) 163 ± 15 (43)** 78,7 ± 7,7 (38)
КФК ММ, МЕ/л 10-80 73,3 ± 6,4 (44) 171 ± 20 (44)** 73,7 ± 7,6 (35)
КФК МВ, МЕ/л 0-10 4,3 ± 0,5 (26) 4,3 ± 0,9 (13) 3,0 ± 0,6 (16)
•Достоверное различие по сравнению с фоном, р<0,05; **достоверное различие по
сравнению с фоном, р<0,01; в скобках указано количество обследованных космонавтов.
607
Глава 14
Таблица 10 (гл. 14)
Содержание метаболитов, а также показатели окисления липидов и системы
антиоксидантной защиты в крови до и после полетов длительностью 73-208 суток
(М ± т, п = 20-46)
Параметр Г раницы нормы До полета Сутки после приземления
+1-е +7-е
Глюкоза, ммоль/л 4,2-6,4 4,8±0,1 (46) 5,4±0,1 (45)** 5,2±0,1 (37)**
Лактат, ммоль/л 0,7-2,2 1,3±0,1 (43) 1,3±0,1 (45) 1,4±0,1 (37)
Пируват, мкмоль/л 0-134 48,6±6,8 (46) 86,6±0,7 (45)* 77,7±9,4 (38)*
Белок общий, г/л 60-84 76,5±0,9 (46) 75,5±1,0 (46) 73,1±0,9 (37)*
альбумин, % 56-69 63,0±0,6 (20) 62,7±0,5 (19) 63,3±0,4 (18)
альфа-1-глобулин, % 1,3-4,0 2,4±0,1 (20) 2,4±0,1 (20) 2,6±0,1 (18)
альфа-2-глобулин, % 5,0-9,8 6,9±0,2 (20) 6,8±0,2 (20) 7,2±0,2 (17)
бета-глобулин, % 8,0-14,0 10,4±0,3 (20) 10,3±0,3 (20) 10,3±0,4 (18)
гамма-глобулин, % 11,5-22,5 17,2±0,6 (20) 17,4±0,7 (20) 16,9±0,6 (17)
Креатинин, мкмоль/л 80-141 104±3 (44) 107±7 (44) 104±3 (36)
Мочевина, ммоль/л Мочевая кислота, 0,7-6,1 5,4±0,3 (30) 5,9±0,3 (30) 4,5±0,4 (24)
мкмоль/л 150-450 352±20 (28) 314±17 (28) 339±16 (22)
Холестерин, ммоль/л 3,3-5,7 5,8±0,2 (38) 6,0±0,2 (38) 5,6±0,2 (30)
ЛПВП, ммоль/л 0,9-2,0 1,4±0,1 (28) 1,2±0,05 (27) 1,1±0,1 (19)*
ЛПНП, ммоль/л 2,1-4,0 4,1±0,2 (28) 4,3±0,2 (27) 3,6±0,3 (18)
ЛПВП-отношение 0,28 0,34±0,02 (27) 0,30±0,02 (27) 0,33±0,03 (19)
Триглицериды, ммоль/л 0,2-2,30 1,3±0,1 (46) 1,4±0,1 (46) 1,9±0,2 (38)*
НЭЖК, мкмоль/л 90-600 276±12 (29) 275±12 (29) 265±15 (24)
ДК, мкэкв/мг липида Малоновый 0,5-2,5 3,0±0,3 (37) 1,4±0,2 (39)** 1,1±0,2 (30)**
диальдегид, нмоль/мл 1,0-5,0 4,2±0,2 (35) 3,7±0,3 (39) 3,6±0,3 (30)
ШО, ед/мг липида Токоферол, 8-26 16,9±1,9 (36) 20,5±2,1 (39) 15,4±2,0 (28)
мкг/мг липида 3-12 3,1±0,3 (29) 4,4±0,4 (30)* 4,3±0,4 (23)*
Общая АОА, % 56,5-78,3 52,0±4,1 (29) 43,1±3,7 (29) 49,6±3,7 (22)
♦Достоверное различие по сравнению с фоном, р < 0,05; **достоверное различие
по сравнению с фоном, р < 0,01; в скобках указано количество обследованных
космонавтов.
608
Послеполетные клинико-физиологические исследования
На первые сутки ПВ как после длительных, так и сверхдлительных полетов
наблюдалось достоверное увеличение активности креатинфосфокиназы (КФК)
за счет ее мышечной фракции КФК МВ (см. табл. 9 и 11, гл. 14), вероятно, из-
за усиления нагрузки на скелетную мускулатуру при возврате космонавтов к
земной силе тяжести после продолжительного нахождения в невесомости
(Ушаков и др., 1986), но при этом отсутствуют признаки накопления в крови
креатинина и мочевины (см. табл. 10 и 12, гл. 14).
Таблица И (гл. 14)
Активность органо- и тканеспецифичных ферментов в сыворотке крови до и после
полетов длительностью 240-438 суток (М ± т, п = 7)
Параметр Г раницы нормы До полета Сутки после приземления
+1-е +7-е
ACT, МЕ/л 0-40 20,7±2,8 26,6±4,8 26,0±1,3 (б)
АЛТ, МЕ/л 0-40 23,1±3,5 31,9±3,3 31,0±3,0 (6)
ГГТ, МЕ/л 4-28 14,0±0,9 17,9±1,9 18,3±2,2 (6)
ГЛДГ, МЕ/л 0-4 1,87±0,77) 1,40±0,б7 —
ИЦДГ, МЕ/л 0-7 1,7±0,3 2,0±0,4 1,9±0,1
Холинэсте- раза, МЕ/л 3650-8500 4022±421 6566±928* 6377±1024
КФ, МЕ/л 0-11 4,97±1,05 7,03±1,09 7,18±1,08
ЛДГ, МЕ/л 120-240 202±19 158±13 212±8
ЛДГ-1, % 20-30 23,7±1,7 24,7±1,0) 24,8±1,5
ЛДГ-2, % 30-50 45,2±1,9 45,2±2,0 43,6±1,7
ЛДГ-3, % 10-20 18,2±0,5 17,7±0,7 18,4±0,9
ЛДГ-4, % 2-10 9,7±0,4 8,0±0,7 8,0±0,5
ЛДГ-5, % 0-8 4,3±0,9 4,б±1,0 5,0±1,0
МДГ, МЕ/л 48-96 75,7±6,9 52,0±5,5* 75,4±3,8
МДГ-1, % 15-30 17,0±0,4 18,4±1,3 20,0±0,7**
МДГ-2, % 20-40 37,8±0,9 38,0±4,1 32,0±2,5
МДГ-3, % 40-60 43,3±1,7 46,6±4,8 48,0±3,1
ЩФ, МЕ/л 60-210 84,3±7,5 95,3±9,6 9б,5±13,4
ЩФ пече- ночная, МЕ/л 0-130 58,4±11,2 40,3±10,8 69,8±21,0
ЩФ костная, МЕ/л 5-120 5,76±1,32 8,3±0,9 8,0±0,8
КФК, МЕ/л 10-80 68,О±8,О 16б±31* 62,8±4,б
КФК ММ, МЕ/л 10-80 65Д±8,1 162±34* 60,1±5,2
КФК МВ, МЕ/л 0-10 2,89±1,20 4,29±4,20 2,10±0,78
♦Достоверное различие по сравнению с фоном, р < 0,05; **досговерное различие
по сравнению с фоном, р < 0,01.
В последующие сроки обследования отмечалась нормализация этих пара-
метров. Распределение активности изоферментов лактатдегидрогеназы (ЛДГ)
609
Гпава 14
и малатдегидрогеназы (МДГ) на первые сутки ПВ и во все дальнейшие сроки
обследования практически не отличалось от фоновых величин, что свиде-
тельствует об отсутствии клинически значимых изменений в состоянии орга-
нов и тканей.
Компенсация неблагоприятных проявлений, сопровождающих процесс ре-
адаптации к земным условиям, сопровождается увеличением энергетических
запросов организма, удовлетворение которых может быть затруднено вслед-
ствие формирования в ходе полета нового гомеостатического уровня, отве-
чающего сниженному уровню энергопотребления в невесомости [И.А.Попова,
Е.Г.Ветрова, Т.Е.Дроздова, 1984; Popova, Vetrova, Rustamyan, 1991].
Таблица 12 (гл. 14)
Содержание метаболитов, а также показатели окисления липидов и системы
антиоксидантной защиты в крови до и после полетов длительностью 240-438 суток
(М ± гл, п = 7)
Параметр Г раницы нормы До полета Сутки после приземления
+1-е +7-е
Глюкоза, ммоль/л 4,2-6,4 4,5 ± 0,2 5,7 ± 0,5 5,3 ± 0,2*
Лактат, ммоль/л 0,7-2,2 0,9 ± 0,2 1,2 ± 0,3 1,2 ± 0,2
Пируват, мкмоль/л 0-134 108 ± 51 ИЗ ± 33 129 ± 43
Белок общий, г/л 60-84 72 ±3 72 ±5 72 ±4
альбумин, % 56-69 59,8 ± 2,1 64,3 ± 0,9 64,4 ± 1,6
альфа-1-глобулин, % 1,3-4,0 2,6 ± 0,4 2,6 ± 0,1 2,6 ± 0,3
альфа-2-глобулин, % 5,0-9,8 7,7 ± 0,5 6,9 ± 0,5 6,8 ± 0,6
бета-глобулин, % 8,0-14,0 11,1 ± 0,8 10,4 ± 0,7 10,9 ± 1,2
гамма-глобулин, % 11,5-22,5 18,8 ± 1,2 15,8 ± 0,8 15,3 ± 1,3
Креатинин, мкмоль/л 80-141 94 ±5 101 ±3 97 ±5
Мочевина, ммоль/л 0,7-6,1 4,0 ± 2,2 5,7 ± 1,0 4,8 ± 0,7
Мочевая кислота, мкмоль/л 150-450 325 ± 23 355 ± 37 323 ± 43
Триглицериды, 0,2-2,3 1,0 ± 0,1 0,9 ± 0,1 1,4 ± 0,1*
ммоль/л НЭЖК, мкмоль/л 90-600 203 ± 24 243 ± 19 247 ±3
ДК, мкэкв/мг липида 0,5-2,5 3,4 ± 1,0 1,1 ± 0,2 1,3 ± 0,03
Малоновый 1,0-5,0 3,3 ± 0,5 3,0 ± 0,3 3,1 ± 0,3
диальдегид, нмоль/мл ШО, ед/мг липида 8-26 8,3 ± 1,4 11,8 ± 3,2 14,9 ± 3,9
Токоферол, 3-12 4,0 ± 0,6 4,3 ± 0,3 5,0 ± 0,3
мкг/мг липида Общая АОА, % 56,5-78,3 57,4±11,2 38,2 ± 5,8 44,0 ± 6,8
♦Достоверное различие по сравнению с фоном, р < 0,05.
После длительных экспедиций, несмотря на снижение активности отдель-
ных ферментов энергетического метаболизма, сохраняются возможности к ак-
тивации энергосинтетических процессов, в то время как после сверхдли-
тельных полетов способности организма оперативно активизировать такого
рода процессы снижены, что является предпосылкой для развития декомпен-
саторных явлений. Степень активности ферментов миокардиальной констел-
ляции (ACT, КФК МВ) в послеполетный период указывала на отсутствие каких-
либо патологических изменений в сердечной мышце. Активность как кислой
фосфатазы (КФ), так и щелочной фосфатазы (ЩФ) не выходила за границы
нормы.
610
Послеполетные клинико-физиологические исследования
На 1-е и 7-е сутки ПВ концентрация глюкозы в крови космонавтов повы-
шалась по сравнению с дополетным уровнем, отражая развитие стресс-реак-
ции. Однако в этот период наблюдалось повышение концентрации пирувата
при практически неизменном содержании лактата, а у участников сверхдли-
тельных экспедиций отмечалась тенденция к накоплению лактата при незна-
чительном изменении уровня пирувата (см. табл. 10 и 2, гл. 14). Иначе
говоря, в первом случае происходила аэробная утилизация глюкозы, а после-
полетные нагрузки адекватно компенсировались, а во втором - имелись при-
знаки включения механизмов гликолиза, что отражает худшую переносимость
гравитационного стресса.
Особый интерес представляет характеристика интенсивности процессов
перекисного окисления липидов (ПОЛ) и состояния системы антиоксидантной
защиты организма [А.А.Маркин и соавт., 1997]. После длительных полетов об-
наруживаются признаки ингибирования процесса ПОЛ: снижение концен-
трации диеновых конъюгатов (ДК) и малонового диальдегида (МДА), а также
достоверное увеличение липидного антиоксиданта токоферола (ТФ). Наблю-
дается тенденция к повышению концентрации конечного продукта липопер-
оксидации - шиффовых оснований (ШО) и снижению общей антиоксидантной
активности (АОА) на 1-е сутки реабилитационного периода, но вскоре эти
сдвиги нивелируются. Полученные после длительных полетов данные свиде-
тельствуют о компенсации действия на организм комплекса факторов реадап-
тационного периода. После сверхдлительных полетов также наблюдалась
тенденция к снижению концентрации ДК, однако уровень МДА уже мало
отличался от фонового. Отмечалась тенденция к прогрессивному увеличению
ШО в ходе реабилитации и стойкому снижению общей АОА. При этом кон-
центрация ТФ имела лишь тенденцию к повышению.
Таким образом, наблюдались признаки ослабления контроля за реакциями
свободнорадикального окисления липидов, что может отражать риск появле-
ния дезадаптивных явлений. Тем не менее значения параметров, характери-
зующих состояние органов и тканей в послеполетный период в основном не
выходили за границы физиологической нормы.
Концентрация общего белка плазмы крови после длительных полетов
незначительно, но достоверно понижалась на 7-е и 14-е сутки ПВ по сравне-
нию с дополетной величиной, однако содержание белковых фракций остава-
лось практически неизменным [И.М.Ларина, 1992]. После сверхдлительных
полетов каких-либо характерных изменений со стороны белкового обмена об-
наружено не было. Концентрация мочевой кислоты у всех обследованных
достоверно не менялась.
После полетов не отмечалось достоверных изменений концентрации об-
щего холестерина относительно фоновых величин. Однако прослеживалась
тенденция к прогрессивному снижению содержания ЛПВП-холестерина (холе-
стерина липопротеидов высокой плотности). Следует отметить, что при иссле-
довании показателей холестеринового обмена непосредственно в ходе КП
обнаружено накопление холестерина в крови, степень которого зависит от
длительности полета, при одновременном перераспределении фракций холе-
стерина в сторону преобладания атерогенных форм [Markin et al., 1998]. Уже
в ранние сроки послеполетного периода происходит нормализация пока-
зателей холестеринового обмена, механизмы которой требуют дополнитель-
ного изучения. На 7-е сутки после полетов наблюдалось достоверное, но в
611
Глава 14
пределах нормы, увеличение концентрации триглицеридов. Однако если
после длительных экспедиций уровень неэстерифицированных жирных кислот
(НЭЖК) не отличался от фонового, то после сверхдлительных полетов про-
слеживалась тенденция к их повышению (см. табл. 10 и 12, гл. 14).
Таким образом, результаты послеполетного биохимического обследования
членов экспедиций на ОС «Мир» позволяют сделать следующие выводы:
1. Изменения исследованных биохимических параметров находятся, как
правило, в границах физиологической нормы и не являются клинически
значимыми.
2. После длительных и сверхдлительных полетов наблюдалось достовер-
ное увеличение активности креатинфосфокиназы (КФК) в основном за счет ее
мышечной фракции КФК МВ, вероятно, из-за усиления нагрузки на скелетную
мускулатуру в условиях земной силы тяжести.
3. У космонавтов длительных экспедиций наблюдается адекватная компен-
сация неблагоприятных проявлений, сопровождающих процесс реадаптации к
земным условиям, в то время как после сверхдлительных полетов реадап-
тация сопровождается активацией гликолиза, липолиза и снижением конт-
роля за активностью свободнорадикальных процессов.
Метаболизм эритроцитов
С.М.Иванова, О.ИЛабецкая
Гематологические исследования, проведенные после окончания полетов, а
также в ходе длительных КП, выявили снижение количества эритроцитов,
ретикулоцитов, тромбоцитов и лимфоцитов, уменьшение содержания гемогло-
бина и показателя гематокрита, а также наличие сдвигов в морфометрических
и функциональных свойствах эритроцитов [В.И.Легеньков и соавт., 1981;
М.П.Каландарова, В.В.Поляков, И.Б.Гончаров, 1991; В.В.Поляков и соавт.,
1998], причем снижение массы эритроцитов, как оказалось, не связано с про-
должительностью полета, рабочей нагрузкой, калорийностью пищи и типом
корабля [Johnson, Kimzey, Driscoll, 1975; В.В.Поляков и соавт., 1998]. Счи-
тается, что основной причиной так называемой космической анемии является
снижение интенсивности эритропоэза, однако имеющихся сведений недоста-
точно для понимания механизмов изменений в системе красной крови. Изуче-
ние метаболического статуса эритроцитов и состояния эритроцитарных
мембран осуществлялось у членов 28 основных экипажей ОС «Мир» при до- и
послеполетном обследовании. При этом изучали параметры энергетического
обмена: содержание аденозинтрифосфата (АТФ); 2,3-дифосфоглицеро-
фосфата (2,3-ДФГ); интенсивность гликолиза (по приросту концентрации
лактата), активность лактатдегидрогеназы (ЛДГ) и гексокиназы (ГК), а также
показатели окислительно-восстановительной системы - активность глюкозо-б-
фосфатдегидрогеназы (Г6ФД) и содержание восстановленного глутатиона.
Биохимические исследования проводили с использованием дважды отмытых
физиологическим раствором нативных эритроцитов, выделенных из венозной
крови (с ЭДТА) спектрофотометрическими методами [Beutler, 1971].
Результаты исследования представлены в табл. 13-15 (гл. 14). Для
выявления зависимости изучаемых параметров от длительности КП с учетом
продолжительности жизни эритроцитов и состояния их метаболизма все
612
Послеполетные клинико-физиологические исследования
экспедиции были разделены на 4 группы: 1-я группа - 73-76 суток - 4
человека; 2-я группа - от 118 до 150 суток - 14 человек; 3-я группа - от 160
до 208 суток - 28 человек и 4-я группа - от 312 до 438 суток - 6 человек.
