Как космос спасает землю

Как космос спасает землю

Вся космическая отрасль и РОСКОСМОС работают над внедрением в медицину космических технологий. Какие изобретения и наработки из космоса помогают спасать жизни и поправлять здоровье после тяжелейших недугов, разбиралась «Лента.ру».

Быстрый результат

Входящие в состав РОСКОСМОСА предприятия решают в том числе и медицинские задачи. Так, например, в Научно-исследовательском институте космического приборостроения создали уникальный анализатор «БИОФОТ-311»: с его помощью можно в кратчайшие сроки проводить экспресс-тесты крови как в космосе, так и на земле. В целом, он предназначен для оперативного проведения биохимических исследований сыворотки и плазмы крови, мочи, а также других биохимических жидкостей и ориентирован на широкое применение.

Кроме того, в НИИ КП разработали внешне похожее на пистолет биопсийное устройство, которое предназначено для диагностики (биопсии) внутренних органов путем забора образца ткани для ее гистологического анализа и, в частности, выявления причин патологических образований в структуре органа, оценки эффективности лечебных мероприятий. Раньше такие технологии использовались исключительно в космической медицине, однако сейчас успешно и эффективно интегрируются в медицину земную.

Орбитальная печать

Передовые технологии, в том числе медицинские, зачастую апробируются именно в космосе. Так, недавно входящая в РОСКОСМОС Объединенная ракетно-космическая корпорация, подписала соглашение с компанией «3Д Биопринтинг Солюшенс» (резидентом Сколково) о создании уникального биопринтера для магнитной биофабрикации тканей и органных конструктов в условиях невесомости на Международной космической станции (МКС).

Создание магнитного биопринтера позволит печатать в космосе тканевые и органные конструкты, сверхчувствительные к воздействию космической радиации — сентинел-органы (например, щитовидную железу) для биомониторинга отрицательного действия космической радиации в условиях длительного пребывания в космосе и разработки профилактических контрмер. В перспективе технология трехмерной магнитной биопечати может быть использована для коррекции повреждений тканей и органов космонавтов при длительных космических полетах. На Земле такая технология может быть применена для более быстрой биопечати человеческих тканей и органов. Планируется, что биопринтер для отправки на борт Международной космической станции будет готов к 2018 году. Все работы по подготовке и проведению эксперимента будут проводиться в тесном сотрудничестве с ПАО «РКК «Энергия» и ГНЦ ИМПБ РАН.

Не просто экзоскелет

Еще до запуска в космос Юрия Гагарина было очевидно, что во время полета человек испытывает колоссальные нагрузки. А по возвращении на Землю космонавту будет необходима реабилитация с привлечением специальных разработок. Дело в том, что из-за нахождения в условиях невесомости у космонавтов более всего подвергается деградации двигательная функция. Причина — отсутствие гравитации, ведь именно она и является тем фактором, благодаря которому у нас с вами появился мощный скелет, развитая мышечная система и опорно-двигательный аппарат.

Более того, так как внеземные экспедиции становились все более продолжительными, период восстановления надо было продумывать все более тщательно. Все началось с технологий, использовать которые экипаж мог бы в условиях невесомости и ограниченного пространства. Одной из первых подобных разработок стал костюм «Пингвин», который предназначался для создания осевой нагрузки на скелетно-мышечный аппарат и компенсации недостатка опорной и проприоцептивной функций космонавтов. Специалисты ИМБП РАН создали костюм еще в конце 1960-х годов, а впервые испытали его в условиях космоса уже в 1971 году.

В начале 1990-х годов российские исследователи решили модифицировать «Пингвин» для лечения и реабилитации больных с двигательными нарушениями, например с ДЦП. Первый созданный прототип получил название «Адель» и использовался для лечения детей с церебральным параличом. Костюм до сих пор позволяет выработать навыки правильной ходьбы и закрепить новый моторный стереотип, восстанавливая функциональные связи и повышая трофику соответствующих тканей.

Помимо этого довольно быстро встал вопрос о создании костюма, который помогал бы восстанавливать двигательные функции людям, перенесшим инсульт или черепно-мозговую травму и страдающим в результате этого от параличей и пареза. Для этого на основе предыдущих наработок и с привлечением нового ноу-хау был создан лечебный костюм аксиального нагружения «Регент».

Система работает так: костюм создает или увеличивает продольную нагрузку на структуры скелета и повышает мышечную нагрузку при выполнении движений, что, в свою очередь, способствует улучшению регуляции обменных процессов. Кроме того, «Регент» компенсирует недостаток проприоцептивной функций, тем самым способствуя полной или частичной реабилитации больных.

Костюм прошел масштабные испытания на сотнях пациентов в подведомственных РАН и Минздраву учреждениях. В результате этого исследователи выяснили, что «Регент» положительно влияет не только на двигательные, но и на высшие психические функции! Так, у многих пациентов после его регулярного применения гораздо быстрее восстанавливались речь и концентрация.

