прасными. Такие трагические происшествия, как катастрофа «Челленджера» на старте в 1986 году или падение шаттла «Колумбия» при входе в плотные слои атмосферы на обратном пути после двухнедельного пребывания в космосе (каждая из этих катастроф стоила жизни семерым астронавтам), положили конец эре шаттлов. При старте «Челленджера» взорвался большой внешний бак. Причиной трагедии на «Колумбии» в 2003 году стало повреждение теплоизолирующего покрытия «Спейс-шаттла», ставшее причиной гибели астронавтов на входе в атмосферу.
Нет сомнения, что наибольшие риски космических полетов связаны со взлетами и посадками, но и пребывание в космосе в состоянии невесомости таит в себе множество опасности и ведет к адаптивным изменениям в организме, которыми занимается космическая медицина. Она внесла решающий вклад в разработку различных контрмер, чтобы, несмотря на невесомость, сохранить физическую и психическую работоспособность астронавтов во время полета и, главное, после возвращения в поле силы тяжести Земли. В этой заключительной главе речь пойдет о приспособительных изменениях, их выраженности и временном ходе.
Космическое пространство представляет собой наиболее экстремальную среду для человека, где он может выжить только с помощью вспомогательных технических средств. Для того чтобы адекватно ответить на вызовы и сложности приспособительных процессов, надо с технически производственной и медико-физиологической точек зрения принять во внимание различные категории этих сложностей. К таким категориям, например, относят временную продолжительность и меру автономии миссии. Это очень важные параметры, так как, например, при полете на Марс будет невозможно рассчитывать на какую-то существенную помощь извне. Экипаж в такой ситуации почти полностью предоставлен самому себе, и его выживание зависит от безупречной работы как бортовых технических систем, так и систем на лунной или марсианской базе. Из других категорий следует учесть различные гравитационные нагрузки, такие как действие повышенной силы тяжести (гипергравитации) во время старта и посадки, невесомость во время межпланетного перелета и постоянно уменьшенная сила тяжести (гипогравитация) во время пребывания на Луне или на Марсе, где гравитация слабее, чем на Земле; кроме того, к этому следует добавить воздействие искусственной силы тяжести в центрифугах или вращающихся космических кораблях будущего, среды со слабым магнитным полем, космические излучения различного происхождения, а также психосоциальные проблемы, обусловленные длительной изоляцией и скученностью.
Все эти необычные условия окружающей среды во время космического полета или пребывания на лунных или марсианских базах могут по-разному влиять на организм. В некоторых обстоятельствах это приводит к нарушению работоспособности, здоровья и общего самочувствия астронавтов. Так, например, в космосе изменяется время реакции, осязание, грубая и мелкая моторика и мышечная сила, а это оказывает существенное влияние на поддержание здоровья и на тренировочные программы астронавтов и при известных обстоятельствах может причинить вред безопасности всего экипажа. Здесь надо сказать, что даже мелкие и незначительные медико-физиологические и психосоциальные изменения, не играющие большой роли в рамках кратковременных полетов, в длительных миссиях могут перерасти в ощутимую патологическую проблему и поставить под угрозу успех всей миссии. Долговременные исследования, проводимые в земных лабораториях и на симуляционных установках, таких как Envihab в Кельне при Немецком центре воздушных и космических полетов, изоляционный центр «Сириус» в Москве или симулятор корабля, летящего на Марс, в Хьюстоне, в космическом центре Джонсона, а также физиологические и медицинские исследования на Международной космической станции (МКС) позволяют получить множество ценных сведений о влиянии длительного космического полета на человеческий организм. Такие наземные физиологические исследования человека, будь то изучение влияния многонедельной изоляции, длительной обездвиженности или длительного пребывания в положении вниз головой, едва ли хорошо известны широкой публике. Однако для космической медицины эти работы – важная и плодотворная часть деятельности. Только в рамках этих исследований можно испытывать новые методы и изучать адаптивные возможности организма, например при длительной бездеятельности; их могут проводить коллективы ученых разных специальностей с участием больших групп испытуемых одновременно и в стандартизированных условиях. У меня нет никаких сомнений в том, что значение таких исследований для планирования и выполнения длительных космических полетов будет в дальнейшем только возрастать.
Европейское космическое агентство на ранней стадии деятельности занялось многообразными медико-физиологическими, психосоциальными и техническими проблемами, которые могут играть роль при длительном пребывании человека в космосе. Было выяснено, что человеческий фактор при выполнении долгосрочных миссий будет играть роль, значение которой трудно переоценить. Для полной разработки этой темы она должна стать полем максимально более широкого междисциплинарного научного подхода. Для такой работы востребованы ученые самых разных специальностей – медицины, физиологии, психологии, социологии, биомеханики и техники. Эти специалисты должны быть собраны в единый коллектив, что само по себе представляет сложную проблему. Междисциплинарное сотрудничество и передача сведений от специалистов одного профиля другому до сих пор представляет собой трудную задачу для ученых, работающих в разных научных учреждениях, но в космических исследованиях оно необходимо и неизбежно. Так, на встречах комиссии ЕКА по планированию исследований я сидел за одним столом со специалистами по питанию, психологии, спортивной медицине, эргономике, экологии, технике, машиностроению, разработке процессов и техническому мониторингу – все эти ученые собирались вместе, чтобы разработать такие системы, организационные формы, перспективные задачи, тренажеры и программы физической подготовки, которые могли бы обеспечить проведение исследований в условиях покоя, рабочей нагрузки и отдыха в максимально комфортабельных и эффективных условиях и достижение результатов, значимых для науки.
