Международные экипажи в космосе - Валентин Иванович Козырев

Используемый в эксперименте метод баллистокардио-графии позволяет непосредственно судить о сократительной функции сердца, проводить интегральную оценку гемодинамики, а также выявлять те или иные функциональные нарушения деятельности сердечно-сосудистой системы: ослабление силы сердечных сокращений, нарушение их координации, уменьшение или увеличение венозного притока и другие.

В эксперименте «Рео» проводилось реографическое исследование состояния мозгового, центрального и периферического кровообращения как в условиях покоя, так и во время функциональных нагрузок.

Интересный эксперимент по изучению и предупреждению болезни движения в первые дни космического полета был осуществлен двумя международными экипажами (СССР-МНР, СССР-СРР). Практика пилотируемых полетов свидетельствует о том, что в невесомости в острый период адаптации у многих космонавтов развиваются признаки болезни движения (головокружение, тошнота, иногда рвота), что неблагоприятно отражается, в частности, на их работоспособности.

На сегодня существуют две основные гипотезы, объясняющие возникновение болезни движения в космическом полете. Одна связывает развитие болезни с сенсорным конфликтом (поступление в центральную нервную систему необычных сигналов от анализаторов), другая — с перемещением жидких сред организма в направлении верхней половины тела и головы (это вызывает повышение внутричерепного давления, что также может изменить состояние рецепторов вестибулярного аппарата).

Однако есть и другие факторы, которые могут способствовать развитию болезни движения. В частности, еще недостаточно оценено влияние снижения тонуса антигравитационной мускулатуры отдельных мышечных групп у космонавтов, особенно шейной мускулатуры. Одним из способов борьбы с нарушениями взаимодействия анализаторов и профилактики болезни движения может стать создание нагрузки — давления на шейный отдел позвоночника, усилия — напряжения шейной антигравитационной мускулатуры и ограничение движений головой в острый период адаптации. Этот способ и проверялся в эксперименте «Воротник».

В эксперименте использовался профилактический шейный амортизатор, который космонавты носили (кроме часов сна) в первые три дня в зависимости от самочувствия. В итоге эксперимента были получены обнадеживающие результаты.

В ходе полетов были проведены также медицинские эксперименты: «Кардиолидер», «Чибис» (СССР-ПНР), «Дыхание», ««Оператор» (СССР-НРБ, СССР-СРВ), «Кортекс», «Суппорт», «Антропометрия», «Координация», «Восприятие» (СССР-Куба), «Биоритм», «Чацаргана», «Нептун» (СССР-МНР), «Информация», «Иммунитет» (СССР-СРР). Читателей, которые хотели бы получить более подробные и основательные сведения об этой стороне исследовательской деятельности международных экипажей, мы отсылаем к дополнительной литературе, список которой приведен в конце книги.

Биологические эксперименты

Значение биологических экспериментов для развития наших представлений о жизненных процессах в условиях космического полета трудно переоценить. Всего было проведено семь экспериментов: «Хлорелла» (СССР-ЧССР), «Метаболизм бактерий», «Культура ткани», «Рост бактерий» (СССР-ГДР), «Азола» (СССР-СРВ), «Атуэй», «Мультипликатор» (СССР-Куба). Здесь мы подробно остановимся на трех экспериментах.

В эксперименте «Хлорелла» изучалось влияние невесомости на рост одноклеточной водоросли. Хлорелла получила широкую известность как «космическая водоросль». Эти одноклеточные организмы способны поглощать углекислый газ и давать взамен кислород, которым может пользоваться экипаж в длительных космических полетах. Кроме того, хлорелла может использоваться как продукт питания, поскольку она примерно на 60 % состоит из белка. Наконец, эта одноклеточная водоросль является удобным объектом для исследования особенностей биологии растений при воздействии невесомости.

