Перегрузки, состояние микрогравитации и искусственно созданная среда с необычной микрофлорой — существенные факторы космического полета, с которыми не справиться без крепкого здоровья. Заботой о физическом состоянии космонавтов занимается мультидисциплинарный коллектив медиков и ученых. О том, как ведется эта работа, корреспонденту «Научной России» рассказала член этой команды — врач-хирург, младший научный сотрудник Института медико-биологических проблем РАН Виктория Владимировна Кириченко. Какие препараты входят в аптечку космонавтов на МКС? Как ведет себя организм в первые дни в условиях микрогравитации? Что может стать поводом для досрочного возвращения космонавта на Землю? Для чего экипажу МКС нужен аппарат КМА-01? Об этом и многом другом — в новом интервью нашего портала.
Виктория Владимировна Кириченко — хирург, младший научный сотрудник отдела оперативного управления медицинским обеспечением космических полетов Института медико-биологических проблем РАН. Работает в поисково-спасательных группах во время запусков и посадок пилотируемых космических кораблей «Союз». Участвовала в экспериментах по изоляции в рамках проекта SIRIUS в 2019 г. (в качестве дежурного врача) и в 2020–2021 гг. (в качестве врача — члена экипажа). Автор книги «Асгардия в эксперименте SIRIUS-21. Дневник космического испытателя».
Медицинское сопровождение космонавтов — это сложный процесс, включающий в себя широкий спектр медицинских мероприятий. Он начинается с медицинского отбора – детального изучения состояния здоровья кандидата с целью выявления потенциальных хронических заболеваний и оценки адаптационных возможностей организма. Это необходимо, поскольку профессия космонавта подразумевает длительную службу и невозможно точно определить, сколько времени пройдет от момента отбора до первого полета. Затем идет подготовка к космической миссии, сопровождение космонавта во время полета, подготовка к спуску на Землю, оказание медицинской помощи в месте приземления спускаемого аппарата и, наконец, реабилитация космонавта после полета.
«Обеспечение здоровья и безопасность космонавта на протяжении всей его профессиональной деятельности — ключевая цель медицинских служб», — подчеркивает В.В. Кириченко.
— Какие параметры здоровья космонавтов контролируются в первую очередь во время пребывания в космосе и сразу после возвращения на Землю? Что обуславливает важность такого мониторинга?
— На начальных этапах полета медицинские специалисты обращают внимание на показатели физиологических систем, наиболее чувствительных к воздействию космической среды. В частности, во время старта на человека действуют значительные перегрузки, а после выхода космического аппарата на орбиту он оказывается в условиях микрогравитации. В связи с этим, врачам необходимо оценить функциональные возможности организма, чтобы определить, насколько эффективно он адаптируется к столь резким изменениям внешних факторов. Также требуется мониторинг состояния сердечно-сосудистой системы и вестибулярного аппарата.
При возвращении на Землю предстоит реадаптация организма к земному притяжению. Во время космического полета тело космонавта привыкает к условиям микрогравитации. Совместная работа ученых и медиков показала, что человек легче переносит как саму миссию, так и последующую адаптацию к земным условиям, если воздействовать на процесс адаптации организма к космическому полету. Благодаря такому продуманному подходу удалось разработать методы профилактики неблагоприятного воздействия факторов космического полета на организм человека, уменьшающие адаптационную нагрузку на космонавтов в условиях микрогравитации. Это необходимо для того, чтобы в период восстановления после полета им было проще адаптироваться к условиям земного притяжения.
Адаптация организма к условиям микрогравитации вызывает перестройку его функций сразу после возвращения на Землю и возвращения к обычным условиям. Это, безусловно, связано с физиологическими изменениями. В частности, можно предположить, что космонавту будет сложно адаптироваться к вертикальному положению. После приземления возможно возникновение ортостатических нарушений и дисфункция вестибулярного аппарата.
В заключение, после посадки мы также оцениваем общее состояние космонавтов. Процесс восстановления после полета включает в себя более широкий спектр медицинских процедур, предназначенных для возвращения организма к нормальной работе.
— Какие медикаменты включены в комплект лекарств для космонавтов на Международной космической станции? Как формируется этот набор? Используют ли экипажи разных стран общие медикаменты или аптечки космонавтов и астронавтов формируются отдельно?
— Медицинские системы на российском и американском участках Международной космической станции функционируют независимо друг от друга, однако при наличии необходимости и по соглашению возможен определенный обмен.