В восьмидесятые годы ЕКА специально создала междисциплинарную рабочую группу, названную акронимом SIMIS (Simulation Mission Study Group, группа по изучению имитаций космических полетов). Задача SIMIS заключалась в поиске таких объектов для моделирования, как водолазные камеры, подводные научные станции, подземные бункеры и другие отдаленные и глухие места по всему миру, где можно создать условия, близкие к длительным космическим полетам для небольших групп людей. На основании результатов работы в этих учреждениях, направленных в ЕКА, составлялись подробные рекомендации по планированию и осуществлению длительных космических миссий.
Но насколько необходимы пилотируемые полеты в космос, даже если отвлечься от технических трудностей? Имеют ли они смысл, если тщательно оценить затраты и выгоды? Насколько оправданы пилотируемые полеты для общества, для налогоплательщиков? Я думаю, что игра стоит свеч. Для примера возьмем знаменитый телескоп «Хаббл». С его помощью удалось окончательно прояснить некоторые астрономические и космологические проблемы, и эти открытия произвели переворот в известной картине мира. Этот телескоп был в 1990 году установлен в космосе, но из-за технической ошибки лишь частично функционировал на околоземной орбите. Только астронавты в ходе работ в открытом космосе смогли исправить телескоп, что и помогло восстановить его работоспособность.
Люди на Земле получают ощутимую пользу от достижений, связанных с космическими полетами, прежде всего в области медицины, поскольку исследования в космической медицине отличаются инновационными научными подходами и технологическими решениями. Эта, казалось бы, экзотическая и обособленная отрасль тесно связана с клинической медициной, что часто недооценивают. Не могу не привести пару подтверждений. Первое касается исследований остеопороза. Процессы перестройки мышц и костей в космосе протекают в ускоренном темпе. Изменения, которые на Земле становятся заметными лишь по истечении лет и даже десятилетий, в условиях невесомости протекают в считаные дни или недели. Знания и методы, полученные и разработанные в ходе космических полетов, немедленно находят применение в рутинной клинической практике, если речь идет, например, о процессах заживления после травм мышц и костей или о реабилитационных мерах. Яркий пример – широкое внедрение вибрационных пластин либо для профилактики остеопороза у пожилых, либо для восстановления мышц и костей после периодов длительной обездвиженности. Эффективность этих пластин была испытана еще в начале девяностых в исследованиях последствий длительного постельного режима, проведенных ЕКА для того, чтобы выяснить, годится ли этот метод для профилактики или по меньшей мере для замедления потери костной и мышечной ткани у астронавтов в условиях невесомости. В иммунологию космические исследования тоже внесли свой вклад – была изучена роль стресса и воспалительных процессов в генезе опухолей. В науке о питании космические полеты сыграли решающую роль в разработке особых рационов питания; эти исследования обогатили медицину новыми подходами к оценке роли водно-солевого баланса в возникновении артериальной гипертонии, такими как открытие уже упомянутого осмотически неактивного накопления натрия в коже. В неврологии исследования в условиях невесомости позволили лучше понять механизмы функционирования вестибулярного аппарата и возникновения головокружения. Разработанные специально для астронавтов аппараты, например видеоокулограф, быстро нашли свое место в научно-исследовательской и клинической практике. Необходимые для этого сверхскоростные камеры и соответствующее программное обеспечение применяются сегодня офтальмологами, которые ежедневно осуществляют тысячи операций по коррекции формы роговицы глаза. За счет этого оборудования сильно упрощается управление лазерным пучком, а точное наведение гарантируется компьютерной программой. Что касается работы специалистов по радиационной биологии и физике на космической станции, то их исследования способствовали лучшему пониманию механизмов действия лучевой терапии. Ежегодно в мире более 18 млн человек заболевают раком. В настоящее время половина из них может излечиться благодаря современным методам терапии. В значительной мере – в зависимости от типа рака – большой вклад в эти успехи вносит и лучевая терапия. Многообещающим в этом отношении выглядит лечение частицами высоких энергий, в частности протонами и ионами углерода. Эти частицы, будучи частью космического излучения от Солнца, Млечного Пути и дальних галактик, были зарегистрированы на МКС и были там испытаны на предмет их воздействия на биологические системы. Эти знания были материализованы в так называемом Растер-Скане. С помощью этого прибора удалось за счет изменения энергии ионизирующего излучения и управления пучком с помощью магнитного поля очень точно уничтожать опухоли,