Как выжить в космосе: рассказывают космонавты и ученые

Без малого 3 года… 159 недель… 1111 дней и 26 664 часа. Это численное выражение нового мирового рекорда по суммарному пребыванию в космосе, который вряд ли кому-то удастся побить в ближайшие годы. 

Рекорд принадлежит Олегу Кононенко — самому опытному из российских космонавтов. Сейчас он успешно заканчивает свою пятую экспедицию на МКС, длиной 375 суток, в которой встретил в космосе свой 60-летний юбилей! 23 сентября экипаж вернулся на Землю.  Тут его ждет целый год реабилитации под пристальным наблюдением врачей.

Такова цена подвига. Длительное пребывание на орбите не может не сказаться  на жизни космонавтов здесь, на Земле. Какова расплата за романтику?  

— Невесомость коварна и конечно, сразу после возвращения на Землю первый период острой реабилитации ощущается дискомфортно. Если не тренироваться, не готовить себя к таким условиям, то организму будет сложно адаптироваться, потребуется больше времени для восстановления нормальной физической активности. Но я всегда веду здоровый образ жизни, занимаюсь спортом и на Земле, и в космосе, — российский космонавт, Герой России Олег Кононенко.  

Как организм реагирует на невесомость 

Нам, живущим на Земле, невесомость кажется удивительной и притягательной, но с медицинской точки зрения это — неестественная и агрессивная среда, к встрече с которой очень трудно подготовиться, даже несмотря на специальные тренировки. Поэтому, когда космонавт попадает в космос, ему требуется время на адаптацию. 

— Прежде всего, это адаптация вестибулярного аппарата, потому что он у нас лучше настроен на восприятие гравитационных сигналов. Если у нас этих сигналов нет или они, скажем, искажены, то, конечно, мы будем реагировать негативно. У человека проявляются различные симптомы — тошнота, может быть рвота, головокружение, дезориентация и так далее, это так называемая космическая болезнь движения. Наблюдается в начале полета, в первые несколько суток, а затем организм адаптируется, потому что наш мозг очень пластичен и может приспособиться к разным условиям среды, в том числе и к космическому полету, — ведущий научный сотрудник ИМБП РАН Елена Томиловская. 

Привыкание к жизни в невесомости — процесс индивидуальный. И у всех космонавтов он проходит по-разному. У некоторых адаптация проходит почти сразу, у других — длится до трех недель. 

— У меня с этим не было никаких сложностей. В первом полете наблюдалось нечто, подобное морской болезни, но поспал, и неприятные ощущения исчезли. Во втором полете подташнивания длились еще меньше. И с каждым космическим полетом времени на адаптацию требуется меньше и меньше, — летчик-космонавт, герой России Андрей Борисенко.

Впрочем, привыкание к невесомости порождает новую проблему.

Зачем на МКС нужен тренажерный зал

Мышцы начинают атрофироваться, ведь в невесомости не надо применять большую силу.  А далее организм думает: «А зачем сильное сердце и кости, если нагрузок нет?». 

Поэтому занятия спортом для космонавтов обязательны и в космосе — силовой тренажер, велосипед (с нагрузкой 150 ватт и нормативом 2,5-3 минуты), беговая дорожка — не простая, а с притяжным утяжелением и «плавающая», для тренировки не только кардиосистемы и мышц, но и координации движений. 

При этом данные с кардиомонитора поступают в ЦУП и их исследуют специалисты Института медико-биологических проблем. Нужно понимать уровень подготовки космонавта, хватит ли у него сил вернуться из открытого космоса, сколько времени он сможет выполнять задачи в условиях невесомости, и как эти нагрузки могут сказаться на его здоровье. 

Почему зрение космонавтов падает, а рост увеличивается

Чтобы поддерживать силовую выносливость, в американском сегменте МКС установлен уникальный силовой тренажер АйРэд. Тренировка занимает примерно 1,5-2 часа. За это время делается 12 упражнений на все группы мышц. Правда последние исследования показывают, что АйРэд нужно использовать с осторожностью. Пять лет назад обследования показали, что зрение астронавтов начало ухудшаться.

Длительное воздействие невесомости приводит к изменению характера кровообращения в организме. Происходит сдвиг крови и тканевой жидкости в сторону головы по сравнению с вертикальным положением тела на Земле.  Это вызывает застойные явления в венах и увеличивает риск возникновения тромбов. Для улучшения кровообращения ученые разработали вакуумный комплект «Чибис», который заставляет кровеносную систему космонавта работать, как на Земле. Проще говоря, тянет кровь в ноги, имитируя земную гравитацию.   

