 |
Основные этапы развития медико-биологических исследований в космических полётах
|
|
|
|
Реферат
«Всемирно-историческое значение первого полёта человека в космос»
Выполнила: ученица 11 класса
Гаммершмидт Ксения Владимировна
Руководитель: учитель математики
I квалификационной категории
Бодаевская Оксана Валериевна
Михайловка 2010
Содержание
Введение………………………………………………………………. ………….3
1. Медико-биологическое обеспечение полётов……………………………… 3
1.1. Основные этапы развития медико-биологических исследований в космических полётах……………………………………………………...4
1.2. Эксперименты по исследованию живых организмов……………..…...11
1.3. Отбор кандидатов для полёта в космос…………………………….…..12
1.4. Подготовка первых космонавтов………………………………………..13
2. Первый полёт человека в космос……………………………………………15
3. Историческое значение первого полёта в космос. Подвиг Ю. А. Гагарина………………………………………………………………………17
4. Заключение…………………………………………………………………...21
5. Литература……………………………………………………………………23
Введение
Пред нами тайны обнажатся,
Возблещут дальние миры…
Блок
Человек в космосе – это всегда привлекает повышенное внимание. И это понятно. Ещё совсем недавно каждый полёт в космос – неординарное событие, и всё, что с таким полётом связано, овеяно романтикой мужества и героизма. Медико-биологические эксперименты – непременная составная часть исследовательской работы космонавтов во всех пилотирующих космических полётах.
|
|
|
Медико-биологическое обеспечение полётов
С начала космической эры пройдена огромная дистанция от 108 мин. Юрия Гагарина до 438 суток работы в космосе врача-космонавта Валерия Полякова. За эти годы на советских и российских космических кораблях по настоящий момент выполнено более 210 человеко-полетов (включая американских бортинженеров), в том числе 107 кратковременных (до 2-х недель), 72 - средней продолжительности (до 3-х месяцев), 28 - длительных (свыше 3-х месяцев) и 3 сверхдлительных (свыше 1 года) человеко-полетов. Общие время работы космонавтов на орбите уже превысила 42 года.
Полет человека в околоземное космическое пространство – это величайшее событие не только XX века, но и всей истории человечества. Был пройден важнейший психологический рубеж. Полет Гагарина показал, что человек может летать в космос, может сохранять работоспособность и нормальное психическое состояние на всех этапах космического полета – при взлете на ракете, в длительной невесомости и тогда, когда спускаемый аппарат, словно метеор, в окружении раскаленной плазмы движется в
3
атмосфере Земли. Это событие, безусловно, расценивается, как политическое достижение СССР, но нельзя умолять и его научного значения. С того момента, по сути, началось практическое покорение космоса.
Параллельно с работами по созданию ракетно-космической техники для полетов человека в космос велись обширные исследования по медико-биологическому обеспечению таких полетов, проводилась тщательная и всесторонняя; подготовка первых космонавтов. Важное, место отводилось экспериментам с подопытными животными, запускаемыми на космические высоты.
Основные этапы развития медико-биологических исследований в космических полётах
|
|
|
Можно выделить четыре основных этапа развития медико-биологических исследований в космических полетах (КП).
Первый этап - биологическая индикация космических трасс. На этом этапе проводились исследования с использованием широкого круга биологических объектов во время полетов ракет и первых спутников Земли в целях подготовки человека к полету в космическое пространство (50-е - начало 60-х гг. нашего века). Полученные результаты, свидетельствующие об отсутствии биологических ограничений для жизни в условиях полета по околоземной орбите, явились достаточным основанием для решения вопроса о возможности кратковременного КП человека.
Второй этап - кратковременный полет человека в космос. Медико-биологические исследования, проведенные в 60-е - начале 70-х гг. во время кратковременных пилотируемых КП космических кораблей, свидетельствовали о возможности безопасного пребывания человека в условиях невесомости длительностью 2-3 недели и его активной деятельности вне корабля, в том числе на поверхности Луны. При этом в послеполетном периоде были выявлены заметные изменения, которые, казалось бы, нарастали с увеличением продолжительности космических
4
миссий и после полетов длительностью 14-18 сут. оказались весьма существенными. Последнее обстоятельство стимулировало разработку и создание системы соответствующих профилактических мероприятий и углубленных медицинских обследований с целью обеспечения надежной безопасности пребывания человека в космосе при постепенном увеличении продолжительности полетов.
Третий этап - исследования во время длительных полетов пилотируемых станций и специализированных биологических спутников Земли. Медико-физиологические исследования, проведенные в 1971-1999 гг. во время пилотируемых полетов длительностью от 1 до 14,5 месяцев на российских орбитальных станциях "Салют" и "Мир" и трех экспедиций длительностью 28, 56 и 84 суток на американской станции "Скайлэб", показали, что космонавты (и мужчины и женщины) достаточно хорошо приспосабливаются и эффективно работают в условиях невесомости.
