Как это работаетЧто происходит с телом в космосе
Неожиданное поведение организма в экстремальных условиях
Условия, в которых живут люди на орбите, сильно отличаются от земных. Это приводит к тому, что основные системы организма человека начинают работать по-другому. Look At Me разобрался, как наше тело ведёт себя в космосе.
Пищеварение
Пищеварительные процессы на орбите практически не отличаются от земных. Гравитация и наше положение в пространстве не влияют на то, как еда проходит через организм: всё-таки рыбы и змеи едят в горизонтальном положении, а летучие мыши вообще висят вниз головой. Мышцы желудочно-кишечного тракта постоянно сокращаются и расслабляются, проталкивая еду дальше по пути ото рта до кишечника. Еда, конечно, может попробовать подняться наверх, но это же происходит и на поверхности Земли, где мы с такими ситуациями обычно справляемся.
Циркадные ритмы — циклические колебания интенсивности биологических процессов, связанные со сменой дня и ночи.
Одна из проблем, с которыми сталкивается космонавт, — это то, что на орбите нет разделения на день и ночь. Космонавты видят рассвет и закат по несколько раз за день, и потому им не на что полагаться, чтобы понять, когда нужно спать, а когда бодрствовать, кроме установленных правил и собственных ритмов. В итоге у них нарушается работа циркадных ритмов, что может привести к постоянному ощущению усталости и дискомфорта.
Микрогравитация — состояние, в котором ускорение, вызванное гравитацией, крайне незначительно, сама сила гравитации не изменяется.
Ещё одно испытание для нервной системы — условия микрогравитации. Мозг человека должен управлять конечностями в среде, где вертикальная ось тела больше не доминирует. На орбите нам становится сложнее делать хватательные движения: в невесомости легче промахнуться мимо нужного предмета, и это тоже вводит мозг в заблуждение. Мышцы двигаются по-новому и посылают в мозг сигналы, которые он не знает, как интерпретировать. В итоге центральная нервная система адаптируется к новым условиям, но на это может потребоваться до шести месяцев.
Иммунная система
Иммунная система ведёт себя нестабильно и в обычных условиях человеческой жизни. Стресс, неправильное питание, плохой сон — всё это может её ослабить. В NASA выяснили, что во время долгосрочных космических полётов иммунная система космонавтов также меняется. Некоторые иммунные клетки снижают уровень активности, другие её повышают (при этом они распределяются по организму, как и на Земле). Всё это приводит к тому, что вирусы, которые скрывались в организме, начинают проявляться, но без симптомов заболевания. Помимо этого, космонавты начинают страдать от аллергических реакций, а их кожа покрывается сыпью.
Исследования NASA выявили и другую особенность поведения иммунной системы. Цитокины, информационные протеины, которые поставляют иммунным клеткам данные о вторжении патогена, изменяют своё количество и поведение. Поэтому иммунная система и путается: она то засыпает, то активизируется. Специалисты считают, что эти изменения могут происходить из-за радиации, микрогравитации, изменённых циклов сна и бодрствования.
Репродуктивная система
Эндометриоз — распространённое гинекологическое заболевание, при котором клетки эндометрия (внутреннего слоя стенки матки) разрастаются за пределы этого слоя.
Многих интересует, как в десексуализированном пространстве космоса функционируют процессы, связанные с половой системой. В ранние годы космических программ, например, предполагалось, что менструации в космосе могут привести к нежелательным последствиям, поскольку в условиях микрогравитации жидкость может проникнуть в другие органы, вызвать боль и опасность эндометриоза. За десятилетия, которые женщины летают в космос, ни одной такой проблемы выявлено не было, однако это явление всё ещё считается неизученным.
Почти не изучен и вопрос зачатия в космосе (беременные люди на МКС не летают). Правда, эксперименты российских учёных на беременных крысах показали, что риск неправильного формирования костной ткани в условиях микрогравитации составляет от 13% до 17%, нервные сети полноценно формируются только в условиях нормального земного притяжения, это же касается и иммунной системы плода. Научная и профессиональная этика пока что не позволяет изучать развитие человеческого плода в космосе, поскольку риски для потенциальных космических матерей и детей слишком велики, но учёные понимают, что вопрос нужно исследовать, чтобы в будущем организовать полноценные космические путешествия.
