Как космос влияет на организм человека. Космос для вас вреден. О последствиях полетов к звездам. Влияние космоса на человека

Наука

Эксперименты по симуляции полета на Марс показали, что длительные перелеты могут иметь неожиданные последствия на сон и физическую форму человека .

Но это всего лишь некоторые из тех проблем и изменений, с которыми сталкиваются люди, покидающие Землю.

Компания Mars One планирует отправить космонавтов на Марс в 2023 году , и такой полет станет серьезным испытанием для организма человека.

Вот 10 изменений, с которыми людям придется иметь дело в космосе.

Влияние космоса на человека

1. Мы становимся выше

Длительные путешествия в космос приводят к тому, что человек становится на 3 процента выше . Так если на Земле ваш рост составлял 180 см, то в космосе он увеличится до 185 см. Ученые считают, что из-за ослабления гравитации позвоночник космонавта расслабляется и расширяется.

Однако изменения роста человека являются временными, и через несколько месяцев после возращения на Землю, мы возвращаемся к изначальному росту.

2. Потеря костной массы

Каждые несколько месяцев проведенных в космосе, космонавты теряют 1-2 процента своей костной массы . Чаще всего они теряют костную массу в нижней части тела, особенно в поясничных позвонках и ногах. Это процесс известен, как космическая остеопения.

3. Нет отрыжки

Так как в состоянии невесомости нет подъемной силы, ничего не толкает пузырьки газа вверх в газированных напитках. Космонавты не могут отрыгнуть газ , и потому газированные напитки доставляют им немалый дискомфорт. К счастью, ученые уже разработали космическое пиво, с насыщенным вкусом, но без газов.

4. Постоянное потоотделение

Невесомость приводит к тому, что отсутствует естественная теплоотдача. При этом тепло тела не поднимается с кожи, и тело постоянно нагревается в попытке охладиться. Более того, так как постоянный поток пота не капает и не испаряется, он просто напросто накапливается.

5. Тошнота

Около половины всех космонавтов на начальном этапе своего путешествия испытывают так называемый синдром космической адаптации или космическую болезнь. Главными симптомами этого состояния являются тошнота, головокружение, а также зрительные иллюзии и дезориентация.

Космонавты в невесомости

6. Головная боль

Головная боль в космосе раньше считалась одним из симптомов космической болезни. Однако исследователи пришли к выводу, что это отдельное состояние, которое может появиться у совершенно здоровых людей, которые обычно не страдают от головной боли на Земле. Одним из объяснений является воздействие микрогравитации.

7. Жидкости тела распределяются иначе

Наше тело на 60 процентов состоит из воды. В условиях невесомости жидкости нашего тела начинают смещаться в верхнюю часть тела. В результате этого вены на шее вздуваются, лицо становится отечным, появляется заложенность в носу, которая может оставаться на протяжении всего полета.

8. Сердце может атрофироваться

Это другое состояние, связанное с распределением жидкости в теле. Космонавты в космосе теряют около 22 процентов объема крови. Так как при этом качается меньше крови, сердце может атрофироваться. Ослабленное сердце может привести к низкому кровяному давлению и проблеме ортостатической переносимости, или способности организма доставлять достаточно кислорода к мозгу, не вызывая обморок или головокружение.

9. Ухудшение зрения

Другой серьезной проблемой, связанной с невесомостью, является ухудшение зрения. Так половина космонавтов, бывших в орбитальных миссиях с 1989 года, сообщали об изменениях, связанных с близорукостью или дальнозоркостью. Исследования также выявили у космонавтов повышенное внутричерепное давление, что повлияло на изменения в оптическом нерве.

10. Измененение вкуса

Одним из эффектов невесомости также являются изменения чувства вкуса в космосе. Для некоторых космонавтов еда становится пресной, другие обнаруживают, что их любимые блюда уже не такие вкусные, а третьи начинают предпочитать еду, которую они обычно не ели. Причина этого пока не известна, но возможно это связанно с гиперемией, ухудшением качества пищи, а также со скукой.

Больше узнать о том, как космонавты спят, чистят зубы и даже плачут можно узнать в статье.

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.

«Космос - это суровая среда, очень редко прощающая человеческие ошибки и технические неисправности», — пишут исследователи в книге « 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.

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.

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.

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

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.

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 облучения

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

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

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.

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.

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.

Уже более 50 лет прошло с первых выходов человека в открытый космос. За довольно короткий период с тех времен человечеству удалось добиться поистине впечатляющего прогресса в покорении космического пространства, с созданием комфортных условий для профессиональной деятельности космонавтов. Но всё же космонавтам удалось неоднократно убедиться в сложности адаптации к условиями невесомости.