Как видно из табл. 13 (гл. 14), после завершения КП длительностью около
70 суток (1-я гр.) на 14-е сутки ПВ наблюдается статистически достоверное
снижение уровня АТФ. На 7-е сутки ПВ наблюдалось уменьшение интенсив-
ности энергообразующего процесса - гликолиза (снижение прироста концен-
Таблица 13 (гл. 14)
Содержание аденозинтрифосфата, восстановленного глутатиона,
2,3-дифосфоглицерата, прирост лактата, активность глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы,
гексокиназы и лактатдегидрогеназы (ГК, ЛДГ в мкМНАДФН2/гНЬ/мин) в крови
до и после полетов длительностью 73-76 суток (М ± m, п = 4)
Исследуемые показатели До полета Сутки после полетов
+1-е +7-е +14-е Норма |
АТФ, мкМ/гНЬ 4,2 ± 0,1 3,7 ± 0,6 3,9 ± 0,3 3,6 ± 0,1** 4,6 ± 0,2
Прирост лактата, мкМ/гНЬ 8,6 ± 0,3 8,5 ± 0,3 7,0 ± 0,5* 8,1 ± 0,5 7,4 ± 0,4
2,3-ДФГ, мкМ/гНЬ 15,9 ± 0,3 15,1 ± 0,3 14,5 ± 0,8 14,2±0,02** 15,3 ± 0,3
Активность ЛДГ, 21,2 ± 0,7 23,9 ± 0,4 17,5 ± 1,1* 22,9 ± 1,0 21,9 ± 0,8
Активность ГК, 0,70 ± 0,02 0,64 ± 0,05 0,60 ± 0,07 0,66 ± 0,03 0,73 ± 0,02
Активность Г6ФД, мкМНАДФН2/гНЬ/ мин 4,2 ± 0,2 4,1 ± 0,3 2,9 ± 0,2** 3,7 ± 0,2 4,0 ± 0,2
Восстановленный глутатион, мкМ/гНЬ 8,6 ± 0,8 8,4 ± 0,7 5,9 ± 0,7* 8, 0 ± 0,8 8,0 ± 0,6
♦Достоверно значимое отличие от дополетных значений (р < 0,05); **достоверно
значимое отличие от дополетных значений (р < 0,01).
трации лактата), которое, по всей вероятности, и приводит к понижению
содержания АТФ. О сниженной интенсивности гликолитического процесса
говорит также уменьшение содержания промежуточного продукта гликолиза -
2,3-ДФГ и снижение активности ЛДГ. Наиболее выраженные изменения были
выявлены при исследовании состояния восстановительной системы в клетке.
Обнаружено уменьшение активности Г6ФД, ключевого фермента пентозо-
фосфатного пути превращения глюкозы, ответственного за восстанови-
тельные процессы в клетке. Последнее, по-видимому, и является причиной
уменьшения уровня восстановленного глутатиона, предотвращающего окисли-
тельную деструкцию клетки.
Аналогичные данные были получены нами и ранее при обследовании
членов экипажей ОС «Салют», где было показано, что метаболические сдвиги
связаны с изменением жирнокислотного состава мембраны и активацией про-
дуктов перекисного окисления липидов [А.С.Ушаков и соавт., 1985; С.М.Ива-
нова и соавт., 1990].
Интересно, что в группе космонавтов, совершивших полеты продолжитель-
ностью от 118 до 150 суток (2-я гр.), в послеполетный период не было вы-
явлено существенных изменений ни по одному из изучаемых показателей,
кроме повышения активности ГбФД. После завершения полетов длитель-
ностью от 160 до 210 суток (3-я гр.) на 1-7-е сутки ПВ отмечено уменьшение
613
Глава 14
содержания АТФ на фоне сниженного гликолиза и уменьшенной активности
ЛДГ (табл. 14, гл. 14). Так же как и в 70-суточных полетах, обнаружено
снижение активности ГбФД и уровня восстановленного глутатиона, причем
наиболее выраженные сдвиги наблюдались на 7-е сутки после приземления
экипажей.
После сверхдлительных полетов (от 312 до 438 суток, 4-я гр.) так же, как и
во 2-й группе, не было изменений изучаемых показателей по сравнению с до-
Таблица 14 (гл. 14)
Содержание аденозинтрифосфата, восстановленного глутатиона, 2,3-дифосфоглицерата,
прирост лактата, активность глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, гексокиназы
и лактатдегидрогеназы в крови до и после полетов
длительностью 160-210 суток (М ± m, п = 28)
Исследуемые показатели До полета Сутки после полетов
+1-е +7-е +14-е Норма
АТФ 4,9 ±0,1 4,0 ± 0,1** 4,5 ± 0,1* 4,5 ± 0,4 4,6 ± 0,2
Прирост лактата 7,0 ± 0,2 8,4 ± 0,7 6,9 ± 0,3 7,5 ± 0,4 7,4 ± 0,4
2,3 ДФГ 15,3 ± 0,4 14,0 ± 0,4 15,4 ± 0,6 14,9 ± 0,2 15,3 ± 0,3
Активность ЛДГ 21,5 ± 0,7 18,7±0,5** 17,2 ± 0,6* 19,2 ± 0,6 21,9 ± 0,8
Активность ГК 0,71 ± 0,03 0,66 ± 0,05 0,61 ± 0,02* 0,58 ± 0,05 0,73 ± 0,02
Активность 4,1 ± 0,1 3,8 ± 0,3 3,5 ± 0,2* 4,0 ± 0,4 4,0 ± 0,2
Г6ФД Восстановлен- ный глутатион 7,7 ± 0,3 7,4 ± 0,6 6,3 ± 0,3* 7,1 ± 0,5 8,0 ± 0,6
♦Достоверно значимое отличие от дополетных значений (р < 0,05); **достоверно значимое
отличие от дополетных значений (р < 0,01). Обозначения и единицы измерений см. в табл. 13
(гл. 14).
полетными величинами (табл. 15, гл. 14), а небольшое снижение активности
Г6ФД и содержания восстановленного глутатиона было недостоверным, веро-
ятно, из-за малочисленности этой группы.
Таблица 15 (гл. 14)
Содержание аденозинтрифосфата, восстановленного глутатиона, 2,3-дифосфоглицерата,
прирост лактата, активность глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, гексокиназы,
лактатдегидрогеназы в крови до и после полетов длительностью 312-438 суток (М ± m, п = 6)
Исследуемые показатели До полета Сутки после полетов
+1-е +7-е +14-е Норма
АТФ 4,9 ± 0,3 4,8 ± 0,3 4,8 ± 0,3 4,4 ± 0,3 4,6 ± 0,2
Прирост лактата 2,3 ДФГ Активность ЛДГ Активность ГК Активность Г6ФД Восстановлен- ный глутатион 6,8 ± 0,7 14,9 ± 0,5 22,6 ± 0,5 0,82 ± 0,03 4,1 ± 0,1 7,7 ± 0,7 6,8 ± 0,5 13,8 ± 0,3 20,2 ± 0,5 0,65 ± 0,07 3,9 ± 0,4 7,6 ± 0,8 7,0 ± 0,4 14,4 ± 0,4 22,2 ± 0,6 0,61 ± 0,19 3,9 ± 0,5 6,0 ± 0,4 8,4 ± 0,7 16,5 ± 0,3 23,0 ± 0,3 0,65 ± 0,03 4,5 ± 0,4 9,1 ± 0,4 7,4 ± 0,4 15,3 ± 0,3 21,9 ± 0,8 0,73 ± 0,02 4,0 ± 0,2 8,0 ± 0,6
Обозначения и единицы измерений см. в табл. 13 (гл. 14).
Таким образом, результаты исследований метаболизма эритроцитов, про-
водимых до и после КП, показали изменения в метаболическом статусе кле-
ток, выражавшиеся в снижении энергетического обмена и процессов восста-
новительной системы. Анализ данных, полученных при изучении клеточного
614
Послеполетные клинико-физиологические исследования
гомеостаза у космонавтов после завершения КП различной продолжи-
тельности, выявил фазный характер метаболических сдвигов - наиболее
значимые изменения были после полетов длительностью до 3 месяцев и
после 5-7-месячного КП, в то время как после 4-5-месячных и сверхдли-
тельных полетов этих сдвигов не обнаружено.
По всей вероятности, это обусловлено периодичностью протекания адап-
тационных процессов в условиях полета, что находит свое отражение в
реадаптационном периоде на Земле. Такие фазные изменения некоторых
гематологических показателей были обнаружены нами в условиях самого
длительного 438-суточного КП [В.В.Поляков и соавт., 1998]. Следует отметить
индивидуальный характер обнаруженных изменений и различную их выра-
женность в различных экспедициях. Основной энергообразующий процесс в
эритроцитах - гликолиз, не претерпевал значительных изменений после
длительного пребывания в условиях полета, что свидетельствует об от-
сутствии нарушений внутриклеточного обмена и гомеостаза клетки в целом,
поэтому, скорее всего, обнаруженные сдвиги являются следствием адап-
тационных процессов, происходящих на мембранном уровне.
Иммунологическое обследование
М.П.Рыкова, Е.Н.Антропова, Д.О.Мешков
Главной задачей иммунологического обследования космонавтов являлось
осуществление контроля за состоянием иммунологической реактивности в пе-
риод предполетной подготовки и после завершения КП для своевременного
выявления нарушений иммунитета и назначения (в случае необходимости)
соответствующих корригирующих мероприятий. Не вызывает сомнений клини-
ческая значимость исследования состояния системы иммунитета, поскольку
нарушения в системе иммунитета приводят к повышению степени риска воз-
никновения заболеваний инфекционной, аллергической и аутоиммунной
природы.
Иммунологический статус был изучен у 53 космонавтов, принимавших
участие в 25 длительных (125-438 суток) полетах. В качестве показателей,
имеющих экспертную значимость, были исследованы: функциональная актив-
ность Т-лимфоцитов и лимфоцитов-естественных киллеров (ЕК); функцио-
нальное состояние В-системы иммунитета, определяемое по динамике уровня
иммуноглобулинов. Аллергологическое обследование включало выявление
сенсибилизации организма к аллергенам микроорганизмов, характерных для
внешнего (Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenus) и внутреннего
(Escherichia coli, Proteus mirabilis) биотопа человека, и к формалину. Ауто-
иммунные пробы включали определение в сыворотке ревматоидного фактора
[Meshkov, Rykova, 1995; А.Т.Лесняк и соавт., 1998].
Эпидемиологическая часть обследования, проводимая в предполетный
период, включала исследование сыворотки на наличие австралийского ан-
тигена, анализ слизистой носоглотки (определение в цилиндрическом эпи-
телии признаков наличия возбудителей гриппа, парагриппа и аденовирусной
инфекции).
Результаты исследования представлены в табл. 16 (гл. 14). При
предполетном обследовании экипажей ни разу не было выявлено сдвигов,
615
Глава 14
характерных для вирусоносителей или продромальной стадии вирусного
гепатита, а также заболеваний, вызываемых гриппозной инфекцией.
Иммунологическое обследование, проведенное после завершения дли-
тельных КП, показало, что у значительной части космонавтов наблюдались
признаки снижения функциональной активности Т-лимфоцитов в 1-е сутки
после приземления (см. табл. 16, гл. 14).
Таблица 16 (гл. 14)
Показатели иммунологического статуса космонавтов
до и после полетов длительностью
125-438 суток (М ± m; п = 53)
Исследованный показатель До полета Сутки после полета
+1-е +7-е
Реактивности Т-лимфоцитов в 24-ч ФГА-культурах клеток, % транс- формированных клеток 21,1 ±0,5 15,7 ± 0,5* 19,6 ± 0,6
Пролиферативная активность Т-лимфоцитов в 48-ч ФГА-куль- турах клеток, % трансфор- мированных клеток 28,3 ± 1,0 22,4 + 0,9* 26,2 ± 1,1
Функциональная активность лимфоцитов-есгественных киллеров, индекс цитотоксичности 44,2 ± 2,7 39,2 ± 3,5 35,0 ± 4,0
Содержание иммуноглобулинов, мг% IgG IgM Jsa 1267,7 ± 51,4 142,3 ± 6,0 206,4 ± 10,8 1257,8 ± 50,3 132,9 ± 6,3 194,3 ± 10,7 1219,4 ± 48,9 135,4 ± 6,7 172,7 ± 10,0
* Достоверное различие по сравнению с фоном, р<0,01.
Содержание трансформированных клеток в культурах лимфоцитов, стиму-
лированных ФГА, до полета составляло в среднем 21,1 ± 0,5 %, а в 1-е сутки
ПВ - 15,7 ± 0,5 % (р < 0,001). В этот же ранний срок обследования у 21 из
53 космонавтов наблюдалось снижение процента трансформированных кле-
ток, но через неделю практически у всех обследованных отмечена норма-
лизация этого показателя. Определение пролиферативной активности Т-лим-
фоцитов показало, что у 8 из 48 обследованных космонавтов происходила
супрессия ответа на используемый митоген.
На 7-е сутки ПВ у всех обследованных космонавтов пролиферативная
активность Т-лимфоцитов не выходила за пределы нормы. Динамика
показателей, характеризующих способность Т-лимфоцитов к бластоб-
разованию при митогенной стимуляции, после длительных полетов совпала с
установленными ранее закономерностями изменения пролиферативного от-
вета в зависимости от времени культивирования иммунокомпетентных клеток.
Полученные данные позволяют с высокой степенью вероятности пред-
положить, что наиболее чувствительной к влиянию факторов КП является
начальная фаза активации Т-лимфоцитов. Необходимо подчеркнуть, что отме-
ченные сдвиги в функциональной активности Т-звена иммунитета свиде-
тельствуют о повышении риска возникновения заболеваний, связанных с
нарушениями иммунологической реактивности, и в первую очередь на
616
Послеполетные клинико-физиологические исследования
опасность возникновения бактериальных инфекций в ранний период реадап-
тации к земным условиям.
У части космонавтов после завершения длительных КП были отмечены
изменения функциональной активности лимфоцитов-естественных киллеров
(ЕК). Так, у 11 из 53 космонавтов, обследованных на 1-е сутки периода
реадаптации, индекс цитотоксичности был ниже нормы (см. табл. 16, гл. 14),
причем у 10 из них снижение цитотоксической активности ЕК было очень
глубоким (индекс цитотоксичности составлял менее 10 при нижней границе
нормы 20). На 7-е сутки после завершения полета снижение этого показателя
отмечено у 10 из 36 космонавтов, причем у 5 космонавтов снижение индекса
цитотоксичности на 1-е сутки не наблюдалось.
Интересно отметить, что у 5 из 6 космонавтов, совершивших сверх-
длительные полеты (312^438 суток), на 1-е сутки послеполетного периода
цитотоксическая активность ЕК значительно превышала предполетный уро-
вень. Снижение функциональной активности лимфоцитов-естественных кил-
леров может явиться пусковым фактором для развития вирусных инфекций у
космонавтов как во время КП, так и после его завершения, поскольку ЕК
являются «первой линией обороны» против инфекционных агентов и клеток-
мутантов.
Уровень иммуноглобулинов в сыворотке крови после завершения дли-
тельных полетов у большинства космонавтов существенно не изменялся.
Лишь у 6 из 53 космонавтов в послеполетный период наблюдалось умеренно
выраженное снижение уровня IgA, а у 6 других членов экипажей - снижение
содержания IgG. В то же время содержание IgM у трех космонавтов в ранний
период реабилитации было незначительно повышенным. Ревматоидный фак-
тор практически ни у кого из космонавтов не был обнаружен, только у одного
человека ревматоидный фактор был выявлен как в предполетный период, так
и после завершения полета.
При аллергологическом обследовании 46 космонавтов на 1-е сутки после
полета выявлены положительные пробы к аллергенам стрептококка у двух
человек, стафилококка - у 5, кишечной палочке - у 6, протея - у 4 человек.
При постановке проб с химическим аллергеном формальдегидом положи-
тельные пробы отмечались у 18 человек на 1-е сутки, у 9 - на 7-е сутки и у
2 человек - на 14-е сутки ПВ. Поскольку формальдегид является гаптеном,
выявленная нами сенсибилизация на это химическое соединение характери-
зует не только сенсибилизацию конкретно к формальдегиду, но и ко всем
химическим соединениям, обладающим альдегидной группой, которые могут
присутствовать в атмосфере орбитальных станций.
Полученные данные позволили нам высказать предположение, что в усло-
виях воздействия факторов КП происходит не только снижение иммуно-
логической резистентности, но и создаются условия для развития аллерги-
ческих реакций, оказывающих непосредственное влияние на работоспо-
собность и состояние здоровья космонавтов [Meshkov, Rykova, 1995; А.Т.Лес-
няк и соавт., 1998].
Необходимо подчеркнуть, что выявленные в ранние сроки после полета
отклонения иммунологической реактивности в дальнейшем исчезали.
Неоднозначность изменений показателей иммунореактивности может быть
связана с генетически обусловленными особенностями реагирования иммуно-
компетентных клеток.
617
Глава 14
В заключение следует отметить, что отклонения иммунологических пока-
зателей, имевших место даже при рекордно длительных полетах, пока не тре-
бовали применения интенсивных иммунокоррегирующих воздействий. Напро-
тив, проведенные иммунологические исследования показали, что у некоторых
космонавтов после завершения длительных КП отсутствовали значительные
изменения в функционировании иммунной системы. Эти данные свидетель-
ствуют о возможности сохранения иммунной резистентности на высоком
уровне даже после длительного пребывания на борту орбитальной станции.
Складывается впечатление, что разработанный комплекс медицинских меро-
приятий, направленных на профилактику неблагоприятных эффектов неве-
сомости, является важным фактором предупреждения развития нарушений
иммунореактивности в этих условиях. Вместе с тем многие проблемы, свя-
занные с поддержанием иммунореактивности на необходимом уровне при
длительном пребывании человека в условиях невесомости, требуют даль-
нейшего изучения.
Заключение
к разделам: «Результаты лабораторных исследований»,
«Состояние водно-солевого обмена», «Гормональная регуляция»,
«Метаболизм эритроцитов», «Иммунологическое обследование»
Результаты послеполетного лабораторного обследования членов экспе-
диций на ОС «Мир» показали, что изменения исследованных биохимических
параметров находятся, как правило, в границах физиологической нормы и не
являются клинически значимыми. В послеполетный период отмечены сдвиги,
обусловленные гравитационной нагрузкой и эмоциональным стрессом: возрас-
тание активности креатинфосфокиназы, повышение активности процессов пе-
рекисного окисления липидов, увеличение содержания в крови катехол-
аминов и других гормонов. При этом после сверхдлительных полетов реадап-
тация сопровождалась активацией гликолиза, липолиза и снижением конт-
роля за активностью свободнорадикальных процессов. Установлено также,
что выраженность изменений минералотропных гормонов и соматотропина
больше зависит не от длительности космического полета, а от объема профи-
лактических мероприятий, проводимых во время полета.
Результаты исследования метаболизма эритроцитов показали изменения в
метаболическом статусе клеток, выражавшиеся в снижении энергетического
обмена и процесссов восстановительной системы, но не получено свиде-
тельств нарушений внутриклеточного обмена и гомеостаза клетки в целом.
Полученные данные свидетельствуют также об отсутствии в период ре-
адаптации к земным условиям каких-либо существенных отклонений от нормы
большинства иммунологических показателей и о возможности сохранения
иммунной резистентности на высоком уровне даже после длительного пребы-
вания на борту орбитальной станции.
При обследовании космонавтов после завершения длительных экспедиций
обычно наблюдалось незначительное увеличение содержание ионизиро-
ванного кальция, а также снижение концентрации калия в сыворотке крови,
причем эти сдвиги в ионограмме не зависели от продолжительности полетов,
но вариабельность большинства физико-химических констант крови увеличи-
валась после полетов по сравнению с дополетными значениями.
618
Послеполетные клинико-физиологические исследования
После возвращения к земной гравитации у большинства космонавтов
наблюдаются явления гипогидратации организма, уменьшенный диурез и
сниженная экскреция основных электролитов, положительный водный баланс
и активация антидиуретических и антинатрийуретических гормональных сис-
тем, что расценивается как нормальная адаптивная реакция, направленная на
восполнение потерь внеклеточной жидкости и формирование адекватного
«земного» водно-солевого гомеостаза и поддержание ортостатической
толерантности.