Респираторная система
Закаченный внутрь МКС воздух помогает космонавтам дышать без помощи каких-либо устройств, но человек дышит на орбите всё равно не так, как на Земле. Учёные жалуются на то, что не хватает наблюдений за работой лёгких в космосе, но несмотря на это некоторые выводы о влиянии микрогравитации на дыхание всё-таки можно сделать. Основная проблема заключается в изменении кровообращения — целостность дыхательного процесса нарушается из-за неустойчивости движения крови в невесомости. Это приводит к тому, что респираторная система пропускает меньшие потоки воздуха, хотя это и не влияет на жизнеспособность организма. Из-за этого в количественном выражении уменьшается брюшной охват, но это не приводит к изменению паттернов дыхания.
Кровообращение
Система кровообращения приспособлена к земной гравитации. Сердце расположено высоко по отношению к остальным органам, чтобы лучше снабжать кровью верхнюю часть тела и, конечно же, мозг. Но больше крови всё равно поступает в нижнюю часть тела и меньше — в верхнюю. В условиях микрогравитации всё тело получает кровь (и остальные жидкости) в равном количестве. Из-за этого ноги становятся худее, а голова увеличивается в размерах. Это сбивает с толку организм: мозг получает сигналы об избытке жидкости в верхней части тела, и поэтому почки начинают активно удалять жидкость из организма, и человек не испытывает чувство жажды. Такое поведение тела может привести к обезвоживанию, если космонавт не заставляет себя пить, даже когда ему этого не хочется.
В итоге организм приспосабливается, но после возвращения на Землю кровообращение сложно адаптируется к естественным условиям. Ещё одна проблема, связанная с кровью в космосе, — это возможность проводить операции открытого типа так, чтобы вся кровь просто не улетала из организма человека. Чтобы решить этот вопрос, в NASA разработали специальную коробку, в которую помещают повреждённую часть тела. Она наполнена физиологическим раствором, и это не позволяет организму терять жидкости.
Кости и мышцы
Условия микрогравитации приводят к тому, что нагрузка на кости сводится к нулю. Многие кости, которым необходимо постоянное движение, его не получают. Из-за этого они становятся тоньше, поскольку кальций начинает выбрасываться в кровь. Долго находясь на орбите, некоторые люди теряют до 20% костной массы. В космосе это не доставляет неудобств, но после возвращения на Землю тело космонавта оказывается более хрупким. Почти то же самое происходит и с мышцами. Из-за уменьшения нагрузок (космонавту не нужно сопротивляться силе гравитации) мускулы постепенно атрофируются и истончаются. В результате снижаются силовые показатели и моторные способности, человек быстрее устаёт.
Эндокринная система
Исследование гормональных изменений во время космического полёта — очень сложный процесс. Причина не только в том, что эндокринология — далеко не до конца изученная область естественных наук. Эндокринологам сложно отличить влияние микрогравитации от влияния стресса во время взлёта, пребывания на орбите и посадки. К тому же не на ком проводить испытания и невозможно делать необходимое количество регулярных анализов.
Хотя кое-что об эндокринной системе во время пребывания в космосе известно. Например, по-другому работает гормон эритропоэтин, из-за чего у космонавтов чаще, чем у обычных людей, наблюдается анемия. Гормоны, связанные с положительными эмоциональными реакциями вроде допамина, почему-то активизируются. А из-за снижения физических нагрузок падает и чувствительность к инсулину, что может привести к непредсказуемым последствиям.
Кожный покров
Человеческая кожа постоянно регенерируется. Иными словами, человек линяет. За счёт гравитации кусочки мёртвой кожи отделяются от тела человека и оседают на земле. В условиях микрогравитации процесс идёт похожим образом до момента отделения кожи от тела. Быстрее всего кожа изнашивается на ступнях, и, когда космонавты снимают носки, они в иных случаях могут выпустить в пространство космической станции целое облако хлопьев из отмершего эпидермиса. Это не только мерзко, но ещё и опасно для здоровья соседей по МКС. У других космонавтов чужая кожа может вызвать аллергию, поэтому важно, чтобы на станции была хорошо настроена система вентиляции.
Источник
Исследования показывают, как космос влияет на человеческий организм
Людям, грезящим космосом, следовало бы подумать о более насущных проблемах, нежели задаваться вопросами о существовании внеземных цивилизаций и отсутствии у них желания нас навестить или хотя бы услышать. В конце концов, мы уже не только довольно давно посылаем людей на орбиту, мы также говорим об уже почти ощущаемом на горизонте космическом туризме, радостно удивляемся планам мировых космических агентств поселиться на Марсе и новостям о частных компаниях, инвестирующих сотни миллионов долларов в изучение вопросов, связанных с выживанием на других планетах.