В данном случае культура водорослей применялась исключительно как модель быстрорастущего организма. В оптимальных условиях роста количество клеток удваивается через каждые 4 ч. Таким образом, в течение одной недели космического полета образуется несколько поколений водорослей. Основное значение эксперимента заключается в том, что специалисты смогли получить данные об организмах, несколько поколений которых последовательно развивалось в условиях невесомости. При этом следует подчеркнуть, что пока самые длительные космические полеты человека представляют собой лишь незначительную часть средней продолжительности жизни одного поколения людей.

Космонавты доставили на борт «Салюта-6» четыре контейнера с популяциями водорослей (в запаянных ампулах) и органической питательной средой. В первых трех контейнерах помещалось по две ампулы с одним и тем же видом водорослей. Причем водоросли были доставлены на орбиту в нерастущем, покоящемся состоянии, и только на станции космонавты осуществили подачу к ним подготовленной питательной среды.

Эксперимент «Хлорелла» начался с того, что в каждом из трех контейнеров было раздавлено по одной ампуле, тем самым культура водорослей была введена в питательную среду, в которой она в дальнейшем размножалась в отсутствие света. Другие ампулы в контейнерах остались для контроля в нераздавленном состоянии: находившиеся в них в неактивном состоянии водоросли были возвращены на Землю. Контрольные варианты водорослей были одновременно высеяны в наземной лаборатории, по возможности в идентичных условиях, за исключением, естественно, невесомости.

Сразу после завершения полета в каждом из контейнеров часть суспензии водорослей была законсервирована специальным фиксатором для дальнейшего подробного анализа состояния культуры (в конце сравнительного эксперимента), а часть транспортировалась в наземные лаборатории в живом состоянии для изучения разного рода воздействий факторов космического полета на культуры водорослей. Это позволило в отличие от ранее проводившихся в космосе экспериментов с хлореллой непосредственно сравнить результаты воздействия невесомости как на активно растущие, так и на покоящиеся клетки водорослей. В значительной степени такое сравнение стало возможным благодаря тому, что космонавты принимали активное участие в проведении эксперимента во время полета.

В четвертом контейнере находились три ампулы с разными видами водорослей, которые использовались и в трех первых контейнерах. На «Салюте-6» все три ампулы были раздавлены одновременно, и в питательной среде оказалась культура, состоящая из трех различных видов водорослей. При этом предполагалось изучить проявление конкуренции различных форм в процессе их роста и возможное в конечном итоге преобладание одних форм над другими.

Эксперимент «Хлорелла» дал очень интересные результаты. В частности, он показал, что состояние невесомости никак не влияет на скорость роста популяции водорослей. Принципиальных различий между свойствами популяций, выращенных из этих клеток и из тех, которые сохранялись во время полета в состоянии покоя на Земле, также не было обнаружено.

В биологическом эксперименте «Метаболизм бактерий» ученые сделали попытку проверить следующую научную гипотезу. Существует предположение, что с возрастанием уровня организации живых организмов увеличивается доля энергии, необходимой для сохранения их структуры при воздействии силы тяжести. Поскольку все организмы вынуждены тратить часть энергии, полученной в результате обмена веществ, на сохранение своей структуры, можно считать бактерии, обладающие простой клеточной структурой, живыми существами, находящимися как бы в нулевой точке соответствующей шкалы. Задача эксперимента «Метаболизм бактерий» и состояла в том, чтобы выяснить, соответствуют ли бактерии такой нулевой точке.

Бактерии в этом эксперименте культивировались в приборе «Йена», разработанном в ГДР и состоящем из пяти камер, которые содержали питательный раствор разной концентрации, споровую суспензию бактерий и средства их консервации. В определенный момент времени космонавты произвели перемешивание споровых суспензий с питательными растворами, и начался рост культур бактерий.

Различная концентрация культуры клеток зависит не только от того, сколько питательных веществ имеется в камере, но и от количества энергии, получаемой в результате обмена веществ и идущей