Таким образом, результаты биохимического обследования членов эки-
пажей ОС «Мир» позволили не только разработать систему лабораторно-
диагностического анализа для оценки состояния здоровья и для выбора так-
тики послеполетного реабилитационного ведения космонавтов, но также и
накопить научный материал об особенностях метаболизма человека после
завершения длительных космических экспедиций.
Литература
Газенко О.Г, Григорьев А.И., Наточин Ю.В. Водно-солевой гомеостаз и космический
полет. - М., 1986.
Григорьев А.И., Дорохова Б.Р., Носков В.Б., Моруков Б.В. Водно-электролитный
гомеостаз и его гормональная регуляция // Физиологические проблемы невесомости /
О.Г.Газенко, И.И.Касьян, ред. - М, 1990. - С. 123-136.
Григорьев А.И., Ларина И.М. Содержание соматотропина и других регуляторов
мышечного метаболизма в крови человека при длительных космических полетах и
гипокинезии // Физиол. человека. - 1999. -Т. 25, № 4. - С. 89-97.
Григорьев А.И., Ларина И.М., Носков В.Б., Меншугкин В.В., Наточин Ю.В. Влияние
непродолжительных и длительных космических полетов на некоторые биохимические
и физико-химические параметры крови космонавтов // Авиакосм, и эколог, мед. - 1996.
-Т. 30, №1.-С. 4-10.
Григорьев А.И., Носков В.Б. Оценка эффективности водно-солевой добавки при
длительных космических полетах на ОС «Мир» // Авиакосм, и эколог, мед. - 2001. - Т.
35.
Григорьев А.И., Носков В.Б. Функциональная проба с хлористым калием после
длительных космических полетов // Там же. - 1997. - Т. 31, № 5. - С. 15-19.
Иванова С.М., Брантова С.С., Лабецкая О.И. и соавт. Влияние длительного
космического полета на метаболизм эритроцитов и функциональное состояние их
мембран Ц Космич. биол. и авиакосм. мед. - 1990. - № 6. - С. 18-21.
Каландарова М.П., Поляков В.В., Гончаров И.Б. Гематологические показатели у
космонавтов в условиях космического полета // Космич. биол. и авиакосм. мед. - 1991.
-Т. 25, № 6.-С. 11-13.
Ларина О.Н. Белковый состав плазмы крови космонавтов после длительных
орбитальных полетов // Авиакосмич. и эколог, мед. - 1992. - № 3. - С. 67-68.
Легеньков В.И., Токарев Ю.Н., Береговкин А.В. и соавт. Адаптационный
эритроцитопенический синдром невесомости // Проблемы гематологии и переливания
крови. - 1981. - Т. 26, № 12. - С. 21.
Лесняк А.Т., Рыкова М.П., Мешков Д.О. и соавт. Клеточный иммунитет человека и
космический полет // Авиакосмич. и эколог, мед. - 1998. - Т. 32, № 1. - С. 29-35.
Маркин А.А., Попова И.А., Ветрова Е.Г. и соавт. Перекисное окисление липидов и
активность диагностически значимых ферментов у космонавтов после полетов
различной продолжительности // Там же. - 1997. -Т. 31, № 3. - С. 14-18.
Моруков Б.В., Ларина И.М., Григорьев А.И. Изменения обмена кальция и его
регуляции у человека во время длительного космического полета // Физиол. человека.
- 1998. - Т. 24, № 2. - С. 102-107.
619
Глава 14
Наточин Ю.В., Немцов В.И., Эмануэль В.Л. Биохимия крови и диагностика. - С-Пб.,
1993.
Носков В.Б., Лобачик В.И., Чепуштанов С.А. Объем внеклеточной жидкости при
действии факторов длительного космического полета // Физиол. человека. - 2000. - Т.
26, № 5.-С. 106-110.
Поляков В.В., Иванова С.М., Носков В.Б. и соавт. Гематологические исследования в
условиях космических полетов // Авиакосмич. и эколог, мед. - 1998. - № 2. - С. 9-18.
Попова И.А., Ветрова Е.Г., Дроздова Т.Е. Активность ферментов сыворотки крови
после длительных космических полетов // Косм. биол. и авиакосм. мед. - 1984. - Т.
18, № 5. - С. 81-82.
Суханов Ю.В., Ларина И.М., Смирнова Т.М., Арзамазов Г.С. Суточная динамика
гормональной регуляции водно-солевого обмена у человека при длительной
гипокинезии // Физиол. человека. - 1991. - Т.17, № 2. - С. 93-98.
Ушаков А.С., Иванова С.М., Атауллаханов Ф.И и соавт. Особенности метаболизма
эритроцитов человека в условиях длительного космического полета // Косм. биол. и
авиакосм. мед. - 1985. - № 5. - С. 19.
Ушаков А.С., Попова И.А., Голанд-Рувинова Л.Г. и соавт. Биохимическая
характеристика нейроэндокринных реакций и обмена веществ // Результаты
медицинских исследований, выполненных на орбитальном комплексе «Салют 6 -
Союз». - М., 1986. - С. 348-363.
Beutier M.D. Red Cell Methabolism // A Mannual of Biochem. Methods. - 1971. - No 7,
London. - P. 96-100.
Johnson P.C., Kimzey S.L., Driscoll T.B. Postmission plasma volume and red cell mass
changes in the crews of the first two Skylab missions 11 Acta Astronaut. - 1975. - 2. - P.
311-317.
KrauhsJ.M., Cintron N.M., Calkins D.S. etai. Cluster and factor analyses of space shuttle
preflight and postflight endocrine data // Aviat. Space and Environ. Med. - 1989. - Vol. 60.
-P. 511.
Leach C. h. review of the consequences of fluid and electrolyte shifts in weightlessness //
Acta Astronaut. - 1979. - Vol. 6. - P. 1123-1135.
Markin A., Strogonova L., Balashov O. et al. The dynamics of blood biochemical
parameters in cosmonauts during long-term space flights // Acta Astronaut. - 1998. - Vol.
42, No 1-8. - P. 247-253.
Meshkov D., Rykova M. The natural cytotoxity in cosmonauts on board space stations 11
Acta Astonaut. - 1995. - Vol. 36, No 8-12. - P. 719-726.
Natochin Yu. V., Grigoriev A.I., Noskov V.B. et ai. Mechanism of postflight decline in
osmotic concentration of urine in cosmonauts // Aviat. Space Environ. Med. - 1991, Vol. 62.
- P. 1037-1043.
Noskov V.B., Lobachik V.I., Chepushtanov S.A. The volume of extracellular fluid under
conditions of long-term space flights // Human Physiol. - 2000. - Vol. 26, No 5. - P. 600-
604.
Popova I.A., Vetrova E.G., Rustamyan L.A. Evaluation of energy metabolism in
cosmonauts // The Physiologist. - 1991. - Vol. 34, No 1. - P. 98-99.
Система пищеварения
Б.В.Афонин
Исследования состояния пищеварительной системы у космонавтов выяви-
ли изменения, возникновение которых связано с длительным пребыванием в
невесомости в космических полетах (КП) [К.В.Смирнов, А.М.Уголев, 1981,
1997; К.В.Смирнов, 1990; K.V.Smirnov, A.M.Ugolev, 1997]. С увеличением про-
должительности КП эти изменения принимали определенную направленность,
620
Послеполетные клинико-физиологические исследования
характеризующуюся повышением секреторной активности желудка, сниже-
нием экскреторной и инкреторной функций поджелудочной железы, пере-
варивающей и всасывательной функций тонкого кишечника, замедленной
эвакуаторной функцией толстого кишечника [K.V.Smirnov, A.M.Ugolev, 1997;
К.В.Смирнов, А.М.Уголев, 1997].
Прогрессирование изменений состояния пищеварительной системы в КП
может отражаться на различных видах обмена, в частности, обмена углеводов
и липидов [К.В.Смирнов, А.М.Уголев, 1981, 1997; Б.В.Афонин и соавт., 1998;
B.V.Afonin et al., 1998; Б.В.Афонин, 1989].
Выявленные изменения пищеварительной системы обратимы, но некоторое
время сохраняются в острый период реадаптации, что позволяет исследовать
их проявления после завершения орбитальных экспедиций [К.В.Смирнов,
А.М.Уголев, 1981, 1997; K.V.Smirnov, A.M.Ugolev, 1997; К.В.Смирнов, А.М.Уго-
лев, 1997].
Целью работы являлся анализ характерных изменений функцио-
нального состояния пищеварительной системы в острый период реадаптации
у космонавтов, совершивших полеты длительностью от 4 до 14 месяцев на
орбитальной станции (ОС) «Мир».
Методы исследования
Материалом для исследований были капиллярная и венозная кровь,
суточная моча и фекалии космонавтов, участвовавших’ в длительных орби-
тальных экспедициях. Исследования проводили по программе клинико-
физиологических исследований (КФО) космонавтов за один месяц до полета,
в 1, 7-е и 14-е сутки после его завершения.
Толерантность к глюкозе оценивали по характеру гликемической кривой во
время пероральной глюкозной нагрузки, состоящей из 50 г глюкозы фирмы Dia-M
(Германия), которую обследуемый принимал вместе с 400 мл чая с молоком.
Концентрацию глюкозы в капиллярной крови из пальца определяли экспресс-
методом с использованием тесг-полосок и биохимического анализатора («Рефло-
трон») утром натощак (фон), потом на 30, 60, 90-й и 120-й минуте после приема
глюкозной нагрузки.
В венозной крови измеряли содержание пепсина, липазы, билирубина,
мочевой кислоты, аланинтрансаминазы (АлТ), аспартаттрансаминазы (АсТ),
инсулина, С-пептида, гастрина. В моче, которую собирали в течение первых 3
суток и далее на 7-е и 14-е сутки, определяли уропепсин, мочевую кислоту,
амилазу, липазу, а в фекалиях - глицил-1-лейциндипептидазу, щелочную фос-
фотазу, моноглицеридлипазу, мальтазу и инвертазу.
Концентрацию пищеварительных ферментов измеряли по их активности
субстратным методом [К.В.Смирнов, А.М.Уголев, 1981; К.В.Смирнов, 1990].
Печеночные ферменты, билирубин, мочевую кислоту определяли на биохими-
ческом анализаторе [К.В.Смирнов, А.М.Уголев, 1981; К.В.Смирнов, 1990], а
гормоны в крови - инсулин, С-пептид и гастрин - с помощью радиоиммунных
наборов CIS (Франция) и ИБОХ АН РБ (Белоруссия).
Динамику средних значений биохимических показателей функциональной
активности пищеварительной системы после полета оценивали по отношению
к значениям, полученным в предполетный период. Результаты измерений
обрабатывали методом вариационной статистики.
621
Гпава 14
Отдельно для анализа была выделена группа космонавтов, участвовавших
в полетах длительностью 12 месяцев и более.
Результаты и их обсуждение
Данные исследования пепсиногена крови и уропепсина в моче отражают
активацию желудочной секреции, выявленную в аналогичных исследованиях
у космонавтов и в экспериментах, моделирующих эффекты невесомости (табл.
17, 19, гл. 14). Уровень пепсина в крови и моче в фоновый период обычно не
превышал физиологических границ.
Таблица 17 (гл. 14)
Содержание пищеварительных ферментов (М +_т) и гормонов в крови
Показатель Границы нормы До полета Сутки после полета
-30 1-е 1 7-е | 14-е
Пепсиноген, Е 1-8 3,8±0,5 6,7+0,8* 5,7±0,7 5,4±0,9
Липаза, Е 10-80 42,9±9,2 75,5±14,7* 44,9±9,6 42,3±5,6
Гастрин, пг/мл 28-185 38,4±11,8 99,3±24,6* 77,4±20,3 37,0±20,7
Инсулин, пг/мл 3-25 10,0±1,2 18,7+3,4* 16,7±70 14,9+2,0
C-Пептид, нг/мл 0,6-2,8 1,1±0,1 1,9+0,4* 1,5±0,2
N 55 55 47 22
♦Достоверные изменения.
После полета отмечалось увеличение этого показателя, при этом у 1/3
обследованных его значения выходили за границы физиологической нормы.
Послеполетная динамика частоты случаев с высоким пепсиногеном пока-
зывает, что эти изменения не случайны. Эта тенденция более отчетливо про-
слеживается у космонавтов, участвовавших в полетах длительностью 12 и
более месяцев (табл. 18, 20, гл. 14).
Таблица 18 (гл. 14)
Пищеварительные ферменты крови (М+т) после полетов
продолжительностью 312-438 суток
Показатель Границы нормы До полета Сутки после полета
-30 1-е | 7-е | 14-е
Пепсиноген, Е 1-8 4,4±0,4 8,6±0,4* 9,1±0,7* 6,6±1,5
Липаза, Е 10-80 32,9±15,5 134,1+24,7* 35,9±7,6 38,3±3,3
N 6 6 4 2
Увеличение основного фермента слизистой желудка пепсина в крови и
моче подтверждает появление гиперсекреторного состояния желудка, воз-
никающего в КП [К.В.Смирнов, А.М.Уголев, 1981; К.В.Смирнов, 1990].
Возвращение уровня пепсина в крови и моче к исходным значениям у боль-
шинства космонавтов происходило через 1-2 недели после КП. В отдельных
случаях восстановление этого показателя затягивалось, что могло быть
622
Послеполетные клинико-физиологические исследования
отражением некоторой дисфункции желудка или механизмов его регуляции
[К.В.Смирнов, 1990; Г.Ф.Коротько, 1965].
Результаты исследований в крови гастрина, специфического регулятора
желудочной секреции, раскрывают один из возможных механизмов возник-
новения гиперсекреторного состояния желудка после КП (см. табл. 17, гл. 14).
Увеличение его содержания в крови после КП дополняет ряд гуморальных
факторов, таких, как инсулин и Са [К.В.Смирнов, 1990], повышение уровня
которых в крови может лежать в основе развития гиперсекреторного состоя-
ния желудка [B.V.Afonin et al., 1998; Б.В.Афонин, 1999]. Увеличение гастрина,
концентрация которого в отдельных случаях превышала норму, подтверждает
ранее выявленные изменения этого показателя в аналогичных условиях после
Таблица 19 (гл. 14)
Содержание пищеварительных ферментов в моче (М+т)
Показа- тель Границы нормы До полета Сутки после полета
-30 1-е 2-е 3-и 7-14-е
Уропеп- син, Е Амилаза, Е Липаза, Е N 5-40 Е 25,6±4,5 34,5+8,4 34,6+8,3 33,8+7,4 29,8+4,8 0-18 Е 5,2+1,3 9,4+2,7 9,2+2,7 7,1±2,3 10,5±1,4 0-7 Е 3,6+1,2 4,2±1,3 3,3+1,3 3,4±1,2 3,4±1,4 156 60 58 53 41
завершения КП [К.В.Смирнов, А.М.Уголев, 1981,1997; K.V.Smirnov, A.M.Ugolev,
1997; Б.В.Афонин, 1989]. Полученные результаты могут служить дополнением
к характеристике гиперсекреторного состояния желудка, возникающего в
длительных КП и в экспериментах, моделирующих эффекты невесомости
[К.В.Смирнов, А.М.Уголев, 1981, 1997; К.В.Смирнов, А.М.Уголев, 1997;
K.V.Smirnov, A.M.Ugolev, 1997].
Таблица 20 (гл. 14)
Пищеварительные ферменты в моче (М +_т) при полетах
продолжительностью 312-438 суток
Показа- тель Границы нормы До полета Сутки после полета
-30 1-е 1 2-е | 3-и | 7-14-е
Уропеп- син, Е 5-40 28,6±4,5 53,4+12,0* 48,3±5,5* 40,6+10,2 29,9±4,5
Амилаза, Е 0-18 4,6+0,7 15,4±3,1* 14,9+3,1 9,7+2,7 7,5±2,4
Липаза, Е 0-7 3,7+1,6 4,4±1,8 2,9+1,3 2,5+0,7 2,3+1,2
N 15 6 6 4 2
Результаты исследования ферментов печени (АлТ) в крови характеризуют
состояние печени после завершения КП. В данной выборке существенных
изменений АлТ и АсТ не обнаружено, что подтверждает отсутствие синдрома
альтерации печеночных клеток в КП [А.И.Хазанов, 1995]. Однако увеличение
соотношения АлТ/АсТ не исключает некоторого напряжения печеночных
623
Глава 14
функций в КП (см. разд. «Биохимические исследования»). Обращает на себя
внимание тенденция к увеличению общего билирубина, которая также ука-
зывает на состояние напряжения дезинтоксикационных процессов в печени.
Следует отметить, что в этих условиях для характеристики снижения функ-
циональных возможностей печени в инактивации билирубина более показа-
тельным было бы исследование непрямой фракции билирубина [А.И.Хазанов,
1995].
Результаты исследования амилазы и липазы отражают состояние
экскреторного (пищеварительного) отдела поджелудочной железы после КП
(см. табл. 17, 19, гл. 14). Увеличение в крови и моче концентрации этих
ферментов подтверждает выявленный ранее феномен их «уклонения» в
кровь из клеток поджелудочной железы [К.В.Смирнов, А.М.Уголев, 1981;
К.В.Смирнов, 1990]. Возвращение к исходным значениям обычно происходило
через неделю после завершения КП. В отдельных случаях восстановление
этих показателей затягивалось, что можно было расценивать как проявление
некоторой дисфункции поджелудочной железы. Эта тенденция к увеличению
содержания ферментов поджелудочной железы (особенно амилазы) более
отчетливо проявилась при длительности полета 12 и более месяцев (см. табл.
18, 20, гл. 14).
Изменения состояния эндокринного отдела поджелудочной железы явля-
ются одними из наиболее характерных для пищеварительной системы после
КП; они проявляются изменениями гликемического профиля при стандартной
глюкозной нагрузке [К.В.Смирнов, А.М.Уголев, 1981; К.В.Смирнов, 1990]. По
программе эксперимента ЭХО-ЖКТ у экипажей ЭО-4-Ю, ЭО-15-17 были
продолжены исследования толерантности к глюкозе после КП [К.В.Смирнов,
А.М.Уголев, 1981, 1997; K.V.Smirnov, A.M.Ugolev, 1997]. После завершения
длительных КП в большинстве случаев гликемических кривых, характерных
для нарушения углеводного обмена в организме, не наблюдали (табл. 21, гл.
14). Возможно, это было связано с тем, что тестирование проводили не в
первые, а на 5-7-е сутки периода реадаптации.
Таблица 21 (гл. 14)
Концентрация глюкозы в крови (ммоль/л) через 2 часа после глюкозной нагрузки
До полета После полета
Длительность полета До нагрузки Через 2 часа после нагрузки До нагрузки Через 2 часа после нагрузки
125-438 суток 4,3±0,3 4,1±0,3 5,2±0,9 5,0±1,0
N 17 17 17 17
Немаловажную роль, по-видимому, сыграло совершенствование рационов
питания космонавтов, в которых содержание углеводов было сбалансировано
в соответствии с энерготратами в невесомости. Однако в полетах про-
должительностью 1 год и более изменения гликемического профиля все же
были отмечены (табл. 22, 23, гл. 14).
Исследования гормонов поджелудочной железы, снижающих уровень
глюкозы в крови (инсулина и С-пептида) дополняют характеристику функ-
ционального состояния поджелудочной железы.