В космосе очень одиноко
«Космос — это суровая среда, очень редко прощающая человеческие ошибки и технические неисправности», — пишут исследователи в книге «Биология в космосе и жизнь на Земле: влияние космических полетов на биологические системы» (Biology in Space and Life on Earth: The Effects of Spaceflight on Biological Systems).
Но, к сожалению, человеческие ошибки и технические сбои – не единственные проблемы, о которых всем нам стоит подумать, перед тем как начать эпоху космической колонизации.
«Самая главная проблема в подобных миссиях — биомедицинская. И заключается она в том, как поддерживать здоровье человека в условиях долгого пребывания в подобных суровых условиях», — комментирует отставной астронавт Лерой Чиао.
Ниже рассмотрим примеры последствий, с которыми людям, летающим в космос, приходится сталкиваться как в рамках самих полетов, так и после их возвращения домой.
Может ли микрогравитация убить?
В кораблях тесновато
На первый взгляд может показаться, что невесомость – это одна из самых приятных вещей, связанных с космическими путешествиями, однако не стоит недооценивать микрогравитацию и ее влияние на биологические системы человека.
Чтобы не пропустить ничего интересного из мира высоких технологий, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram. Там вы узнаете много нового.
Нехватка гравитации в космосе ослабляет и делает менее эффективной нашу сердечно-сосудистую систему. Вместо того чтобы как обычно и без особых усилий распределять кровь по всему нашему организму, ее неэффективная работа позволяет крови концентрироваться в голове и груди, что существенно повышает риск развития артериальной гипертензии (постоянно высокого артериального давления). В более серьезных случаях, когда вследствие невесомости снижается эффективность подачи и распределения кислорода в организме, повышается риск развития сердечной аритмии.
Даже на космической станции на следить за здоровьем
Так как мышечная активность в условиях микрогравитации существенно снижается (мышцам не нужно бороться с земной гравитацией), некоторые главные мышцы организма при долгом нахождении человека в космосе начинают атрофироваться. Потеря мышечной массы и ее прочности являются непременным бонусом каждой долгоплановой космической миссии. Именно поэтому членам экипажа Международной космической станции предписано в обязательном порядке ежедневно выполнять в течение пары часов физические упражнения, направленные на укрепление икроножных мышц, квадрицепсов, а также мышц шеи и спины.
Частичная слепота в космосе
Проверки проходят постоянно
Риску последствий от долгого пребывания в космосе подвержена не только мышечная система человека. Были случаи, когда после продолжительного нахождения в космосе отмечались тревожные признаки нарушения зрения. И случаи эти, нужно признаться, оказались, к сожалению, не единичными.
Подписывайтесь на наш канал в Яндекс Дзен. Там можно найти много всего интересного, чего нет даже на нашем сайте.
Две трети астронавтов Международной космической станции сообщали о проблемах со зрением. Основное подозрение, по мнению специалистов из аэрокосмического агентства NASA, падает на изменения в распределении жидкости в полости черепа, в глазах и спинном мозге в ответ на условия, создаваемые микрогравитацией. Результатом этого является появление синдрома нарушения зрения ввиду повышения интракраниального давления. У нас этот синдром чаще всего называют внутричерепной гипертензией (ВЧГ). К счастью, технологии не стоят на месте, и однажды мы получим инструменты, позволяющие не только понимать, но и эффективно предотвращать появление последствий связи между внутричерепным давлением и микрогравитацией.
Неизбежность космического облучения
Выход в открытый космос это вообще отдельная история
Некоторые люди на Земле обеспокоены излучением электрических устройств вроде смартфонов. Интересно, что бы они сказали, если бы узнали, с каким уровнем излучения приходится сталкиваться человеку в космосе?
«В космосе мощность дозы облучения может быть в 100-1000 раз выше, чем на Земле», — комментирует Кери Зейтлин из Юго-Западного исследовательского института США.
«Само же излучение присутствует в виде космических лучей – высокозаряженных частиц, от которых нас на Земле экранируют магнитное поле нашей планеты и ее атмосфера».
