GOU Líceum 000. sz

Szentpétervár Kalininsky kerülete

Kutatómunka

Orvosi és biológiai kutatások az űrben

Gursev Oleg

Vezetője: biológia tanár

Szentpétervár, 2011

Bevezetés 2

Az orvosbiológiai kutatások kezdete a 20. század közepén. 3

Az űrrepülés hatása az emberi szervezetre. 6

Exobiológia. 10

A kutatás fejlődésének kilátásai. 14

A felhasznált források listája. 17

Függelék (bemutató, kísérletek) 18

Bevezetés

Űrbiológia és orvostudomány- komplex tudomány, amely az emberi élet és más szervezetek jellemzőit vizsgálja űrrepülési körülmények között. Az űrbiológia és az orvostudomány területén végzett kutatások fő célja az életfenntartó eszközök és módszerek fejlesztése, az űrhajók és állomások személyzetének egészségének és teljesítményének megőrzése a változó időtartamú és összetettségű repülések során. Az űrbiológia és az orvostudomány elválaszthatatlanul kapcsolódik a kozmonautikához, a csillagászathoz, az asztrofizikához, a geofizikához, a biológiához, a repülésgyógyászathoz és sok más tudományhoz.

A téma aktualitása meglehetősen nagy modern és rohanó 21. századunkban.

Az „Orvosi és biológiai kutatások” témakör az elmúlt két évben foglalkoztatott, amióta a szakmaválasztás mellett döntöttem, ezért elhatároztam, hogy ebben a témában kutatómunkát végzek.

2011 jubileumi év – 50 éve az első emberi repülésnek az űrbe.

Középen az orvosbiológiai kutatások kezdeteXXszázad

A következő mérföldköveket tekintik az űrbiológia és az orvostudomány fejlődésének kiindulópontjainak: 1949 - először vált lehetővé a biológiai kutatások elvégzése rakétarepülések során; 1957 - először küldtek élőlényt (Lajka kutyát) Föld-közeli keringési repülésre a második mesterséges földi műholdon; 1961 – befejeződött az első emberes repülés az űrbe. Az orvosilag biztonságos emberi repülés lehetőségének tudományos alátámasztása érdekében az űrhajók (SC) kilövésére, orbitális repülésére, leszállására és leszállására jellemző hatások tolerálhatóságát, valamint a biotelemetriai berendezések működését és az életfenntartást vizsgálták. űrhajósok számára készült rendszereket teszteltek. A fő figyelmet a súlytalanság és a kozmikus sugárzás testre gyakorolt ​​hatásának tanulmányozására fordították.

Laika (űrhajós kutya) 1957

R a rakétákkal, a második mesterséges műholddal (1957), a forgó űrhajó-műholdakkal (1960-1961) végzett biológiai kísérletek eredményei, kombinálva a földi klinikai, fiziológiai, pszichológiai, higiéniai és egyéb vizsgálatok adataival, valóban megnyitották az utat az ember számára. az űrbe. Ezenkívül az űrben végzett biológiai kísérletek az első emberi űrrepülés előkészítésének szakaszában lehetővé tették számos olyan funkcionális változás azonosítását, amelyek a szervezetben a repülési tényezők hatására következnek be, és ez volt az alapja a későbbi állatokon végzett kísérletek tervezésének. és növényi szervezetek ember által vezetett űrhajók, orbitális állomások és bioműholdak repülései során. A világ első biológiai műholdja egy kísérleti állattal - a "Laika" kutyával. 1957. november 3-án állították pályára. És 5 hónapig maradt ott. A műhold 1958. április 14-ig állt pályán. A műhold két rádióadóval, egy telemetriai rendszerrel, egy szoftvereszközzel, a Nap sugárzásának és a kozmikus sugarak tanulmányozására szolgáló tudományos műszerekkel, regenerációs és hőszabályozó rendszerekkel rendelkezett a kabinban szükséges feltételek fenntartásához. az állat létére. Az első tudományos információkat megszerezték egy élő szervezet állapotáról űrrepülési körülmények között.

Az űrbiológia és az orvostudomány terén elért eredmények nagymértékben meghatározták az emberes űrhajózás fejlesztésének sikereit. A repüléssel együtt 1961. április 12-én hajtották végre, meg kell jegyezni az űrhajózás történetének olyan korszakalkotó eseményeit, mint például az űrhajósok leszállása 1969. július 21-én. Armstrong(N. Armstrong) és Aldrina(E. Aldrin) a Hold felszínére és sok hónapos (akár egy éves) legénységrepülés a Szaljut és Mir orbitális állomásokon. Ez az űrbiológia és gyógyászat elméleti alapjainak kidolgozásának, az űrrepülések orvosi és biológiai kutatásainak módszertanának, az űrhajósok kiválasztási és repülés előtti felkészítési módszereinek indokoltságának és megvalósításának köszönhetően vált lehetővé, valamint életfenntartó berendezések fejlesztése, orvosi megfigyelés, valamint a személyzet tagjai egészségének és teljesítményének fenntartása repülés közben.

Apollo 11 csapat (balról jobbra): Neil. A. Armstrong, a parancsnoki modul pilótája Michael Collins, parancsnok Edwin (Buzz) E. Aldrin.

Az űrrepülés hatása az emberi szervezetre

Az űrrepülés során az emberi testet a repülés dinamikájával összefüggő tényezők együttese (gyorsulás, rezgés, zaj, súlytalanság), korlátozott térfogatú zárt helyiségben való tartózkodással (módosult gázkörnyezet, hipokinézia, neuro-emocionális stressz stb.) érinti. ), valamint a világűr, mint élőhely tényezői (kozmikus sugárzás, ultraibolya sugárzás stb.).

Az űrrepülés elején és végén a testet lineáris gyorsulások hatnak . Értékük, a növekedési gradiens, a hatásidő és a hatás iránya az űrrepülőgép kilövése és alacsony Föld körüli pályára való behelyezése során a rakéta és az űrkomplexum jellemzőitől, a Földre való visszatérés időszakában pedig a ballisztikai pályától függ. a repülés jellemzői és az űrhajó típusa. A pályán történő manőverek végrehajtását a gyorsulások testre gyakorolt ​​hatása is kíséri, de ezek nagysága a modern űrhajók repülései során elenyésző.

A Szojuz TMA-18 űrszonda felbocsátása a Nemzetközi Űrállomásra a Bajkonuri kozmodromról

A gyorsulások emberi szervezetre gyakorolt ​​hatásáról és a káros hatásaival szembeni védekezési módszerekről a repülésgyógyászatban végzett kutatások csak kiegészítették ezeket az információkat. Megállapították, hogy a súlytalanság körülményei között, különösen hosszú ideig tartó tartózkodás a szervezet gyorsulási hatásokkal szembeni ellenállásának csökkenéséhez vezet. Ezzel kapcsolatban néhány nappal a pályáról való leszállás előtt az űrhajósok speciális fizikai edzési rendszerre kapcsolnak, és közvetlenül a leszállás előtt víz-só-kiegészítőket kapnak, hogy növeljék a szervezet hidratáltsági fokát és a keringő vér mennyiségét. Speciális székeket fejlesztettek ki - támasztékokat és anti-g öltönyöket, amelyek fokozott toleranciát biztosítanak a gyorsulással szemben, amikor az űrhajósok visszatérnek a Földre.

Az űrrepülés minden tényezője között állandó és laboratóriumi körülmények között gyakorlatilag megismételhetetlen a súlytalanság. A szervezetre gyakorolt ​​​​hatása változatos. Mind a krónikus stresszre jellemző nem specifikus adaptív reakciók, mind pedig a különféle specifikus változások a szervezet érzékszervi rendszereinek interakciójának megszakadása, a vér átrendeződése a test felső felébe, a mozgásszervi rendszer statikus terheléseinek dinamikus csökkentése és szinte teljes megszűnése következtében lépnek fel. .

ISS 2008 nyara

A kozmonauták vizsgálata és számos állatkísérlet a Kozmosz bioműholdak repülései során lehetővé tette annak megállapítását, hogy a mozgási betegség űrformájának (mozgásbetegség) tünetegyüttesébe kombinált specifikus reakciók létrejöttében a vezető szerep a vesztibulárisé. berendezés. Ennek oka az otolit és a félkör alakú csatornareceptorok ingerlékenységének növekedése súlytalan körülmények között, valamint a vesztibuláris analizátor és a test más szenzoros rendszereinek kölcsönhatásának megzavarása. Súlytalanság körülményei között az emberek és az állatok a szív- és érrendszer edzettségének jeleit mutatják, a mellkasi erekben megnövekszik a vértérfogat, a máj és a vesék torlódása, megváltozik az agyi keringés és csökken a plazma térfogata. Mivel a súlytalanság körülményei között az antidiuretikus hormon, az aldoszteron szekréciója és a vesék funkcionális állapota megváltozik, a szervezet hipohidrációja alakul ki. Ezzel párhuzamosan csökken az extracelluláris folyadék tartalma, és fokozódik a kalcium, foszfor, nitrogén, nátrium, kálium és magnézium sók szervezetből történő kiválasztása. A mozgásszervi rendszer változásai túlnyomórészt azokon a részlegeken fordulnak elő, amelyek normál földi életkörülmények között a legnagyobb statikus terhelést viselik, azaz a hát és az alsó végtagok izmaiban, az alsó végtagok és a csigolyák csontjaiban. Csökken a funkcionalitásuk, lassul a periostealis csontképződés üteme, a szivacsos anyag csontritkulása, dekalcifikáció és egyéb változások, amelyek a csontok mechanikai szilárdságának csökkenéséhez vezetnek.

A súlytalansághoz való alkalmazkodás kezdeti időszakában (átlagosan körülbelül 7 napig tart) körülbelül minden második űrhajós tapasztal szédülést, hányingert, mozgáskoordinációt, a test térbeli helyzetének érzékelését, a fejbe ömlő vér érzését, orrlégzési nehézség és étvágytalanság. Ez egyes esetekben az általános teljesítmény csökkenéséhez vezet, ami megnehezíti a szakmai feladatok ellátását. Már a repülés kezdeti szakaszában megjelennek a végtagok izomzatában és csontjaiban bekövetkezett változások kezdeti jelei.

A súlytalanságban való tartózkodás időtartamának növekedésével számos kellemetlen érzés eltűnik vagy kisimul. Ugyanakkor szinte minden űrhajósnál, ha nem tesznek megfelelő intézkedéseket, a szív- és érrendszer állapotában, az anyagcserében, az izom- és csontszövetben bekövetkező változások haladnak előre. A kedvezőtlen változások megelőzése érdekében a megelőző intézkedések és eszközök széles skáláját alkalmazzák: vákuumtartály, kerékpár-ergométer, futópad, edzőruhák, elektromos izomstimulátor, edzéstágítók, só-kiegészítők stb. a személyzet tagjainak jó egészségi állapota és magas szintű teljesítménye a hosszú távú űrrepüléseken.

Minden űrrepülés elkerülhetetlen kísérő tényezője a hipokinézia - a motoros aktivitás korlátozása, amely a repülés során végzett intenzív fizikai edzés ellenére súlytalanság esetén a test általános leépüléséhez és gyengeségéhez vezet. Számos tanulmány kimutatta, hogy a hosszan tartó hipokinézia, amelyet ferde fejjel (-6°-os) fekvés okoz, majdnem ugyanolyan hatással van az emberi szervezetre, mint a hosszan tartó súlytalanság. Ezt a módszert a súlytalanság egyes élettani hatásainak laboratóriumi körülmények között történő modellezésére széles körben alkalmazták a Szovjetunióban és az USA-ban. A Szovjetunió Egészségügyi Minisztériumának Orvosi és Biológiai Problémái Intézetében végzett ilyen modellkísérlet maximális időtartama egy év volt.

Sajátos probléma a kozmikus sugárzás testre gyakorolt ​​hatásának vizsgálata. A dozimetriai és sugárbiológiai kísérletek lehetővé tették az űrrepülések sugárbiztonságát biztosító rendszer létrehozását és gyakorlatba ültetését, amely magában foglalja a dozimetriai ellenőrzés és a helyi védelem eszközeit, a sugárvédő szereket (radioprotektorokat).