Звездная болезнь у половины космонавтов

Перед первыми выходами в открытый космос оставалось лишь предполагать возможное влияние на человеческий организм, на его способность рационально мыслить. Инженеры продумали и ситуацию, если выход в космос привел бы к нарушениям психики и реакции Юрия Гагарина - для этого была предусмотрена должная безопасность космонавта. В частности, Гагарину перед запуском тормозного двигателя предстояло доказать собственную вменяемость. Код для запуска он мог получить, решив несложную логическую задачу.

Лишь после введения данного кода возможно было ручное включение оборудования космонавтом. Справиться с поставленной задачей Гагарин смог легко. Гораздо сложнее ситуация оказалась в условиях невесомости. С «космической болезнью» приходится сталкиваться многим космонавтам.

По статистике, порядка 50% всех космонавтов испытывают легкое недомогание, проявляющееся в виде тошноты, головокружения, ощущения слабости. А в 10% случаев возникают поистине серьезные проявления этой болезни. Сложнее всего оказалось Джейку Гарну - американскому космонавту, вышедшему в космос в 1985-м году. Он испытывал такие проблемы, что в НАСА неофициально вошла шуточная единица измерения тяжести своего состояния во время адаптации - один гарн. Опасность «космической болезни» заключается в невозможности предсказать сложность её проявления у разных людей.

Глюки или удивительные видения

Специфическая и слабо изученная проблема, когда космонавты видят таинственные и странные видения. Об этом первым сообщил космонавт Сергей Кричевский в октябре 1995-го года во время выступления в аудитории Новосибирского международного института космической антропологии. О такой проблеме ему рассказывали коллеги перед свои полетом. Некоторые космонавты подвергаются изменению сознания, ощущая себя тем, кем вовсе не являются.

Сознание словно высвобождается из оболочки, примеряя на себе образ совершенно другого человека, порой также зверя либо фантастического существа.

Сознание некоторых космонавтов представало в образе мамонтов либо динозавров. Другие представляли себя покорителями новых планет, общаясь на совершенно неизведанных языках с гуманоидами.

Интересно, что после возвращения в свое тело космонавты не забывали о новом обличье, могли вспоминать о нем во всех деталях. Они видели чрезвычайно яркие, запоминающиеся и цветные картины. Затем видения могли еще долго преследовать космонавтов уже на Земле. В том числе слышали разные звуки из своих видений, представлялись необычные пейзажи и пр.

Солярис - знакомые вещи в космосе

Космонавт Владислав Волков рассказывал, как слышал в космосе лай собаки, напоминающий ему голос своей Лайки. Лай его собаки однажды попал в эфир и навсегда остался спутником Земли. А еще спустя некоторое время слышал плач ребенка и разные голоса. Удивительная ситуация, напоминающая о фильме «Солярис» Андрея Тарковского. У океана планеты Солярис был разум, материализовавший образы в сознании людей.

Подобная ситуация возникает и во время нахождения космонавтов на орбите. Но как происходит подобная материализация образов? На сегодняшний день существует лишь одно объяснение - на мозг человека в невесомости воздействуют радиационное излучение и магнитные поля. Также следует учесть постоянные искажения естественных человеческих биологических ритмов при нахождении на орбите. Там Солнце восходит каждые 90 мин., в итоге восход Солнца человек на орбите видит 16 раз в течение суток. Естественно, привычный режим сна нарушается, нервная система становится более возбудимой, возникают проблемы в функционировании опорно-двигательного аппарата.

Гигиенические процедуры становятся настоящим испытанием

Нахождение в невесомости приводит к значительному стрессу для человеческого организма. Даже отлично подготовленные космонавты сталкиваются с подобными воздействиями. Им после возвращения на родную планету приходится вновь адаптироваться к привычной жизни. Могут долго смотреть, как падают предметы, чтобы вновь привыкнуть к гравитации.

Космонавты вынуждены вновь учиться ходить и есть, восстанавливать нормы личной гигиены. Ведь на Земле многие гигиенические процедуры происходят совершенно иначе. К примеру, зубы в невесомости чистятся просто глотанием зубной пасты. О ванне там вовсе не приходится мечтать - космонавты ограничиваются влажными салфетками. Унитаз в космосе - вовсе сложная система, которая всасывает продукты жизнедеятельности, а не смывает их водой.

Для обучения предстоящим гигиеническим процедурам в космосе предстоит тщательная подготовка на специальном макете задолго до выхода на орбиту. Специалисты NASA предпринимали серьезные попытки, пытаясь упростить жизнь космонавтам. Пытались в скафандры монтировать специальные «пузыри», собирающие «отходы», предусматривали памперсы, но в итоге вынуждены были отказаться.

Никогда в космос не смогут выйти женщины, которые хирургическим способом увеличивали грудь. Существует риск взрыва имплантатов в условиях космоса.