Влияние этого воздействия на человеческий организм может выходить далеко за рамки нашего понимая здоровой среды. Средняя доза облучения, которой в течение года от естественных источников подвергается человек на Земле составляет 2,4 мЗв (миллизиверта) с разбросом от 1 до 10 мЗв. Все, что выше 100 мЗв, рано или поздно может привести к возникновению рака. Тем временем астронавты, находящиеся на борту Международной космической станции, могут подвергаться облучению в 200 мЗв. Если же говорить о межпланетных перелетах, то этот уровень вообще будет составлять около 600 мЗв. Даже полет на самую ближайшую соседнюю планету, Марс, может привести к возникновению генетических мутаций, разрушению ДНК-цепочек, а также к 30-процентному повышению риска развития рака.
К счастью, экипаж МКС находится под защитой от большей части излучения благодаря тому же магнитному полю, которое бережет нас на поверхности планеты. Но если речь идет о реальном полете на Марс, то никакой подходящий защиты для этого у нас пока нет. Решить этот вопрос пытается NASA, которое ведет разработку методов по оптимизации экранирующих средств, а также способов биологических контрмер в отношении радиоактивного облучения.
Грибковая инфекция
Если один раз такое увидел, уже не забудешь.
Несмотря на все наши старания обеспечить безопасность и чистоту внутри космических аппаратов, проблема появления и воздействия на человеческий организм патогенных организмов в космосе по-прежнему остается нерешенной. Согласно исследованию, опубликованному Американским сообществом микробиологов, уровень роста Aspergillus fumigatus (аспергиллус фумигатус), являющегося самой распространённой причиной появления грибковой инфекции у людей, совершенно не подвержен суровым космическим условиям.
Если такая банальная и распространенная вещь, как фумигатус, способна попадать и существовать на МКС, то, вероятнее всего, на станции могут иметься другие и уже более летальные патогенные микроорганизмы. Учитывая далеко от легкой доступность ближайшей больницы, любая инфекция на борту космического аппарата может привести к очень серьезным последствиям. Поэтому только дальнейшее улучшение жилищных условий и уровня гигиены, а также развитие технологий, способных обеспечить медицинскую диагностику и помощь в космосе, сможет уберечь астронавтов от больших проблем, начинавшихся когда-то, казалось бы, с самого малого и незначительного.
Нарушения психики у космонавтов
Никогда не было желания попробовать?
Не только физическое здоровье астронавтов, долгое время пребывающих в космосе, находится под угрозой. Нахождение в маленькой, герметично запертой космической консервной банке в течение долгих месяцев, в рамках которых вам приходится ежедневно общаться с одними и теми же людьми, осознавать то, что вы не можете даже просто удобно улечься на кровать или встать и свободно пройтись, – все это, а также многое другое может накалить ваше психическое состояние до предела и в конечном итоге нанести серьезную психологическую травму.
Все самые свежие новости из мира высоких технологий вы также можете найти в Google News.
Результаты профинансированного аэрокосмическим агентством NASA исследования, связанного с проблемами долгого пребывания в космосе, показывают, что основная обеспокоенность американских астронавтов во время их миссий на борту Международной космической станции связана с вопросом о том, как себя вести с членами экипажа. В своем личном дневнике один астронавт писал о стрессе, который он испытал в рамках таких межличностных отношений:
«Мне очень хочется выбраться отсюда. Из этих тесных каморок, в которых тебе приходится проводить долгое время с одними и теми же людьми. Даже те вещи, на которые вы в повседневной обычной жизни, скорее всего, не обратили бы своего внимания, после определенного времени начинают здесь надоедать настолько, что способны свести с ума любого».
Исследований на тему безопасности и защиты психологического здоровья астронавтов в рамках их пребывания в космосе проводилось уже немало и будет проводиться еще больше с учетом увеличения времени продолжительности космических полетов.
Космонавты годами живут для этого.
Максимальная поддержка здоровья человека в период долгих космических полетов является очень серьезной проблемой и очень трудоемкой задачей для решения, однако даже это не останавливает людей, желающих стать космическими пионерами. В мире действительно есть люди, готовые буквально на все.
Несмотря на все риски, описанные в результатах многочисленных исследований, несмотря на все те потенциальные опасности, которые ожидают человека в космосе, несмотря на все те риски для здоровья наших биологических систем и психики, аэрокосмическое агентство NASA в 2016 году получило более 18 000 заявок на право стать астронавтами. Рекордное число! Остается лишь надеяться, что проводящиеся сегодня исследования в недалеком будущем действительно позволят нам осуществлять безопасные космические путешествия, по уровню угроз не обгоняющие обычные земные.
Источник