Другой помощник покорителей космоса — «Пингвин». В таких костюмах космонавты могут выполнять повседневную работу или просто перемещаться по станции, этот костюм заставляет держать осанку и воздействует на подошвы ног. «Пингвин» не дает расслабиться, и он же не дает космонавтам расти. 

Из-за отсутствия нагрузки в ходе длительного орбитального полета позвоночник космонавта вытягивается. Прибавка в росте может составить от двух до шести сантиметров.

Это чревато рядом проблем по возвращении на Землю, в том числе со спиной. Кресла космического корабля изготавливаются индивидуально под каждого космонавта, и прибавка в росте чревата невозможностью правильной посадки и, как следствие — перегрузками и травмами при приземлении.

Болезни спины — самая частая проблема космонавтов на Земле. Невесомость меняет даже состав крови, поэтому космонавты на станции сдают анализы крови каждые 1,5-2 месяца. 

Один из членов экипажа обязан иметь квалификацию фельдшера, а на Земле постоянно дежурят врачи экипажа. Один — в США, другой — в России. Если что-то происходит, то звонят им. А если нет связи — то используется бортдокументация, которая позволяет поставить диагноз и потом лечить по определенному алгоритму. 

Всех космонавтов учат оказывать медицинскую помощь.  Для этого на станции есть все необходимое. Олег Новицкий даже сам себе смог заменить зубную пломбу. Но провести серьезную операцию на МКС, как это было в сюжете фильма «Вызов», нельзя. Тогда нужен экстренный спуск на Землю. И такой случай был, когда возникло подозрение на аппендицит.

Возвращение на Землю и восстановление

 — Первое утро после возвращения: проснулся и вспорхнул радостно, но не полетел, а грохнулся, ты же дома, на Земле, — летчик-космонавт Андрей Борисенко.

Неуклюжесть космонавтов после возвращения — привычное дело. В невесомости их мышцы атрофируются настолько, что способность к физическому труду падает более чем на 40%. 

На помощь приходит фармакологическая коррекция — комплекс специально разработанных препаратов, которые снимают негативное воздействие невесомости, улучшают работу мозга и сердечно-сосудистой системы.  И все же после полугодовой вахты на орбите космонавтов ожидает долгий процесс восстановления — пропорционально равный времени нахождения в космосе. Некоторым приходиться буквально заново учиться ходить. И, как бы ни хотелось, полностью организм восстановить невозможно, например, количество кальция в костной ткани. Преподнести неприятный сюрприз космонавту может практически любой орган. Не говоря уже о том, что на МКС организм каждого космонавта получает дозу радиации. 

— Фон космической радиации на МКС примерно в 220 раз больше, чем на Земле. Это означает, что космическая радиация все-таки достаточно опасна на этих орбитах, и там нельзя находиться бесконечное время. В случае мощных протонных событий на нашей звезде космонавтов о них заранее предупреждают.   Благо на МКС есть убежище, позволяющее переждать солнечную бурю, — зав. отд. Института медико-биологических проблем, служба радиационной безопасности пилотируемых космических полетов, к.ф-м.н. Вячеслав Шуршаков. 

Гораздо сложнее защититься от галактического излучения. Это несущийся со всех направлений и с огромными энергиями поток заряженных частиц. Одна их часть задерживается магнитным полем Земли. Другая — теряет энергию в столкновении с молекулами газов в атмосфере. Но, так как МКС летает вне ее, то заряженные частицы оказывают серьезное негативное воздействие на центральную нервную систему, сердечно-сосудистую систему, иммунитет и зрение. У космонавта могут возникать нарушения координации, нарушения памяти. Все это приводит к снижению управляемости космическим аппаратом. Замеряют датчиками уровень радиации, которой подвергаются космонавты, фантомы-манекены типа европейского «Рэндо» или российского «Матрешка-Р».

Сколько человек может пробыть в космосе

Четыре года, суммарно проведенных на МКС — это много и небезопасно, но как же амбиции по покорению Луны и Марса? Одна только пилотируемая миссия на Красную планету займет порядка 500 дней. Причем, под воздействием еще более сильной радиации. Землю защищает от нее магнитный слой, а чем дальше он нее — тем радиационный фон мощнее. Значит нужны специальные материалы, которые защитят лучше, чем 3 миллиметра легированного алюминия обшивки МКС. Какова цена билета на Марс? 