"MIR" orbitális állomás

Az űrbiológia és az orvostudomány feladatai közé tartozik az űrhajókon és állomásokon mesterséges élőhelyek létrehozásának biológiai elveinek és módszereinek tanulmányozása. Ehhez kiválasztják azokat az élő szervezeteket, amelyek egy zárt ökológiai rendszer láncszemeiként beilleszthetők, tanulmányozzák ezen organizmusok populációinak termelékenységét és fenntarthatóságát, modellezik az élő és élettelen összetevők kísérleti egységes rendszereit - biogeocenózisokat, meghatározzák funkcionális jellemzőit és lehetőségeit. gyakorlati használatra az űrrepüléseknél.

Sikeresen fejlődik az űrbiológia és az orvostudomány olyan iránya is, mint az exobiológia, amely az élő anyag jelenlétét, eloszlását, jellemzőit és evolúcióját vizsgálja az Univerzumban. Földi modellkísérletek és űrvizsgálatok alapján olyan adatok születtek, amelyek a bioszférán kívüli szerves anyagok létezésének elméleti lehetőségére utalnak. Egy olyan programot is folytatnak, amely földönkívüli civilizációkat keres az űrből érkező rádiójelek rögzítésével és elemzésével.

"Szojuz TMA-6"

Exobiológia

Az űrbiológia egyik területe; élő anyagok és szerves anyagok után kutat az űrben és más bolygókon. Az exobiológia fő célja, hogy közvetlen vagy közvetett bizonyítékot szerezzen az élet létezésére az űrben. Ennek alapja összetett szerves molekulák (hidrogén-ciánsav, formaldehid stb.) prekurzorainak felfedezése, amelyeket a világűrben, spektroszkópiai módszerekkel fedeztek fel (összesen legfeljebb 20 szerves vegyületet találtak). Az exobiológiai módszerek eltérőek, és nemcsak az élet idegen megnyilvánulásainak kimutatására szolgálnak, hanem a lehetséges földönkívüli szervezetek jellemzőinek megszerzésére is. Ahhoz, hogy feltételezzük az élet létezését földönkívüli körülmények között, például a Naprendszer más bolygóin, fontos meghatározni az élőlények túlélési képességét, amikor kísérleti úton reprodukálják ezeket a körülményeket. Számos mikroorganizmus létezhet az abszolút nullához közeli és magas hőmérsékleten (80-95 ° C-ig); spóráik kibírják a mély vákuumot és a hosszan tartó száradást. Jóval nagyobb dózisú ionizáló sugárzást tolerálnak, mint a világűrben. A földönkívüli szervezetek valószínűleg jobban alkalmazkodnak a kevés vizet tartalmazó környezetben való élethez. Az anaerob körülmények nem akadályozzák az élet kialakulását, így elméletileg feltételezhető, hogy a térben olyan mikroorganizmusok léteznek, amelyek sokféle tulajdonsággal rendelkeznek, amelyek különféle védőeszközök fejlesztésével alkalmazkodni tudnak a szokatlan körülményekhez. A Szovjetunióban és az USA-ban végzett kísérletek nem bizonyították az élet létezését a Marson, a Vénuszon és a Merkúron nincs élet, és nem valószínű, hogy az óriásbolygókon, valamint azok műholdain. A Naprendszerben valószínűleg csak a Földön van élet. Egyes elképzelések szerint a Földön kívüli élet csak a bolygónkra jellemző víz-szén alapon lehetséges. Egy másik nézőpont nem zárja ki a szilícium-ammónia bázist, de az emberiségnek még nincsenek módszerei a földönkívüli életformák kimutatására.

"Viking"

Viking program

Viking program- A NASA űrprogramja a Mars tanulmányozására, különös tekintettel az élet jelenlétére ezen a bolygón. A program része volt két egyforma űrszonda, a Viking 1 és a Viking 2 felbocsátása, amelyeknek a Mars pályáján és felszínén kellett volna kutatásokat végezniük. A Viking program a Mars-feltáró küldetések sorozatának csúcspontja volt, amely 1964-ben a Mariner 4-gyel kezdődött, majd 1969-ben a Mariner 6-tal és a Mariner 7-tel, valamint 1971-ben és 1972-ben a Mariner 9-es orbitális küldetésekkel folytatódott. A vikingek elfoglalták helyüket a Mars-kutatás történetében, mint az első amerikai űrhajó, amely biztonságosan landolt a felszínen. Ez volt az egyik leginformatívabb és legsikeresebb küldetés a vörös bolygóra, bár nem sikerült életet észlelnie a Marson.

Mindkét készüléket 1975-ben dobták piacra a floridai Cape Canaveralból. A repülés előtt a leszállóegységeket gondosan sterilizálták, hogy megakadályozzák a Mars földi életformái általi szennyeződését. A repülési idő valamivel kevesebb, mint egy évig tartott, és 1976-ban érkezett meg a Marsra. A Viking küldetések időtartamát a landolást követő 90 napra tervezték, de minden eszköz lényegesen tovább működött ennél az időszaknál. A Viking-1 keringő 1980. augusztus 7-ig, a leszálló jármű 1982. november 11-ig, a Viking-2 keringő 1978. július 25-ig, a leszálló jármű 1980. április 11-ig működött.

Havas sivatag a Marson. Fotó a Viking 2-ről

BION program

BION program magában foglalja az állati és növényi szervezetek komplex vizsgálatait speciális műholdak (bioszatellitek) repülése során az űrbiológia, az orvostudomány és a biotechnológia érdekében. 1973 és 1996 között 11 bioműholdat bocsátottak az űrbe.

Vezető tudományos intézmény: Az Orosz Föderáció Állami Tudományos Központja - Az Orosz Tudományos Akadémia Orvosi és Biológiai Problémái Intézete (Moszkva)
Tervező Iroda: GNP RKT-k "TSSKB-Progress" (Samara)
Repülés időtartama: 5-22,5 nap.
Indítás helye: Plesetsk kozmodróm
Leszállási terület: Kazahsztán
Résztvevő országok: Szovjetunió, Oroszország, Bulgária, Magyarország, Németország, Kanada, Kína, Hollandia, Lengyelország, Románia, USA, Franciaország, Csehszlovákia

A bioszatellit repülések során patkányokon és majmokon végzett vizsgálatok kimutatták, hogy a súlytalanságnak való kitettség jelentős, de visszafordítható funkcionális, szerkezeti és metabolikus változásokhoz vezet az emlősök izomzatában, csontjaiban, szívizomjában és idegrendszerében. Leírják a fenomenológiát, és tanulmányozzák e változások kialakulásának mechanizmusát.

A BION bioműholdak repülései során először valósult meg a mesterséges gravitáció (AG) létrehozásának ötlete. Patkányokon végzett kísérletek során megállapították, hogy az állatok centrifugában forgatásával létrehozott IST megakadályozza a kedvezőtlen elváltozások kialakulását az izmokban, a csontokban és a szívizomban.

Oroszország Szövetségi Űrprogramjának keretében a 2006-2015 közötti időszakra. a „Space Facilities for Fundamental Space Research” szekcióban a BION-M program folytatását 2010-re, 2013-ra és 2016-ra tervezik.

"BION"

A kutatásfejlesztés kilátásai

A világűr feltárásának és feltárásának jelenlegi szakaszát a hosszú orbitális repülésekről a bolygóközi repülésekre való fokozatos átmenet jellemzi, amelyek közül a legközelebbi expedíció a Marsra. Ebben az esetben a helyzet gyökeresen megváltozik. Nemcsak objektíven változik, ami az űrben való tartózkodás időtartamának jelentős növekedésével, egy másik bolygóra való leszállással és a Földre való visszatéréssel jár együtt, hanem ami szubjektíven is nagyon fontos, hiszen a már megszokott földi pályát elhagyva, az űrhajósok (kollégáik egy nagyon kis csoportjában) „magányosak” maradnak az Univerzum hatalmas kiterjedésében.

Ugyanakkor alapvetően új problémák merülnek fel a kozmikus sugárzás intenzitásának meredek növekedésével, a megújuló oxigén-, víz- és élelmiszerforrások használatának szükségességével, és ami a legfontosabb, a pszichológiai és egészségügyi problémák megoldásával.

Mercury" href="/text/category/mercury/" rel="bookmark">Mercury -Redstone 3" Alan Sheparddal.

Egy ilyen rendszer vezérlésének nehézsége egy korlátozott, hermetikusan zárt térfogatban olyan nagy, hogy nem is lehet reménykedni gyors gyakorlati megvalósításában. A biológiai életfenntartó rendszerre való átállás minden valószínűség szerint fokozatosan fog megtörténni, amint az egyes láncszemek készen állnak. A BSZhO fejlesztésének első szakaszában nyilvánvalóan az oxigén-előállítás és a szén-dioxid fiziko-kémiai módszerét felváltja a biológiai módszer. Mint ismeretes, az oxigén fő „szállítói” a magasabb rendű növények és a fotoszintetikus egysejtű szervezetek. Nehezebb feladat a víz- és élelmiszerkészletek pótlása.

Az ivóvíz nyilvánvalóan még nagyon sokáig „földi eredetű”, a (háztartási szükségletekre használt) műszaki víz pótlása pedig már folyamatban van a légköri nedvességkondenzátum (AMC), vizelet és egyéb források regenerációjával.

Természetesen a jövőbeni zárt ökológiai rendszer fő összetevője a növények. A magasabb rendű növényeken és a fotoszintetikus egysejtű organizmusokon űrhajókon végzett vizsgálatok kimutatták, hogy űrrepülési körülmények között a növények a fejlődés minden szakaszán átmennek, a magok csírázásától az elsődleges szervek kialakulásáig, a virágzásig, a megtermékenyítésig és a magvak új generációjának éréséhez. . Így kísérletileg bebizonyosodott, hogy a növényfejlődés teljes ciklusa (magtól magig) mikrogravitációs körülmények között lefolytatható az alapvető lehetőség. Az űrkísérletek eredményei olyan biztatóak voltak, hogy már a 80-as évek elején arra a következtetésre jutottunk, hogy a biológiai létfenntartó rendszerek kifejlesztése és ennek alapján egy ökológiailag zárt rendszer létrehozása korlátozott hermetikus térfogatban nem is olyan nehéz feladat. Idővel azonban nyilvánvalóvá vált, hogy a probléma nem oldható meg teljesen, legalábbis addig, amíg (számítással vagy kísérlettel) meg nem határozzák azokat a fő paramétereket, amelyek lehetővé teszik ennek a rendszernek a tömeg- és energiaáramlásának egyensúlyát.

Az élelmiszerkészletek feltöltéséhez állatokat is be kell vezetni a rendszerbe. Természetesen az első szakaszban ezeknek az állatvilág „kis méretű” képviselőinek kell lenniük - puhatestűek, halak, madarak, később esetleg nyulak és más emlősök.

Így a bolygóközi repülések során az űrhajósoknak nemcsak növénytermesztést, állattartást és mikroorganizmusok tenyésztését kell megtanulniuk, hanem egy megbízható módszert is ki kell dolgozniuk az „űrbárka” irányítására. Ehhez pedig először azt kell kiderítenünk, hogyan növekszik és fejlődik az egyes organizmusok űrrepülési körülmények között, majd azt, hogy egy zárt ökológiai rendszer egyes elemei milyen igényeket támasztanak a közösséggel szemben.

Kutatómunkám során az volt a fő feladatom, hogy kiderítsem, mennyire érdekes és izgalmas volt az űrkutatás, és milyen hosszú utat kell még megtennie!

Ha csak elképzeled a bolygónk élőlényeinek sokféleségét, akkor mit feltételezhetsz az űrről...

Az univerzum olyan nagy és ismeretlen, hogy ez a fajta kutatás létfontosságú számunkra, a Földön. De még csak az utazás elején járunk, és nagyon sok mindent kell még tanulnunk és megnéznünk!

Amíg ezt a munkát végeztem, annyi érdekes dolgot tanultam, amit soha nem is sejtettem, olyan csodálatos kutatókról, mint Carl Sagan, megismertem a 20. század legérdekesebb űrprogramjait, mind az Egyesült Államokban, mind az Egyesült Államokban. a Szovjetunióban, sokat tanultam az olyan modern programokról, mint a BION, és még sok másról.

A kutatás folytatódik...

A felhasznált források listája

Great Children's Encyclopedia Universe: Popular Science Edition. - Russian Encyclopedic Partnership, 1999. Weboldal: http://spacembi. *****/ Big Encyclopedia Universe. - M.: "Astrel" Kiadó, 1999.