Медицинское обеспечение на МКС структурировано по различным заболеваниям. В него входят стандартные лекарственные средства, такие как антибиотики, препараты для сердечно-сосудистой системы, жаропонижающие, обезболивающие, противовоспалительные, антисептические средства, а также медикаменты для устранения симптомов, связанных с воздействием невесомости, и перевязочные материалы. Кроме того, в медицинские укладки включено диагностическое оборудование. По сути, они содержат все, что может потребоваться для самостоятельного решения космонавтами тех или иных медицинских проблем, которые могут возникнуть на борту.
— Разумеется, возникает вопрос: какие проблемы со здоровьем космонавты на борту МКС способны решить без посторонней помощи, а какие ситуации обуславливают необходимость преждевременного возвращения на Землю?
— Космонавт способен самостоятельно справиться с незначительными травмами, порезами, легкими респираторными заболеваниями, нарушениями сна и небольшими расстройствами пищеварения.
— Какую роль выполняют сотрудники ИМБП РАН в обеспечении здоровья космонавтов? Вы отметили, что они формируют медицинские комплекты для космонавтов. Какие еще задачи им доверены? Какой размер команды занимается этой работой и какие специалисты в нее входят?
— Я бы даже сказала, что это не просто медицинское, а медико-биологическое сопровождение, поскольку рассматриваемая работа предполагает многопрофильность. Что это подразумевает? Специалисты ИМБП РАН участвуют в сопровождении космонавтов на всех этапах космического полета. Если речь идет о пребывании космонавта на МКС, то в ходе космической командировки специалисты института осуществляют медицинское обеспечение полета, — сюда входят и меры по поддержанию здоровья, и диагностика физиологического состояния, и профилактика возможных медицинских проблем. Но это еще не все. Сотрудники ИМБП РАН контролируют также качество воды, состояние воздуха, микробиологическую составляющую среды обитания на борту МКС.
Сотрудники Института медико-биологических проблем РАН также входят в состав группы медиков, оказывающих медицинскую поддержку во время взлета и посадки пилотируемых космических кораблей.
— Какие проблемы со здоровьем наиболее часто встречаются у космонавтов во время космических перелетов и в период адаптации после возвращения на Землю? Какие факторы лежат в основе этих состояний?
— Мы уже обсуждали, что космическое пространство представляет собой враждебная среда, оказывающая воздействие на организм различными способами. Воздействие факторов космического полета на человека начинается с момента старта, а именно с перегрузок. В ходе обычного космического полета они могут достигать величины 4–5 g.
После достижения околоземной орбиты космонавт оказывается в условиях микрогравитации, что приводит к запуску комплекса физиологических изменений в его организме. Жидкости начинают перемещаться из нижней части тела в область головы. Это вызывает последующую фазу реакций, когда организм воспринимает сигнал о чрезмерном скоплении жидкости в верхней части тела и начинает процесс ее выведения. В результате, в первые дни пребывания в условиях микрогравитации человеческий организм выделяет больше жидкости, чем на Земле.
Благодаря перераспределению жидкости, зрительный нерв подвергается сдавлению, что способно вызвать кратковременное снижение зрительной функции.
Космическая болезнь движения может быть вызвана сенсорным конфликтом. Хотя она не всегда проявляется, её возникновение вполне вероятно.
Затем, при обсуждении посадки космонавта, важно снова затронуть понятие «реадаптация». На этом этапе сложные процессы, посредством которых организм адаптировался к условиям невесомости, начинают перестраиваться под земные условия. Следует подчеркнуть нарушение способности организма поддерживать равновесие после космического полета. Помимо этого, во время космической экспедиции претерпевают изменения костно-мышечные структуры, что также может сказываться на самочувствии человека после возвращения на Землю.
*Ортостатическая устойчивость — это способность сердечно-сосудистой системы обеспечивать адекватную реакцию на изменение гравитации при переходе тела из положения лежа в вертикальное.
— На мой взгляд, за время работы на МКС выработалась уникальная микрофлора, которая отличается от привычной нам земной среды. Возникает вопрос, оказывает ли это дополнительное влияние на иммунную систему космонавтов? Используются ли во время предполетной подготовки какие-либо средства укрепления иммунитета, допустим, витамины или специальные препараты?
— Действительно, на Международной космической станции образовалась уникальная микробиологическая среда, которая способна оказывать влияние на здоровье космонавтов. В условиях ослабленного иммунитета даже собственная микрофлора может негативно сказаться на организме человека. Поэтому поддержание иммунной системы космонавтов является приоритетной задачей на всех этапах космической миссии.
