Влияние ускорений

Начальные сведения о влиянии радиальных ускорений-перегрузок, длительно (свыше 3 сек.) действующих на организм человека, относятся к концу XVIII в. В работе «Зоономия» (1794) Э. Дарвин впервые привел чертеж центробежной машины и указал, что вращение на ней приводит к изменениям кровообращения.

Существенное значение для проблемы в целом имели исследования

А. Ноэнса и Дж. Йонгбледа (1932—1933), У. Фишера (1937) и X. Ди- ринсгофена (1933), в которых были предприняты попытки оценить изменения гемодинамики количественно, в частности, в случае положительных ускорений, когда перегрузка направлена от головы к тазу. На основании этих работ и некоторых исследований по физиологии и патологии кровообращения Г. Ф. Лангом (1938), В. В. Стрельцовым (1938), Д. Е. Розенблюмом (1939), А. А. Сергеевым (1944) в СССР, Г. Шубертом (1931) в Австрии, О. Гауэром и X. Диринсгофеном (1934) в Германии была развита концепция о преимущественно гемодинамическом механизме повреждающего действия радиальных ускорений. В работах Ланга (1938) и Стрельцова (1938—1947) было отмечено, что адаптация к действию положительных ускорений связана с механизмами регуляции кровообращения, которые в нормальных условиях определяют ортостатическую устойчивость. Влияние положительных радиальных ускорений может, таким образом, рассматриваться как своеобразная усиленная ортостатическая нагрузка.

За последние 10—15 лет в исследованиях на центрифуге собран весьма существенный фактический материал об устойчивости животных и человека к действию разнонаправленных ускорений. Выявлено влияние различных факторов (гипоксии, гиподинамии, вдыхания газовых смесей, обогащенных С02, фармакологических препаратов) на устойчивость к действию ускорений и — что особенно важно — вскрыты физиологические механизмы, определяющие развитие патологических симптомов (расстройств зрения — серой и черной пелены, брадикардии, нарушений дыхания и др.), лимитирующих переносимость положительных радиальных ускорений.

Для решения вопроса о режиме взлета и посадки ракетных летательных аппаратов были проведены многочисленные экспериментальные исследования, в которых изучалось влияние на организм животных и человека радиальных ускорений, действующих в направлении, перпендикулярном к продольной оси тела. Были получены данные, характеризующие реакцию дыхания, сердечно-сосудистой и центральной нервной системы, и установлены изменения в этих системах, ограничивающие переносимость «поперечных» ускорений (П. В. Васильев, А. Р. Котовская, 1965; и др.).

Практически важным результатом этого направления исследований явилось обоснование рационального расположения в ракетных летательных аппаратах биологических объектов и человека. Так, был установлен угол наклона кресла, при котором устойчивость к ускорениям наиболее высока, показана целесообразность использования ложаменов — кресел с моделированной поверхностью, обеспечивающих максимально равномерное распределение перегрузки на всю поверхность тела. Экспериментально изучено также влияние кратковременных (менее 1 сек.), или ударных перегрузок на организм животных и человека. В результате таких работ инженерами в содружестве с врачами и биологами были разработаны катапультные установки и определены параметры допустимых величин перегрузок «приводнения» и «приземления» обитаемых космических кораблей. Эти работы пробудили большой интерес к изучению влияния механической энергии на живые организмы и способствовали развитию соответствующих разделов биофизики (С. А. Гозулов, Г. П. Миролюбов, 1969; и др.). Биологические эксперименты на различных живых организмах позволили получить данные относительно влияния невесомости на различные функциональные системы (кровообращение, дыхание и другие), а также на поведение животных, в частности, на позные и двигательные реакции (Г. Генри и др., 1952; X. Бек, 1954; X. Штругхольд, 1956; О. Г. Га- зенко с соавторами, 1964; В. В. Ларин, 1968).

В дальнейшем исследования на человеке в условиях кратковременного воспроизведения невесомости в полетах на самолетах позволили обнаружить различную индивидуальную устойчивость здоровых людей к действию этого фактора. Было установлено, что у некоторых испытуемых в период возникновения невесомости появляются иллюзии: они испытывают ощущение падения, вращения, неправильно оценивают свое положение в пространстве.

