ости тепловой конвекции вокруг корней растений. По этой причине и были среди прочих разработаны системы типа CEBAS, где используется водная среда, в которой выращивают негравитропные растения, продуцирующие, помимо растительного материала, и животный белок.
В обозримом будущем, вероятно, не удастся создать замкнутую систему, с которой можно будет снимать урожаи. Почему? В одном месте этой системы в нее надо что-то добавлять, а в другом – что-то удалять. Системы такого типа называют полуоткрытыми. Корректировка работы таких систем требует энергии, чего хочется избежать, и поэтому инженеры продолжают работать над созданием закрытых систем. С точки зрения физиологии питания разнообразный рацион защищает от дефицитов. Поэтому врачи и психологи ратуют за как можно большее разнообразие свежей, производимой самими астронавтами пищи. Это важно и с психологической точки зрения, так как посев и сбор урожая служат отвлечением от монотонности существования в условиях космического полета и помогают не только реагировать, но и действовать.
Это может показаться удивительным, но самой частой жалобой, которую предъявляют астронавты во время длительного пребывания в космосе, становится потеря аппетита. Именно поэтому так много делается для улучшения питания астронавтов. Сегодня звездные повара в сотрудничестве с учеными-диетологами создают разнообразные дневные меню, а астронавту, уже за месяцы до начала миссии, подбирают любимые блюда, так называемые бонусные блюда (bonus food) или специальные блюда (special meals) для особых торжественных случаев. Будущий немецкий астронавт Маттиас Маурер, который должен отбыть на МКС в конце 2021 года, возьмет с собой особое блюдо своей малой родины, Саарланда: рагу из оленины и хориш, предложенные шеф-поваром таверны в Перль-Борге Кристианом Хайнсдорфом. Ему придется сделать это блюдо на сертифицированном предприятии по строго определенным правилам и законсервировать способом, пригодным для использования в космосе. За самим процессом будут наблюдать специалисты Европейского космического агентства. Полное меню, которым может воспользоваться астронавт Маурер, состоит почти из 100 блюд и 20 напитков. Это очень важно. Благодаря множеству и разнообразию соответствующих блюд, приемы пищи могут быть отделены друг от друга достаточно длинными промежутками времени, а кроме того, разнообразие радует вкус и греет душу. Это отнюдь не открытие космической эры; еще древние римляне знали: variatio delectate[2] – разнообразие радует. К тому же еда, особенно еда за совместной трапезой, прерывающая обыденное течение вещей, возможность поговорить с другими, помогает сбросить накопившееся за день напряжение. Подтверждением тому служат многочисленные рассказы команд подводных лодок и коллективов зимовщиков на антарктических станциях. Там самым важным человеком, помимо капитана или начальника экспедиции, остается повар.
На МКС или в ближайшем будущем на Луне или на Марсе должность повара не предусмотрена. Таким образом, что должны повара учесть перед отлетом астронавтов, помимо того, что у каждого члена экипажа есть свои гастрономические предпочтения? Существуют ли особые ограничивающие факторы в этой экстремальной среде, которые надо учитывать? Раньше все блюда размалывали в пюре до полной неузнаваемости, спрессовывали в кубики и заваривали в пластик или фасовали в тюбики. Конечно, назвать эти блюда деликатесами трудно. Некоторые продукты и сегодня замораживают и высушивают для экономии веса и места, но каждый грузовой корабль, который отправляют на МКС, непременно везет с собой свежие овощи и фрукты. В том, что касается упаковки, надо учитывать особые требования. Ее должно быть легко вскрывать, но она должна быть настолько герметичной, чтобы не допустить проникновения болезнетворных бактерий за время многомесячного хранения. Пищевое отравление на космической станции стало бы одним из наихудших сценариев. Кроме того, при открывании не должны образовываться осколки – металлические или пластиковые, которые в условиях невесомости на МКС будут свободно плавать в воздухе и могут попасть в дыхательные пути или в глаза.
Полет по параболе
При подготовке меню звездный, в полном смысле этого слова, шеф должен отказаться от соли, так как натрий ускоряет вымывание кальция из костей. Этот процесс и так ускорен в невесомости, что создает специалистам по космической медицине большую головную боль. В блюда надо добавлять острые приправы, потому что восприятие вкуса и запаха ослаблено, и это очень болезненная потеря. У астронавтов это объясняется, вероятно, тем, что жидкость в организме скапливается не в ногах, а в голове – происходит так называемое смещение жидкости, а это приводит к отеку кожи и слизистых оболочек в ней. Поэтому затрудняется передача сигналов от вкусовых сосочков языка, которые различают сладкий, кислый, горький, соленый вкус и вкус мяса. Помимо этого, еда не должна приводить к вздутию живота, а напитки не должны содержать угольную кислоту. Угольная кислота может привести к тому, что с газом из желудка могут выноситься крошки пищи, которые могут попасть в дыхательные пути, а это в некоторых случаях может создать угрозу жизни. Употребление спиртных напитков на МКС официально запрещено, но ходят неподтвержденные слухи, что небольшое его количество какими-то неисповедимыми путями на борт все же попадает.