624
Послеполетные клинико-физиологические исследования
В 1-е сутки после завершения длительных КП отмечено увеличение
концентрации инсулина крови (см. табл. 1, гл. 14). Его концентрация в
отдельных случаях выходила за пределы границ физиологической нормы, что
подтверждает ранее полученные аналогичные результаты [К.В.Смирнов,
А.М.Уголев, 1981, 1997; K.V.Smirnov, A.M.Ugolev, 1997; Б.В.Афонин, 1989,
1999]. Следует отметить, что некоторое увеличение содержания инсулина в
крови сохранялось и в отдаленные сроки послеполетного периода, т.е. носило
более стойкий характер, чем увеличение ферментов поджелудочной железы.
Увеличение инсулина в крови происходило при одновременном увели-
чении С-пептида. Этот полипептид в р-клетках образуется из проинсулина в
момент инкреции инсулина и является индикатором возрастания секреции
последнего.
Таблица 22 (гл. 14)
Изменения гликемического профиля при стандартной глюкозной нагрузке
после 125-суточного полета
Глюкоза, Натощак Время после нагрузки, мин
ммоль/л ЗО-я | 60-я | 90-я | 120-я
до полета 4,6 10,2 7,7 з,з з,з
после полета 5,9 13,5 8,2 8,1 7,1
Полученные результаты могут служить дополнением к характеристике со-
стояния экскреторного и инкреторного отделов поджелудочной железы в дли-
тельных КП и подтверждаются аналогичными изменениями в экспериментах,
моделирующих эффекты невесомости. [К.В.Смирнов, А.М.Уголев, 1981;
К.В.Смирнов, 1990; K.V.Smirnov, A.M.Ugolev, 1997; Б.В.Афонин, 1989, 1999].
Таблица 23 (гл. 14)
Изменения гликемического профиля при глюкозной нагрузке
после 438-суточного полета
Глюкоза, Натощак Время после нагрузки, мин |
ммоль/л ЗО-я | 60-я | 90-я | | 120-я
до полета 3,7 7,5 4,8 5,3 4,0
после полета 5,9 11,6 10,6 11,9 11,7
Для состояния ферментопродуцирующих отделов поджелудочной железы
характерен феномен «уклонения» ферментов в кровь, а для инсулярного
аппарата - феномен относительной гипофункции на фоне увеличения
секреции инсулина.
Из-за отсутствия специфических биохимических показателей наиболее
сложно было охарактеризовать состояние кишечника в КП. Отмеченное ранее
у экипажей ОС «Салют» снижение ферментов в фекалиях, у большинства
космонавтов выявить не удалось, что возможно связано с постоянно
625
Гпава 14
проводившейся коррекцией рационов питания на ОС «Мир» (табл. 24, гл. 14).
Обращают на себя внимание изменения мочевой кислоты в КП (см. разд.
Биохимические исследования), увеличение которой обычно принято свя-
зывать с преобладанием процессов катаболизма, обусловленных гипо-
кинезией в невесомости [К.В.Смирнов, А.М.Уголев, 1981].
Таблица 24 (гл. 14)
Содержание пищеварительных ферментов (М +_т) в фекалиях
Показатель Границы нормы До полета Сутки после полета
l-e-3-и 4-6-е 7-14-е
Глицил-1-лейцин- 10—40 21,7+4,4 24,7+6,9 21±5,4 26,6±6,6
дипептидаза, Е Щелочная 0-10 4,1+1,8 3,9±1,6 3,6±4,2 5,7+3,2
фосфатаза, Е Моноглицерид- 0-1 0,05±1,02 0,086+0,05 0,06+0,03 02±0,11
липаза, Е Мальтаза, Е 30-110 79,2±11,1 58±14,1 60,1±17,5 76,6±22,5
Инвертаза, Е 10-60 42,6+4,9 66,4+27,7 53,4+15 59,6+16,4
N 27 23 21 13
В клинике незначительное периодическое увеличение мочевой кислоты в
крови и моче является патогномоничным показателем замедления эвакуа-
торной функции в толстом кишечнике [Н.Н.Поповкин, 1980].
Выявленное после КП увеличение мочевой кислоты может служить при-
знаком некоторой дисфункции в процессах эвакуации и всасывания в толстом
кишечнике, которая может сопровождаться потерей кальция с фекалиями
[К.В.Смирнов, А.М.Уголев, 1981; К.В.Смирнов, 1990].
Особый интерес представляют отдаленные последствия изменений
состояния пищеварительной системы, возникающие в КП. Специальных ис-
следований в этом направлении не проводилось, однако имеющийся материал
исследований позволил сравнить предполетные данные космонавтов, которые
еще не были в КП, с данными космонавтов, неоднократно побывавших в
космосе.
У членов экипажей, ранее участвовавших в КП, отмечен более высокий
базальный уровень пепсина, инсулина и С-пептида в крови. Анализ других
биохимических показателей, характеризующих состояние пищеварительной
системы, показал, что по большинству исследуемых параметров различия от-
сутствовали. Нельзя исключить, что выявленные особенности связаны с раз-
личным возрастом многократно участвующих в орбитальных полетах
космонавтов.
Таким образом, представленные материалы подтверждают и дополняют
ранее охарактеризованный К.В.Смирновым феномен изменений различных
органов пищеварительной системы, возникающих в КП [К.В.Смирнов, А.М.Уго-
лев, 1981, 1997; К.В.Смирнов, 1990; K.V.Smirnov, A.M.Ugolev, 1997].
626
Послеполетные клинико-физиологические исследования
Эти изменения существенно не выходят за пределы физиологических гра-
ниц и быстро исчезают после возвращения на Землю. Большинство этих сле-
довых реакций можно обнаружить в острый период реадаптации.
Изменения пищеварительной системы можно расценивать, с одной сто-
роны, как признаки снижения функциональных возможностей и резервов
экскреторного отдела поджелудочной железы, печени, толстого кишечника, а
с другой - как признаки повышения активности пепсин- и гастринпро-
дуцирующих клеток желудка, инсулярных клеток поджелудочной железы.
Выявленная разнонаправленность изменений является еще одной особен-
ностью состояния пищеварительной системы в КП, когда наряду с признаками
снижения функциональной активности печени, поджелудочной железы, тон-
кого и толстого кишечника имеет место повышенная продукция ферментов
желудка, активация секреции инсулина и гастрина.
Причина такой разнонаправленное™ изменений в органах пище-
варительной системы, по-видимому, связана с различными механизмами, их
вызывающими, наиболее значимыми из которых являются, возникающие в
невесомости гипокинезия и гемодинамическая перестройка в спланхническом
бассейне.
Литература
Афонин Б.В. Влияние космических полетов и условий антиортостатической
гипокинезии различной продолжительности на концентрацию инсулина крови //.
Космич. биол. и авиакосм. мед. - М., 1989. -Т. 23, 3. - С. 77.
Афонин Б.В. Состояние пищеварительной системы в длительных космических
полетах и гипокинезии // Рос. журн. гастроэнтерол., гепатол., колопроктол. - 1999. -
Т. 9, прил. 7. - С. 5.
Афонин Б.В., Ничипорук И.А., Нестеров М.А., Печенкина Р.А., Гончарова Н.П.,
Белоусова И.В. Результаты ультразвуковых исследований поджелудочной железы и
изменения гликемических кривых при глюкозной нагрузке в длительной
антиортостатической гипокинезии // Авиакосмич. и эколог, мед. - 1998. - 3. - С. 21-26.
Коротько Г. Ф. Инкреция и выделение пепсиногена. - Ташкент, 1965.
Поповкин Н.Н. Изучение выведения кальция, фосфора, мочевой кислоты и
оксалатов как факторов риска образования почечных камней по результатам
компонентного анализа выборки больных уролитиазом // Актуальные проблемы
космической биологии и медицины - М., 1980. - С. 63.
Смирнов К.В. Пищеварение и гипокинезия. - М., 1990.
Смирнов К.В., УголевА.М. Космическая гастроэнтерология. - М., 1981.
Смирнов К.В., Уголев А.М. Пищеварение и всасывание // Космическая биология и
медицина. - 1997. - Т. 3, кн. 1, гл. 9. - С. 357-401.
Хазанов А.И. Практическое использование основных гепатологических синдромов //
Руководство по гастроэнтерологии. - М. -1995. - Т. 2. - С. 123.
Afonin B.V., Nichiporuk LA., Nesterov M.A.., Belousova I.V. Ultrasonic research of
abdominal organs in conditions of long-term antiorthostatic hypokinesia // 19th Annual
International Gravitational Physiology Meeting. - 1998, Rome, Italy, May 31 - June 05. -
Vol. 5, N 1. - P. 121-122.
Smirnov К. V., Ugolev A.M. Digestion and Absorbtion 11 Space Biology and Medicine,
Humans spaseflight. - M., 1997. - Vol. 3, book 1. - P. 211-230.
627
Глава 14
Цитогенетические исследования лимфоцитов крови космонавтов
после полетов на станции «Мир»
Б.С.Федоренко, С.В.Дружинин, Г.П.Снигирева*, В.А.Шевченко**,
В.М.Петров, Ю.А.Акатов, Н.Н.Новицкая*, А.Н.Богомазова*,
А.В.Рубанович**
ГНЦ РФ - Институт медико-биологических проблем РАН
♦Российский научный центр рентгенорадиологии М3 РФ
♦♦Институт общей генетики им. Н.И.Вавилова
Постоянное увеличение длительности пребывания человека в условиях
космических полетов (КП) может приводить к повышению риска развития
неблагоприятных последствий в результате действия радиации на обитателей
космических кораблей. Космическое излучение, как известно, состоит в ос-
новном из протонов высоких энергий (около 80 %), однако более половины
нарушений, обнаруживаемых в биологических объектах, обусловлены более
тяжелыми ядрами. За весь период освоения космического пространства не
было случаев достижения космонавтами предельно допустимых доз облу-
чения, однако допустимые уровни ионизирующей радиации для космонавтов
до сих пор остаются значительно более высокими, чем для людей, имеющих
контакт с ионизирующими излучениями в профессиональных условиях на
Земле. В частности, для КП длительностью от 1 до 12 месяцев нормативные
уровни облучения составляют от 50 до 150 бэр, а однократное воздействие
излучения ограничивается дозой 50 бэр [ВНРБ, 1976]. В этих условиях
актуальной остается проблема оценки влияния низких уровней облучения в
КП на состояние здоровья космонавтов. При этом необходимо учитывать, что
тяжелые ядра космического излучения при действии на клетки и ткани
млекопитающих обладают некоторыми специфическими свойствами, которые
находят свое выражение в более высокой относительной биологической эф-
фективности, достаточно подробно изученными в земных условиях [Л.Сабатье
и соавт., 1995; I.Testard et al., 1996].
На данном этапе наиболее доступным для индикации и биологической
дозиметрии космического излучения является широко распространенный ме-
тод цитогенетического анализа аберраций хромосом в лимфоцитах перифе-
рической крови. Как показали ранее проведенные исследования, во время КП
происходит повышение частоты аберраций хромосомного типа в лимфоцитах
крови космонавтов [T.C.Yang et al., 1997; Б.С.Федоренко и соавт., 2000].
В данной работе изложены результаты цитогенетического анализа лимфо-
цитов периферической крови космонавтов после длительных космических
полетов на орбитальной станции «Мир» в период с 1992 по 2000 год.
Цитогенетические исследования проводили за 1-2 месяца до полета и
через 1 сутки после его завершения. В работе представлены результаты цито-
генетических исследований у 21 космонавта. Некоторых из них обследовали
неоднократно в связи с повторными полетами. Цитогенетический анализ
проводили по методу [P.S.Moorhead et al., 1960]. Анализировали только
клетки, находящиеся в I-м митозе, для чего в культуральную среду добавляли
бромдезоксиуридин (BrdU). Учитывали все типы хромосомных нарушений без
кариотипирования.
628
Послеполетные клинико-физиологические обследования
Обработку полученных результатов осуществляли с использованием стан-
дартных статистических программ. Сравнение цитогенетических данных про-
водили с помощью параметрических и непараметрических критериев.
Индивидуальный дозиметрический контроль во время космических полетов
осуществлялся с помощью термолюминесцентных дозиметров ИД-ЗМ
[Ю.А.Акатов и соавт., 1998].
Таблица 25 (гл. 14)
Частота аберраций хромосом в лимфоцитах периферической крови космонавтов
до и после полетов (индивидуальные данные)
Индивидуаль- ный код Число проанализи- рованных клеток Частота хромосомных аберраций, % Частота Dic+Rc, %
До После До После До После
5(1) 200 930 2,00 1,61 0,00 0,75
5(2) 850 536 1,06 2,99 0,35 0,00
5(3) 1500 500 1x93 4,00 0,27 0,40
9(1) 200 100 1/50 3,00 0,00 1,00
9(2) 1310 612 1/53 1/14 0,31 0,49
30 500 350 1,60 1/71 0,40 0,29
24 550 500 0,73 1,60 0,00 0,20
33 500 500 1,40 4,00 0,20 0,60
19 1500 1000 2,67 2,20 0,20 0,60
20 2400 1000 1,08 1,30 0,08 0,60
18 1415 1387 1/41 1,66 0,21 0,65
3(1) 200 200 2,50 7,00 0,00 0,00
3(2) 500 1000 2,40 2,20 0,00 0,10
23 500 1000 0,40 3,00 0,00 0,10
22 1200 1000 2,00 1/70 0,17 0,20
13 150 900 1/33 1,44 0,00 0,33
12(1) 200 352 1,00 1/42 0,00 0,57
12 (2) 1000 500 2,10 3,60 0,30 1/20
21 500 1000 2,00 2,40 0,00 0,20
25 1500 500 1,80 2,20 0,33 0,60
8 140 700 1/43 2,71 0,00 0,14
4(1) 700 1020 3,14 1,08 0,00 0,69
4(2) 1000 1000 2,3 1,90 0,10 0,40
10(1) 300 900 2,00 1/78 0,00 0,67
Ю(2) 500 758 1/8 1,85 0,00 0,13
11(1) 200 220 2,5 4,09 0,00 0,45
И(2) 1160 1000 1/38 1,40 0,00 0,20
28 874 1000 1/37 1,00 0,00 0,10
29 1500 593 1/13 1/52 0,20 0,67
*Dic + Rc - дицентрики + центрические кольца.
В табл. 25 (гл. 14) представлены результаты цитогенетического анализа
частоты аберраций хромосом в лимфоцитах периферической крови космо-
навтов до и после полетов. Статистический анализ данных в этой таблице
показывает, что они достаточно однородны.
629
Глава 14
Изменчивость цитогенетических показателей от космонавта к космонавту
достоверно не превосходит индивидуальной изменчивости до и после полета
(F = 0,85; р = 0,64). Усредненные данные по частоте хромосомных аберраций
у космонавтов, обследованных до и после полета, приведены в табл. 26 (гл.
14). Достоверность различий цитогенетических нарушений оценивалась с
помощью теста Стьюдента. Из табл. 26 (гл. 14) видно, что после КП частота
хромосомных нарушений в лимфоцитах периферической крови космонавтов
достоверно возрастает.
Таблица 26 (гл. 14)
Результаты цитогенетического обследования космонавтов до и после полета
(объединенные данные)
Цитогенетический показатель, % До полета После полета Р*
Частота хромосомных аберраций 1,69 ±0,11 2,38 ± 0,24 0,007213
Частота клеток с Dic+Rc 0,13 ±0,03 0,40 ± 0,05 5,94Е-05
Частота Dic+Rc 0,13 ± 0,03 0,41 ± 0,05 0,003247
*р - парный тест Стьюдента.
Частота клеток с дицентриками и центрическими кольцами превышает
дополетный уровень примерно в 3 раза. Однако следует отметить, что у
космонавтов дополетный уровень клеток с дицентриками и центрическими
кольцами, являющихся маркерами радиационного воздействия, превышает
спонтанный уровень этого показателя для людей, профессионально не кон-
тактирующих с источниками ионизирующих излучений.
По собственным данным авторов, частота клеток с дицентриками для
жителей Московского региона составляет 0,03 на 100 клеток [В.А.Шевченко и
соавт., 1995], что достоверно отличается от этого показателя у космонавтов
до полета (критерий Стьюдента t = 2,9; р = 0,005).
Для прогнозирования индивидуальных поглощенных доз облучения по
частоте хромосомных нарушений была использована калибровочная кривая
доза - эффект, полученная в эксперименте [И.Н.Горбунова и соавт., 2000].
Кровь от 5 здоровых доноров облучали у-излучением в диапазоне доз от 0 до
3 Гр (мощность дозы 0,103 Гр/мин). Хромосомные нарушения проанали-
зированы во всем исследуемом диапазоне доз. В результате получено
уравнение регрессии следующего вида:
у= 0,001 + 0,015 х+ 0,063 а2,
где у - частота дицентриков и центрических колец нормированная на единицу;
х- доза облучения в Гр.
В табл. 27 (гл. 14) представлены результаты оценок доз для обследуемых
космонавтов, полученные при цитогенетической и физической дозиметрии.
Ошибки прогноза доз в данной таблице указаны лишь для тех случаев, когда
значения цитогенетических показателей достоверно отличаются от нуля.
Обращает на себя внимание тот факт, что в отдельных случаях методом био-
дозиметрии дозы облучения у космонавтов были определены и в дополетный
период.
630
Послеполетные клинико-физиологические обследования
Пока трудно связать повышенный уровень клеток с дицентриками и цент-
рическими кольцами у отдельных космонавтов с какими-либо конкретными
причинами. Можно лишь предположить с известной долей вероятности, что
одной из причин этого явления могут быть более частые рентгенодиагнос-
тические процедуры в период подготовки к КП. В любом случае данные,
полученные до полета, имеют важное значение для объективной оценки
влияния космического излучения на организм космонавтов. Для обследуемой
группы космонавтов были определены индивидуальные значения доз в диа-
пазоне от 0,02 до 0,32 Гр. Из табл. 27 (гл. 14) видно, что дозы космического
излучения, рассчитанные методом биологической дозиметрии, значительно
отличаются от доз, определенных термолюминесцентными дозиметрами.
Таблица 27 (гл. 14)
Результаты оценки доз облучения космонавтов методами биологической
и физической дозиметрии
Индиви- дуальный код Время проведения анализа Продолжи- тельность полета, сутки Die + Rc, % Биологи- ческая доза, Гр Доза по ТЛД, Гр
5 до 1 КП 0 0
5 после 1 КП 189 0,75±0,28 0,22±0,07 0,0365
5 до 2 КП 0,35±0,20 0,1110,07
5 после 2 КП 179 0 0 0,0839
5 до 3 (1) КП 0,10 —
5 до 3 (2) КП 0,60±0,35 0,19±0,09
5 после 3 КП 199 0,40±0,28 0,13±0,09 0,0762
9 до 2 КП 0 0
9 после 2 КП 182 1,00 — 0,0591
9 до 3 (1) КП 0,37±0,21 0,12±0,07
9 до 3 (2) КП 0,20 —
9 после 3 КП 189 0,49±0,28 0,16+0,08 0,0366
30 до 1 КП 0,40±0,28 0,13±0,09
30 после 1 КП 12 0,29 — -
24 до 2 КП 0 0
24 после 2 КП 207 0,20 — 0,0715
33 до 1 КП 0,20 —
33 после 1 КП 8 0,60±0,25 0,19+0,09 —
19 до 1 (1) КП 0,20 —
19 до 1 (2) КП 0,20±0,14 0,05±0,07
19 после 1 КП 198 0,60±0,24 0,19±0,06 0,0792
20 до 1 (1) КП 0 0
Продолжение табл. 27 (гл. 14) на с. 632.