4. Encyclopedia Universe („ROSMEN”)

5. Wikipédia weboldal (képek)

6.Tér az ezredfordulón. Dokumentumok és anyagok. M., Nemzetközi kapcsolatok (2000)

Alkalmazás.

„Mars transzfer”

"Mars transzfer" A leendő űrhajósok biológiai-technikai életfenntartó rendszerének egyik láncszemének fejlesztése.

Cél:Új adatok beszerzése a gáz-folyadék ellátás folyamatairól gyökérlakta környezetben űrrepülési körülmények között

Feladatok: Nedvesség és gázok kapilláris diffúziós együtthatóinak kísérleti meghatározása

Várható eredmények: Gyökér-élő környezettel rendelkező installáció létrehozása növények termesztésére a mikrogravitációs viszonyokhoz képest

· "Kísérleti küvetta" készlet a nedvességátvitel jellemzőinek meghatározásához (az impregnálási front mozgási sebessége és az egyes zónák nedvességtartalma)

LIV videokomplexum az impregnálási front mozgásának videófelvételéhez

Cél:Új számítógépes technológiák alkalmazása az űrhajósok kényelmének javítására a hosszú űrrepülés során.

Feladatok: Az űrhajós földi szülőhelyéhez és családjához kapcsolódó vizuális asszociációkért felelős agy bizonyos területeinek aktiválása, teljesítményének további növelésével. Az űrhajós állapotának elemzése pályán speciális technikákkal végzett teszteléssel.

Felhasznált tudományos berendezések:

EGE2 blokk (egy űrhajós egyéni merevlemeze fényképalbummal és kérdőívvel)

"MELLÉNY" Adatok beszerzése a repülési körülményeknek az ISS személyzetének egészségére és teljesítményére gyakorolt ​​káros hatásainak megelőzésére szolgáló intézkedések kidolgozásához.

Cél: Különféle anyagokból álló új, integrált ruházati rendszer értékelése űrrepülési környezetben.

Feladatok:

„VEST” ruházatot visel, amelyet kifejezetten R. Vittori olasz űrhajósnak az ISS RS-en való repüléséhez terveztek; visszajelzések fogadása az űrhajóstól a pszichológiai és fiziológiai jólétre, azaz a kényelemre (kényelemre), a ruhák viselhetőségére vonatkozóan; esztétikája; a hőállóság és a fizikai higiénia hatékonysága az állomás fedélzetén.

Várható eredmények: A "VEST" új integrált ruházati rendszer működőképességének megerősítése, beleértve az űrrepülési körülmények közötti ergonómiai mutatóit, amely csökkenti az ISS-re irányuló hosszú távú űrrepülésekhez tervezett ruházat súlyát és térfogatát.

ŰRGYÓGYÁSZAT, az űrrepülési tényezők hatása alatti emberi élet jellemzőit tanulmányozó orvostudomány, hogy eszközöket és módszereket dolgozzon ki az űrhajók és az állomások személyzete egészségének és teljesítményének megőrzésére. Az űrgyógyászat fő feladatai: az űrrepülési tényezők emberi szervezetre gyakorolt ​​hatásának vizsgálata; megelőzési és védekezési eszközök kidolgozása az expozíció káros következményeivel szemben; a pilóta légi járművek életfenntartó rendszerére, valamint a vészhelyzetek esetén a személyzet mentésének eszközeire vonatkozó követelmények élettani és egészségügyi-higiénés indoklása. Az űrgyógyászat fontos területei; klinikai és pszichofiziológiai módszerek és kritériumok kidolgozása a kozmonauták kiválasztásához és repülésre való felkészítéséhez; az orvosi ellenőrzés eszközeinek és módszereinek fejlesztése a repülés minden szakaszában; a betegségek megelőzésének és kezelésének kérdéseinek megoldása repülés közben, valamint a hosszú távú CP káros következményeinek kiküszöbölése. Az űrgyógyászat szorosan kapcsolódik az űrbiológiához, az űrfiziológiához és pszichofiziológiához, az űrradiobiológiához stb.

Az űrgyógyászat a repülésgyógyászatig nyúlik vissza, fejlődése a rakétatechnika megalkotásának és az űrhajózás vívmányainak köszönhető. Az állatokon végzett biológiai és fiziológiai vizsgálatok, valamint rakéták és műholdak segítségével életfenntartó rendszerek tesztelését, a CP-faktorok élettani hatásainak tanulmányozását, valamint az ember számára megvalósíthatóságának és biztonságosságának igazolását tették lehetővé. A hazai tudósok tevékenysége lehetővé tette az űrgyógyászat számos alapvető és alkalmazott problémájának megoldását, beleértve az emberi egészség és az aktív űrhajók aktív tevékenységének orvosi támogatásának hatékony rendszerének létrehozását. Ezt elősegítette az 1960-1990-es években hazánkban végzett nagy volumenű kutatások és kísérletek, mind földi modellkörülmények között, mind a vezérlőtérben a Vosztok, Voszkod, Szojuz űrhajókon, a Szaljut sorozat orbitális állomásain, "Mir" és automata eszközök (biológiai műholdak) a "Bion" sorozatból.

A repülésirányításban az emberi testet a repülési dinamikával kapcsolatos tényezők (gyorsulás, zaj, rezgés, súlytalanság stb.) hatnak; az úgynevezett hermetikusan zárt, mesterséges élőhelyű kistérfogatú helyiségben való tartózkodással összefüggő tényezők. Ezeknek a tényezőknek a CP alatti összetett hatása nem mindig teszi lehetővé, hogy szigorú ok-okozati összefüggéseket állapítsunk meg az emberben a fiziológiai paraméterek rögzített eltérései között a repülés különböző szakaszaiban.

Az összes CP-tényező közül a súlytalanság (mikrogravitáció) egyedülálló, és gyakorlatilag nem reprodukálható laboratóriumi körülmények között. Hatásának kezdeti szakaszában a test folyadékközegeinek koponya (fej felé) történő elmozdulása a hidrosztatikus nyomás megszűnése miatt, valamint az eltérésből adódó ún. szenzoros rendszerek tevékenységében stb. Orvosi és biológiai vizsgálatok kimutatták, hogy az adaptív reakciók kialakulása gyakorlatilag a test összes fiziológiai rendszerének a hosszan tartó súlytalanság körülményei között való tartózkodása káros következményekhez vezethet - kardiovaszkuláris dekompenzáció, ortosztatikus instabilitás, izomsorvadás , csontritkulás stb. A CP faktorok élettani hatását úgy is tanulmányozzuk, hogy hatásukat laboratóriumi körülmények között modellezzük speciális berendezéseken és állványokon (centrifugák, vibrációs állványok, nyomáskamrák, merülőállványok stb.).

Az ISS létrehozása, elindítása és bővítése szükségessé tette az űrrepülőgép általános orvosi támogatási rendszerének kidolgozását és megvalósítását. Az orvosi támogatás olyan szervezeti, egészségügyi, egészségügyi-higiéniai és orvosi-technikai intézkedések rendszere, amelyek célja az űrhajósok egészségének és teljesítményének megőrzése és fenntartása tevékenységük minden szakaszában. Tartalmazza: az űrhajósok orvosi kiválasztását és vizsgálatát; a személyzet orvosi és biológiai képzése; orvosi és egészségügyi támogatás emberes űrhajók fejlesztéséhez; fedélzeti orvosi és biológiai segédberendezések fejlesztése; Orvosi támogatás az űrhajósok egészségéhez és teljesítményéhez; a legénység egészségi állapotának és élőhelyének ellenőrzése az orbitális állomások lakótereiben (egészségügyi, higiéniai és sugárzásellenőrzés); a CP-tényezők szervezetre gyakorolt ​​káros hatásainak megelőzése, orvosi ellátás az indikációk szerint; a személyzet tagjai egészségének orvosi támogatása a repülés utáni időszakban, beleértve az orvosi rehabilitációs intézkedések végrehajtását.

Az emberi test káros reakcióinak megelőzésére a repülésirányítás különböző szakaszaiban (beleértve a repülés utáni rehabilitációs időszakot is) a repülés előtti előkészítő és megelőző intézkedéseket és eszközöket alkalmazzák: futópad, kerékpár-ergométer, vákuumruha. amely a test alsó felére nehezedő nyomást szimulálja, edzőruhák, expanderek, víz-só-kiegészítők, farmakológiai szerek stb. A megelőző intézkedések fő célja a súlytalansághoz való alkalmazkodás ellensúlyozása, amelyet axiális terhelés létrehozásával érnek el testre, testedzés, hidrosztatikus vérnyomás hatásának szimulálása, kiegyensúlyozott étrend annak esetleges korrekciójával. Ezen intézkedések hatékonyságát a hazai személyzet hosszú távú PT-jei megerősítették.

A különböző típusú kozmikus sugárzások magas biológiai aktivitása meghatározza a dozimetriai eszközök létrehozására, az űrhajók során megengedett dózisok meghatározására, valamint a kozmikus sugárzás káros hatásaival szembeni megelőzési és védekezési eszközök és módszerek kidolgozására irányuló intézkedések fontosságát. A sugárbiztonság biztosítása különösen fontossá válik az űrjárművek, különösen a bolygóközi küldetések hatótávolságának és időtartamának növekedésével. A világűrben vagy a bolygók felszínén végzett munka biztosítására, valamint az élet megőrzésére egy hajó vagy állomás nyomáscsökkenése esetén életfenntartó rendszerrel ellátott űrruhákat használnak.

Az űrgyógyászat a dekompressziós betegség kialakulásának mechanizmusait és megelőzésének módszereit is tanulmányozza; csökkent (hipoxia) és megnövekedett (hiperoxia) oxigéntartalom hatásai; a napi rutin megváltoztatása; a legénység tagjai kompatibilitásának pszichológiája. Az emberi élet biztosítását emberes űrhajókon és orbitális állomásokon egy olyan berendezés-komplexum hozza létre, amelyek teljesítményét a légkör, a víz, a belső felületek stb. egészségügyi, higiéniai és mikrobiológiai vizsgálatai ellenőrzik. Az űrgyógyászat külön fejezete a az űrhajósok kiválasztása és képzése.

Az Orosz Űrügynökség koordinál minden űrtevékenységet az Orosz Föderációban, beleértve a KP orvosi támogatását is. Az Orvosi és Biológiai Problémák Intézete egy állami kutatóközpont, amely az űrgyógyászat problémáit tanulmányozza, és az űrhajókban tartózkodó űrhajósok egészségéért felelős. A Yu A. Gagarinról elnevezett kozmonautaképző központ a vezető szervezet az űrhajók kiválasztásának, valamint az orvosi és biológiai előkészítésnek, valamint a repülés utáni rehabilitációnak. A RAS Űrkutatási Tudományos Tanácsának űrbiológiával és gyógyászattal foglalkozó szekciója van. Az „Aerospace and Environmental Medicine” folyóirat az űrgyógyászat problémáival foglalkozik. Az Orosz Állami Orvostudományi Egyetem Orvosi Biológiai Karának és a Moszkvai Állami Egyetem Fundamentális Orvostudományi Karának tanterveiben speciális űrfiziológiai és orvosi kurzusok szerepelnek.

Az Egyesült Államokban a NASA koordinálja az űrgyógyászattal kapcsolatos munkát; Európában - Európai Űrügynökség (ESA); Japánban - Japán Űrfejlesztési Ügynökség (JAXA); Kanadában - Kanadai Űrügynökség (CSA). A legnagyobb nemzetközi szervezetek az Űrkutatási Bizottság (COSPAR) és a Nemzetközi Asztronautikai Szövetség (IAF).

Lit.: Rövid kézikönyv az űrbiológiáról és az orvostudományról. 2. kiadás M., 1972; Az űrbiológia és az orvostudomány alapjai. Szovjet-amerikai közös kiadvány: 3 kötetben / Szerk.: O. G. Gazenko, M. Calvin. M., 1975; Űrbiológia és gyógyászat: Szovjet-amerikai közös kiadvány: 5 kötetben M., 1994-2001.