Но на этом в Центре космической медицины не остановились — там же для реабилитации космонавтов был создан аппарат «Корвит», который имитирует опорную реакцию стоп человека. Уникальность прибора в том, что он позволяет имитировать показатели физического воздействия на стопу при ходьбе: величину давления, временные характеристики. Метод опорной стимуляции, на основе которого создан «Корвит», оказался полезен не только космонавтам, но и целым группам пациентов. В частности, его используют для комплексной реабилитации больных с ДЦП, поскольку «Корвит» позволяет максимально нормализовать стояние и ходьбу, улучшить координацию и восстановить баланс мышц-сгибателей и разгибателей.

Также в распоряжении врачей и их пациентов множество тренажеров и других устройств, способствующих их реабилитацию и возвращению к нормальной жизни.

Полная стимуляция

Еще одна интересная технология, которая прежде использовалась исключительно в космической медицине, — низкочастотная электростимуляция. Первоначально этот способ был разработан, чтобы проводить профилактику негативного воздействия нахождения в космосе на организм человека. В частности, речь идет о восстановлении и сохранении функциональных возможностей мышц человека в условиях гипокинезии и микрогравитации.

Для решения соответствующей проблемы ученые разработали полноценный костюм и портативный электростимулятор. Самые первые испытания прошли еще на станции «Мир», впоследствии метод себя полностью зарекомендовал и соответствующие устройства до сих пор применяются РОСКОСМОСОМ на МКС.

Кроме того, низкочастотная электростимуляция успешно применяется на Земле для лечения больных с травматическими заболеваниями, а также тех, кто страдает от различных проблем с опорно-двигательной системой. Особенно актуальна в свете этого возможность посредством метода сохранять и восстанавливать свойства мышц у частично или полностью иммобилизованных пациентов. Эти технологии активно применяются и в спортивной медицине.

Полетаем!

Еще при подготовке первых космонавтов исследователи столкнулись с необходимостью имитировать невесомость на Земле. Одним из плодов этой деятельности стала разработка метода сухой иммерсии, который активно используется для подготовки и последующей реабилитации космонавтов. В частности особо популярно применение так называемых иммерсионных ванн.

Их применение способствует расслаблению мышц, помогает избавиться от спазмов и восстановить мышечный тонус. Кроме того, иммерсионные ванны полезны для избавления от депрессивного, отечного и болевого синдрома, а также оказывают эффект на разгрузку сердца и снижение кровяного давления.

В последнее время подобные комплексы используют для реабилитации и сохранения недоношенных детей. Но еще раньше иммерсионные ванны начали применять для восстановительного лечения в рамках психоневрологии, травматологии, ортопедии и других сферах.

Опасности и не только

Российские ученые при поддержке РОСКОСМОСА разрабатывали медицинский адсорбционный концентратор кислорода для того, чтобы создавать обогащенную кислородом атмосферу непосредственно из окружающего воздуха, например в помещении. Сегодня этот аппарат часто применяют спасатели и сотрудники других экстренных служб при анестезии и реанимации.

Также в распоряжении представителей экстремальной медицины теперь есть термохимические генераторы кислорода, которые изначально создавались как резервный источник кислорода на пилотируемых миссиях в случае отказа основных систем его получения. Сейчас этими генераторами пользуются Министерство обороны, МЧС и МВД России.

Для резервного обеспечения кислородом космических станций был разработан и комплекс «Курьер», который сейчас активно применяется в медицине катастроф для получения кислорода из окружающего воздуха. При этом комплекс способен производить кислород непосредственно на месте потребления и не требует запасов расходуемых материалов.

Наконец, российские исследователи создали аппарат «Малыш» для спасения человека в обитаемом герметичном объекте, например в кабине космического корабля. В основе аппарата — концепция формирования искусственной газовой среды, а теперь он внедряется и для применения экстремальными службами.

Так что космос гораздо ближе, чем кажется: он помогает лечить людей и спасать их жизни. А РОСКОСМОС и его союзники в этой благородной миссии не останавливаются на достигнутом и шагают вперед.

Источник

Борьба за спасение Земли ведется из космоса

Изменение климата — глобальная угроза. Лучше всего его последствия видны из космоса. Чтобы спасти Землю, ученые наблюдают за переменами со спутников и ставят эксперименты в невесомости.

Вид Земли из космоса

Когда Юрий Гагарин, первый человек, которому удалось покинуть пределы атмосферы, посмотрел на Землю из космоса, его мировоззрение изменилось раз и навсегда. «Я впервые увидел, как прекрасна наша планета, — сказал Гагарин, вернувшись на Землю. — Люди, будем хранить и приумножать эту красоту, а не разрушать ее».

С тех пор астронавты, побывавшие в космосе, много раз говорили о возникающем желании защитить Землю, которая внезапно казалась такой крошечной, хрупкой и одинокой во Вселенной. Совсем недавно американский астронавт Скотт Келли признался, что, увидев, как наша планета выглядит из космоса, становишься «активным защитником окружающей среды». По словам Келли, рассматривая Землю с Международной космической станции (МКС), он заметил, что в некоторых местах она затянута густым облаком газов.