631
Гчава 14
Продолжение табл. 27 (гл. 14) со с. 631.
Индиви- дуальный Код Время проведения анализа Продолжи- тельность полета, сутки Die + Rc, % Биологи- ческая доза, Гр Доза по ТЛД, Гр
20 до 1 (2) КП 0,10±0,07 0
20 после 1 КП 179 0,60±0,24 0,19±0,06 0,0583
18 до 1 КП 0,21+0,12 0,06±0,06
18 после 1 КП 115 0,65±0,22 0,20±0,05 0,038
3 до 1 КП 0 0
3 после 1 КП 146 0 0 0,0244
3 до 2 КП 0 0
3 после 2 КП 197 0,10 — 0,0329
3 доЗ КП 0,60±0,35 0,19±0,09
23 до 1 КП 0 0
23 после 1 КП 198 0,10 — 0,0749
22 до 1 (1) КП 0 0
22 до 1 (2) КП 0,29+0,20 0,09±0,08
22 после 1 КП 186 0,20±0,14 0,06±0,07 0,069
13 до 1 КП 0 0
13 после 1 КП 126 0,75±0,43 0,22±0,10 0,033
13 до 2 КП 0 0
12 до 1 КП 0 0
12 после 1 КП 183 0,57±0,40 0,18±0,01 0,025
12 до 2 КП 0,30±0,17 0,10±0,06
12 после 2 КП 207 1,20±0,49 0,32±0,09 0,0715
21 до 1 КП 0 0
21 после 1 КП 194 0,20±0,14 0,05±0,07 0,0682
25 до 1 (1) КП 0,30±0,17 0,10±0,06
25 до 1 (2) КП 0,40±0,28 0,13+0,08
0,05615 (по
25 после 1 КП 199 0,60±0,35 0,19±0,08 радио-
метру)
8 до 4 КП 0 0
8 после 4 КП 197 0 0 0,0485
8 до 5 КП 0,20 —
4 ДО 3 (1) КП 0 0
4 ДО 3 (2) КП 0 0
4 после 3 КП 189 0,69±0,26 0,21±0,06 0,0627
4 до 4 КП 0,10 —
4 после 4 КП 197 0,40 — 0,0954
10 до 1 КП 0 0
10 после 1 КП 0,67±0,27 0,20±0,07 0,0372
10 до 2 КП 0 0
Окончание табл. 27 (гл. 14) на с. 633.
632
Послеполетные клинико-физиологические обследования
Окончание табл. 27 (гл. 14)
Индиви- дуальный Код Время проведения анализа Продолжи- тельность полета, сутки Die + Rc, % Биологи- ческая доза, Гр Доза по ТЛД, Гр
10 после 2 КП 194 0,13 — 0,0642
и до1 КП 0 0
11 после 1 КП 197 0,45 — 0,0392
11 до 2 (1) КП 0 0
и ДО 2 (2) КП 0 0
и после 2 КП 185 0,20±0,14 0,05±0,07 0,054
28 до 1 КП 0 0
28 после 1 КП 20 0,10 — —
29 до 1 (1) КП 0 0
29 до 1 (2) КП 0,60±0,35 0,19±0,09
29 после 1 КП 189 0,67±0,34 0,21±0,09 0,0306
Необходимо отметить, что метод биодозиметрии позволяет оценить погло-
щенную дозу, величина которой эквивалентна дозе однократного острого
облучения (у-излучение с мощностью дозы 0,103 Гр/мин).
Иными словами, мы оцениваем реакцию организма (уровень хромосомных
нарушений) в ответ на воздействие космического излучения в единицах дозы
острого однократного облучения. Космическое излучение характеризуется
более высокими коэффициентами относительной биологической эффектив-
ности - 1,7-1,8 [ГОСТ 25645.218-90, 1990]. Кроме того, в данной работе
оценка дозы произведена без учета фактора мощности дозы и условий облу-
чения, безусловно влияющих на биологическую эффективность ионизи-
рующих излучений.
Для ориентировочного пересчета дозы при хроническом воздействии
предложен переходный коэффициент 2-3 по отношению к острому облучению
в той же дозе [M.Bauchinger, 1995], независимо от длительности воздействия
ионизирующего излучения. Применение указанных коэффициентов к полу-
ченным в настоящем исследовании результатам приведет к соответствую-
щему увеличению расчетных доз, представленных в таблице 27 (гл. 14).
Таким образом, как показывают наши исследования, после длительных КП
в лимфоцитах крови космонавтов наблюдается достоверное увеличение кле-
ток с дицентриками и центрическими кольцами, являющимися маркерами ра-
диационного воздействия. Индивидуальные дозы облучения космонавтов
после длительных КП, рассчитанные с помощью цитогенетических показа-
телей, составили от 0,02 до 0,32 Гр. Вместе с тем очевидно, что при оценке
дозы космического излучения за время КП при изложенном подходе имеется
значительная неопределенность полученных значений доз. Это связано со
спецификой воздействия космического излучения, а именно с достаточно
низкими значениями доз при низкой интенсивности, что требует введения в
расчеты дополнительного коэффициента, учитывающего мощность дозы,
условия облучения и фактор качества космического излучения. Кроме того,
необходимо отметить, что клетки с нестабильными аберрациями хромосом
633
Глава 14
элиминируют во времени, что безусловно влияет на их уровень, выявляемый
у космонавтов после длительных КП.
Одним из возможных перспективных подходов в решении проблемы био-
дозиметрии в космосе является внедрение в практику цитогенетических
исследований метода флуоресцентной in situ гибридизации (FISH-метод),
позволяющего анализировать частоту стабильных аберраций хромосом, кото-
рые, раз возникнув, сохраняются до конца жизни человека.
В настоящее время усилия авторского коллектива направлены на про-
ведение необходимых исследований с помощью FISH-техники по гранту
INTAS-99-00214.
Литература
Акатов Ю.А., Архангельский В.В., Петров В.М. Индивидуальные дозы космонавтов
на орбитальной станции «Мир» за период ее существования // Тезисы докл. XI
Конференции по космической биологии и авиакосмической медицине. Москва, 22-26
июня 1998 г. - М., 1998. - Т. 1. - С. 15.
Временные нормы радиационной безопасности при космических полетах (ВНРБ-75).
- М.: Минздрав СССР, 1976.
Горбунова И.Н., Иванов К.Ю., Нагиба В.Н. и соавт. Калибровочные кривые «доза-
эффект» для хромосомных аберраций лимфоцитов периферической крови облученной
гамма-лучами “Со // Тезисы докл. Международной конференции «Проблемы радиаци-
онной генетики на рубеже веков», Москва, 20-24 ноября 2000. - М.: Изд-во РУДН,
2000.
ГОСТ 25645.218-90. Зависимость коэффициента качества космических излучений от
линейной энергии. М., 1990.
Сабатье Л., Федоренко Б.С., Герасименко В.Н. и соавт. Хромосомные нарушения в
лимфоцитах периферической крови космонавтов после длительного космического
полета // Авиакосм, и эколог, мед. - 1995. - № 1. - С. 26-29.
Федоренко Б. С., Шевченко В.А., Снигирева Г.П., Дружинин С. В., Репина Л.А.,
Новицкая Н.Н., Акатов Ю.А. Цитогенетические исследования лимфоцитов космонавтов
после длительных полетов // Радиац. биология. Радиоэкология. - 2000. - Т. 40, № 5. -
С. 596-602.
Шевченко В.А., Снигирева Г.П., Сусков и соавт. Цитогенетические эффекты у
населения Алтайского края, подвергшегося воздействию ионизирующих излучений в
результате ядерных взрывов на Семипалатинском полигоне // Там же. - 1995. - Т. 35,
в. 5. - С. 588-596.
Bauchinger М. Chromosome painting and biological dosimetry of absorbed radiation //
Tenth International Congress of Radiation Research. Vol. 2. Congress Lectures, 1995. - P.
485-488.
Moorhead P.S., Nowell P.S., Wellmann W.J. et al. Chromosome preparation of
lleucocytes culture from peripheral blood // Exptl. cell Res. - 1960. - 20, 3. - P. 613-616.
Testard I., Ricou! M., Hoffschir F. et al. Radiation-induced chromosome damage in
astronauts' lymphocytes // Int. J. Radiat. Biol. - 1996. - Vol. 70, 4. - P. 403-411.
Yang T.C., George K., Johnson A.S., Durante M., Fedorenko B.S. Biodosimetry results
from space flight MIR-18 // Radiat. Res. - 1997. - 148. - P. 17-23.
634
Послеполетные клинико-физиологические обследования
Медицинская реабилитация космонавтов
после длительных полетов
А.Н.Спичков
Восстановительно-лечебные мероприятия на этапе послеполетной
реадаптации к земным условиям
Данный этап после окончания всех экспедиций, за исключением ЭО-18,
проводился на базе ЦПК им. Ю.А.Гагарина, куда экипажи транспортировали
самолетом через 2-3 часа после приземления. Для экипажа ЭО-18, призем-
лившегося в США, послеполетная реадаптация проводилась в Космическом
центре им. Джонсона (г. Хьюстон, США).
По результатам медицинских обследований, проведенных в 0-е и 1-е сутки
послеполетного периода, и рекомендаций клинических специалистов после
каждой экспедиции составляли индивидуальные программы восстанови-
тельных мероприятий с учетом состояния здоровья, длительности полета,
возраста, наличия тех или иных отклонений физиологических показателей,
индивидуальных особенностей космонавтов.
На начальном этапе реабилитации, длившемся 4-5 дней, все восста-
новительные мероприятия проводили в щадящем режиме, а в последующие
дни - в щадяще-тренирующем режиме.
Основными задачами этого этапа являлись:
- купирование проявлений послеполетной астенизации (устранение
нервно-психического напряжения и создание положительного эмоциональ-
ного фона в ходе всех мероприятий);
- уменьшение степени ортостатической неустойчивости;
- купирование вестибулярных нарушений;
- адаптация к умеренным физическим нагрузкам;
- восстановление первичных локомоторных функций;
- предупреждение послеполетных нарушений здоровья.
Для решения этих задач применяли следующие средства:
- регламентацию двигательной активности;
- лечебный массаж;
- подводный массаж;
- ограничение вестибулярных и ортостатических нагрузок;
- лечебную гимнастику в бассейне;
- фитотерапию;
- прогулки - ходьбу в медленном темпе в ППК;
- в отдельных случаях (ЭО-2, -8, -18, -23, -25) использовали медика-
ментозную коррекцию изменений функций сердечно-сосудистой системы.
Самочувствие и объективное состояние при проведении активных вос-
становительных мероприятий в большинстве случаев было удовлетвори-
тельным.
При дозировании нагрузок не допускалось увеличение частоты сердечных
сокращений (ЧСС) более 110 уд/мин. Восстановление ЧСС после нагрузок у
космонавтов происходило, как правило, в течение 10 минут.
635
Глава 14
Положительная динамика самочувствия, субъективного и объективного
состояния позволяли постепенно переходить к занятиям в щадяще-трени-
рующем режиме.
Задачами этого периода реадаптации были:
- купирование явлений астенизации;
- улучшение состояния основных функциональных систем;
- восстановление ортостатической устойчивости;
- повышение физической работоспособности;
- улучшение локомоторных функций и координации.
Используемые средства на данном этапе:
- регламентация двигательной активности;
- ручной массаж мышц;
- подводный массаж;
- водные процедуры (гигиенический, контрастный души);
- тепловые процедуры (сауна);
- прогулки - дозированная ходьба в среднем темпе с элементами дыха-
тельной гимнастики;
- гимнастика в спортивном зале с использованием тренажеров с преиму-
щественной напряженностью позных мышц спины и ног, использование
различных снарядов - медицинбанов и эспандеров;
- элементы спортивных игр (например, броски мяча в кольцо с пово-
ротами туловища);
- плавание в бассейне;
- продолжение медикаментозной коррекции (ЭО-2, -8, -18, -23, -25)
изменений со стороны сердечно-сосудистой системы.
Постепенно увеличивались нагрузки по объему и интенсивности. Прогулки
увеличивались к 11-му дню периода реадаптации до 20 минут при возрас-
тании темпа ходьбы и активизации деятельности икроножных мышц и голе-
ностопного сустава.
Дистанция при плавании в бассейне увеличивалась со 150-200 м (на 2-е
сутки) до 400-450 м (на 11-е сутки) соответственно, при повышении скорости
на 25-метровых отрезках. ЧСС при максимальных нагрузках, как правило, не
превышала 120 уд/мин.
Все космонавты позитивно оценивали физические средства восста-
новления, особенно ежедневные прогулки и занятия в бассейне. Несмотря на
улучшение физического состояния космонавтов, следует все же отметить в
ряде случаев недостаточность времени, отводимого для активных реабилита-
ционных мероприятий.
По результатам медицинского наблюдения и клинико-физиологического
обследования практически у всех космонавтов после завершения первого
этапа реадаптации отмечали незначительные остаточные изменения в
состоянии здоровья.
Эти изменения характеризовались признаками общей астенизации и де-
тренированностью сердечно-сосудистой и мышечной систем.
Для восстановления указанных изменений космонавты нуждались в
продолжении реадаптационного периода в санаторных условиях (чаще всего
предпочтительно сердечно-сосудистого профиля в условиях среднегорья) в
течение 21-24 суток.
636
Послеполетные клинико-физиологические обследования
Восстановительно-лечебные мероприятия на санаторном этапе
реабилитации
С учетом времени года, данных клинико-физиологического обследования
членов экипажей на первом этапе восстановления после длительных КП и
пожеланий экипажей санаторный этап восстановительных мероприятий про-
водился на различных базах в различных климато-географических зонах
России (до 1992 года СССР): район Кавказских минеральных вод - средне-
горье (кисловодские санатории им. Орджоникидзе, «Красные камни», цент-
ральный военный), Черноморское побережье Кавказа (санатории «Южное
взморье» в Адлере, военный в Чимитоквадже, Сочинский центральный
военный), южное побережье Крыма (санаторий «Парус»), Верхнее Поволжье
(санаторий «Решма»), Камчатка (военный санаторий «Паратунка»). С целью
социально-психологической реабилитации и создания благоприятных психо-
логических условий восстановления здоровья космонавтов этот этап восста-
новления проводился при совместном проживании в санаториях с членами их
семей.
Программа восстановительно-лечебных мероприятий на санаторном этапе
строилась с учетом общего состояния и динамики восстановления функций.
Соблюдались принципы комплексности, регулярности, последовательности и
индивидуализации восстановительных мероприятий и процедур.
В реабилитационный комплекс включались:
- регламентированный режим использования активных методов восста-
новления и отдыха;
- рациональное питание, обогащенное свежими овощами и фруктами;
- ежедневный прием внутрь до 0,5-0,б л местных щелочных минеральных
вод для восстановления дефицита кальция в организме;
- климатотерапия (в том числе воздушные и солнечные ванны, естест-
венное УФО);
- ручной массаж и мануальная терапия для коррекции мышечно-ске-
летного дисбаланса;
- подводный массаж;
- кольцевая магнитотерапия ног;
- мацестинские и йодобромные ванны в Сочи, нарзанные ванны в
Кисловодске, геотермальные ванны и грязевые аппликации в Паратунке;
- морские купания и плавание в бассейне;
- пешеходные прогулки и дозированная ходьба на терренкурах;
- лыжные прогулки в зимнее время;
- механотерапия;
- настольный и большой теннис, волейбол, футбол, бильярд;
- термотренировка (сауна и русская баня);
- медикаментозная коррекция (ЭО-23, -25) изменений со стороны сер-
дечно-сосудистой системы с включением в нее новых элементов, позво-
лившая добиться полного купирования этих изменений;
- ближний туризм.
Особое место уделялось мероприятиям культурной программы (горные
экскурсии в Красную Поляну на Черноморском побрежье, на Домбай, Медовые
водопады в Кавминводах с прогулками на канатной дороге, морские прогулки
637
Глава 14
и катание на катерах, скутерах, лодках, вертолетные экскурсии в Долину
гейзеров и облет Карымского вулкана на Камчатке, поездки на рыбалку, орга-
низация пикников на лоне природы, совместные празднования дней рождения
членов семей космонавтов, таких праздников, как «День космонавтики»,
Пасха, торжественная посадка деревьев и встречи с отдыхающими и персо-
налом санаториев, обзорные экскурсии по городам Сочи, Кисловодск, Пяти-
горск, Ессентуки, Железноводск, Петропавловск-Камчатский, посещение куль-
турно-исторических и памятных мест, посещение местных музеев, экскурсии
на предприятия и встречи с трудовыми коллективами, встречи с воинскими
коллективами, встречи с детскими коллективами, участие в музыкально-
литературных гостиных в санатории им. Орджоникидзе, посещение концертов
и дискотек, устраиваемых в санаториях для отдыхающих, просмотр кино-
фильмов в клубах санаториев, посещение культурно-массовых и спортивных
мероприятий, проводимых в курортных городах (театры, концерты, аквапар-
ки, зоопарки, цирк, ипподром, футбольные матчи), пресс-конференции для
местных и центральных СМИ с последующим получением газет, фотографий с
материалами о космонавтах, просмотром телепередач о них).
Все мероприятия проводились под медицинским контролем, включавшим
контроль за самочувствием, внешним видом, ЧСС и АД.
В первые дни пребывания в санатории, как правило, космонавты отмечали
быструю утомляемость, снижение работоспособности, умеренные болевые
ощущения в мышцах ног. Физические нагрузки вызывали быстрое мышечное
утомление, ЧСС при этом возрастала до 110 уд/мин.
Постепенно улучшалось общее состояние космонавтов, исчезали боли в
мышцах, повышалась физическая работоспособность, возрастали резервные
возможности сердечно-сосудистой системы, что позволяло увеличить интен-
сивность и продолжительность тренировок.
В результате проведения восстановительно-лечебных мероприятий само-
чувствие и состояние космонавтов улучшались, повышалась тренированность,
субъективно выражавшаяся в уменьшении одышки и утомления при физи-
ческой работе. Объективные данные медицинского контроля подтверждали
позитивный характер изменений в функциональном состоянии организма
космонавтов: уменьшалась реакция кардиореспираторной системы на увели-
чивающуюся физическую нагрузку, повышались физическая работоспо-
собность и выносливость, улучшались координационные качества. Состояние
космонавтов по завершении санаторного этапа реабилитации в подавляющем
большинстве случаев было хорошим.
Однако, несмотря на благоприятное течение восстановительных процессов
и позитивные изменения в состоянии здоровья космонавтов, следует отметить
недостаточность 21-дневного пребывания в санатории после полугодовых и
более продолжительных КП, так как помимо восстановления общего
состояния целью санаторного этапа является и восстановление резервных
возможностей организма, для чего требуется более длительное время. Кроме
того, следует отметить, что мероприятий медицинской и социально-психо-
логической реабилитации экипажей, особенно в последние 2-3 года, могло
быть проведено значительно больше. Однако сокращение финансирования
реабилитационных мероприятий, весьма значительное в последнее время,
замена гражданских баз реабилитации на военные санатории, где все условия
для полноценной реабилитации экипажей несравнимо хуже, привели к тому,
638
Послеполетные клинико-физиологические обследования
что от части этих мероприятий пришлось отказаться, а частично, благодаря
нашим усилиям, они предоставлялись администрациями гражданских санато-
риев безвозмездно.