Így vagy úgy, de bolygónkon az élet a kozmikus és a bolygókörülmények kombinációjának köszönhető, hogy kialakult, és most hosszú evolúció eredményeként és képviselőjének, az embernek a személyében maga is közvetlenül az Univerzumba kerül. Úgy tűnik, ez az élet fejlődési mintája, amely már nem a múlthoz, hanem a jövőhöz kapcsolódik. Űr, bolygó és újra világűr – ez az élet univerzális körforgása, amelyet ma demonstrál az emberiség. A Földön született, a bolygón túlmutató élet felfedi kozmikus törekvését. Ez az általunk tapasztalt kozmikus kor „evolúciós” jelentősége.

A földi mikroorganizmusok akár 100 kilométeres magasságban is megtalálhatók. Ez a mérföldkő jelzi a földi élet természetes terjeszkedésének határát a világűr felé. A rakéta- és űrtechnika segítségével, vagyis „mesterségesen” azonban az ember nemcsak maga megy az űrbe, hanem állatokat, növényeket is magával visz. Először (és ez már megtörténik) az űrrepülés körülményeinek a földi élet képviselőire gyakorolt ​​hatását vizsgálják, és a jövőben új életteret alakítanak ki és rendeznek be.

Az űrben végzett biológiai kísérletek céljai sokrétűek, az asztronautika olyan gyakorlati problémáinak megoldására szolgálnak, mint például a keringési repülés veszélyességi fokának meghatározása egy élőlényre (beleértve természetesen magát az embert is), meghatározzák és megteremtik annak lehetőségét; növények bevonása az életfenntartó rendszerbe, űrrepülések során szén-dioxid-elnyelőként, oxigénszállítóként és élelmiszertermékként történő felhasználása. Emellett az űrben végzett biokísérletek alapvető tudományos jelentőséggel bírnak. Például segítenek tisztázni a sugárzás és a súlytalanság hatását az élőlények egyik titokzatos mechanizmusára - a genetikai kódra, a szülőktől a gyermekekre, az egyik élő szervezetről a másikra átadott örökletes tulajdonságok „rekordjára”.

Természetesen a gyakorlat és a tudomány számára is fontosak az élőlények viselkedésének vizsgálata hosszan tartó súlytalanságban. Szárazföldi körülmények között ilyen állapotot csak utánozni lehet (mondjuk űrruhás űrhajósok kiképzése vízi környezetben), vagy részben csak néhány percig lehet létrehozni (kiképzés meredeken ereszkedő, „zuhanó” repülőgépen). A tudósok úgy vélik, hogy az élőlények súlytalanságra adott reakciójának ismeretében kísérletileg is beazonosítható a gravitáció szerepe a földi élet keletkezésében és kialakulásában, vagyis megoldható a legfontosabb tudományos és ideológiai probléma - tesztelhető a gravitáció nagyon kozmológiai hipotézis a gravitációról, mint az élet fejlődésének fő szakaszait meghatározó tényezőről, amelyről beszéltünk.

Az űrben végzett biológiai kísérletek kényes és nagyon specifikus ügy. Kezdjük azzal, hogy az ilyen kísérleteket gyakran a kutatók közvetlen részvétele nélkül, automatikus műholdakon hajtják végre. Ehhez összetett és egyben rendkívül könnyű és kompakt berendezéseket használnak - ez elengedhetetlen követelmény a hasznos teher pályára bocsátásához. A magasabb rendű állatok számára például automata rendszereket hoznak létre, amelyek oxigént biztosítanak a légzéshez, ételhez és italhoz, és eltávolítják a salakanyagokat. Az első élőlény, amely elhagyta a bolygót, a Laika kutya volt, amelyet 1957-ben indítottak fel a második szovjet műholdról, egy hónappal a híres első Szputnyik fellövése után. A kutyákat ezután indították útnak, élve és egészségesen tértek vissza. 1983-ban és 1985-ben pedig majmok repültek az űrbe, és épségben visszatértek a Földre.

Az űrhajósok még nem visznek magukkal magasabb rendű állatokat emberes repülésekre. Az élő anyagokon végzett űrkísérletek összetettek és nagyon bonyolultak. Egy hajóban a súlytalanságával nem lehet az asztalra kihelyezni műszereket, kísérleti állatokat vagy akár növényeket, nem lehet tápláló, csíráztató, rögzítő oldattal ellátott üvegeket elhelyezni. Mielőtt ideje lenne visszanézni, mindez a levegőben köt ki, és szétszóródik a rekeszben. Ez pedig nemcsak az élményt zavarja, hanem az egész repülési programot, és talán a legénység tagjainak egészségét is fenyegeti. A levegőben lebegő apró folyadékcseppek bejuthatnak az ember légzőrendszerébe, és megzavarhatják az összetett berendezések működését. És nem minden itt található anyagot lehet nyitott edényekben tartani. Azok, amelyek csak kicsit is károsak az emberre (és a biológusoknak gyakran kell ilyen anyagokkal is foglalkozniuk), szigorú lezárást igényelnek. Ehhez hozzá kell tennünk, hogy az űrhajósok munkája még a hosszú, hónapokig tartó repüléseken is szó szerint percről percre van ütemezve; A biológiai programokon kívül sok más programot is végrehajtanak. Ezért minden kísérletnél van még egy elengedhetetlen követelmény: a műveletek maximális egyszerűsége.

Elmondjuk Önnek, hogyan fejtik ki a tudósok az ellentmondások szövevényét a kutatás céljai és a lefolytatásának szigorúan korlátozó feltételei között, és hogyan végeznek érdekes kísérleteket a gyümölcslégy - Drosophila - kísérletek példáján.

Ezek a rovarok, a kozmobilológiai kutatás veteránjai, bioműholdakon, emberes űrhajókon indultak, és automata Zond-eszközökön utaztak a Holdra és vissza. A legyek űrben tartása nem okoz nagy gondot. Nincs szükségük életfenntartó rendszerrel ellátott speciális egységekre. Egész jól érzik magukat egy közönséges kémcsőben, amelynek aljára öntöttek egy kis táplevest.

A Salyut állomásokon a Drosophila kísérleteket speciális termosztátokban, állandó, szigorúan ellenőrzött hőmérsékleten végezték. A lárvák és bábok fejlődésével kapcsolatos kísérletekre szánt biokonténer négy műanyag csőből áll, amelyeket egy négyszögletes habállvány fészkébe helyeznek. A kémcsöveket termosztátba helyezzük, amely automatikusan fenntartja a +25 fokos hőmérsékletet. Ez az eszköz, amelyet Szojuz és Szaljuton repültek, könnyű és kompakt, és nem igényel semmilyen különleges műveletet vagy megfigyelést repülés közben. A kísérlet végén, amikor a legyek egy generációja felnevelésre került, a biotartályt eltávolítják a termosztátból, és a következő szállítóhajóval küldik a Földre.

Sokkal érdekesebb azonban a gyümölcslegyek több generációjának beszerzése nulla gravitáció mellett: az eredmény Ciolkovszkij terminológiájával élve valódi „éteri lények” lennének, amelyek nemcsak fejlődnek, hanem születnek is az űrben. És ez nem terminológia kérdése, hanem a kalugai tudós egyik legmerészebb hipotézisének kísérleti megerősítése.

Egy másik készüléket készítettek az ilyen jellegű kísérletekhez. Ez egy körülbelül 10 centiméter hosszú oldalú műanyag kocka, amely tápközeggel és ajtókkal ellátott szakaszokból van összeállítva. A repülés során az űrhajósok a megfelelő időben eltávolítják ezt a kockát a termosztátból, és lehetővé teszik, hogy az első részben lévő rovarok hozzáférjenek a másodikhoz. A legyek tojásokat raknak az új „élettérre”, életet adva a következő generációnak. Az ilyen herékből tisztán kozmikus lárvák bukkannak elő. Ezek viszont bábokká, majd legyekké alakulnak, amelyek átkerülnek a készülék következő rekeszébe, és ott kikelnek a következő kozmikus utódok.

A valóságban pontosan ez történt. Az élőlények, még ha egyelőre csak gyümölcslegyek is, képesek a Földön kívül élni és szaporodni. Ez a fontos és ígéretes következtetés egy űrkísérlet alapján azt bizonyítja, hogy élet és tér nem ellenjavallt egymásnak.

Az egész űripar és a ROSCOSMOS azon dolgozik, hogy az űrtechnológiákat bevezessék az orvostudományba. A Lenta.ru utánajárt, hogy az űrből származó találmányok és fejlesztések milyen segítséget jelentenek az életek megmentésében és az egészség javításában súlyos betegségek után.

Gyors eredmények

A ROSCOSMOS-ban szereplő vállalkozások orvosi problémákat is megoldanak. Például az Űrműszerészeti Kutatóintézetben létrehoztak egy egyedülálló „BIOFOT-311” elemzőt: segítségével gyorsan végezhet gyors vérvizsgálatokat mind az űrben, mind a földön. Általában szérum és vérplazma, vizelet, valamint egyéb biokémiai folyadékok azonnali biokémiai vizsgálatára szolgál, és széles körben elterjedt.

Emellett a KP Kutatóintézete kifejlesztett egy pisztolynak kinéző biopsziás készüléket, amely belső szervek diagnosztizálására (biopszia) szolgál szövettani vizsgálat céljából szövetminta vételével, és különösen a kóros képződmények okainak azonosításával. a szerv szerkezete, a kezelési intézkedések hatékonyságának felmérése. Korábban az ilyen technológiákat kizárólag az űrgyógyászatban használták, most azonban sikeresen és hatékonyan integrálják a földi gyógyászatba.

Orbitális tömítés

A fejlett technológiákat, beleértve az orvosiakat is, gyakran tesztelik az űrben. Így a United Rocket and Space Corporation, amely a ROSCOSMOS része, a közelmúltban megállapodást írt alá a 3D Bioprinting Solutions céggel (Skolkovói rezidens), hogy létrehozzanak egy egyedülálló bionyomtatót szövetek és szervkonstrukciók mágneses biogyártására nulla gravitációs körülmények között. Nemzetközi Űrállomás (ISS).

A mágneses bionyomtató létrehozása lehetővé teszi a kozmikus sugárzás hatásaira túlérzékeny szövetek és szervkonstrukciók űrben történő nyomtatását - őrszervek (például pajzsmirigy) a kozmikus sugárzás negatív hatásainak biomonitorozására hosszú tartózkodás alatt. az űrben és a megelőző ellenintézkedések kidolgozásában. A jövőben a háromdimenziós mágneses bionyomtatási technológia segítségével korrigálhatóak lesznek az űrhajósok szöveteinek és szerveinek sérülései a hosszú távú űrrepülések során. A Földön ezt a technológiát fel lehetne használni az emberi szövetek és szervek gyorsabb bionyomtatására. A tervek szerint a bionyomtató 2018-ra készen áll majd a Nemzetközi Űrállomás fedélzetére. A kísérlet előkészítésével és lebonyolításával kapcsolatos minden munka az RSC Energia PJSC-vel és az Állami Tudományos Központtal, az IMPB RAS-val szoros együttműködésben történik.

Nem csak egy exoskeleton

Még mielőtt Jurij Gagarint felbocsátották volna az űrbe, nyilvánvaló volt, hogy repülés közben az ember kolosszális terhelést tapasztal. És miután visszatér a Földre, az űrhajósnak speciális fejlesztések segítségével rehabilitációra lesz szüksége. A helyzet az, hogy a súlytalanság miatt az űrhajósok motoros funkciói a leginkább érzékenyek a degradációra. Az ok a gravitáció hiánya, mert pontosan ennek a tényezőnek köszönhetjük az erős csontvázat, a fejlett izomrendszert és a mozgásszervi rendszert.

Sőt, ahogy a földönkívüli expedíciók egyre hosszabbak lettek, egyre alaposabban kellett átgondolni a felépülési időszakot. Az egész olyan technológiákkal kezdődött, amelyeket a legénység súlytalanság és korlátozott hely mellett is használhat. Az egyik első ilyen fejlesztés a Penguin ruha volt, amelynek célja a mozgásszervi rendszer tengelyirányú terhelése volt, és az űrhajósok támogatási és proprioceptív funkcióinak hiányát kompenzálni. Az Orosz Tudományos Akadémia Orvosbiológiai Problémái Intézetének szakemberei az 1960-as évek végén készítették el az öltönyt, és először 1971-ben tesztelték az űrben.