Но находят ли какое-то повседневное применение эти экзотические, невероятно дорогие космические блюда, одна доставка которых на космическую станцию – не считая даже дороговизны их приготовления – стоит 20 000 евро за килограмм? Да, находят, ежедневно и по всему миру. Недаром в интенсивной терапии искусственное питание пациентов через зонд носит название «питания астронавтов». Для осуществления такого питания больных готовят жидкие смеси со всеми необходимыми компонентами суточного рациона – калориями, питательными веществами и микроэлементами. Это питание не попало в космос как продукт для астронавтов, но его разработка в шестидесятые годы привела к тому, что к концу того десятилетия оно впервые было с успехом использовано в лечении пациентов с хроническими заболеваниями кишечника, а сегодня считается неотъемлемой частью интенсивной терапии.
Проблема сохранения аппетита в условиях невесомости до сих пор полностью не решена, но в последние десятилетия была признана и по меньшей мере перестала быть такой острой, как раньше. Конечно, потеря аппетита – всего лишь одна из множества мелких и больших проблем, с которыми сталкивается астронавт, и ими уже начали заниматься, но теперь с ними предстоит разобраться более обстоятельно. В частности, в первые дни космического полета астронавтов беспокоит тошнота, космическое укачивание, которое возникает в результате противоречивой информации о положении тела в пространстве, которую получает мозг; рассогласование возникает оттого, что орган равновесия во внутреннем ухе под влиянием невесомости получает одну информацию, а глаза – другую. Конфликт впечатлений возникает в головном мозге, потому что зрительный аппарат воспринимает и фиксирует положение тела в пространстве, а орган равновесия такой возможности лишен из-за невесомости. Недомогание и повышенный стресс, который создается постоянными рабочими требованиями, в последующие дни суммируются и приводят к истощению и бессоннице. Отсутствие нагрузки на позвоночник, особенно в поясничном отделе, приводит к появлению значительной боли в спине, что затрудняет полноценный отдых. Боль в спине возникает из-за того, что позвоночник, имеющий в земных условиях S-образную форму, в невесомости выпрямляется, что приводит к натяжению нервов, выходящих из спинного мозга. Помимо этого, астронавты жалуются на головную боль, вызываемую смещением жидкости тела в область головы. В некоторых случаях астронавты сообщают о поносах, запорах, нарушениях чувствительности, сухости, плохо заживающем растрескивании кожи, аллергических реакциях и грибковых инфекциях.
С увеличением продолжительности космических полетов усиливаются также такие психологические проблемы, как депрессия, фобии, раздражительность, которые снижают умственную работоспособность, концентрацию внимания, вызывают сужение круга интересов и выносливость астронавтов. Российские космические врачи, имеющие огромный опыт в вопросах воздействия длительных космических полетов на организм, называют это состояние, которое проявляется у астронавтов общей слабостью и потерей сил, астенией. Среди прочего за возникновение слабости ответственны устойчивые физиологические механизмы адаптации к невесомости, которые отвечают, помимо уже упомянутой потери мышечной массы, за уменьшение объема циркулирующей крови и числа эритроцитов, осуществляющих транспорт кислорода. Вопрос о том, почему невесомость приводит к разрушению эритроцитов, до сих пор служит предметом жарких научных дискуссий. До сих пор исходили из того, что вследствие смещения жидкости грудная клетка переполняется кровью. Вследствие этого подавляется секреция кроветворного гормона эритропоэтина (ЭПО) почками, что мы установили в наших исследованиях во время миссий на шаттлах и на станции «Мир». Снижение поступления эритропоэтина в кровь приводит (по нашим данным) к тому, что юные, не полностью созревшие эритроциты, так называемые ретикулоциты, накапливаются в селезенке, где разрушаются. Для этого процесса даже придумали специальное название – неоцитолиз, разрушение юных клеток. Правда, на основании земного изучения ситуаций, когда происходят быстрые изменения объема крови в грудной клетке, многие высказывают сомнения в том, что такая взаимосвязь существует. Почему это важно? Дело в том, что существует множество заболеваний, при которых увеличение объема крови сочетается с увеличением числа эритроцитов, а патофизиологические механизмы этого пока не вполне понятны. Понимание этих состояний необходимо для того, чтобы найти отправную точку для поиска средств лечения.
Для астронавтов уменьшение числа красных кровяных клеток означает в первую очередь снижение физической работоспособности. Для того чтобы воспрепятствовать такому развитию событий, астронавты ежедневно дважды по полчаса тренируют силу и выносливость; перед возвращением на Землю эти тренировки становятся еще интенсивнее. Необходимые в повседневной жизни движения и перемещения тела, когда нет каких-то повышенных требований, например работы в открытом космосе вне пределов космической станции, практически не требуют затрат сил и энергии, вследствие чего уменьшается нагрузка на сердечно-сосудистую систему, уменьшается кровоток в мышцах да и объем вентиляции легких, то есть работа дыхания, сводятся к минимуму. Не возникают в невесомости и ортостатические нагрузки, которые на Земле в вертикальном положении действуют вдоль продольной оси тела. Сохраняется, однако, необходимость очень точно выполнять все двигательные действия, например при осуществлении стыковки. Это вызывает наибольшие трудности у астронавтов, потому что двигательные программы для работы в условиях силы тяжести заложены в мозжечке. Эти программы должны, так сказать, быть переписаны для работы в неве