Результаты длительного клинического наблюдения
за состоянием здоровья космонавтов, совершивших
полеты на орбитальной станции «Мир»
Ю.И.Воронков, М.П.Кузьмин, Э.И.Мацнев, О.А.Смирнов,
Г.П.Степанова, А.Я.Тизул, Л.М.Филатова, |и.Я.Яковлева
История развития и становления космонавтики тесно связана с вопросами
медицинского обеспечения космонавтов. Основными его составляющими
являются медицинское обследование, экспертиза и отбор функционально
устойчивых кандидатов в космонавты и космонавтов с хорошо развитыми
адаптационными и психофизиологическими возможностями с учетом
функционирования в экстремальных и субэкстремальных условиях, свойст-
венных космическому полету (КП).
Не менее важным является систематическое клиническое наблюдение за
космонавтами в межкомиссионный период (между плановыми периоди-
ческими обследованиями) и в процессе специальных тренировок для свое-
временного выявления, профилактики и санации начальных (доклинических)
изменений состояния здоровья. Эти мероприятия способствуют сохранению
здоровья космонавта и его функциональных резервов, продлению профессио-
нального долголетия.
Основы медицинского отбора и освидетельствования гражданских кос-
монавтов начали закладываться вскоре после полета Ю.А.Гагарина, когда
возникла необходимость участия в программах освоения космоса инженеров,
физиков, научных работников, врачей, а целесообразность включения
специалистов гражданских профессий в состав экипажей стала очевидной
[Б.В.Раушенбах, 1998].
В конце 1963 года решением правительства был создан Институт медико-
биологических проблем (ИМБП) при Минздраве СССР, одной из задач кото-
рого была разработка научных основ обследования и отбора кандидатов в
космонавты из гражданских ведомств. Это были, как правило, специалисты,
занимающиеся интеллектуальным трудом и ведущие преимущественно сидя-
чий образ жизни. Некоторые особенности здоровья этих кандидатов были
обусловлены их возрастом (35 лет и старше) и физической детрениро-
ванностью.
В апреле 1964 года в НПО «Энергия» был организован летно-испы-
тательский отдел, в задачи которого входил отбор кандидатов в космонавты
из сотрудников предприятия [Ю.П.Семенов, 1996]. Для освидетельствования
обследованных кандидатов в космонавты в 1965 году по предложению
С.П.Королева приказом Минздрава СССР была создана врачебно-экспертная
комиссия (ВЭК) при ИМБП М3 СССР [Б.В.Раушенбах, 1998].
К 1965 году Н.Н.Гуровским, П.И.Егоровым, Т.Н.Крупиной и сотрудниками
клинического отдела ИМБП были определены основные положения, критерии
и медицинские требования к отбору кандидатов в космонавты гражданских
639
Глава 14
ведомств [Н.Н.Гуровский и соавт., 1970]. В этом же году были начаты отбор и
наблюдение (контроль) первых гражданских кандидатов в космонавты, среди
которых были В.Волков, А.Елисеев, О.Макаров, Н.Рукавишников, В.Пацаев,
Г. Гречко.
На орбитальной станции (ОС) «Мир» работали космонавты так называе-
мого второго потока отбора, которых обследовали и отбирали несколько
позже, но на тех же основаниях и по тем же положениям, что и первых
космонавтов. Исходя из накопленного опыта медицинского обеспечения
космического полета (КП) на ОС «Салют», медицинские требования к
состоянию здоровья кандидатов уточнялись и в целом несколько снижались.
Важную роль в этом отношении сыграли длительные КП на ОС «Салют-6 и
-7» многих космонавтов и главным образом врача-космонавта О.Ю.Атькова,
совершившего в 1984 году самый длительный (237 суток) для того времени
КП [О.Ю.Атьков и соавт., 1989].
После успешных КП на ОС «Салют» начался период освоения ОС «Мир»,
длительность полетов на которой постепенно увеличивалась. Приведенные в
данном разделе результаты наблюдений за состоянием здоровья кандидатов
в космонавты и космонавтов гражданских ведомств, участвовавших в вы-
полнении программ на ОС «Мир», основаны на анализе архивного материала
и данных динамических клинико-физиологических обследований (КФО) при
их отборе и переосвидетельствованиях в процессе специальной подготовки.
На ОС «Мир» за время ее функционирования (с марта 1986 года) 22 кос-
монавта из гражданских ведомств России (в том числе 1 женщина) совершили
1-3 длительных КП и 8 космонавтов - кратковременные (до 10 суток) КП в
составе экспедиций посещения (ЭП). Они совершили 35 полетов различной
продолжительности (от 8 до 438 суток): 2 космонавта участвовали в 3
длительных КП, 7 человек работали в 2 длительных КП и 7 космонавтов - в
одном длительном полете. Некоторые космонавты участвовали как в дли-
тельных полетах, так и в составе ЭП, а другие - только в составе ЭП.
Рекорд по продолжительности непрерывной работы на ОС «Мир»
принадлежит врачу-космонавту В.В.Полякову (438 суток) - сотруднику ГНЦ
РФ - ИМБП РАН, а общая продолжительность работы на ОС «Мир» этого
космонавта составляет 679 суток. Необходимо подчеркнуть, что врач работал
в составе смешанных по полу и национальности экипажей, показав хорошую
психологическую совместимость и высокую профессиональную подготовку.
Научные материалы исследований и накопленный опыт, несомненно,
представляют большую научную и практическую ценность для медицинского
обеспечения работы на Международной космической станции (МКС) и для
будущих экспедиций к другим планетам [А.И.Григорьев и соавт., 2000].
Абсолютный рекорд общей продолжительности работы в космосе (на ОС
«Мир») принадлежит космонавту России С.В.Авдееву (748 суток за 3 КП).
Второе место по общей длительности работы в космосе на ОС «Мир» при-
надлежит врачу-космонавту В.В.Полякову (679 суток за 2 КП), третье -
М.Х.Манарову (541 сутки за 2 КП).
Самый старший по возрасту космонавт России, работавший на ОС «Мир», -
В.Рюмин (59 лет), самый молодой (30 лет) - С.А.Крикалев. Из американских
астронавтов, побывавших в космосе, самый старший - Дж.Гленн (77 лет).
Успешному увеличению продолжительности полетов на ОС «Мир» спо-
собствовали постоянное совершенствование системы медицинского отбора и
640
Послеполетные клинико-физиологические обследования
профилактических мероприятий на борту станции, в том числе средств
психологической поддержки, высокая мотивация космонавтов и службы
медицинского обеспечения на регулярное (и в полном объеме) выполнение
тренировочных профилактических мероприятий. Важную роль играли строгое
соблюдение космонавтами режима труда и отдыха (РТО), тщательный меди-
цинский контроль, а также предоставление руководством КП экипажу допол-
нительных дней отдыха при кумуляции признаков утомления и астенизации
[О.Г.Газенко, 1974; А.И.Григорьев и соавт., 1997].
Медицинские исследования в «острый» период адаптации к невесомости и
в отдаленные сроки реабилитации после длительных КП свидетельствуют о
том, что, чем регулярнее и в более полном объеме проводятся штатные
профилактические мероприятия во время пилотируемых КП, тем быстрее и
полнее в реабилитационный период нормализуются расстройства, вызванные
воздействием факторов КП [В.В.Поляков и соавт., 2000].
За основу исходного состояния здоровья космонавтов ОС «Мир» взяты
данные, полученные при первичном отборе и освидетельствовании канди-
датов в космонавты, которые в дальнейшем сравнивали с результатами дина-
мического наблюдения, полученными при ежегодных переосвидетель-
ствованиях в процессе специальной подготовки. Анализировали также данные
пред- и послеполетных клинических исследований и наблюдений. В сравни-
тельном аспекте анализировали данные аналогичного наблюдения за кос-
монавтами группы сравнения, состоящей из 65 кандидатов в космонавты (в
том числе 7 женщин), которые проходили обследования в процессе под-
готовки, но по тем или иным причинами не участвовали в КП. В возрастном и
клинико-физиологическом аспектах обе эти группы были аналогичными. По
образованию это были инженеры, конструкторы, научные сотрудники, врачи
и представители других творческих профессий [Ю.И.Воронков и соавт., 2000].
КФО всех космонавтов обеих групп в целях годовых освидетельствований
проводили главным образом в клиническом отделе ГНЦ РФ - ИМБП РАН,
пред- и послеполетные КФО - в основном на базе ЦПК им. Ю.А.Гагарина с
участием специалистов Института медико-биологических проблем.
Максимальная общая длительность медицинского наблюдения за космо-
навтами, работавшими на ОС «Мир» (от первичного отбора до завершения
работы по ОС «Мир»), была около 30 лет (в среднем 17,41 ± 1,62 года).
Длительность периода наблюдения космонавтов от первичного отбора до
первого КП на ОС «Мир» колебалась от 1 года до 18 лет (в среднем 10,3 ±
1,58 года).
Интервал между повторными КП составлял от 1 до 5 лет (в среднем 2,4 ±
0,43 года).
Клинико-физиологическое обследование всех космонавтов проводилось по
идентичной программе. Космонавты основной группы, находящиеся на этапах
подготовки, обследовались регулярно каждый год при переосвидетель-
ствованиях, часть космонавтов группы сравнения - несколько реже (раз в 2
или 3 года). Программа и объем исследований в основном были ана-
логичными и включали обследование клиническими специалистами и физио-
логами; проводились также лабораторные, рентгенологические и специаль-
ные исследования и испытания (центрифуга, барокамера и др.). В ряде
случаев проводились дополнительные обследования (магнитно-резонансная
641
Глава 14
томография, сцинтиграфия миокарда, чреспищеводная стимуляция миокарда
и др.) и консультации ведущих специалистов Москвы.
Помимо оценки функциональных возможностей организма, согласно дейст-
вующим требованиям Приказа по освидетельствованию, в обеих группах в
период наблюдения изучалась и анализировалась заболеваемость и леталь-
ность, а также некоторые объективные показатели: индекс массы тела, био-
химические (метаболические) показатели крови, в частности спектр липид-
ного обмена, свертывающей и противосвертывающей системы и др.
При первичном клинико-физиологическом и специальном обследовании в
стационарных условиях из космонавтов, работавших на ОС «Мир», 10 кан-
дидатов в космонавты были признаны здоровыми и допущены к специальным
тренировкам без ограничений; у 12 кандидатов в космонавты были выявлены
некоторые особенности здоровья, не ограничивающие годность (допуск) к
специальным тренировкам (у 10 из них были установлены изменения зрения в
виде легких степеней близорукости или дальнозоркости, а у 2 человек при
неврологическом обследовании и функционально-нагрузочных пробах были
выявлены легкие явления вегетативно-сосудистой дисфункции, проявляю-
щиеся наиболее рельефно при ортостатическом воздействии и велоэрго-
метрии.
Кроме этого, у некоторых кандидатов в космонавты при первичном КФО
были выявлены и другие особенности: гребень носовой перегородки,
небольшая киста верхнечелюстной пазухи, которые были санированы либо в
процессе стационарного обследования, либо в межкомиссионный период.
Многим кандидатам в космонавты, показавшим при первичном отборе сни-
жение адаптационных и функциональных возможностей организма к специ-
фическим нагрузочным пробам, назначали специальные (тренирующие) и
санирующие мероприятия, после проведения которых при повторных (оче-
редных) обследованиях наблюдали положительную динамику и улучшение
(или нормализацию) первично выявленных изменений. Наряду со специаль-
ными тренировками общеукрепляющее и профилактическое лечение, в том
числе в санаторных условиях, проводилось большинству из первично ото-
бранных кандидатов в космонавты и космонавтам.
Те или иные особенности состояния здоровья в процессе динамического
наблюдения и при отборе были выявлены у большинства космонавтов, однако
эти особенности по нормативным документам (действующим инструкциям) в
большинстве случаев не ограничивали экспертный допуск к специальным
тренировкам.
Вместе с тем выявление особенностей состояния здоровья почти всегда
настораживало клиницистов-экспертов в отношении возможного наличия у
обследуемых кандидатов в космонавты и космонавтов еще какой-либо
скрытой патологии, в связи с чем многие из них, особенно на начальных
этапах отбора, подвергались дополнительным обследованиям и консульта-
циям в ведущих клинических учреждениях Минздрава СССР.
Наиболее часто встречающиеся изменения в состоянии здоровья канди-
датов в космонавты представлены в табл. 28 (гл. 14).
Выявленное в процессе первичного отбора кандидатов в космонавты
большое число (9 из 22) лиц с пониженной устойчивостью организма к вести-
булярным раздражениям подтверждают ранее отмечаемые подобные изме-
нения при отборе летчиков и первых групп кандидатов в космонавты.
642
Послеполетные клинико-физиологические обследования
Длительные наблюдения (до 18 лет) за кандидатами в космонавты и
космонавтами в процессе подготовки показывают, что, несмотря на регулярно
проводимые общеукрепляющие и санирующие мероприятия, поддерживаю-
щие здоровье космонавта в хорошем состоянии, у них отмечались рас-
стройства и заболевания в той или иной степени выраженности, свойст-
венные общей популяции населения.
Таблица 28 (гл. 14)
Изменения состояния здоровья у отобранных кандидатов в космонавты,
выявленные при первичном освидетельствовании и отборе
Выявленные изменения Число случаев
Изменения позвоночника: легкие или умеренные степени остеохондроза без клинических проявлений (в виде нарушения статики или болевого синдрома), в том числе небольшие грыжи Шморля (4), Spina bifida posterior (2) 9
Понижение устойчивости к вестибулярным воздействиям, под- дающееся тренировке 9
Умеренное расширение наружного кольца пахового канала 4
Плоскостопие, не мешающее ходьбе и ношению обуви 3
Особенности (легкие аномалии) развития почек и мочеточников без нарушения функции почек 3
Умеренное расширение вен голени или семенного канатика, варикоцеле, не требующие хирургического лечения 5
Гребень носовой перегородки носа без нарушения функции 3
Изменения предстательной железы: участки фиброзной ткани, отек и расширение семенных пузырьков 3
Умеренная детренированность сердечно-сосудистой системы, проявляющаяся при функционально-нагрузочных пробах, вегето- сосудистая дистония 2
Редкая единичная предсердная экстрасистолия 2
Пародонтоз в стадии стабилизации 2
Киста верхнечелюстной пазухи небольших размеров без кли- нических проявлений 2
Частичная адентия 2
Ретенция зуба 1
Единичные наружные геморроидальные узлы без признаков воспаления 1
В табл. 29 (гл. 14) показаны изменения состояния организма и заболе-
ваемость, наблюдаемые у космонавтов в период подготовки и в КП на ОС
«Мир» (общая длительность наблюдения, как указано выше, в среднем
составляла около 10 лет). Выявленные особенности здоровья и патология
даются по системам с указанием в скобках названия и количества наблю-
давшихся заболеваний и их особенностей.
Анализ заболеваемости у космонавтов в процессе подготовки показывает
(см. табл. 29, гл. 14), что у них развивались как острые, так и хронические
заболевания, отмечаемые в обычной популяции.
При всех случаях выявленных заболеваний, как правило, проводилась
соответствующая терапия, в том числе хирургическое лечение, протези-
643
Глава 14
рование (где это было показано) и т.д. с положительными (санирующими)
результатами, после чего космонавты допускались к продолжению подготовки
по программам.
Хирургическое лечение проводилось при таких заболеваниях, как хрони-
ческий геморрой, хронический аппендицит, искривление носовой перего-
родки, хронический тонзиллит, полипозный гайморит, киста верхнечелюстной
пазухи, локальное расширение вен голени, киста придатков яичка, варикоце-
Таблица 29 (гл. 14)
Изменения состояния здоровья космонавтов и заболеваемость
в период подготовки к КП на ОС «Мир»
Выявленные изменения и заболеваемость космонавтов Число случаев
Патология желудочно-кишечного тракта: гипоацидное состоя- ние желудочной секреции (1), гастрит, эрозивный гастродуоденит (2), кампилобактериоз (2), кампилобактериоз без клинических про- явлений (2), хронический геморрой (1), хронический аппендицит (1) 9
Сердечно-сосудистые нарушения: редкая предсердная экст- расистолия (2), сложные нарушения сердечного ритма сердца (1), пролапс митрального клапана (1), синдром ранней реполяризации желудочков (1), вегетососудистая дистония (2) 7
Изменение позвоночника: различные степени выраженности и распространенности остеохондроза и деформирующего спондилеза 9
Различные формы ЛОР-патологии: хронический тонзиллит (5), искривление носовой перегородки (3), полипозный синусит (1), кисты верхнечелюстной пазухи (4), нейросенсорная тугоухость при нормальном восприятии шепотной речи (4), острый гайморит (1), ангина (1), ларингит (1) 21
Хирургическая и урологическая патология: паховые грыжи или расширение наружного пахового кольца (4)z кисты придатков яичка (2), фиброз тканей предстательной железы (6), варикоцеле (1), локальное расширение вен голеней (2), хронический простатит в стадии стойкой ремиссии (1), нефроптоз начальных стадий без функциональных нарушений почек (1) 19
Стоматологическая патология: периодонтит (2), частичная протезированная адентия (2) 4
Травма костей таза и голени при катании на лыжах 1
ле, паховые грыжи. В преобладающем числе случаев это были плановые опе-
рации, которые проводились в межкомиссионный период без ущерба для
процесса специальной подготовки.
Кратковременные КП (продолжительность от 7 до 10 суток) на ОС «Мир»
совершили 8 космонавтов, часть из них повторно после длительных КП.
Каких-либо неадекватных особенностей переносимости полета или послепо-
летного периода не было отмечено.
Вместе с тем особого внимания заслуживает состояние здоровья космо-
навта 47 лет, совершившего 7-суточный полет с нормальной переносимостью.
В послеполетный период (примерно через 3 месяца после окончания КП) у
него появились головные боли прогрессирующего характера. Было начато
644
Послеполетные клинико-физиологические обследования
обследование специалистами, в том числе нейрохирургами, сделана повтор-
ная компьютерная томография головного мозга, однако локальной невроло-
гической патологии в тот период не было выявлено. При пунктировании во
время очередного стационарного обследования в связи с ухудшением со-
стояния здоровья и продолжающимися головными болями в спинно-мозговом
ликворе была обнаружена белково-клеточная диссоциация.
В связи с этим космонавт был направлен в Институт нейрохирургии на
консультацию, где на основании дополнительного обследования (магнитно-
ядерной томографии) была обнаружена и удалена опухоль шишковидной
железы. Гистологическим исследованием удаленного образования уста-
новлена астроцитома, в связи с чем было назначено несколько сеансов
рентгенотерапии.
Состояние больного то улучшалось, то ухудшалось из-за возникновения и
повторения окклюзионных приступов, эпизодов психомоторного возбуждения.
Через 2,5 месяца после операции (7 месяцев после КП) на фоне резкого
ухудшения состояния здоровья больной скончался от остановки дыхания и
сердечной деятельности. КФО этого космонавта в дополетный период и
наблюдения в период спецподготовки и КП, в том числе предполетное
освидетельствование специалистами Главной медицинской комиссии, никаких
изменений в его неврологическом статусе не выявили. В качестве особен-
ностей были отмечены незначительно выраженные задние остеофиты шейных
(С6-С7) позвонков без клинических проявлений, билатеральное изолиро-
ванное повышение порогов слуха по воздушной и костной проводимости на
8 кГц до 30 дБ и на 10 кГц до 40 дБ (вариант возрастных колебаний).