Az 1990-es évek elején orosz kutatók úgy döntöttek, hogy módosítják a Penguint mozgászavarban, például agyi bénulásban szenvedő betegek kezelésére és rehabilitációjára. Az első prototípust "Adele"-nek hívták, és agyi bénulásban szenvedő gyermekek kezelésére használták. Az öltöny továbbra is lehetővé teszi a helyes járási készségek fejlesztését és egy új motoros sztereotípia megszilárdítását, helyreállítva a funkcionális kapcsolatokat és növelve a megfelelő szövetek trofizmusát.

Ezen túlmenően gyorsan felmerült a kérdés, hogy olyan öltönyt kell készíteni, amely segít helyreállítani a motoros funkciókat azoknak az embereknek, akik agyvérzést vagy traumás agysérülést szenvedtek, és ennek következtében bénulást és parézist szenvedtek. Erre a célra a korábbi fejlesztések alapján és új know-how bevonásával készült el a Regent axiális töltésű orvosi ruha.

A rendszer a következőképpen működik: az ruha hosszirányú terhelést hoz létre vagy növeli a vázszerkezeteket, és növeli az izomterhelést a mozgások végzése során, ami viszont segít az anyagcsere-folyamatok szabályozásának javításában. Ezenkívül a „Regent” kompenzálja a proprioceptív funkciók hiányát, elősegítve ezzel a betegek teljes vagy részleges rehabilitációját.

Az öltöny az Orosz Tudományos Akadémia és az Egészségügyi Minisztérium alárendeltségébe tartozó intézményekben több száz betegen esett át kiterjedt tesztelésnek. Ennek eredményeként a kutatók azt találták, hogy a „Regent” nemcsak a motoros, hanem a magasabb mentális funkciókra is pozitív hatással van! Így sok betegnél a rendszeres használat után sokkal gyorsabban helyreállt a beszéd és a koncentráció.

Fotó: Az Orosz Föderáció elnökének igazgatása, Szövetségi Állami Költségvetési Intézmény 1. számú Klinikai Kórház

Az Űrgyógyászati ​​Központ azonban nem állt meg itt – a Corvit készüléket az űrhajósok rehabilitációjára hozták létre, amely az emberi láb támasztó reakcióját utánozza. A készülék egyedisége, hogy lehetővé teszi a lábra gyakorolt ​​fizikai hatás mutatóinak szimulálását járás közben: a nyomás mértékét, az idő jellemzőit. A támogatási stimuláció módszere, amely alapján a Corvit létrejött, nemcsak az űrhajósok, hanem egész betegcsoportok számára is hasznosnak bizonyult. Különösen az agyi bénulásban szenvedő betegek komplex rehabilitációjára használják, mivel a Corvit lehetővé teszi az állás és a járás maximális normalizálását, a koordináció javítását és a hajlító- és feszítőizmok egyensúlyának helyreállítását.

Ezenkívül az orvosok és pácienseik számos szimulátorral és egyéb eszközzel állnak rendelkezésükre, amelyek hozzájárulnak rehabilitációjukhoz és a normális életbe való visszatéréshez.

Teljes stimuláció

Egy másik érdekes technológia, amelyet korábban kizárólag az űrgyógyászatban használtak, az alacsony frekvenciájú elektromos stimuláció. Kezdetben ezt a módszert azért fejlesztették ki, hogy megakadályozzák az űrben való tartózkodás negatív hatásait az emberi testre. Különösen az emberi izmok funkcionális képességeinek helyreállításáról és fenntartásáról beszélünk hipokinézia és mikrogravitáció esetén.

A probléma megoldására a tudósok egy teljes értékű öltönyt és egy hordozható elektromos stimulátort fejlesztettek ki. A legelső tesztekre a Mir állomáson került sor, a módszer teljesen bevált, és a megfelelő eszközöket a ROSCOSMOS továbbra is használja az ISS-en.

Ezenkívül az alacsony frekvenciájú elektromos stimulációt sikeresen alkalmazták a Földön traumás betegségekben szenvedők, valamint a mozgásszervi rendszerrel kapcsolatos különféle problémákkal küzdők kezelésére. Ennek fényében különösen fontos az a képesség, hogy a módszer segítségével megőrizhető és helyreállítható az izomtulajdonságok részben vagy teljesen immobilizált betegekben. Ezeket a technológiákat a sportgyógyászatban is aktívan használják.

Repüljünk!

A kutatók már az első űrhajósok képzésekor is szembesültek azzal, hogy a súlytalanságot szimulálják a Földön. Ennek a tevékenységnek az egyik gyümölcse a száraz merítési módszer kifejlesztése volt, amelyet aktívan alkalmaznak az űrhajósok képzésére és későbbi rehabilitációjára. Különösen népszerű az úgynevezett merülőfürdők használata.

Használatuk elősegíti az izomlazulást, segít megszabadulni a görcsöktől és helyreállítani az izomtónust. Emellett a merülőfürdők hasznosak a depresszió, a duzzanat és a fájdalom megszüntetésére, valamint a szív tehermentesítésére és a vérnyomás csökkentésére is hatással vannak.

A közelmúltban ilyen komplexeket használnak a koraszülöttek rehabilitációjára és megőrzésére. De még korábban a merülőfürdőket helyreállító kezelésre kezdték használni a pszichoneurológiában, traumatológiában, ortopédiai és egyéb területeken.

Veszélyek és egyebek

Orosz tudósok a ROSCOSMOS támogatásával orvosi adszorpciós oxigénkoncentrátort fejlesztettek ki, hogy oxigénnel dúsított atmoszférát hozzanak létre közvetlenül a környező levegőből, például beltéren. Ma ezt az eszközt gyakran használják a mentők és más sürgősségi szolgálatok érzéstelenítés és újraélesztés során.

Az extrém medicina képviselőinek ma már rendelkezésükre állnak termokémiai oxigéngenerátorok is, amelyeket eredetileg tartalék oxigénforrásként hoztak létre emberes küldetések során a fő oxigéntermelő rendszerek meghibásodása esetén. Most ezeket a generátorokat a Védelmi Minisztérium, a Vészhelyzetek Minisztériuma és Oroszország Belügyminisztériuma használja.

Az űrállomások tartalék oxigénellátására a Courier komplexumot is kifejlesztették, amelyet ma már aktívan használnak a katasztrófagyógyászatban, hogy oxigént nyerjenek a környező levegőből. Ugyanakkor a komplexum közvetlenül a fogyasztás helyén képes oxigént termelni, és nem igényel fogyóanyag-tartalékot.

Végül orosz kutatók létrehozták a „Malysh” eszközt, amellyel egy lakott, lezárt tárgyban, például egy űrhajó kabinjában lévő embert menthetnek ki. Az eszköz a mesterséges gázkörnyezet kialakításának koncepcióján alapul, és most kerül bevezetésre az extrém szolgálatok számára.

Tehát az űr sokkal közelebb van, mint amilyennek látszik: segít kezelni az embereket és megmenteni az életüket. És ROSCOSMOS és szövetségesei ebben a nemes küldetésben nem állnak meg itt, és nem haladnak előre.

Önkormányzati költségvetési oktatási intézmény

8. számú alapközépiskola

„Kozmonautika” regionális verseny

"Űrbiológia és gyógyászat" jelölés

"Ember és űr: Biológiai és orvosi kutatás az űrben"

Befejezte a munkát

Vinicsenko Natalia Vasziljevna

matematika-fizika tanár

Donyeck város, Rosztovi régió

2016

Bevezetés Űrbiológia és orvostudomány - komplex tudomány, amely az emberi élet és más szervezetek jellemzőit vizsgálja űrrepülési körülmények között. Az űrbiológia és az orvostudomány területén végzett kutatások fő célja az életfenntartó eszközök és módszerek fejlesztése, az űrhajók és állomások személyzetének egészségének és teljesítményének megőrzése a változó időtartamú és összetettségű repülések során. Az űrbiológia és az orvostudomány elválaszthatatlanul kapcsolódik a kozmonautikához, a csillagászathoz, az asztrofizikához, a geofizikához, a biológiához, a repülésgyógyászathoz és sok más tudományhoz.

A téma aktualitása meglehetősen nagy modern és rohanó 21. századunkban.

Az „Orvosi és biológiai kutatások az űrben” téma felkeltette az érdeklődésünket, és úgy döntöttünk, hogy erről a témáról készítünk egy kutatást.

2016 jubileumi év – 55 éve az első emberi repülésnek az űrbe. Ősidők óta vonzza és vonzza az embert a csillagos égbolt. A repülőgépek megalkotásának álma a világ szinte minden népének mítoszaiban, legendáiban és meséiben tükröződik. A férfi nagyon szeretett volna repülni. Először úgy döntött, hogy szárnyakat csinál magának, mint egy madár. Feljebb mászott a hegyekbe, és olyan szárnyakkal ugrott le. De ennek következtében csak a karját és a lábát törte el, de ez nem kényszerítette az embert arra, hogy feladja álmát. És kitalált egy fém madarat rögzített szárnyakkal, és repülőgépnek nevezte. Teltek az évek, és fejlődött a modern repülés. Fejlődése egy egész történet, sok csodálatos és nagyon érdekes tudományoldallal. Az expedíciók a Föld minden szegletébe mennek. A tudósok keresik, megtalálják és újra felfedezik az ismeretlent, hogy átadják az embereknek. Miután behatoltak az űrbe, az emberek nemcsak egy új teret fedeztek fel, hanem egy hatalmas, szokatlan világot fedeztek fel, amely hasonló egy feltáratlan kontinenshez. Az egyedi körülmények – vákuum, súlytalanság, alacsony hőmérséklet – a tudomány és a termelés új ágait teremtették meg.

Csodálatos tudósunk, K. E. Ciolkovszkij azt mondta:

"...Az emberiség nem marad örökké a Földön, hanem a fény és az űr után törekvően először félénken áthatol a légkörön túlra, majd meghódítja az egész napkörüli teret."

Most tanúi vagyunk, hogyan válnak valóra a tudós prófétai szavai. A tudomány és a technológia gyors fejlődése lehetővé tette, hogy 1957 októberében az első mesterséges földi műholdat alacsony földi pályára bocsássák. Az ember 1961-ben lépett ki először „bölcsőjéből” az univerzum hatalmas kiterjedésébe. Négy évvel később pedig kisétált az űrhajóból, és űrruhája vékony üvegén keresztül oldalról nézte a Földet. Így kezdődött az emberiség űrkorszaka, megkezdődött az űrkutatás, és megkezdődött egy új speciális szakma kialakulása - az űrhajós. Ennek a szakmának a kezdetét a bolygó első űrhajósa, Yu A. Gagarin repülése teremtette meg.

Az űrhajós olyan személy, aki az űrtechnológiát teszteli és az űrben működteti.

Az űrhajós egy felfedező. Minden nap a pályán kísérleti munka egy űrlaboratóriumban.

Az űrhajós a biológus szerepét tölti be, élő szervezetek megfigyelését végzi.

Az űrhajós akkor orvos, ha részt vesz a legénység tagjainak egészségével kapcsolatos orvosi kutatásban.

Az űrhajós építő, szerelő.

A tudósok meggyőződése, hogy az élőlények súlytalanságban is élhetnek. Az űrbe vezető út nyitva volt. Gagarin repülése pedig bebizonyította, hogy az ember fel tud emelkedni az űrbe, és sértetlenül visszatérhet a Földre.
Indul. Orvosi és biológiai kutatások a 20. század közepén.

