Искусственный климат в космосе. Физиологические проблемы невесомости
а) Искусственный климат в герметичном космическом корабле. Поскольку в космосе нет атмосферы, в космическом корабле для предупреждения удушья должны быть созданы искусственная атмосфера и климат. Самым важным является поддержание достаточно высокой концентрации кислорода и низкой концентрации углекислого газа. В некоторых ранних космических полетах использовалась сжатая атмосфера, содержащая чистый кислород под давлением около 260 мм рт. ст. Но в современном челночном космическом корабле Shatlle используют газовые смеси, соответствующие составу нормального воздуха, т.е. в них в 4 раза больше азота, чем кислорода, а общее давление равно 760 мм рт. ст.
Наличие азота в смеси значительно уменьшает вероятность пожара и взрыва. Это также защищает организм человека от развития локальных очагов ателектаза легких, которые часто бывают при дыхании чистым кислородом из-за быстрой абсорбции кислорода при временной блокаде мелких бронхов слизистыми пробками.
При космическом полете длительностью более нескольких месяцев невозможно транспортировать количество кислорода, адекватное для снабжения организма. По этой причине разработаны методы рециркуляции, позволяющие многократно использовать один и тот же кислород. В основе некоторых процессов рециркуляции лежат чисто физические методы получения кислорода, например электролиз воды. Другие способы основаны на биологических методах, например использование богатых хлорофиллом водорослей, освобождающих кислород в обмен на углекислый газ в процессе фотосинтеза. Идеальных систем для рециркуляции пока не существует.
Силы ускорения во время взлета космического корабля
б) Невесомость в космосе. Человек в орбитальном спутнике или неуправляемом космическом корабле испытывает состояние невесомости, или состояние почти нулевой силы тяжести, которую иногда называют микрогравитацией. Это значит, что человека не притягивает к сторонам, нижней или верхней частям камер космического корабля, а он просто «плавает» внутри этих камер. Причина этого явления — не в отсутствии действия на тело силы тяжести (поскольку существует сила гравитации со стороны любого близлежащего небесного тела), а в том, что гравитация действует одновременно и на космический корабль, и на человека, поэтому оба объекта находятся под действием совершенно одинаковых и по величине, и по направлению сил гравитационного ускорения.
1. Физиологические проблемы невесомости (микрогравитации). Нет достоверных данных о значительных физиологических проблемах, связанных с невесомостью, если период ее действия не слишком велик. Большинство реально возникающих проблем связано с тремя проявлениями невесомости: (1) болезнь движения в течение первых нескольких дней полета; (2) перемещение жидкостей в пределах тела в связи с недостаточной гравитацией для создания нормального гидростатического давления; (3) сниженная физическая активность, поскольку нет необходимости с помощью сокращения мышц противостоять силе тяжести.
Почти 50% космонавтов испытывают болезнь движения с тошнотой и иногда рвотой в течение первых 2-5 сут космического полета. Это, вероятно, связано с необычным характером сигналов, поступающих к центрам равновесия мозга от двигательного аппарата, наряду с недостаточностью сигналов о действии силы тяжести.
При длительном пребывании в космосе наблюдаются следующие эффекты:
(1) уменьшение объема крови;
(2) уменьшение количества эритроцитов;
(3) снижение мышечной силы и работоспособности;
(4) снижение максимального сердечного выброса;
(5) потеря кальция и фосфата из костей, а также уменьшение костной массы.
Основную часть этих эффектов выявляют также у людей, длительно находящихся на постельном режиме. По этой причине во время длительных космических полетов космонавты выполняют специальные программы физических упражнений.
В ранних космических экспедициях, в которых программа физических упражнений была менее энергичной, в первые дни после возвращения на Землю у космонавтов отмечалось значительное снижение работоспособности. В первый день или немного позже после возвращения в условия действия гравитации у них выявлялась также склонность к обморокам при вставании (что иногда наблюдают и в настоящее время) из-за сниженного объема крови и ослабления реактивности механизмов, регулирующих артериальное давление.