При обследовании некоторых космонавтов, совершивших короткие полеты
на ОС «Мир», в отдаленный период реадаптации (через 6-18 месяцев), было
выявлено некоторое усиление выраженности предполетных изменений и
особенностей, которые, по всей вероятности, были обусловлены либо выпол-
ненными ранее длительными КП на ОС «Мир» и других станциях, либо на-
растающими возрастными изменениями.
Это, главным образом, усиление выраженности рентгенологических при-
знаков деформирующего остеохондроза позвоночника, незначительные изме-
нения слизистых верхних дыхательных путей субатрофического типа.
Наблюдения и обследования космонавтов, совершивших длительные КП на
ОС «Мир», в послеполетный период выявили у них ряд заболеваний и
изменений состояния здоровья, которые, как правило, санировались в амбу-
латорных или стационарных условиях. В табл. 30 (гл. 14) представлены
основные наблюдаемые у космонавтов заболевания.
Анализ этой заболеваемости указывает, что у космонавтов развиваются
заболевания и изменения, в той или иной степени свойственные обычной
популяции людей. Вместе с тем развитие относительно большого числа вос-
палительных и трофических заболеваний дают основание полагать, что нема-
лое значение в их генезе имеет снижение иммунобиологической резис-
тентности, что отмечено рядом авторов, как во время КП, так и в после-
полетный период [А.И.Григорьев и соавт., 1997).
Необходимо отметить, что после санации отмеченных заболеваний космо-
навты обычно допускались к продолжению подготовки для выполнения по-
следующих полетов и к самим КП.
645
Глава 14
Вместе с тем следует отметить, что у всех космонавтов, совершивших дли-
тельные КП, развивались возрастная пресбиопия (после 45 лет) и у ряда
космонавтов - пресбиакузис.
Продолжительный КП на орбитальной станции сопряжен с воздействием
на организм космонавтов шумов, генерируемых работой отдельных агрегатов
систем жизнеобеспечения, экспериментального оборудования, переговор-
ными устройствами, средствами аварийной сигнализации, что не исключает
возможности их неблагоприятного влияния на слуховую систему космонавтов.
Таблица 30 (гл. 14)
Заболеваемость и изменения состояния здоровья космонавтов после длительных
КП на ОС «Мир»
Наименование заболеваний Число случаев
Заболевания желудочно-кишечного тракта: эрозивный гаст- родуоденит (1), язвенная болезнь (1), гастрит + кампило- бактериоз (1), гепатит С (1), полипы сигмовидной кишки (1) 5
Урологические заболевания: киста почек небольших размеров без функциональных нарушений (3), перегиб мочеточника без нарушения функции почек (2), острый уретрит + простатит (1), застойный простатоз (2) 8
Патология и изменения ЛОР-органов: полипозный синусит (1), снижение слуха по нейросенсорному типу (3), пресбиакузис (5), киста верхнечелюстной пазухи или утолщение слизистой обо- лочки - по данным рентгенологических исследований без кли- нических проявлений (4), субатрофические изменения слизистых верхних дыхательных путей (5), острый средний отит (1) 19
Пародонтит 1
Пресбиопия (после 45 лет у всех космонавтов) Дискогенная (дисциркуляторная) миелопатия шейного отдела спинного мозга 1
Остеохондроз, деформирующий спондилез 14
Проведена ретроспективная оценка состояния слуховой функции у 19 из
22 космонавтов, совершивших однократные и повторные длительные полеты
на ОС «Мир».
Анализу подвергались данные тональной аудиометрии при первичном
медицинском отборе космонавтов и результаты их послеполетных обсле-
дований. Все послеполетные обследования космонавтов проводились в
клиническом отделе ГНЦ РФ - ИМБП РАН, в стандартных условиях с использо-
ванием одной и той же аудиометрической аппаратуры спустя несколько
месяцев после завершения полета при очередном медицинском освидетель-
ствовании. В этой связи обнаруженное превышение порогов слуха, выхо-
дящее за границу возрастной нормы (presbiacusis), было расценено как посто-
646
Послеполетные клинико-физиологические обследования
янный сдвиг порогов, связанный с длительным воздействием шума в КП. В
целях выявления возможного неблагоприятного влияния на слуховую функ-
цию космонавтов повторных длительных КП отдельно были проанализи-
рованы аудиометрические данные космонавтов, совершивших 2 продол-
жительных КП и более. Чисто тональные пороги слуха по воздушной про-
водимости звука были сопоставлены с возрастной потерей слуха в соот-
ветствии с рекомендацией Международной организации стандартизации (ISO-
standart) [ISO-1999 (1990)].
Почти все космонавты (18 из 19, за исключением одного космонавта с
наличием нейросенсорной потери слуха до полета) при первичном отборе
имели пороги слуха, соответствующие возрастной норме. По состоянию слуха
в послеполетный период выделено 3 группы космонавтов: 1-я группа -
пороги слуха без изменений (п = 4 - 22,2 %); 2-я группа (п = И - 61,1 %) -
постоянный сдвиг порогов слуха на частотах 3, 4, 6 и 8 кГц в пределах 10, 15,
20 и 15 дБ соответственно, что составляло верхнюю границу возрастной
нормы; 3-я группа (п = 3 - 16,6 %) - постоянный сдвиг порогов слуха на
частотах 3, 4, 6 и 8 кГц до 20, 30, 35 и 25 дБ соответственно. Максимальное
превышение возрастной нормы порога слуха на частоту 4 кГц составляло 5 и
12 дБ для правого и левого уха соответственно. У всех лиц этой группы в
отдаленный период наблюдения (спустя 6-15 лет после последнего полета)
развилась нейросенсорная потеря слуха различной степени выраженности.
У космонавтов с наличием постоянного сдвига порогов слуха после пер-
вого продолжительного полета отмечена тенденция к повышению порогов
после повторных полетов.
У космонавта с наличием 2-сторонней нейросенсорной потери слуха до
полета после КП продолжительностью 179 суток отмечена тенденция к даль-
нейшему снижению слуха.
Приведенные данные свидетельствуют о возможности неблагоприятного
воздействия шума орбитальной космической станции на орган слуха отдель-
ных космонавтов. Важно подчеркнуть четкий индивидуальный характер нару-
шений слуха с типичной картиной преимущественно высокочастотного посто-
янного сдвига порогов слуха на частотах 3, 4, 6 кГц с «пиком» на частотах 4 и
6 кГц.
Подобные изменения являются патогномоничными для первичной стадии
потери слуха, вызванной воздействием шума, и имеют все признаки соот-
ветствия профессиональной акустической травме. Таким образом, объективно
подтверждена возможность неблагоприятного влияния шумов в длительном
КП на слуховую систему отдельных космонавтов.
Подчеркнуты негативная роль кумулятивного эффекта шума в космическом
полете, а также значение индивидуальной чувствительности человека к шуму
в развитии выраженной нейросенсорной потери слуха. Изменения слуха при
длительном непрерывном воздействии шума были отмечены не только у ряда
космонавтов, но и у 2 из 3 испытателей в годовом медико-техническом экспе-
рименте в научно-экспериментальном комплексе. Наиболее приемлемой гипо-
тезой, объясняющей развитие изменений в слуховой системе в длительном КП
и в отдаленный послеполетный период, можно считать полиэтиологические
(воздействие шума, сосудистые, метаболические, генетические и др.)
факторы [Э.И.Мацнев и соавт., 1991].
647
Глава 14
Результаты исследования свидетельствуют о необходимости совершенст-
вования методов отбора космонавтов, резистентных к воздействию шума,
методов и средств профилактики и защиты органа слуха космонавтов от
воздействия шума при реализации программы пилотируемых полетов на МКС.
Обобщая вышеизложенное, следует иметь в виду, что космонавты - это
отобранные лица с хорошими функциональными и адаптационными возмож-
ностями организма и данными анамнеза. Это, по-видимому, дает основание
рассматривать их как своего рода носителей критериев антириска (некоторой
компенсации) отрицательных эффектов, которые нередко имеют место в
результате длительного воздействия комплексных факторов длительных КП.
Таким образом, это как бы уравнивает возможности и расширяет границы
нормальных показателей организма космонавтов при их сравнении с лицами
общей популяции в аспекте развития изменений, возникающих вследствие
воздействия факторов обычной окружающей среды и жизни человека.
Говоря более конкретно об изменениях и заболеваниях, наблюдаемых в
межполетный и отдаленный периоды у 22 космонавтов, совершивших КП на
ОС «Мир», следует отметить следующее. Десять человек - это так назы-
ваемая активная группа космонавтов, которые находятся в отряде и готовятся
(или планируются) на предстоящие конкретные космические программы, они
относительно здоровы. Остальные 12 человек выбыли из отряда космонавтов
по различным причинам (возраст, переход на другую работу, изменение
состояния здоровья и др.). Десять из них продолжают активно трудиться: 5
человек участвуют в наземных работах по обеспечению текущих КП, 3 чело-
века занимаются своей профессиональной деятельностью на предприятиях,
двое защитили диссертации на соискание ученой степени доктора наук,
имеют звание профессора, занимаются подготовкой кадров, исследователь-
скими работами и т.д.
У летавших на ОС «Мир» космонавтов можно отметить следующие случаи
заболеваний. Один человек перенес в атипичном варианте гепатит С, ему в
течение примерно года проводилось профильное специфическое лечение.
После тщательного комплексного клинико-лабораторного обследования,
включавшего и морфологические исследования пунктатов печени, было
констатировано выздоровление, космонавт был допущен к продолжению
специальной подготовки по программе.
Другой космонавт временно был отстранен от специальной подготовки в
связи с развитием сложных нарушений сердечного ритма. После детального
обследования и проведенного лечения в Российском кардиологическом науч-
ном центре нарушения сердечного ритма были устранены, и через б месяцев
космонавт был допущен к подготовке, после чего успешно совершил 3 КП на
ОС «Мир». Между полетами этот космонавт в целях профилактики и контроля
за состоянием здоровья неоднократно обследовался и консультировался в
кардиологическом центре. Выраженной патологии сердечно-сосудистой сис-
темы, препятствующей допуску к КП, не было выявлено.
Заслуживают внимания наблюдения за развитием эрозивного гастродуо-
денита и кампилобактериоза у 2 космонавтов, совершивших длительные КП
на ОС «Мир». У первого это заболевание возникло во время спецподготовки к
КП, у другого - через год после длительного КП. У одного космонавта после
комплексного стационарного лечения наступило выздоровление. Динамичес-
кое наблюдение и эндоскопический контроль свидетельствовали о стойком
648
Послеполетные клинико-физиологические обследования
положительном результате лечения. Главной медицинской комиссией он был
допущен к длительному КП. После полета в течение трехлетнего контроля,
включая эндоскопические исследования, рецидива не наблюдалось. У другого
космонавта заболевание развивалось иначе. Лечение, как и в первом случае,
проводилось в специализированном стационаре. Несмотря на лечение, забо-
левание прогрессировало и перешло в язвенную болезнь 12-перстной кишки с
периодическими обострениями. Через 3 года наблюдения ВЭК ИМБП ему было
вынесено отрицательное постановление. Не исключено, что в данном случае
неблагоприятное влияние на течение болезни оказало снижение иммунитета
и реактивности организма, нередко имеющие место после длительных КП
[А.И.Григорьев и соавт., 1997).
У космонавтов, находящихся на пенсии, в отдаленный период после КП
наблюдались мочекаменная болезнь, подагра (1 человек), изменения пред-
стательной железы (2 человека), изменение слуха по типу нейросенсорной
тугоухости (3 человека), субатрофические изменения слизистых оболочек
верхних дыхательных путей (7 человек), явления пародонтоза (2 человека).
Наблюдения за космонавтами после длительных КП на ОС «Мир» позво-
ляют отметить, что изменения слуха, превышающие явления пресбиакузиса,
возникают только у отдельных космонавтов. У одних космонавтов эти нару-
шения могут развиваться после однократных длительных КП, у других - после
повторных КП. Современные методы исследования слуховой функции не
позволяют окончательно решить вопрос об индивидуальной ранимости органа
слуха при кумулятивном воздействии шума и высказаться определенно о
профессиональной значимости этого явления для космонавтов. Эта проблема
требует фундаментального изучения, в том числе на генетическом уровне.
Наряду с нарушением слуховой функции после длительных КП наблю-
дались изменения верхних дыхательных путей и придаточных пазух носа.
На заре развития космической медицины выявление при отборе кисты
придаточных пазух носа являлось абсолютным противопоказанием для допус-
ка к специальным тренировкам, однако по мере накопления опыта медицин-
ского обеспечения и экспериментальных исследований кандидаты в космо-
навты и космонавты с небольшими кистами гайморовой полости без клини-
ческих проявлений и функциональных нарушений стали допускаться к
специальным тренировкам. Наблюдения за космонавтами с небольшими
кистами, работавшими на ОС «Мир», показали, что кисты не прогрессируют и
не мешают работе, в том числе в условиях внекорабельной деятельности.
Вместе с тем кисты придаточных пазух, как и другие особенности здоровья
космонавтов, требуют динамического наблюдения. Целесообразно отметить,
что у первого космонавта с гребнем носовой перегородки и периодическими
нарушениями носового дыхания в процессе подготовки было проведено опе-
ративное удаление гребня и он был допущен к КП. Во время полета в острой
стадии адаптации к невесомости у этого и других космонавтов наблюдалось
преходящее закладывание носа.
После КП у него при компьютерной томографии было выявлено при-
стеночное утолщение слизистой оболочки верхнечелюстных пазух и клеток
решетчатого лабиринта. Эндоскопическим путем были удалены полипозно
измененные участки слизистой оболочки в области естественного отверстия
правой верхнечелюстной пазухи.
649
Глава 14
Физиологическая функция пазухи восстановилась. Через 10 месяцев при
рентгенографии и КТ вновь были выявлены образования типа полипов в
правой верхнечелюстной пазухе. Проведено также оперативное лечение с
благоприятным исходом. Рецидива процесса не было отмечено при наблю-
дении до 2 лет.
Патогенез полипозных разрастаний в настоящее время неясен. Нельзя
исключить значимость влияния факторов длительного КП (замкнутого про-
странства, изменения микрофлоры интерьера и возможной аллергизации).
Необходим регулярный контроль, так как известны случаи развития у
некоторых космонавтов образований типа доброкачественных папиллом.
Вопросы медицинского обеспечения космонавтов в длительных КП тесно
связаны с качеством отбора здоровых и достаточно устойчивых к воз-
действию комплекса факторов длительных КП кандидатов в космонавты. В
этой связи небезынтересно остановиться на анализе наиболее частых причин
(заболеваний или физических недостатков), служащих основанием для при-
знания негодными кандидатов в космонавты к специальной подготовке для
длительных КП.
В табл. 31 (гл. 14) представлены данные анализа результатов стацио-
нарного обследования 161 кандидата в космонавты для участия в длительных
КП. Были изучены нозологические формы заболеваний и их частота, послу-
жившие причинами отстранения этих людей от их дальнейшего обследования
в качестве кандидатов в космонавты.
Наиболее частыми заболеваниями, служившими основаниями для выне-
сения отрицательных экспертных заключений, как следует из табл. 31 (гл.
14), у женщин были заболевания терапевтического, а у мужчин - урологи-
ческого профиля. Заболевания ЛОР-органов и вестибулярной системы, а
также органа зрения встречались одинаково часто независимо от пола.
Большой процент «отсева» кандидатов в космонавты на первичном этапе
отбора занимает также снижение функциональных возможностей организма
при нагрузочных функциональных пробах.
В табл. 31 (гл. 14) представлены не все нозологические формы, которые
могли быть у обследуемых, поскольку в ряде случаев при выявлении на
каком-то из этапов обследования явной патологии, служащей основанием для
отрицательного заключения, дальнейшее обследование прекращалось. Сле-
дует подчеркнуть, что указанные в табл. 31 (гл. 14) сведения относятся
только к стационарному этапу, тогда как на амбулаторном этапе было при-
знано негодными к стационарному этапу отбора значительно большее число
кандидатов (в пропорции примерно 1:6).
Представляется целесообразным отметить изменение экспертных подходов
при пролапсе митрального клапана, чаще выявляемом у женщин (см. табл.
31, гл. 14). На этапе становления медицинского отбора к длительным КП
(1970-1978) всем кандидатам с этой патологией выносилось отрицательное
заключение о годности к специальным тренировкам. Совершенствование
методов обследования сердечно-сосудистой системы и накопление опыта
медицинского обеспечения длительных КП позволили пересмотреть эксперт-
ное отношение к этой патологии. В настоящее время пролапс митрального
клапана без нарушения ритма сердечных сокращений, проводимости и внут-
рисердечной гемодинамики не является основанием для вынесения
отрицательного экспертного заключения. Аналогичного подхода к экспертной
650
Послеполетные клинико-физиологические обследования
оценке этого заболевания придерживаются и специалисты авиационной
медицины при обследовании летного состава [В.П.Захаров и соавт., 1999).
Интересно отметить, что под нашим наблюдением находится один из кос-
монавтов с пролапсом митрального клапана - участник 3 длительных КП.
Таблица 31 (гл. 14)
Основные причины (нозологические формы) медицинского отсева кандидатов
в космонавты для длительных КП при стационарном обследовании
Специаль- ность эксперта Пол Наименование заболеваний Число случаев
Терапия Ж Пролапс митрального клапана (12), нейроцирку- ляторная дистония кардиологического типа (5), аллергия (1), кардиотонзиллярный синдром (3) 21
М Гепатит В (1), хронический гастрит - полипозный, атрофический (2), нейроциркуляторная дистония кардиологического типа (6), пролапс митрального клапана (3) 11
Хирургия Ж Мастопатия (3), грыжа белой линии живота (1) 4
М Деформирующие изменения позвоночника с нару- шением функции (6), паховая грыжа (1), варикозная болезнь ног (2) 9
ЛОР- патология Ж Резкое повышение вестибулярной чувствительности (12), нарушение слуха (1), большая киста гайморовой пазухи (1), хронический тонзиллит (3) 17
М Носовые кровотечения и дистрофические изменения слизистой носа (2), резкое повышение вестибулярной чувствительности (12), большая киста гайморовой пазухи (1), нарушение слуха (1) 16
Офтальмо- логия Ж Высокая степень близорукости (8), сложный астигматизм (1) 9
М Глаукома (3), высокая степень близорукости (6), блефароконъюнктивит (1) 10
Неврология Ж Вегетососудистая дистония (4), пароксизмальные изменения ЭЭГ (1) 5
М Вегетососудистая дистония (5), эмоциональная вегетативная неустойчивость (1) 6
Урология Ж Аномалия развития почек с нарушением функции (3), нефроптоз с нарушением функции почек (5) 8
М Аномалия развития почек с нарушением функции (5), варикоцеле (6), хронический простатит (4), нефроптоз с нарушением функции (3), везикулит (3) 21
Гинеколо- гия Ж Аномалия развития яичников (1), сальпингоофорит (1), большая киста яичника (1), эндометрит (1) 4
Сниженная переноси- мость функ- Ж Дозированной нагрузки на велоэргометре (7), ортостаза (6), перегрузок на центрифуге (3) 16
циональных проб м Дозированной нагрузки на велоэргометре (4), ортостаза (5), перегрузок на центрифуге (1) 10
Данные табл. 32 (гл. 14) показывают, что по цензу здоровья в возрасте
после 25 лет процент годности кандидатов в космонавты к специальным
тренировкам становится более высоким.