A következő mérföldköveket tekintik az űrbiológia és az orvostudomány fejlődésének kiindulópontjainak: 1949 - először vált lehetővé a biológiai kutatások elvégzése rakétarepülések során; 1957 - először küldtek élőlényt (Lajka kutyát) Föld-közeli keringési repülésre a második mesterséges földi műholdon; 1961 - az első emberes repülés az űrbe, Yu A. Gagarin. Az orvosilag biztonságos emberi repülés lehetőségének tudományos alátámasztása érdekében az űrhajók kilövésére, orbitális repülésére, leszállására és leszállására jellemző behatások toleranciáját, valamint az űrhajósok biotelemetriai berendezések és életfenntartó rendszerek működését tanulmányozták. tesztelték. A fő figyelmet a súlytalanság és a kozmikus sugárzás testre gyakorolt ​​hatásának tanulmányozására fordították. Laika (űrhajós kutya) 1957R a rakétákkal, a második mesterséges műholddal (1957), a forgó űrhajó-műholdakkal (1960-1961) végzett biológiai kísérletek eredményei, kombinálva a földi klinikai, fiziológiai, pszichológiai, higiéniai és egyéb vizsgálatok adataival, valóban megnyitották az utat az ember számára. az űrbe. Ezenkívül az űrben végzett biológiai kísérletek az első emberi űrrepülés előkészítésének szakaszában lehetővé tették számos olyan funkcionális változás azonosítását, amelyek a szervezetben a repülési tényezők hatására következnek be, és ez volt az alapja a későbbi állatokon végzett kísérletek tervezésének. és növényi szervezetek ember által vezetett űrhajók, orbitális állomások és bioműholdak repülései során. A világ első biológiai műholdja egy kísérleti állattal - a "Laika" kutyával. 1957. november 3-án állították pályára. És 5 hónapig maradt ott. A műhold 1958. április 14-ig állt pályán. A műhold két rádióadóval, egy telemetriai rendszerrel, egy szoftvereszközzel, a Nap sugárzásának és a kozmikus sugarak tanulmányozására szolgáló tudományos műszerekkel, regenerációs és hőszabályozó rendszerekkel rendelkezett a kabinban szükséges feltételek fenntartásához. az állat létére. Megszerezték az első tudományos információkat egy élő szervezet állapotáról űrrepülési körülmények között.

Kevesen tudják, hogy mielőtt egy embert az űrbe küldtek, számos kísérletet végeztek állatokon, hogy azonosítsák a súlytalanság, a sugárzás, a hosszú repülés és más tényezők élő szervezetre gyakorolt ​​​​hatását. Az állatok megtették első repüléseiket a sztratoszférába. Egy férfi kost, kakast és kacsát küldött első hőlégballonos repülésére. 1951-től 1960-ig kísérletsorozatot végeztek az élő szervezetek túlterhelésre, rezgésekre és súlytalanságra adott reakciójának tanulmányozására a geofizikai rakétakilövések során. A második indítási sorozatban 1954-1956. 110 km-es magasságig a kísérletek célja az volt, hogy állatoknak szánt szkafandereket teszteljenek a kabin nyomásmentessége mellett. Az űrruhás állatokat kidobták: az egyik kutyát 75-86 km-es magasságból, a másodikat 39-46 km-es magasságból.Az állatokkal való repülés a mai napig nem áll le. Az állatok világűrbe repülései továbbra is sok hasznos információval szolgálnak. Így a Bion-M műhold különböző élő szervezetekkel a fedélzetén egy hónapig tartó repülése rengeteg anyagot szolgáltatott a sugárzás és az elhúzódó súlytalanság szervezet létfontosságú funkcióira gyakorolt ​​hatásának vizsgálatához.

EUMíg korábban a túlterhelések és a kozmikus sugárzás élő szervezetekre gyakorolt ​​hatásai érdekelték a tudósokat, most az idegrendszer és az immunrendszer munkájára irányul a fő figyelem. Ugyanilyen fontos az űrrepülési tényezők hatásának vizsgálata a szervezet regenerációs és reproduktív funkcióira. Különösen érdekes a biológiai szaporodás teljes ciklusának újrateremtése súlytalan körülmények között. Miért?Előbb-utóbb űrbeli letelepedések és ultrahosszú repülések várnak ránk más csillagokhoz.

Mielőtt azonban az űrrepülések sikerrel jártak volna, 18 kutya pusztult el a tesztelés során. Haláluk nem volt hiábavaló. Csak az állatoknak köszönhetően vált lehetővé az űrrepülés az emberek számára. És ma már senki sem kételkedik abban, hogy az emberek számára szükség van a térre. Az első, 18 napos hosszú repülés előtt Nyikolajev és Szevasztyanov 22 napra a világűrbe küldte Veterok és Ugolya kutyát. Érdekes módon mindig csak korcsokat küldtek az űrbe. Ok? Intelligensebbek és szívósabbak, mint fajtiszta társaik. Veterok és Ugolek teljesen meztelenül tértek vissza az űrből. Vagyis a szőr nélkül, ami a rosszul felszerelt szkafanderekben maradt, amelyeket a kutyák dörzsöltek a végtelen napokon keresztül. Kimutatták, hogy az űrrepülések során a szervezetben megfigyelhető változások fő környezeti tényezője a súlytalanság. Azonban nem okoz gén- és kromoszómális mutációkat, a sejtosztódás mechanizmusa általában nem sérül.

1990. március 22-én egy fürj egy különleges űrkeltetőben eltörte egy tarka, szürkésbarna tojás héját, és ez lett az első élőlény, aki az űrben született. Szenzáció volt! A nulla gravitációjú japán fürjekkel végzett kísérletek végső célja egy életfenntartó rendszer létrehozása az űrrepülőgépek személyzete számára a rendkívül hosszú bolygóközi űrrepülések során. A Mir orbitális állomásra a teherhajóval egy 48 fürjtojást tartalmazó konténer ment, amelyet az űrhajósok óvatosan helyeztek el az űr „fészekben”. A várakozás feszült volt, de pontosan a 17. napon az első petesejt pályára robbant. Egy új, mindössze 6 grammos űrlakó megpiszkálta a kagylót. A biológusok legnagyobb örömére ugyanez történt a földi kontrollinkubátorban is. Az első csirke után megjelent egy második, egy harmadik... Egészségesek, fürgeek, jól reagáltak a hangra és a fényre, csipegető reflexük volt. Azonban nem elég az űrben születni, alkalmazkodni kell annak zord körülményeihez. Jaj...

A fürjek képtelenek voltak alkalmazkodni a súlytalansághoz. Kaotikusan repültek a kabinban, mint a pihe, nem tudtak megfogni a rácsokat. A test térbeli rögzítésének hiánya miatt nem tudtak önállóan táplálkozni, és ezt követően meghaltak. 3 fióka azonban visszatért a Földre, akik szintén túlélték a visszarepülést. De a biológusok szerint ez a kísérlet bizonyította a legfontosabbat - a súlytalanság nem bizonyult leküzdhetetlen akadálynak a szervezet fejlődésében.

Mielőtt az emberek az űrbe repültek, az űrutazás biológiai hatásainak tanulmányozása érdekében néhány állatot orbitális és szuborbitális repülésekre indítottak a világűrbe, köztük számos, az emberhez fiziológiában legközelebb álló majmot. A repülésre való felkészülés során a tudósok azt találták, hogy az űrrepülésre szánt majmok mindössze 2 hónap alatt elsajátítják a feladatot, és bizonyos szempontból valóban jobbak az embereknél. Például a reakciósebességben. A majomnak 19 percébe telt elvégezni a „cél oltás” gyakorlatot. És az embernek egy órája van ugyanazt a feladatot elvégezni! A rakéták és az első mesterséges földi műholdak repülései során végzett tesztek megnyitották az ember számára az utat az űrbe, és nagymértékben meghatározták az emberes űrhajózás fejlődését. A következő változásokat észleltük: sejtinaktiváció; gén- és kromoszómamutációk megjelenése; potenciális károsodás előfordulása, amely csak egy idő után valósul meg mutációkban; zavarok a mitózis lefolyásában.

Mindez azt jelzi, hogy az űrrepülési tényezők képesek a kromoszómák genetikai változásainak teljes mennyiségét előidézni. Az űrbiológia és az orvostudomány terén elért előrelépések jelentősen hozzájárultak az általános biológia és orvostudomány problémáinak megoldásához. Az űrbiológia nagy hatással volt az ökológiára, elsősorban a humánökológiára, valamint az életfolyamatok és az abiotikus környezeti tényezők kapcsolatának vizsgálatára. Az űrbiológiával kapcsolatos munkát különféle típusú élő szervezeteken végzik, a vírusoktól az emlősökig. A Szovjetunióban már több mint 56 és több mint 36 típusú biológiai tárgyat használtak a világűrben végzett kutatásokhoz, az Egyesült Államokban pedig több mint 36-ot.

Ez a biológiai kutatás hosszú múltra tekint vissza, az elmúlt 40 évre nyúlik vissza, a NASA és Oroszország együttműködésével ez idő alatt, ami egészen figyelemre méltó" – mondja Nicole Raoult, a NASA projektmenedzsere. Míg a projektet a Roscosmos, egy nemzetközi tudóscsoport irányítja. felügyeli a kísérleteket A Bion-M1 küldetés Oroszország első küldetése az űrbe 17 év óta.

A Bion-M1 célja, hogy segítse a tudósokat megérteni, hogy a hosszú távú űrrepülések milyen hatással lehetnek az űrhajósokra. "A küldetés egyedi jellege abban rejlik, hogy 30 napos küldetésről van szó. A legtöbb más küldetés nem küldött állatokat az űrbe ilyen hosszú ideig" - számol be Raoult. "Számunkra az a nagy dolog, hogy összehasonlítható adatokkal rendelkezünk a mai adatokkal." fontos megérteni, hogy képesek lesznek-e szaporodni az űrben. Egyes küldetések akár évtizedekig is eltarthatnak, így a NASA egyik tudósa egereken vizsgálja majd a spermiumok mozgékonyságát páros repülés közben ezért csak hímeket választottak erre az útra A Bion-M tudományos apparátuson kívül a Szojuz-2.1a rakéta hat kis műholdat bocsát pályára, köztük az orosz AIST-t, az amerikai Dove-2-t. A dél-koreai G.O.D.Sat műhold, valamint a német BeeSat-2, Beesat-3 és SOMP.

A Szojuz-13 repülése során az űrrepülési tényezők hatását vizsgálták az alacsonyabb rendű növények - a chlorella és a békalencse - fejlődésére. Vizsgálatot végeztek kétféle mikroorganizmus - hidrogénbaktériumok és urobaktériumok - kifejlődéséről súlytalanság körülményei között, és a kísérlet eredményeként fehérjetömeget kaptak biokémiai összetételének későbbi elemzéséhez. A bolygóközi repülés csak akkor válhat valósággá, ha megbízható, zárt ciklusú életfenntartó rendszereket hoznak létre. Az elvégzett kísérletek hozzájárultak ennek az összetett problémának a megoldásához. A Szojuz-13 fedélzetén volt egy zárt ökológiai rendszer „Oasis-2” - egy biológiai és technikai rendszer bizonyos típusú mikroorganizmusok tenyésztésére. Ez a berendezés két hengerből, mikroorganizmusok fermentorából állt, amelyek folyadékot és gázt tartalmaztak, amelyek egyik hengerből a másikba jutottak. Az egyik fermentorba hidrogén-oxidáló baktériumokat helyeztek el - a növekedés energiaforrásaként használt mikroorganizmusokat, elsősorban a víz elektrolíziséből nyert szabad hidrogént. Egy másik fermentor urobaktériumokat tartalmazott, amelyek képesek a karbamid lebontására. Elnyelték az első hengerben képződött oxigént, és szén-dioxidot bocsátottak ki. A szén-dioxidot pedig a hidrogénoxidáló baktériumok használták fel biomassza szintetizálására. Ily módon egy zárt rendszer működött folyamatosan kétféle mikroorganizmus helyreállítása A rendszer teljesen elszigetelődött a hajó légkörétől, de elvileg a mikroorganizmusok ugyanolyan könnyen felszívták a kabin légköréből a szén-dioxidot, ill. a biomassza táplálékul szolgálhatna az űrhajósok számára. A legénység tagjai által gyűjtött tömegmintákat alapos tanulmányozás céljából visszahozták a Földre. Az Oasis-2 rendszerben a mikrobakultúra biomassza több mint 35-szörösére nőtt a repülés során. Ennek a kísérletnek az eredményei fontos lépést jelentettek új életfenntartó rendszerek létrehozásában.

A biológiai kutatás 1. szakasza .

Az 1940-1950-es években kutyás repüléseket végeztek, hogy tanulmányozzák: A kabin tömítettségét. Nagy magasságból való kilökődés és ejtőernyőzés módszerei. A kozmikus sugárzás biológiai hatásai

Következtetés: Rendkívül szervezett állatok toleranciája a gyorsítási módokkal szemben rakéta repülés közben és dinamikus súlytalanság állapotában akár 20 percig

A kutatás 2. szakasza. A Laika kutya hosszú repülése a szovjet AES-2-n.