Обширный комплекс фундаментальных и прикладных медико-биологических исследований, выполненный на комплексе "Мир", внес существенный вклад в решение практических задач пилотируемой космонавтики и ряда фундаментальных научных дисциплин.
|
|
|
В результате проведенных исследований определены основные факторы риска в пилотируемых полётах, изучены специфические и неспецифические закономерности адаптации человека к факторам космического полёта, выявлены основные системы организма наиболее подверженные изменениям в условиях длительного полёта, разработаны эффективные методы и средства профилактики неблагоприятных сдвигов в организме под влиянием факторов КП.
Разработана и реализуется комплексная программа медицинской оценки состояния и профилактики нежелательных отклонений в организме, основное содержание которой составляют специальные комплексы физических тренировок на бортовых тренажёрах, ношение специальных нагрузочных
5
костюмов, оптимизация деятельности и отдыха экипажа, психологическая поддержка, использование тренировок с воздействием отрицательного давления на нижнюю часть тела, фармакологическая профилактика, оптимизация питания и т.д..
Выполнена программа фундаментальных биологических исследований на растениях, птицах, земноводных, включая изучение роста и развития биообъектов для создания перспективных биологических систем жизнеобеспечения.
В результате этой работы были определены факторы риска КП и основные системы организма, подверженные наибольшим изменениям, а также изучены закономерности приспособления организма к условиям жизни в космосе.
На ранних этапах становления космической биологии и медицины внимание учёных было направлено преимущественно на изучение неблагоприятных эффектов и биологическую индикацию КП. С помощью вертикальных пусков ракет и орбитальных полетов искусственных спутников Земли было доказано отсутствие принципиальных ограничений возможности полета человека по околоземной орбите и разработано необходимое для этого оборудование. Однако вскоре проводимые исследования вышли за рамки прикладных задач и обнаружили тесную связь с фундаментальными проблемами физиологии. Открылись новые возможности для изучения в космосе и в условиях моделирования на Земле закономерностей адаптации организма к экстремальным факторам окружающей среды, общих механизмов регуляции функций, взаимодействия систем организма, раскрытия понятий физиологической нормы, переходных состояний и изучения других актуальных проблем физиологии.
|
|
|
Эксперименты в космосе на биологических искусственных спутниках Земли "Космос-110" (1966 г.) и "Бион" (11 полетов в период 1973-1997 гг.) с целью углубленного изучения механизмов влияния условий космического
6
полета, прежде всего невесомости, на процессы жизнедеятельности организмов различного уровня организации (микроорганизмы, грибы, высшие растения, насекомые, рыбы, земноводные и млекопитающие) явились важным дополнением к программам медицинских исследований в пилотируемых полетах.
Многолетние разносторонние исследования (физиологические, морфологические, биохимические, генетические и др.) позволили выяснить механизмы адаптации к факторам КП у живых существ разного эволюционного уровня развития. Благодаря этим исследованиям существенно расширились знания о механизмах пространственной ориентации человека, влиянии гравитационного фактора на скелетно-мышечную, сердечно-сосудистую и иммунную системы, кроветворение, водно-солевой обмен и функцию почек, деятельность ЦНС и метаболизм. Это позволило разработать эффективные методы и средства профилактики неблагоприятных сдвигов в организме человека в полетах разной продолжительности и решить ряд важных гигиенических и экологических проблем, связанных с деятельностью человека в замкнутом объёме космического корабля.
Систематические исследования на биоспутниках позволили также выявить универсальное значение фактора гравитации в формировании структуры и функции живых систем. Например, в полете биоспутника "Космос-936" впервые были получены данные о том, что искусственная гравитация, создаваемая с помощью бортовой центрифуги, может предупредить многие неблагоприятные эффекты невесомости. Это позволило рассматривать искусственную силу тяжести (ИСТ) в качестве одного из перспективных средств для поддержания оптимального состояния организма человека в длительном КП.
Проникновение человека в космос привело к формированию нового раздела биологической науки - гравитационной биологии. Полеты
7
биологических спутников, пилотируемые полеты, наземные модельные эксперименты дали уже сейчас огромный научный материал, раскрывающий сущность воздействия гравитации на различные биологические объекты, включая человека. Эти данные важны для медицины, прежде всего для понимания нормальных и патологических реакций, возникающих при попадании организма в условия невесомости и возврате к земным условиям.
|
|
|
Увеличение продолжительности и сложности программ полетов, повышая требования к космонавту, заставило по-новому оценить роль "человеческого фактора" в системе "космонавт - космический корабль". Решение проблемы обеспечения устойчивости психологического состояния человека в длительном полете затрагивает весь комплекс поведенческих аспектов, включая области психологических потребностей, переживаний, проблем общения с коллегами по экипажу и наземными службами (ЦУП), ролевых отношений, планирования деятельности, критериев успеха, системы внешних стимулов и т.п. Особенно сложна эта задача, когда сроки полета измеряются годами.