— Ощутимо ли трансформируется медицинская поддержка космонавта в связи с прогрессом науки и технологий или эта область остается неизменной? Какие значимые изменения или дополнения были внедрены в эту практику в последние годы?
— Несмотря на динамичное развитие системы, сохраняются основополагающие принципы оказания медицинской помощи. Их эффективность подтверждена, и в дальнейшем они послужат фундаментом для медицинского обеспечения других продолжительных пилотируемых космических полётов.
— Как вы уже сказали, работа в космосе — настоящий стресс для организма. Но бывает ли так, что у человека после полета улучшаются какие-либо показатели здоровья по сравнению с периодом до миссии? Или это невозможно в принципе?
— Как мы уже отмечали, космическая среда оказывает негативное воздействие на человеческий организм, затрагивая все его системы. В связи с этим, во время космического полета в организме космонавта наблюдаются неблагоприятные изменения. После возвращения на Землю эти показатели обычно стабилизируются, однако говорить об улучшении физического состояния космонавта в процессе миссии не приходится.
— Какие инновационные технологии и направления исследований, только начинающие свое развитие, способны в перспективе оказаться полезными для специалистов, оказывающих медицинскую помощь в космосе?
— Биопринтинг, или биопечать, — уже сейчас представляется весьма перспективным направлением. В настоящее время в этой сфере ведутся разнообразные научные изыскания, включая эксперименты на Международной космической станции. В будущем эта технология позволит создавать человеческие органы.
Биопечать представляет собой значительный шаг вперед для трансплантологии и может пригодиться при создании баз на других планетах. Это связано с тем, что ожидается изменение подхода к обеспечению здоровья космонавтов. К примеру, во время полета на Марс даже при возникновении серьезных проблем со здоровьем человека невозможно будет срочно доставить его на Землю, и экипажу придется решать эти вопросы самостоятельно. В связи с этим сейчас разрабатываются новые методы медицинского обеспечения космических миссий, позволяющие космонавтам проводить необходимые процедуры без посторонней помощи.
— Можно ли выделить какие-либо недавние исследования, проводимые Институтом мозга человека им. Н.В. Павлова РАН, которые способны е внести вклад в развитие космической медицины?
— ИМБП РАН играет важную роль в развитии медико-биологических исследований и фундаментальной медицины. Одним из последних реализованных проектов стал запуск биологического спутника «Бион-М» № 2. Кроме того, институт проводит изоляционные эксперименты, такие как испытания с длительной изоляцией и измененной газовой средой, и другие исследования, направленные на изучение воздействия различных факторов космического полета на организм человека и разработку мер профилактики. Это позволит успешно осуществлять освоение космического пространства в ходе будущих миссий.
— Какие способы применяются для мониторинга здоровья космонавтов во время пребывания на орбите?
— Прежде всего, следует отметить, что в процессе полета космонавт может получить помощь от коллеги или воспользоваться самостоятельными методами. Космонавтов готовят к этому в ходе подготовки к полету, учитывая доступные на МКС средства и методы.
Для своевременного обнаружения и предотвращения потенциальных проблем со здоровьем, а также для общего мониторинга состояния космонавтов на МКС, применяются специализированные медицинские приборы. Так, к ним относится аппарат КМА-01, который позволяет оценивать жизненно важные показатели, включая работу сердечно-сосудистой и дыхательной систем. С его помощью можно провести электрокардиограмму, измерить артериальное давление и выполнить пульсоксиметрию (определить уровень насыщения крови кислородом. — Примеч. корр.) , помимо этого, на борту МКС экипаж располагает, в том числе, аппаратом ультразвуковой диагностики. В случае возникновения неотложных ситуаций космонавты могут использовать и дефибриллятор.
— Что для вас самое интересное в вашей работе?
— В моей работе мне постоянно увлекательно наблюдать за реакцией человеческого организма на нестандартные и экстремальные условия, а также за изменениях, которые в нем происходят. Помимо этого, мне импонирует междисциплинарный характер нашей рабочей среды, где совместно работают специалисты из разных областей и сотрудники различных компаний. И, безусловно, космос – это то, что объединяет всех людей.
Фотография на странице: Ольга Мерзлякова / «Научная Россия», космонавт Роскосмоса Олег Новицкий / госкорпорация «Роскосмос», космонавт Роскосмоса Олег Артемьев / госкорпорация «Роскосмос».