A biológiai kutatás 3. szakasza űrhajó-műholdak (SCS) létrehozásával kapcsolatos, ami lehetővé tette az új biológiai objektumok „legénységének” drámai bővítésétkutyák, patkányok, egerek, tengerimalacok, békák, gyümölcslegyek, magasabb rendű növények (Tradescantia, búza magvak, borsó, hagyma, kukorica, nigella, különböző fejlődési stádiumú palánták), csigatojásokon, egysejtű algák (chlorella), emberi és állati szövetek, baktériumtenyészetek, vírusok, fágok, egyes enzimek tenyésztése.

kutatási programok a Föld-Hold-Föld útvonalon

A kutatásokat a „3ond” sorozat állomásai végezték 1968 szeptemberétől októberig, az állomásokon teknősök, gyümölcslegyek, hagyma, növényi magvak, különböző chlorella törzsek, E. coli helyeztek el.

Vizsgálták az ionizáló sugárzás hatásait.

Ennek eredményeként nagyszámú kromoszóma-átrendeződést figyeltek meg a fenyő- és árpamagban, a mutánsok számának növekedését pedig a chlorellában.. A szalmonella agresszívebbé vált.A „Kozmosz-368” szovjet műholdon (1970) kísérleteket végeztek különféle biológiai objektumokkal (magvak, magasabb rendű növények, békatojások, mikroorganizmusok stb.).

A biológiai kutatások eredményeként megállapították, hogy az ember viszonylag hosszú ideig élhet és dolgozhat űrrepülési körülmények között.

Mivel az emberiség a közeljövőben elkezdi kolonizálni a Holdat és Naprendszerünk más kozmikus testeit, valószínűleg szeretne tudni azokról a kockázatokról és egészségügyi problémákról, amelyek bizonyos valószínűséggel megjelenhetnek az űrben. telepesek?

A kutatás feltárta azt a 10 legvalószínűbb egészségügyi problémát, amellyel az emberi űrtelepülés korszakának úttörői szembesülni fognak (ha nem oldjuk meg őket eddig).

Szív problémák

Egy nyugati orvosi tanulmány és 12 űrhajós megfigyelése kimutatta, hogy a mikrogravitációnak való hosszan tartó expozíció esetén az emberi szív 9,4 százalékkal gömbölyűbbé válik, ami viszont különféle problémákat okozhat a működésében. Ez a probléma különösen a hosszú űrutazások során válhat aktuálissá, például a Marsra.

„A szív az űrben egészen másként működik, mint a Föld gravitációjában, ami viszont izomtömeg-veszteséghez vezethet” – mondja Dr. James Thomas, a NASA munkatársa.

"Mindennek súlyos következményei lesznek, ha visszatérünk a Földre, ezért jelenleg olyan lehetséges módszereket keresünk, amelyekkel elkerülhető vagy legalábbis csökkenthető ez az izomtömeg-veszteség."

A szakemberek megjegyzik, hogy a Földre való visszatérés után a szív visszanyeri eredeti formáját, de senki sem tudja, hogyan fog viselkedni testünk egyik legfontosabb szerve a hosszú repülések után. Az orvosok már tudnak olyan esetekről, amikor a hazatérő űrhajósok szédülést és tájékozódási zavart tapasztaltak. Egyes esetekben éles vérnyomásváltozás lép fel (éles csökkenés következik be), különösen akkor, ha egy személy megpróbál talpra állni. Ezenkívül egyes űrhajósok aritmiát (szabálytalan szívritmust) tapasztalnak küldetések során.

A kutatók megjegyzik, hogy olyan módszereket és szabályokat kell kidolgozni, amelyek lehetővé teszik a mélyűrutazók számára, hogy elkerüljék az ilyen típusú problémákat. Mint már említettük, az ilyen módszerek és szabályok nemcsak az űrhajósok számára lehetnek hasznosak, hanem a Földön élő hétköznapi emberek számára is – a szívproblémákkal küzdőknek, valamint azoknak, akiknek ágynyugalom van előírva.

Az űrhajósok érelmeszesedésének (érbetegség) kialakulásának felgyorsítása érdekében megkezdődött egy ötéves kutatási program az űrnek való kitettség szintjének meghatározására.

Alváshiány és altatók használata

Egy tíz éven át tartó tanulmány kimutatta, hogy az űrhajósok jelentős alváshiányban szenvednek az űrmissziók kezdetét megelőző hetekben és alatt. A megkérdezettek közül négyből három elismerte, hogy gyógyszereket használt az alvás elősegítésére, pedig az ilyen gyógyszerek használata veszélyes lehet űrhajó repülése vagy egyéb berendezések kezelése közben. A legveszélyesebb helyzet ebben az esetben az lehet, amikor az űrhajósok egyszerre vették be ugyanazt a gyógyszert. Ilyenkor, ha sürgős megoldást igénylő vészhelyzet adódik, egyszerűen átaludhatnák.

Annak ellenére, hogy a NASA előírta, hogy minden űrhajósnak legalább napi nyolc és fél órát kell aludnia, a legtöbbnek csak körülbelül hat órát pihenhet naponta a küldetések során. A testet érő ilyen stressz súlyosságát tovább súlyosbította az a tény, hogy a repülés előtti edzés utolsó három hónapjában az emberek napi hat és fél óránál kevesebbet aludtak.

Dr. Charles Kzeiler, a témával foglalkozó vezető kutató: „A Holdra, Marsra és azon túlra irányuló jövőbeni küldetésekhez hatékonyabb intézkedések kidolgozására lesz szükség az alváshiány kezelésére és az emberi teljesítmény optimalizálására az űrrepülés során.

„Ezek az intézkedések magukban foglalhatják az elvégzendő munkarend módosítását, figyelembe véve az ember bizonyos fényhullámoknak való kitettségét, valamint a személyzet viselkedési stratégiájának megváltoztatását, hogy kényelmesebben lépjenek be az alvási állapotba, ami elengedhetetlen a helyreállításhoz. egészséget, erőt és jó hangulatot másnap"

Halláscsökkenés

Tanulmányok kimutatták, hogy az űrsikló-küldetések óta egyes űrhajósok átmeneti jelentős és kevésbé jelentős halláskárosodást tapasztaltak. Leggyakrabban akkor vették észre, amikor az emberek magas hangfrekvenciának voltak kitéve. A Szaljut 7 szovjet űrállomás és az orosz Mir legénységének tagjai szintén enyhe vagy nagyon jelentős halláskárosodást szenvedtek, miután visszatértek a Földre. Ismét minden esetben a részleges vagy teljes átmeneti hallásvesztés oka a magas hangfrekvenciáknak való kitettség volt.

A Nemzetközi Űrállomás személyzetének minden nap füldugót kell viselnie. Az ISS fedélzetén zajló zaj csökkentése érdekében többek között speciális hangszigetelő párnák alkalmazását javasolták az állomás falain belül, valamint csendesebb ventilátorok felszerelését.

A zajos háttér mellett azonban más tényezők is befolyásolhatják a halláskárosodást: például az állomáson belüli légkör állapota, a megnövekedett koponyaűri nyomás, valamint az állomáson belüli megnövekedett szén-dioxid szint.

2015-ben a NASA az ISS legénységének segítségével elkezdte tanulmányozni azokat a lehetséges módszereket, amelyekkel elkerülhető a halláskárosodás hatása az egész éves küldetések során. A tudósok azt szeretnék látni, hogy meddig lehet ezeket a hatásokat elkerülni, és meg akarják határozni a halláskárosodással járó elfogadható kockázatot. A kísérlet kulcsfontosságú célja annak meghatározása lesz, hogyan lehet a halláskárosodást teljes mértékben minimalizálni, nem csak egy adott űrmisszió során.

Vese kövek

A Földön minden tizedik embernél előbb-utóbb kialakul a vesekő probléma. Ez a kérdés azonban sokkal akutabbá válik, ha űrhajósokról van szó, mivel az űrviszonyok között a test csontjai még gyorsabban kezdenek tápanyagokat veszíteni, mint a Földön. A szervezetben sók (kalcium-foszfát) szabadulnak fel, amelyek áthatolnak a véren és felhalmozódnak a vesékben. Ezek a sók tömörödhetnek, és kőzetekké válhatnak. Sőt, ezeknek a köveknek a mérete a mikroszkopikustól az egészen komolyig változhat - akár egy dió nagyságáig. A probléma az, hogy ezek a kövek elzárhatják a vérereket és más áramlásokat, amelyek táplálják a szervet, vagy eltávolítják a hulladékot a vesékből.

Az űrhajósok számára a vesekő kialakulásának kockázata veszélyesebb, mivel a mikrogravitációs körülmények csökkenthetik a vér mennyiségét a szervezetben. Ezenkívül sok űrhajós nem iszik meg napi 2 liter folyadékot, ami viszont biztosíthatja testük teljes hidratáltságát, és megakadályozhatja, hogy a kövek megrekedjenek a vesékben, és a vizelettel együtt kiürüljenek a részecskéik.

Meg kell jegyezni, hogy legalább 14 amerikai űrhajósnál szinte azonnal űrküldetésük befejezése után vesekő-probléma alakult ki. 1982-ben a szovjet Szaljut 7 állomáson a legénység egyik tagjában akut fájdalom esetét rögzítették. Az űrhajós két napig súlyos fájdalmaktól szenvedett, míg társának nem volt más választása, mint tehetetlenül nézni kollégája szenvedését. Eleinte mindenki azt hitte, hogy akut vakbélgyulladásról van szó, de egy idő után az űrhajós vizelettel együtt egy kis vesekőt is átengedett.

A tudósok már régóta dolgoznak egy olyan speciális ultrahanggép kifejlesztésén, amely akkora, mint egy asztali számítógép, amely képes észlelni a veseköveket, és hanghullámok impulzusaival eltávolítani. Úgy tűnik, egy Marsra tartó hajó fedélzetén egy ilyesmi mindenképpen jól jöhet.

Tüdőbetegségek

Bár még nem tudjuk biztosan, hogy a más bolygókról vagy aszteroidákról származó por milyen negatív egészségügyi hatásokat okozhat, a tudósok ismernek néhány nagyon kellemetlen hatást, amelyek a holdpornak való kitettség következtében jelentkezhetnek.

A por belélegzésének legsúlyosabb hatása valószínűleg a tüdőt érinti. A holdpor hihetetlenül éles részecskéi azonban nemcsak a tüdőben, hanem a szívben is komoly károkat okozhatnak, ugyanakkor egy csomó különféle betegséget okozhatnak, a súlyos szervi gyulladásoktól a rákig. Az azbeszt például hasonló hatásokat okozhat.

Az éles porrészecskék nemcsak a belső szerveket károsíthatják, hanem gyulladást és horzsolást is okozhatnak a bőrön. A védelem érdekében speciális többrétegű kevlárszerű anyagokat kell használni. A holdpor könnyen károsíthatja a szem szaruhártyáját, ami viszont a legsúlyosabb vészhelyzet lehet az ember számára az űrben.

A tudósok sajnálják, hogy nem tudják modellezni a holdtalajt, és nem tudják elvégezni a szükséges tesztek teljes körét a holdpor testre gyakorolt ​​hatásának meghatározásához. A probléma megoldásának egyik nehézsége az, hogy a Földön a porrészecskék nincsenek vákuumban, és nincsenek állandóan kitéve sugárzásnak. Csak a közvetlenül a Hold felszínén lévő porral kapcsolatos több kutatás, nem pedig laboratóriumi kutatás biztosítja majd a tudósok számára azokat az adatokat, amelyekre szükségük van ahhoz, hogy hatékony védekezési módszereket fejlesszenek ki ezekkel az apró mérgező gyilkosokkal szemben.

Az immunrendszer meghibásodása

Immunrendszerünk megváltozik és reagál testünk minden, a legkisebb változására is. Az alváshiány, a nem megfelelő tápanyagbevitel, vagy akár az egyszerű stressz mind gyengíti immunrendszerünket. De ez a Földön van. Az immunrendszer térbeli változása végső soron megfázáshoz vezethet, vagy sokkal súlyosabb betegségek kialakulásának lehetőségét hordozza magában.
Az űrben az immunsejtek eloszlása ​​a szervezetben nem sokat változik. E sejtek működésében bekövetkező változások sokkal nagyobb veszélyt jelenthetnek az egészségre. Amikor a sejtműködés hanyatlik, az emberi szervezetben már elnyomott vírusok újra felébredhetnek. És ezt gyakorlatilag rejtetten, anélkül, hogy a betegség tüneteit mutatná. Amikor az immunsejtek aktivitása növekszik, az immunrendszer túlreagál az ingerekre, allergiás reakciókat és egyéb mellékhatásokat, például bőrkiütéseket okozva.