Лучше от космической радиации защищает пластик, но он слишком утяжелит корабль. Можно создать защиту с помощью циркуляции воды, но она необходима самим космонавтам. Над поиском решения проблемы бьются ученые всего мира. В России ведутся исследования уникального композита, он был создан в Белгородском государственном технологическом университете совместно с Центром подготовки космонавтов. Этот материал показал эффективность защиты от протонного, электронного, фотонного и нейтронного излучений и уже выдержал высокие перепады температур в открытом космосе в феврале 2022 года. После всех испытаний из него будут делать скафандры и вполне возможно обшивку космических кораблей.

Психологическая нагрузка: когда Земля только в иллюминаторе

Рано или поздно проблемы радиационной защиты экипажа будут решены. Но есть еще один важный момент, от которого зависит качество полета и жизни космонавтов — психологическая нагрузка. 

Будущие покорители космоса проходят многоуровневый отбор. Многие отсеиваются на первичном этапе, ведь стрессоустойчивость — одно из важнейших качеств космонавта. И все-таки, какой бы качественной ни была наземная подготовка, в невесомости человек многое воспринимает и переносит иначе. Это и тоска по родному дому, родным и близким, по устойчивой почве…Высота 400 000 километров и вот она, Земля — но только в иллюминаторе. А тут еще через каждые 45 минут смена дня и ночи, постоянное напряжение, риск и непрерывный шум вентиляторов. О том, как готовят «в космонавты», бывают ли коллективы без конфликтов, и чем подготовке комсонавтов помогают эксперименты по изоляции экипажей — интервью корреспондента сайта «Наука». 

Не впасть в депрессию космонавтам помогает специальная группа психологической поддержки ЦУПа, ее специалисты постоянно на связи и ежедневно передают на корабль фильмы, видео- и музыкальные записи от родных. Так космонавты чувствуют близость дома и при необходимости им будет оказана помощь психолога по отдельному приватному каналу связи. Мало того, видеозаписи самих космонавтов постоянно исследуются.

— В настоящее время наша лаборатория выполняет на борту МКС эксперимент взаимодействие-2. Этот эксперимент направлен на изучение влияния стресс-факторов космического полета и того, что экипаж многонациональный, на эффективность группового взаимодействия, на сплоченность экипажа, на единство ценностей и вообще на климат в малой группе. Эксперимент уже проводится более десяти лет. А сейчас в нашем арсенале есть и «Актиграф» —  подобие умных часов, которые анализируют общую физическую активность космонавта на МКС с тем, как проявляется его активность во взаимоотношениях с другими членами экипажа, — кандидат психологических наук и научный сотрудник лаборатории когнитивной психологии и психологии малых групп в Институте медико-биологических проблем Александра Савинкина.  

«Актиграф» носит и наш новый космический рекордсмен. Несмотря на огромный срок пребывания на орбите, на психологические проблемы Олег Кононенко  не жалуется. И ничто человеческое космонавту не чуждо. Например, он очень любит сладкое, особенно шоколад, а привычные земные продукты — тоже своего рода антистресс. Но самая главная «пилюля» психологического здоровья космонавтов — разговоры с близкими, видеозвонки по специальному приложению на компьютере.

Виртуальная реальность наяву

Российские ученые завершают работу над новым проектом. 

Космонавты смогут виртуально заняться любимым хобби, полежать на траве, прогуляться по лесу, поплавать в море — виртуально.

Виртуальная реальность уже работает, недавно в Институте медико-биологических проблем провели уникальный изоляционный эксперимент МАРС-500. Симуляция полета к Красной планете проходила в специально оборудованном наземном комплексе и длилась почти полтора года. Трое россиян, француз, итальянец и китаец доказали, что в таких условиях интернациональный экипаж может вполне успешно сосуществовать в замкнутом пространстве космического корабля. 

Еще один интересный космический эксперимент — Сириус-21. В нем участвовали пять членов интернационального экипажа, трое мужчин и две женщины. Они провели 240 суток в условиях, имитирующих работу реальной космической экспедиции на окололунной орбитальной станции и поверхности Луны.

Подробнее о том, зачем люди добровольно заточают себя в замкнутом пространстве на недели, месяцы, годы. Рассказываем с нашей статье «Имитация космоса».

Для перспектив освоения космоса те 1111 дней, проведенных на орбите Олегом Кононенко, — очень важный рубеж. Для всего человечества. Как говорил Константин Эдуардович Циолковский: «Планета есть колыбель разума, но нельзя вечно жить в колыбели».