Новые перспективы борьбы с изменениями климата

Сегодня взгляд на Землю из космоса не просто меняет наши отношения с планетой на концептуальном уровне, а помогает разрабатывать решения для ее защиты. Более 100 ученых собрались в середине апреля в Кельне на климатической конференции, организованной Немецким аэрокосмическим центром (DLR), чтобы обсудить, как космические исследования могут помочь лучше понять изменения климата и адаптироваться к ним. «Земля больна, и мы должны контролировать ее состояние. Лучше всего это делать с помощью спутников», — заявил на конференции Морис Боржо, руководитель отдела науки и технологий будущего в Европейском космическом агентстве (ЕКА).

Юрий Гагарин увидел из космоса всю незащищенность Земли

Ученые-климатологи собирают и анализируют данные, поступающие с десятков спутников наблюдения за Землей, опоясывающих нашу планету. С помощью спутников можно следить за таянием льдов и повышением уровня моря, наблюдать за увеличением площади пустынь и даже заблаговременно предупреждать о стихийных бедствиях, таких, как ураганы и наводнения.

Эти наблюдения имеют решающее значение для борьбы с изменением климата, говорит Хуан Карлос Вильягран де Леон, возглавляющий боннское отделение Программы космической информации ООН для борьбы со стихийными бедствиями и чрезвычайного реагирования (UN-SPIDER). «Космос дает нам возможность глобально взглянуть на глобальные процессы, которые мы не можем проанализировать, проводя изолированные измерения, — рассказывает Вильягран де Леон в интервью DW. — Одним из основных вопросов является повышение уровня моря. С помощью спутников мы можем сравнивать процессы, происходящие в разных регионах мира».

Марсианский ландшафт: снимки, сделанные зондом Mars Pathfinder

Большинство данных, полученных со спутников, находятся в открытом доступе и ими бесплатно могут пользоваться правительства всех стран мира. ООН надеется, что эта информация побудит глав государств и правительств увеличить взносы в рамках Парижского климатического соглашения, регулирующего меры по снижению содержания углекислого газа в атмосфере. Только если у вас есть факты, вы знаете, что нужно изменить, подчеркивает Вильягран де Леон.

В поисках следов СО2

Вскоре с помощью спутников можно будет анализировать не только последствия изменения климата, но и его причины. В настоящее время ученые не могут точно оценить ни скорость, с которой мы загрязняем атмосферу парниковыми газами, ни место их выделения. Интенсивность выбросов углекислого газа отдельными странами рассчитывается с учетом использования энергии и добычи угля, нефти и других видов ископаемого топлива.

Космонавт Антон Шкаплеров с листьями салата, выращенными на МКС

Но, по словам ученых, не имея возможности независимо исследовать и проверять выбросы СО2, сложно определить, насколько человечество преуспело в уменьшении их количества. По словам ученых-климатологов, если мы хотим выполнить задачи, предусмотренные Парижским соглашением, необходимо контролировать уровень выбросов СО2.

Именно это и пытается сделать Европейское космическое агентство (ЕКА). С помощью спутников эксперты ЕКА хотят научиться определять количество парниковых газов, окружающих Землю, место их проникновения в атмосферу и даже местоположение источников их появления, таких, как крупные электростанции. Ученые, занимающиеся поиском следов СО2, смогут выявлять основных виновников загрязнения атмосферы и помогать правительствам определиться с задачами, решение которых необходимо для выполнения обязательств в борьбе с уменьшением объемов парниковых газов. Программу по наблюдению за выбросами СО2 Европейское космическое агентство планирует запустить в 2025 году.

Внеземное земледелие

Информация о загрязнении атмосферы — не единственный вклад, который космические агентства вносят в поддержание жизни на нашей планете. Недавно в рамках проекта, начатого с учетом перспективы возможного освоения Марса, астронавты вырастили в космосе овощи и при этом сделали открытие, которое может помочь человечеству выжить на Земле.

Изучая возможность растений развиваться в невесомости, астронавты установили, что в условиях космической станции растениям нужно значительно меньше воды, чем на Земле. Результаты исследования могут помочь фермерам уменьшить потребление воды, которая с повышением мировых температур и глобальным потеплением будет играть все более важную роль.

В начале апреля работающие на МКС космонавты собрали урожай красного салата-латука, выращенного в ходе эксперимента NASA «Вег». Часть урожая нужно было доставить на Землю. Остальной салат они могли съесть. «Было вкусно», — написал космонавт Антон Шкаплеров на своей странице в Instagram.

В открытом космосе, за пределами Земли даже самый обыкновенный салат становится чудом. Но до высадки первых колонистов на бесплодные, непригодные для жизни пустыни Марса еще далеко. А сейчас самое время прислушаться к ученым и сохранить нашу планету пригодной для жизни.

Источник