Член-корреспондент РАН Инесса Козловская, отвечающая за профилактику космонавтов во время полетов, — о болезнях на орбите, подготовке полета на Марс и различии тренировок космонавтов и астронавтов
Сверхдлительный годовой полет на МКС российского космонавта Михаила Корниенко и астронавта NASA Скотта Келли имеет соревновательный аспект. В ходе него будут сопоставлены российская и американская системы медицинской профилактики, применяемой в космических полетах. Результаты позволят понять различия систем, разобраться, какая из них более эффективна. О программе исследований, запланированных на МКС, корреспонденту «Известий» Ивану Чеберко рассказала член-корреспондент РАН Инесса Козловская, заведующая отделом профилактики ГНЦ РФ «Институт медико-биологических проблем РАН».
— Инесса Бенедиктовна, насколько сильно полеты в космос вредят человеческому организму? Наступают ли в результате длительных полетов какие-либо необратимые изменения?
— Необратимых изменений мы не знаем. Невесомость обуславливает развитие определенных недугов, но мы к сегодняшнему дню уже умеем их профилактировать, что дает возможность без видимого вреда организму совершать сверхдлительные полеты. Лучший пример — бывший сотрудник нашего института Валерий Владимирович Поляков, совершивший полет продолжительностью 14 месяцев, живет и прекрасно себя чувствует в свои 72 года.
— Космонавты часто болеют на орбите?
— Иногда болеют. Одним из основных факторов риска на орбите является мочекаменная болезнь. В одном из космических полетов на станции «Мир» у космонавта случился серьезный приступ с очень сильными болями. Кости человека в условиях невесомости теряют кальций. В результате повышенной концентрации кальция в крови и моче и возникает этот риск. Мы факторы риска такого заболевания профилактируем прежде всего физическими нагрузками, которые предупреждают потерю кальция в костях, а также диетой. Еще на орбите у космонавтов наблюдается сердечная аритмия. Эта проблема давно известна, ее причины изучаются, но я не могу сказать, что мы близки к пониманию, какой именно фактор тут является ключевым. В программе годового полета, который сейчас осуществляют российский космонавт Михаил Корниенко и астронавт NASA Скотт Келли, этот вопрос также изучается. Плюс к тому космонавты на орбите частично теряют слух. Это обусловлено не невесомостью, а повышенным уровнем шума на станции. Некоторые почти глухими прилетают, но мы с ними работаем, и слух восстанавливается.
— Какие еще функции организма страдают в ходе длительного полета?
— С орбиты космонавты возвращаются с резко сниженным уровнем работоспособности. Потому что в полете они подвержены глубокой физической разгрузке и одновременно очень высокий уровень психологической нагрузки — вся жизнь по минутам расписана. А проблемы с опорно-двигательной системой обусловлены тем, что в невесомости оказывается не нужно многое из того, что природа наработала в условиях земной гравитации: не нужен столь мощный скелет, не нужны сильные мышцы. Точнее, не нужна позно-тоническая мышечная система, которая и появилась под влиянием гравитации. Тоническая система выключается, как только вы теряете опору.
— Как долго космонавты вновь адаптируются к гравитации после долгого нахождения в невесомости?
— Применяемые сегодня методики профилактики болезней, обусловленных невесомостью, позволяют свести время реадаптации на Земле к минимуму. То, на что прежде уходили месяцы, сегодня происходит буквально за несколько дней. К слову, у нас и американцев разные системы профилактики, и годовой полет покажет, чья методика совершеннее. Сопоставление эффективности профилактики — это одна из задач сверхдлительной экспедиции. Астронавт и космонавт будут заниматься каждый по своей программе, а система контроля за состоянием их организма будет единой. Одинаковая система тестов будет проводиться с помощью одной и той же аппаратуры.
— А насколько существенна разница между российской и американской методиками профилактики болезней невесомости?
— Мы пошли разными путями еще в семидесятые годы прошлого столетия, и значительная разница в методиках сохраняется до сих пор. Когда начали осуществляться длительные полеты в космос, российские и американские ученые начали разрабатывать систему профилактики. Искали нагрузки, которые могли бы компенсировать ту разгрузку организма, которая происходит в невесомости. Отечественная наука пришла к выводу, что наиболее адекватным средством профилактики невесомости являются локомоции, то есть бег. Потому что это чисто гравитационная функция, ее в невесомости нет. При беге позно-тоническая мускулатура тренируется, сердце тренируется, мышцы тренируются, кости тренируются. Значит, мы можем тренировать всё одновременно, а не в отдельности.
И по результатам десятков лет длительных космических полетов мы можем утверждать, что локомоции — это наиболее адекватный метод борьбы с болезнями невесомости. Кстати, для упражнений в условиях невесомости нами в ИМБП были созданы устройство, имитирующее опорные нагрузки — ходьбу и бег, и нагрузочный костюм, который обеспечивает притяжение к бегущей дорожке. Космонавт может самостоятельно регулировать силу притяга: это может быть 50% обычного земного веса тела, может быть 80%. Предстояло определить нагрузку, чтобы космонавт за час бега получал всю ту нагрузку, которую мы с вами имеем на Земле 24 часа. Оказалось, что это должен быть бег интенсивный, не аэробный. Это бег со скоростью 14–16 км в час. Но не все время, ведь час бега на такой скорости человек не выдержит. Тогда была предложена методика интервального бега, чередующего быстрый бег и ходьбу. Хотя в то время в физкультурном мире интервальный бег не приветствовался. В дальнейшем фундаментальные исследования показали, что наибольшая нагрузка получается, когда дорожка не бежит, движимая мотором, а бегущий сам ее двигает своими ногами. В протокол тренировки космонавта на орбите была внесена рекомендация, что 30% времени нужно бегать на пассивной дорожке.