„Az olyan dolgok, mint a sugárzás, a baktériumok, a stressz, a mikrogravitáció, az alvászavarok és még az elszigeteltség is, mind hatással lehetnek a legénység tagjainak immunrendszerére” – mondja Brian Krushin, a NASA immunológusa.

"A hosszú űrutazások növelik annak a kockázatát, hogy az űrhajósok fertőzéseket, túlérzékenységet és autoimmun problémákat fejlesszenek ki."

Az immunrendszer problémáinak megoldására a NASA új sugárvédelmi módszereket, a kiegyensúlyozott étrend új megközelítését és a gyógyszerek alkalmazását tervezi.

Sugárzás veszélyei

A naptevékenység jelenlegi nagyon szokatlan és nagyon hosszú hiánya hozzájárulhat a világűr sugárzási szintjének veszélyes változásaihoz. Szinte az elmúlt 100 évben nem történt ilyesmi.

"Bár az ilyen események nem feltétlenül elrettentik a hosszú távú Holdra, aszteroidákra vagy akár a Marsra irányuló küldetéseket, maga a galaktikus kozmikus sugárzás olyan tényező, amely korlátozhatja ezeknek a küldetéseknek a tervezett ütemezését" - mondja Nathan Schwadron, az intézet földi kutatója , óceáni és űrkutatás.

Az ilyen típusú expozíció következményei nagyon eltérőek lehetnek, a sugárbetegségtől a rák kialakulásáig vagy a belső szervek károsodásáig terjedhetnek. Ráadásul a háttérsugárzás veszélyes szintje mintegy 20 százalékkal csökkenti az űrhajó sugárzásárnyékolásának hatékonyságát.

Egyetlen Mars-küldetés során egy űrhajóst a biztonságos sugárzás 2/3-ának lehet kitéve, mint amilyennek a legrosszabb forgatókönyv szerint az embert egész életében ki lenne téve. Ez a sugárzás megváltoztathatja a DNS-t, és növelheti a rák kockázatát.

"A kumulatív dózist tekintve ez ugyanaz, mintha 5-6 naponta végeznének egy teljes test CT-vizsgálatot" - mondja Carey Zeitlin tudós.

Kognitív problémák

Az űrben való tartózkodás állapotának szimulálásakor a tudósok azt találták, hogy a nagy töltésű részecskéknek való kitettség, még kis dózisokban is, a laboratóriumi patkányokat sokkal lassabban reagáltatja környezetükre, és ezzel egyidejűleg a rágcsálók ingerlékenyebbé váltak. A patkányok megfigyelése agyuk fehérjeösszetételében is változásokat mutatott ki.

A tudósok azonban gyorsan rámutatnak, hogy nem minden patkány mutatta ugyanazt a hatást. Ha ez a szabály igaz az űrhajósokra, a kutatók úgy vélik, hogy azonosítani tudnak egy biológiai markert, amely jelzi és előrejelzi ezen hatások megjelenését az űrhajósoknál. Talán ez a marker még azt is lehetővé tenné, hogy megtaláljuk a módját a sugárzás negatív következményeinek csökkentésére.

Súlyosabb probléma az Alzheimer-kór.

Kerry O'Banion neurológus szerint a Mars-küldetés során tapasztalt sugárzásnak való kitettség hozzájárulhat kognitív problémák kialakulásához, és felgyorsíthatja az agyműködésben bekövetkező változásokat, amelyek leggyakrabban az Alzheimer-kórhoz kapcsolódnak.

"Minél tovább tartózkodik az űrben, annál nagyobb a kockázata a betegség kialakulásának."

Megnyugtató tény, hogy a tudósok már megvizsgálták a sugárzásnak való kitettség egyik legrosszabb forgatókönyvét. A laboratóriumi egereket egy időben olyan szintű sugárzásnak tették ki, amely az egész marsi küldetésre jellemző lett volna. Ha viszont a Marsra repülnek, az emberek a repülés három évében adagolt sugárzásnak lesznek kitéve. A tudósok úgy vélik, hogy az emberi szervezet képes alkalmazkodni az ilyen kis dózisokhoz.

Ezenkívül meg kell jegyezni, hogy a műanyagok és a könnyű anyagok hatékonyabb sugárvédelmet nyújthatnak az embereknek, mint a jelenleg használt alumínium.

Látásvesztés

Egyes űrhajósok súlyos látásproblémákkal küzdenek az űrben töltött idő után. Minél tovább tart egy űrmisszió, annál nagyobb a valószínűsége, hogy ilyen szörnyű következményekkel járnak.

Az 1989 óta átvizsgált legalább 300 amerikai űrhajós közül az űrben tartózkodók 29 százalékánál figyeltek meg látásproblémákat a kéthetes űrmissziók során, és azoknak a 60 százalékánál, akik több hónapig dolgoztak a Nemzetközi Űrállomáson.

A Texasi Egyetem orvosai 27 asztronaután végeztek agyvizsgálatot, akik több mint egy hónapot töltöttek az űrben. 25 százalékuknál egy-két szemgolyó elülső-hátsó tengelyének térfogata csökkent. Ez a változás távollátáshoz vezet. Ismét megjegyezték, hogy minél tovább tartózkodik az ember az űrben, annál valószínűbb ez a változás.

A tudósok úgy vélik, hogy ez a negatív hatás azzal magyarázható, hogy a migrációs körülmények között a folyadék a fejbe emelkedik. Ebben az esetben az agy-gerincvelői folyadék elkezd felhalmozódni a koponyában, és megnő a koponyaűri nyomás. A folyadék nem tud átszivárogni a csonton, ezért nyomást kezd kialakítani a szem belsejében. A kutatók még nem biztosak abban, hogy ez a hatás csökken-e a hat hónapnál hosszabb ideig az űrben tartózkodó űrhajósok esetében. Az azonban teljesen nyilvánvaló, hogy ezt tisztázni kell, mielőtt embereket küldenek a Marsra.

Ha a problémát kizárólag a koponyaűri nyomás okozza, akkor az egyik lehetséges megoldás a mesterséges gravitáció feltételeinek megteremtése lenne, minden nap nyolc órán keresztül, miközben az űrhajósok alszanak. Azt azonban még korai megmondani, hogy ez a módszer segít-e vagy sem.

"Ezt a problémát meg kell oldani, mert különben ez lehet a fő oka annak, hogy a hosszú távú űrutazás lehetetlen" - mondja Mark Shelhamer tudós.

A csontokon végzett orvosi kutatás az űrben

2011-ben a második orosz digitális űrhajó, a Szojuz az ISS-28/29 nemzetközi legénységével, amely az orosz Szergej Volkovból, a Japán Űrügynökség űrhajósából, Satoshi Furukawa és a NASA űrhajósából, Michael Fossumból indult, Bajkonurból az MSK-nál. Az űrprogramban szerepelt az orvosi kutatás. Ismeretes, hogy kísérletek elvégzéséhez, beleértve a kozmikus sugárzás szervezetekre gyakorolt ​​hatásának tanulmányozására irányuló kísérleteket is, az űrhajósok emberi csontdarabokat juttatnak pályára kutatás céljából. A tudományos munka célja a kalcium csontszövetből való kioldódási folyamatának okainak feltárása és dinamikájának nyomon követése. Minden űrben dolgozó szakember szembesül ezzel a problémával. Az orvosok nem tudták részletesen tanulmányozni ezt a problémát, mert nem tudják elemzésre venni az ISS-ről visszatért élő űrhajósok csonttöredékeit. Ezért az orvosok arzenáljában csak vizeletvizsgálat volt, amely nem ad lehetőséget a kérdés széles körű áttekintésére.

Az is ismert, hogy Volkov űrhajós új baktériumtörzseket bocsátott pályára. Tolltartója különféle növényi sejteket tartalmaz a "Ginseng-2" biotechnológiai kísérlet elvégzéséhez. A tudósok azt tervezik, hogy biomasszájukat gyógyszerek készítésére és a kozmetológiában használják fel.

Volkov részt vett a Matrjoska kísérletben is, amelynek célja a kozmikus sugárzás kritikus emberi szervekre gyakorolt ​​hatásának mértéke volt meghatározni. Ez lehetővé tette hatékony védekezési módszerek létrehozását. Különösen folytassa az úgynevezett védőfüggöny tesztelését. A tájékoztatás szerint a függönynek az állomás külső falától való távolságától függően 20-60%-kal csökken a sugárdózis.

Következtetés.

Az űrbiológia és az orvostudomány terén elért előrelépések jelentősen hozzájárultak az általános biológia és orvostudomány problémáinak megoldásához. A bioszférán belüli élet határaira vonatkozó elképzelések bővültek, és a mesterséges biogeocenózisok – az anyagok viszonylag zárt körforgása – kísérleti modelljei lehetővé tették a bioszférára gyakorolt ​​antropogén hatások bizonyos mennyiségi értékelését. Az űrbiológia nagy hatással volt az ökológiára, elsősorban a humánökológiára, valamint az életfolyamatok és az abiotikus környezeti tényezők kapcsolatának vizsgálatára. Az elvégzett kutatás lehetővé tette, hogy jobban megértsük az ember és az állatok biológiáját, számos testrendszer szabályozási és működési mechanizmusait.

Az űrbiológia és az orvostudomány területén végzett kutatásokra továbbra is különösen nagy szükség lesz számos kérdés megoldásához, különösen az új űrútvonalak biológiai feltárásához. A hosszú távú repüléshez szükséges biokomplexumok, vagyis zárt ökológiai rendszerek kialakításában az űrbiológia és az orvostudomány is rendkívül fontos szerepet fog játszani. Az űr ma már a nemzetközi együttműködés színterévé válik. A Szovjetunió és az USA kormánya 1972-ben megállapodást írt alá a világűr békés célú feltárásával és felhasználásával kapcsolatos együttműködésről, amely különösen az űrbiológia területén való együttműködésről rendelkezik.

Így az elkövetkező évtizedekben számos komplex űrprogram valósul meg, amelyek célja az űrben és a földi élet javítása. Komolyabbá válnak az űrhajósok egészségének megőrzésével, a hatékony szakmai tevékenység biztosításával és az űrhajósok magas teljesítményével kapcsolatos követelmények az űrexpedíciók időtartamának növekedése, a nem hajós tevékenységek és szerelési munkák volumene, valamint a kutatások bonyolultsága miatt. tevékenységeket. A Holdra és különösen a Marsra irányuló expedíciók során a kockázat jelentősen megnő a Föld-közeli pályán való tartózkodáshoz képest. Ezért számos orvosi és biológiai probléma megoldódik az új realitások figyelembevételével. Az „élettudományok” kiemelt fejlesztése nemcsak az űrhajózás ígéretes problémáinak sikeres megoldását biztosítja, hanem felbecsülhetetlen értékű hozzájárulást ad a földi egészségügyhöz is, minden ember javára..

A felhasznált irodalom listája:

1.Big Children's Encyclopedia Universe: Popular Science Edition. - Orosz enciklopédikus partnerség, 1999.

2. Nagy Enciklopédia Univerzum. - M.: "Astrel" Kiadó, 1999.

3. Webhely: http://spacembi.nm.ru/

4. Encyclopedia Universe („ROSMEN”)

5. Wikipédia weboldal (képek)

6.Tér az ezredfordulón. Dokumentumok és anyagok. M., Nemzetközi kapcsolatok (2000)

7. Ciolkovszkij K. E., A csillagok útja, M., 1960;

8. Gazenko O. G., Az űrbiológia néhány problémája, „A Szovjetunió Tudományos Akadémia Értesítője”, 1962, 1. szám;

9. Gazenko O. G., Space biology, a könyvben: Development of biology in the USSR, M., 1967; Gazenko O. G., Parfenov G. P., A kutatás eredményei és kilátásai az űrgenetika területén, „Űrbiológia és gyógyászat”.

Tartalom.

1. Bevezetés

2. Kezdet. század közepén az orvosbiológiai kutatások.

Állatok, amelyek utat nyitottak az embernek az űrbe.

3. A biológiai kutatás szakaszai.

4. A kutatás fejlődésének kilátásai.

10 egészségügyi probléma, amely akadályozhatja a mélyűrkutatást

5. Következtetés

6. A felhasznált források listája.