651
Глава 14
Этот факт может свидетельствовать о том, что в возрасте до 25 лет
организм обследуемых кандидатов в космонавты, по-видимому, еще не в
полной мере «сформировался» по качественным показателям здоровья, не
приобрел достаточной устойчивости и стабильности к действию факторов
окружающей среды. С возрастом, особенно в диапазоне 30-40 лет, человек,
пройдя определенный путь естественного «отбора» и становления как
личности, приобретает более стабильные качества здоровья, что отражается
на улучшении функциональных возможностей организма и показателей
отбора (годности) кандидата в космонавты.
Таблица 32 (гл. 14)
Сравнительная частота дисквалификации кандидатов в космонавты в зависимости
от пола и возраста
Возраст обследу- емых, лет Пол Годен Негоден Всего
Число % Число %
ДО 25 Ж 4 20,0 16 80,0 20
м 6 33,3 12 66,7 18
26-30 ж 11 37,9 18 62,1 29
м 16 48,5 17 51,5 33
31-35 ж 7 43,7 9 56,3 16
м 10 50,0 10 50,0 20
35-42 ж 4 57,1 3 42,9 7
м 13 72,2 5 27,8 18
Всего ж 26 36,1 46 63,9 72
обсле- м 45 50,6 44 49,4 89
дуемых
Мы не имеем достаточного объема данных по первичному отбору кан-
дидатов в возрасте старше 45 лет, но можно предполагать, что в старших
возрастных группах из-за присоединения сосудистых, атеросклеротических,
метаболических и других факторов, процент «отсева» может возрастать.
Вместе с тем в этом возрасте могут встречаться отдельные индивидуумы с
лучшим, чем в средних возрастных группах, качеством здоровья.
Анализ материалов показал, что у кандидатов-женщин почти во всех
возрастных группах дисквалификация наблюдается чаще, чем у мужчин.
Данные возрастной группы 35-42 года несопоставимы из-за малого числа
обследованных женщин этого возраста.
Наши данные по наблюдению за состоянием здоровья космонавтов ОС
«Мир» согласуются с материалами американских авторов [A.E.Nicogossian et
al., 1999; S.L.Pool et al., 1993; P.B.Hamm et al., 2000), представленными на
50-м астронавтическом конгрессе и основанными на анализе данных изучения
состояния здоровья 295 астронавтов НАСА (285 мужчин и 10 женщин),
составивших основную группу, и 909 сотрудников Медицинского центра им.
Джонсона (778 мужчин и 131 женщина), вошедших в группу сравнения.
652
Послеполетные клинико-физиологические обследования
По возрастным критериям, индексу массы тела, климатическим условиям
проживания и другим показателям обе группы американских астронавтов
были примерно идентичны и сопоставимы.
Анализ наблюдаемых изменений состояния здоровья и заболеваемости
российских космонавтов, участвующих в работе на ОС «Мир» и в контрольной
группе, показал, что направленность основных выявленных изменений и
заболеваний была примерно аналогичной описанной американскими авторами
[P.B.Hamm et al., 2000) и была обусловлена главным образом возрастом: это,
прежде всего, атеросклеротические изменения сосудов сердца и головного
мозга, остеохондроз позвоночника, обменные изменения (увеличение массы
тела, мочекаменная болезнь, подагра), хирургическая и ЛОР-патология.
Артериальное давление крови в покое в положении сидя с возрастом имело
тенденцию к повышению, но оставалось в пределах возрастной нормы. Внут-
риглазное давление за все время наблюдений было нормальным (19-21 мм
рт.ст. при измерении тонометром Маклакова). У космонавтов-мужчин и
группы контроля старшего возраста (46-65 лет) отмечалось повышенное
содержание общего холестерина (до 6,82 ± 0,34 ммоль/л), липопротеидов
низкой плотности (до 4,53 ± 0,47 ммоль/л) и триглицеридов (2,04 ± 0,72
ммоль/л). Содержание глюкозы и гемоглобина во всех обследованных группах
было в пределах нормы независимо от возраста и пола.
В заключение следует отметить, что методы и средства медицинского
отбора (обследования) и освидетельствования кандидатов в космонавты,
разработанные в начальный период освоения космоса и используемые в
дальнейшем, в аспекте медицинского обеспечения пилотируемых КП на ОС
«Мир» в целом себя оправдали. Первые и последующие КП на ОС «Мир»
показали возможность длительной работы космонавтов в условиях неве-
сомости и постепенного увеличения продолжительности КП, что, несомненно,
приобрело большое практическое значение для перспективных программ
полета человека к другим планетам.
Длительные клинические наблюдения за состоянием здоровья космо-
навтов, совершивших КП различной продолжительности на ОС «Мир», указы-
вают на то, что развивающиеся у них в отдаленный послеполетный период
заболевания и функциональные расстройства в общих чертах примерно такие
же, как и в общей популяции населения. Однако, принимая во внимание то
обстоятельство, что космонавты - это отобранные по состоянию здоровья
лица с хорошими функциональными возможностями организма и примерно с
такой же направленностью заболеваемости, как в общей популяции, можно
допустить вероятность некоего отрицательного влияния на состояние здо-
ровья космонавтов в отдаленный период длительного воздействия таких фак-
торов КП, как невесомость, шум, гипокинезия, относительная изоляция и др.
Научная и практическая работа по совершенствованию системы меди-
цинского обеспечения для осуществления длительных КП и полетов к другим
планетам должна осуществляться по крайней мере в двух направлениях:
усовершенствование системы медицинского обследования, подготовки и
отбора устойчивых к действию факторов КП космонавтов и организация на
борту орбитальных станций нормального досуга космонавтов, подразуме-
вающего увеличение объемов жилых помещений с оборудованием соответст-
вующих интерьеров, дающих возможность космонавтам уединиться и отдох-
нуть.
653
Гпава 14
Космонавты должны иметь возможность пользоваться программами
широковещательного радио и телевидения, читать книги и т.д. Использование
части этих средств в программах психологической поддержки в период функ-
ционирования ОС «Мир» показало их высокую эффективность. Необходимы
совместные усилия врачей и разработчиков космической техники по
оптимизации условий систем жизнеобеспечения, снижению уровня шума,
вибрации и других неблагоприятных факторов.
Литература
Атьков О.Ю., Бедненко Б.С. Гипокинезия, невесомость. Клинические и физио-
логические аспекты. - М., 1989.
Воронков Ю.И., Кузьмин М.П., Крылова В.Ю. и соавт. Основные аспекты
длительного наблюдения за состоянием здоровья космонавтов гражданских ведомств.
Материалы 2-го научно-практического конгресса ассоциации авиакосмической и
экологической медицины // «Человек в авиации и проблемы сохранения его
здоровья». Тезисы: М., 2000. - С. 76-77.
Газенко О.Г Человек в длительном космическом полете. - М., 1974.
Григорьев А.И., Егоров А.Д. // Человек в космическом полете. - М., 1997. - Кн. 2. -
С. 368-447.
Григорьев А.И., Егоров А.Д., Потапов А.Н. Некоторые медицинские проблемы
пилотируемой марсианской экспедиции // Авиакосмич. и эколог, мед. - 2000. - Т. 34,
№ 3. - С. 6-12.
Гуровский Н.Н., Крупина Т.Н. Общие положения отбора космонавтов // Космич.
мед. - 1970, Т. 4, № 6. - С. 3-7.
Захаров В.П., Карлов В.Н., Бондарева С.В. и соавт. Аритмия и блокада сердца при
пролапсе митрального клапана летного состава // Авиакосмич. и эколог, мед. - 1999,
№ 1. - С. 41—45.
Махалев В.А., Завальнюк В.П. Анализ структуры диагнозов у космонавтов по
клиническим специальностям по результатам медицинской экспертизы и
заболеваемости // «Пилотируемые полеты в Космос». 3-я Международная научно-
практическая конференция. Звездный городок Московской обл., 1997. - С. 260-261.
Мацнев Э.И., Творогова М.Г, Яковлева И.Я. Роль гиперлипидемии в развитии
нейросенсорной тугоухости // В матер. IV Научно-практич. конференции медицинской
службы МАП. - М., 1991. - С.74-75.
Поляков В.В., Коротаев М.М., Филатова Л.М., Яковлева И.Я. К истории отбора и
подготовки врачей-космонавтов // Очерки по истории авиакосмической медицины и
космической биологии. - М., 2000, - С. 60-66.
Почуев В.И. Анализ причин дисквалификации космонавтов за период 1960-1990 гг.
Ц «Пилотируемые полеты в Космос». 3-я Международная научно-практическая
конференция. Звездный городок Московской обл., 1997. - С. 259-260.
Раушенбах Б.В. С.П.Королев и его дело. Свет и тени в истории космонавтики //
Избранные труды и документы (сост. Г.С.Ветров). - М., 1998.
Семенов Ю.П. Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С.П.Королева
(1945-1996). - М., 1996.
Hamm Р.В, Nicogossian А.Е., Pool S.L. et al. Design and current status of the
longitudinal study of astronaut health // Environ. Med. - 2000, Vol. 71, No 6 - P. 564-570.
Nicogossian A.E., Hamm P.B., Wear M.L., Hamm P.B. Updates in Long Term Follow Up
of Astronaut // 50-th Internal. Astronautical Congress 4-8 Oct. 1999. Amsterdam,
Netherlands.
PoolS.L., Nicogossian A.E., Moseley EC. etal. Medical evaluation for astronaut selection
and longitudinal studies I A.Nicogossian, C.L.Huntoon, S.L.Pool eds: «Space physiology and
medicine». 3-th edition. - Philadelphia, 1993. - P. 375-393.
654
Содержание
TOMI
МЕДИЦИНСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ДЛИТЕЛЬНЫХ ПОЛЕТОВ
ОБРАЩЕНИЕ К ЧИТАТЕЛЮ
Ю.С.Осипов, Ю.П.Семенов
4
ОТ ГЛАВНОГО РЕДАКТОРА
А.И.Григорьев
7
Глава 1
ОБЩЕЕ НАЗНАЧЕНИЕ СТАНЦИИ «МИР» И СВЕДЕНИЯ
О ПОЛЕТАХ ПИЛОТИРУЕМЫХ ЭКСПЕДИЦИЙ
Ю.Г.Григорьев, Е.Н.Бирюков
10
Глава 2
МЕДИЦИНСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЗДОРОВЬЯ
И РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЭКИПАЖЕЙ ОС «МИР»
В.В.Богомолов, Г.И.Самарин
20
Глава 3
СРЕДСТВА МЕДИЦИНСКОГО
ОБЕСПЕЧЕНИЯ КОСМОНАВТОВ
ОРБИТАЛЬНОЙ СТАНЦИИ «МИР»
А.Д.Носкин, В.И.Кожаринов, Л.М.Комарова, Л.Н.Неверова,
И.И.Попов, Е.Н.Ярманова, Т.В.Батенчук-Туско, А.А.Лепский,
Н.П.Штукарь, А.С.Яров, Е.П.Тихомиров
42
Глава 4
ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Информационно-техническая система медицинского обеспечения
работ медицинских специалистов
при полетах на ОС «Мир»
А.П.Шуленин, А.В.Скороходов, А.Г.Никифоров
76
Создание информационных систем медицинского обеспечения
полетов орбитальной станции «Мир»
И.И.Попова, Л. Д. Анохина
83
655
Содержание
Глава 5
САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Физические факторы среды обитания
орбитальной станции «Мир»
Р.И.Богатова, А.Н.Агуреев, И.В.Кутина, С.В.Спиридонов
93
Личная гигиена космонавтов
Г.А.Шумилина
104
Пути оптимизации микробиоценоза космонавтов
В.К.Ильин, Н.Н.Лизько|, И.Н Корнюшенкова
114
_____Результаты микробиологических исследований
А.Н.Викторов|, Н.Д.Новикова, Е.А.Дешевая, Н.А.Поликарпов,
С.В.Поддубко, М.П.Брагина, К.В.Зарубина
121
Санитарно-гигиеническая экспертиза космических
экспериментов и доставляемого оборудования
В.Н.Журенко
151
Безопасность применения неметаллических материалов
Г.И.Соломин
153
Санитарно-химические и токсикологические исследования
воздушной среды орбитальной станции «Мир»
Л.Н.Мухамедиева, В.З.Аксель-Рубинштейн, К.Н.Микос
158
Водообеспечение экипажей ОС «Мир»
Ю.Е.Синяк, В.М.Скуратов
176
Глава 6
ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАДИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
ПИЛОТИРУЕМЫХ ПОЛЕТОВ НА ОС «МИР»
В.М.Петров, Ю.А.Акатов, В.В.Архангельский, В.В.Бенгин,
В.А.Бондаренко, В.Г.Митрикас, А.В.Коломенский, В.В.Цетлин,
И.В.Черных, А.В.Шафиркин, В.А.Шуршаков
187
656
Содержание
Глава 7
ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ЗДОРОВЬЯ КОСМОНАВТОВ
В ПОЛЕТАХ НА ОС «МИР»
Обоснование принципов и методологии медицинского контроля
в длительных космических полетах
А.Д.Егоров
230
Результаты медицинского контроля состояния здоровья
экипажей ОС «Мир»
И.В.Алферова, В.В.Криволапов, В.Р.Лямин, А.А.Дрожжин,
М.В.Домрачева, В.А.Талавринов
249
Антропометрические исследования
В.А.Талавринов, В.Б.Носков, И.В.Алферова, В.И.Лукьянчиков,
В.Р.Лямин
258
Функциональное состояние сердечно-сосудистой системы
в состоянии покоя
В.Ф.Турчанинова, И.В.Алферова, З.А.Голубчикова, В.Р.Лямин,
В.В.Криволапов, Е.Г.Хорошева
267
Исследования биоэлектрической активности миокарда
И. В.Голубчикова, В. Р.Алферова, В.Р.Лямин, В.Ф.Турчанинова
276
Реакция сердечно-сосудистой системы на дозированную
физическую нагрузку
В.Ф.Турчанинова, И.В.Алферова, З.А.Голубчикова
282
Воздействие отрицательного давления на нижнюю половину тела
в длительных космических полетах
В.Ф.Турчанинова, И.В.Алферова, З.А.Голубчикова, В.Р.Лямин,
Е.Г.Хорошева, А.Д.Буртовой, А.В.Сергеев
295
Оценка состояния биохимического статуса
во время длительных космических полетов
В.Б.Носков, А.А.Маркин
315
Динамика гематокрита во время космических полетов
различной продолжительности
В.Б.Носков
318
657
Содержание
Глава 8
ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МЕДИЦИНСКОГО
ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКСПЕДИЦИЙ НА ОС «МИР»
Полетный психоневрологический контроль
В.И.Мясников, Е.А.Шапошников, И.С.Замалетдинов
322
Организация труда и отдыха
С.И.Степанова, В.Ф.Нестеров, И.Ф.Сараев, А.В.Сметанин,
А.П.Нечаев, В.А.Галичий
334
Псиихологическая поддержка экипажей
О.П.Козеренко, А.Д.Следь, Ю.А.Мирзаджанов
365
Проблемы психологического взаимодействия
в международных экипажах
А.Д.Следь, О.П.Козеренко, В.И.Гущин, Ю.М.Пустынникова
378
Глава 9
СИСТЕМА ПРОФИЛАКТИКИ В ПОЛЕТЕ
Профилактика неблагоприятных эффектов невесомости
И. Б. Козловская
391
Физические тренировки в длительных полетах
И.Б.Козловская, В.И.Степанцов, А.Д.Егоров
393
Медикаментозные средства в системе профилактики
в длительных космических полетах
И.В.Ковачевич, И.Б.Гончаров
414
Пережимные манжеты как средство профилактики
неблагоприятных влияний невесомости
И.В.Алферова, В.М.Михайлов, В.Ф.Турчанинова,
Г.А.Фомина, А.С.Яров
419
Профилактика неблагоприятных влияний перераспределения
жидких сред организма в космическом полете
В.Б.Носков
425
658
Содержание
Глава 10
СИСТЕМА ОКАЗАНИЯ МЕДИЦИНСКОЙ ПОМОЩИ
КОСМОНАВТАМ
И.Б.Гончаров, И.В.Ковачевич
432
Глава И
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПИТАНИЯ ЭКИПАЖЕЙ
НА ОС «МИР»
А.Н.Агуреев, С.Каландаров
455
Глава 12
МЕДИЦИНСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ВНЕКОРАБЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ
В.П.Катунцев, Ю.Ю.Осипов Н.К.Гноевая, Г.Г.Тарасенков, А.С.Барер
482
Глава 13
ПЕРЕНОСИМОСТЬ КОСМОНАВТАМИ ОС «МИР»
ПЕРЕГРУЗОК +Gx
А.Р.Котовская, И.Ф.Виль-Вильямс
500
Глава 14
ПОСЛЕПОЛЕТНЫЕ КЛИНИКО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ
ИССЛЕДОВАНИЯ
Результаты медицинского наблюдения за состоянием космонавтов
в период реадаптации после космических полетов
В.В.Богомолов, В.В.Моргун
552
Вестибулярная функция и межсенсорное взаимодействие
в период реадаптации к условиям земной гравитации
Л.Н.Корнилова
563
Состояние костной ткани
В.С.Оганов
583
Результаты лабораторных исследований
Б.В.Моруков, В.Б.Носков
599
Состояние водно-солевого обмена
В.Б.Носков
599
659
Содержание
Гормональная регуляция
И.М.Ларина
603
Биохимическое исследование крови
А.А.Маркин, О.А.Журавлева
606
Метаболизм эритроцитов
С.М.Иванова, О.И.Лабецкая
612
Иммунологическое обследование
М.П.Рыкова, Е.Н.Антропова, Д.О.Мешков
615
Система пищеварения
Б.В.Афонин
620
Цитогенетические исследования лимфоцитов крови космонавтов
после полетов на станции «Мир»
Б.С.Федоренко, С.В.Дружинин, Г.П.Снигирева, В.А.Шевченко,
В.М.Петров, Ю.А.Акатов, Н.Н.Новицкая, А.Н.Богомазова,
А.В.Рубанович
628
Медицинская реабилитация космонавтов
после длительных полетов
А.Н.Спичков
635
Результаты длительного клинического наблюдения
за состоянием здоровья космонавтов, совершивших
полеты на орбитальной станции «Мир»
Ю.И.Воронков, М.П.Кузьмин, Э.И.Мацнев, О.А.Смирнов,
Г.П.Степанова, А.Я.Тизул, Л.М.Филатова, И.Я.Яковлева
639
Содержание
655
660
Подписано в печать 18.04.02.
Формат издания 70x100/16.
Тираж 1500 экз. Заказ 6087.
Издательство ООО «Аником»
Лицензия № ИД 05859 от 18.09.01 г.
123007, г. Москва, Хорошевское шоссе, д. 76а
тел. (095) 195-68-74
Отпечатано в полном соответствии
с качеством предоставленных диапозитивов
в ОАО «Можайский полиграфический комбинат».
143200, г. Можайск, ул. Мира, 93.