Невесомость приводит к распрямлению позвоночника, в результате рост может увеличиться на 5-8 сантиметров. Но существует и обратная сторона медали - подобное распрямление позвоночника чревато болями в спине, нарушениями работы нервной системы. Хотя о проблеме храпа на орбите переживать не приходится, учитывая отсутствие гравитации.

Знаменитый космонавт Сергей Крикалёв находился на орбите суммарно 803 дня - мировой рекорд, сохраняющийся и сегодня. Также он поставил и другой рекорд - самое продолжительное путешествие. По теории относительности, при большей скорости движения объекта, тем для него время будет сильнее замедляться. Следовательно, Крикалёв за счет космических полетов оказался на 1/48 секунды моложе, чем если бы всё время оставался на Земле.

Человек впервые полетел в космос в 1961 году, но даже полвека спустя нет точных ответов на вопросы о том, как именно космический полет и продолжительное пребывание в условиях минимальной гравитации или невесомости влияет на человеческое тело.

В новом исследовании ученые решили изучить изменения в теле космонавтов чуть глубже, практически на молекулярном уровне.

Необратимые изменения

Изучение состояния здоровья космонавтов после продолжительного пребывания в космосе показало, что есть ряд изменений, которые сильно влияют на их здоровье как во время полета, так и после. Многие космонавты после определенного периода времени, проведенного в невесомости, не могут вернуть свои прежние показатели физической подготовки.

Все потому, что условия микрогравитации напрягают человеческий организм и приводят к его ослаблению. Например, ослабевает сердце из-за потери массы, так как в невесомости кровь распределяется по-другому и сердце бьется медленнее.

Кроме того, снижается плотность костной массы, из-за того что на тело не влияет земная гравитация. Изменения костной массы наблюдаются уже в первые две недели в невесомости, а после длительного пребывания в космосе восстановить прежнее состояние ткани практически невозможно.

Особенно сильны изменения в иммунной системе организма и в процессе метаболизма.

Иммунная система

Иммунитет страдает от того, что невесомость — крайне новое для человека состояние в плане эволюционного развития. На протяжении сотен тысяч лет люди не сталкивались с условиями микрогравитации и оказались крайне генетически неподготовленными к ним.

Из-за этого иммунная система воспринимает невесомость как угрозу всему организму в целом и старается задействовать все возможные защитные механизмы сразу.

Кроме того, в условиях изоляции от привычных условий человеческий организм сталкивается с минимальным количеством бактерий, вирусов и микробов, что тоже негативно сказывается на иммунитете.

Метаболизм

Изменение метаболизма происходит по ряду причин. Во-первых, снижается выносливость организма и теряется мышечная масса из-за отсутствия физических нагрузок, к которым организм привык в условиях гравитации.

Во-вторых, из-за снижения выносливости и аэробных нагрузок организм потребляет меньше кислорода и расщепляет меньше жиров.

В-третьих, из-за изменений в кардиоваскулярной системе меньше кислорода поступает в мышцы через кровь.

Все это говорит о том, что человеческое тело проходит сложный период адаптации к условиям длительного пребывания в космосе. Однако как именно и из-за чего происходят изменения в организме?

Изучение состава крови

Изучение состояния космонавтов до, во время и после космических миссий показало, что происходят изменения в иммунной системе, мышечном тонусе, процессах обмена веществ и регулирования температуры тела, однако ученым до сих пор непонятны механизмы, стимулирующие эти изменения.

Оказывается, полет в космос снижает содержание различных белковых групп в человеческом организме. Некоторые из них быстро приходят в норму, а вот другим прийти к предполетному состоянию оказывается гораздо сложнее.

Ход исследования

Чтобы изучить эффект, оказываемый длительным пребыванием на орбите в условиях микрогравитации, на содержание белков в крови, ученые изучили плазму крови 18 российских космонавтов, побывавших в долговременных миссиях на Международной космической станции.

Первый образец плазмы был собран за месяц до полета, второй образец — сразу после приземления, а заключительный образец — через неделю после завершения миссии.

В определенных случаях космонавты сами брали и изучали образцы будучи на МКС, чтобы предоставить более точные показатели того, как изменяется содержание определенных белков в их крови.

Результаты

Всего 24 % из проанализированных белковых групп были найдены в более низком содержании сразу после приземления на Землю и по прошествии семи дней.

Выводы

Изучение разницы в сожержании белков в крови является одним из способов, с помощью которых можно объяснить некоторые изменения, происходящие в организме космонавта, пребывающего в невесомости долгое время.

Например, авторы исследования пришли к выводу, что практически все 24 % белков, концентрация которых изменилась во время пребывания в космосе, были связаны всего с несколькими процессами работы организма, такими как жировой обмен, свертывание крови и иммунитет.