— То есть наш космонавт бегает, а астронавт выполняет другие упражнения?
— У американцев основным элементом профилактики являются силовые нагрузки. То есть они качают мышцы. Безусловно, мы понимаем, что в таком подходе присутствует логика: в полете страдают мышцы, атрофируются, развивается метаболизм. И силовые упражнения — это верный способ профилактировать подобные процессы.
— Получается, что в ходе годового полета космонавт будет в основном бегать, а астронавт заниматься фитнесом?
— И космонавт, и астронавт будут заниматься по два с половиной часа в день. Корниенко будет один час заниматься бегом на дорожке и полчаса у него займет велотренажер. Вторая тренировка у него будет на силовом тренажере в американском сегменте МКС. Астронавт же, напротив, будет полтора часа заниматься на силовом тренажере и час на велотренажере и беговой дорожке.
— Получается, что разница только в расписании, а не в наполнении…
— Не совсем, различаются протоколы тренировки. Американцы практикуют аэробные локомоции. То есть бег для поддержания деятельности сердца и дыхания. Это низкоинтенсивный бег без нагрузки. Мы такого не применяем. Я не разрешаю нашим ребятам бегать аэробно. Наши бегают под существенными нагрузками.
— По идее у российской науки по идее должны быть более обширные знания по профилактике в длительных полетах — американцы ведь намного меньше времени провели в долгих экспедициях?
— Еще со времен Королева у нас привилась традиция: в космосе не применяется ничего, что не прошло бы апробации на Земле. Поэтому, например, в рамках подготовки к первой годовой экспедиции Титова и Манарова двенадцать человек здесь, в земных условиях, лежали год в состоянии постельной гипокинезии. То есть обездвиженные. Первым экипажем, который по полной программе занимался по рекомендованной нами системе профилактики, был экипаж Добровольского, Волкова и Пацаева. К сожалению, космонавты погибли при приземлении. Вскрытие показало, что мышцы космонавтов были в хорошем состоянии, свойства костей сохранились.
Несомненно, опыта длительных полетов у нас больше, чем у американских коллег, — мы к началу эксплуатации МКС уже тридцать лет практиковали долгие полеты, а американцы на шаттлах летали по 10–15 суток. Однако американцы уверены, что все самое новое и правильное — у них, это их национальная черта. Китайцы, напротив, готовы и хотят учиться и заимствовать. Американцы так не могут. Они считают, что если им что-то неизвестно, то это неизвестно никому в мире.
— Какие принципиально новые медицинские эксперименты запланированы в ходе годового полета?
— В целом в программе годового полета есть три типа медицинских экспериментов: исключительно американские, чисто российские и совместные. Одним из основных опытов совместной программы будет тестирование состояния космонавтов в момент их прибытия на Землю. Все видели кадры возвращения космонавтов: их бережно достают из капсулы, укрывают одеялом и на руках переносят. Но в будущем, скажем — на Марсе, таких условий не будет. Выходить придется самостоятельно и дальше самим идти. Необходимо получить объективные данные о том, в каком состоянии космонавты прилетают и насколько быстро восстанавливаются функции организма. Что происходит с организмом в первые сутки по прибытии? Мы планируем провести ряд функциональных тестов, поняв, сможет ли космонавт встать, сесть, выбраться из корабля самостоятельно?
— То есть Корниенко и Келли будут самостоятельно выбираться из корабля после посадки?
— Думаю, да. Если, конечно, им это будет под силу.
— А какие еще средства профилактики должны быть разработаны и испытаны перед тем, как человек отправится в дальний полет — например, на Марс?
— Для межпланетных полетов необходимо разработать компьютерного тренера. Сейчас все летают под постоянным контролем с Земли. Но в дальнем полете это будет невозможно, поэтому нужно создавать средства для автономного полета. Система компьютерного тренера очень сложна — она должна знать и контролировать все ваши показатели, анализировать ваши тесты, уметь сопоставлять их с базой данных и выдавать рекомендации. Без такой системы сверхдлинные полеты невозможны. Мы над созданием такой системы уже работаем. Работаем мы и над созданием искусственно нагруженной среды для невесомости. Например, космонавты на МКС любят смотреть фильмы в часы отдыха. Мы уже разрабатываем такой механизм: человек смотрит фильм, пока нажимает педаль. Перестал нажимать педаль — кино закончилось. Вот будут два часа сидеть перед экраном и столько же времени нажимать педали. Тогда и на дорожке не надо будет бегать. Мы хотим сделать так, чтобы активная тренировка занимала как можно меньше времени, потому что время на орбите стоит дорого. Создание таких систем займет порядка 5–10 лет.
Иван Чеберко