Исследования в области космической психологии направлены на повышение психологической и профессиональной надежности космонавтов на основе:
· совершенствования методов и средств отбора, подготовки и комплектования экипажей и оценки психического состояния космонавтов;
· профилактики и коррекции психической дезадаптации;
· исследования особенностей группового взаимодействия;
· изучения биоритмологических аспектов адаптации;
· оптимизации профессиональной деятельности космонавтов.
Хотя организация жизнедеятельности экипажа в длительных космических
8
полетах регламентирована возможностями техники, медики и психологи требуют постоянно совершенствовать условия жизни и работы человека в космическом аппарате. Это позволит смягчить психогенные последствия, наносимые человеку искусственной средой обитания.
По общему признанию всех космонавтов, совершивших длительные КП, важным фактором поддержания нормального самочувствия и работоспособности в этих условиях является штатная система психологической поддержки. При этом на первое место ставится, как правило, возможность приватной связи с семьей и сеансы нерегламентированного общения как с близкими, друзьями, так и различными представителями общественной жизни.
Для объективной характеристики психического состояния космонавтов в длительных полетах разработан ряд эффективных методов его количественной оценки, которые успешно используются в практике медицинского обеспечения пилотируемых КП, в том числе полетов международных экипажей.
Каждый новый шаг в освоении космоса должен быть тщательно взвешен и обоснован. Одним из путей для этого является проведение широкого спектра предварительных исследований на животных и наземных модельных экспериментах с участием человека. С этой целью, например, создаются биоспутники нового поколения, запускаемые на орбиту МКС и способные находиться на ней до 120-180 суток.
В настоящее время космическая медицина находится на рубеже следующего этапа своего развития, связанного с обеспечением автономной жизни, например, на лунной научной базе или на борту межпланетного космического корабля.
Четвертый этап - подготовка автономного космического полета
Новизна поставленных задач определяется необходимостью существенно повысить надежность технических и медицинских систем, вследствие
9
невозможности быстрого возвращения экипажа на Землю при аварии или заболевании. Продолжительные полеты на комплексе "Мир" и МКС должны послужить основой для отработки различных аспектов подготовки полета на Марс. В последние годы в России и США проводится теоретический анализ поставленных задач, и экспериментально отрабатываются отдельные медико-биологические аспекты автономного полета. Одним из начальных этапов такой отработки стал 438-суточный орбитальный полет врача-космонавта Валерия Полякова, сотрудника ГНЦ РФ ИМБП, доказавший отсутствие принципиальных медико-биологических ограничений для марсианской миссии.
В отличие от полетов по орбите Земли для марсианской миссии характерны:
· длительное (не менее 2 лет) проживание экипажа в условиях искусственной среды, что приведет к накоплению в атмосфере микропримесей биологической и химической природы, формированию необычного микробного сообщества внутри корабля, возможному отклонению параметров микроклимата от границ безопасной зоны;
· воздействие гравитационных перегрузок посадки и взлета с Марса и посадки на Землю на детренированный организм;
· возможность воздействия галактического космического излучения;
· проблемы со связью вследствие запаздывания сигналов на 15-30 мин.;
· невозможность экстренного возвращения экипажа на Землю или замены заболевшего члена экипажа, что делает совершенно необходимым участие в экспедиции высококвалифицированного врача-космонавта;
· необходимость длительного проживания и совместной деятельности в составе экипажа, находящегося в изоляции, с возможным развитием
10
психологической несовместимости и психо-эмоционального стресса.
Предстоит создать более биологически полноценную и экологически обоснованную среду обитания, адекватную долговременным биологическим потребностям человека. На борту марсианского космического корабля необходимо создать аналог земной биосферы, активными компонентами которого будут человек, животные, растения, микроорганизмы. При этом на смену существующим системам придут регенеративные системы жизнеобеспечения с высоким коэффициентом замкнутости циклов. В наземных лабораториях уже сейчас получены обнадеживающие результаты.
Другой важной проблемой является защита от галактического и солнечного космического излучения, которые значительно возрастут за пределами радиационных поясов. При длительных межпланетных путешествиях придется считаться с риском возникновения мутагенных процессов, а также с угрозой жизни и здоровью космонавтов. Подходами к обеспечению радиационной безопасности при этом могут быть: выбор определенных периодов солнечной активности, создание на борту космического корабля радиационного убежища и возможное использование фармакологических средств защиты.
|
|
|