Определенные условия гравитации являются одним из наиболее постоянных факторов жизни на Земле. Давно известно большое значение гравитации в морфогенезе и формировании функциональных систем живых организмов, однако эта фундаментальная биологическая проблема экспериментально оставалась слабо изученной. Практика подготовки и: проведения космических полетов заставила биологов внимательнее подойти к оценке значения гравитационного поля как важной экологической константы. Интересные по своим результатам исследования влияния изменений гравитации на процессы жизнедеятельности и развития различных организмов явились началом нового научного направления — гравитационной биологии (А. А. Нейфах, 1962; П. А. Коржуев, 1963; О. Г. Газенко, А. А. Гюрджиан, 1967 и др.). Имеются все основания полагать, что дальнейшее развитие этого направления окажется полезным не только для развития космонавтики, но и внесет ценный вклад в общую биологию.

Проблема влияния на организм человека и животных длительного (многомесячного) пребывания в условиях невесомости, имеющая исключительно важное практическое значение для межпланетных полетов, далека еще от своего разрешения.

В исследованиях, проведенных на грызунах, находившихся в течение трех недель в условиях невесомости во время полета ИСЗ «Космос-605»- (1973), были получены данные, свидетельствующие о развитии атрофических процессов в скелетных мышцах; отмечено также снижение прочности костей конечностей (Е. И. Ильин и др., 1973; В. В. Португалов. и др., 1973).

Ценные данные о физиологических эффектах относительно длительного действия невесомости на организм человека были получены во время 18-дневного полета А. Г. Николаева и В. И. Севастьянова в космическом корабле «Союз-9». Сенсорно* моторная координация у космонавтов была несколько нарушена в первые 3—4 суток полета. Об этом можно было судить по тому, что при свободном плавании с закрытыми глазами оба космонавта утрачивали представление о положении сво~ ' его тепа по отношению к координатам кабины. Несмотря на то, что после 12—13 суток попета космонавты стали отмечать симптомы усталости, они успешно выполнили всю программу. Первое время после возвращения на Землю сохранение вертикального положения требовало известных усилий. Космонавты отмечали ка. жущееся увеличение веса тела. По интенсивности это ощущение было примерно равным тому, которое возникает при перегрузке в 2,0—2,5 единицы. Вес предметов также казался космонавтам заметно увеличенным. Иллюзия увеличения веса, постепенно ослабевая, сохранялась около трех суток. У обоих космонавтов в первый период последействия отмечались заметные изменения функционального состояния сердечно-сосудистой системы: пульс в покое достигал 120 в минуту, размеры сердца по данным рентгенографии были уменьшены, ортостатическая устойчивость снижена. Были также отмечены изменения в опорно-двигательном аппарате — мышечная атрофия, снижение оптической плотности костей и функциональные сдвиги в центральной нервной системе, осуществляющей регуляцию позы и движений 4.

Физиологические исследования и медицинские наблюдения, полученные во время и после полета корабля «Союз-9», свидетельствуют о принципиальной возможности существования человека в космосе в условиях невесомости в течение 18 суток и сохранении им умственной и физической работоспособности. Вместе с тем получены важные данные, свидетельствующие о том, что реадаптация к привычным условиям земной жизни характеризуется длительной перестройкой приспособительных механизмов организма. Последнее обстоятельство имеет большое практическое значение, так как указывает на необходимость разработки специальных средств профилактики неблагоприятных сдвигов функционального состояния организма в периоде последействия (О. Г. Газенко, П. В. Васильев, 1970). Повышение в дальнейшем эффективности профилактических мероприятий, в частности включение специальных тренажеров (А. В. Еремин, В. И. Степанцов и др., 1972), позволяющих воспроизводить во время полета различные формы мышечной деятельности (ходьба, бег и т. п.), позволили в полетах на космических станциях значительно увеличить время пребывания космонавтов в условиях невесомости без проявления у них выраженных симптомов астенизации (до трех месяцев — «Скайлэб-3»),