Biologia spaziale. Metodi moderni di ricerca biologica. La ricerca medica e biologica nello spazio Il problema della ricerca medica nello spazio

La branca della medicina, progettata per garantire la salute degli astronauti, può migliorare il benessere delle persone sulla Terra.

La medicina spaziale come disciplina separata ha origine negli anni '50 del secolo scorso. Quando le persone hanno iniziato a conquistare lo spazio, un ambiente non destinato alla vita umana, è stato progettato per far fronte all'impatto diretto della microgravità sulla fisiologia umana. A poco a poco, la medicina spaziale ha anche affrontato le conseguenze a lungo termine dell'influenza della quasi completa assenza di gravità, delle radiazioni e dell'isolamento a lungo termine dei membri della spedizione dal resto del mondo.

I primi cosmonauti, ovviamente, erano piloti collaudatori militari, ma era ovvio che anche i medici dovevano essere inviati nello spazio in modo che potessero studiare sul posto la reazione del corpo ai fattori del volo spaziale. Boris Egorov divenne il primo medico cosmonauta: nell'ottobre 1964 trascorse più di un giorno a bordo della navicella Voskhod-1 e raccolse materiale significativo sull'effetto delle forze g e della microgravità sull'apparato vestibolare.

La NASA ha coinvolto i medici nello sviluppo di programmi e attrezzature spaziali (inclusi sistemi di supporto vitale, tute spaziali, camere di equilibrio, ecc.) nel 1967. Il primo di questi fu Story Musgrave, che in seguito prese parte a sei voli nell'ambito del programma Space Shuttle.

Sebbene la medicina spaziale abbia fatto molta strada da allora, fa ancora molto affidamento sulla capacità di riportare un astronauta sulla Terra se ha bisogno di cure mediche serie. Tuttavia, alla luce delle missioni a lungo termine pianificate nello spazio (in particolare, un volo su Marte), si stanno sviluppando nuovi metodi di diagnosi e trattamento in condizioni di assenza di gravità.

Diagnostica, operazioni e recupero nello spazio

Quando si verifica una particolare situazione medica a bordo di un veicolo spaziale o di una stazione, potrebbe essere necessaria un'attrezzatura speciale per effettuare una diagnosi. I raggi X e la TC non esistono perché utilizzano radiazioni inaccettabili nelle condizioni dell'ambiente spaziale. L'ecografia diventa l'opzione migliore, poiché consente di scattare foto di vari organi e tessuti e non richiede attrezzature complessive pesanti. Piccole macchine ad ultrasuoni delle dimensioni di un laptop sono già utilizzate dalla NASA per controllare la salute degli occhi e del nervo ottico degli astronauti che trascorrono lunghi periodi in orbita.

Lo scanner MRI offre maggiori opportunità diagnostiche rispetto agli ultrasuoni, ma è molto pesante e costoso. Di recente, tuttavia, i ricercatori dell'Università di Saskatchewan (Canada) hanno sviluppato una macchina per la risonanza magnetica compatta che pesa meno di una tonnellata (lo scanner medio pesa 11 tonnellate), costa circa 200.000 dollari e non intacca le apparecchiature elettroniche di bordo.

Per eseguire teleoperazioni laparoscopiche addominali nello spazio, la società americana Virtual Incision, insieme alla NASA, ha sviluppato un robot chirurgico delle dimensioni di un pugno umano. Sarà gestito da un medico sulla Terra. Per evitare che i fluidi biologici si diffondano in tutto il modulo in condizioni di microgravità durante l'intervento chirurgico, i ricercatori della Carnegie Mellon University e dell'Università di Louisville hanno creato uno speciale sistema chirurgico, AISS (Aqueous Immersion Surgical System). È una scatola trasparente che viene applicata alla ferita e riempita con soluzione salina sterile - non consente al sangue di defluire. Il sistema consente ai chirurghi di lavorare con la ferita e anche, quando la pressione al suo interno cambia, di prelevare il sangue in modo che in seguito, se necessario, possa essere restituito al sistema circolatorio.

Lo spazio colpisce virus e batteri allo stesso modo degli esseri umani. Gli studi hanno dimostrato che le condizioni di microgravità aumentano la virulenza di tali organismi; iniziano a moltiplicarsi più attivamente, mutano più velocemente e resistono meglio agli antibiotici. In alternativa a quest'ultimo, il plasma freddo può essere utilizzato per uccidere virus e batteri. In condizioni di laboratorio, è stato riscontrato che uccide la maggior parte dei microrganismi e aumenta il tasso di guarigione delle ferite.

Problemi generali di salute nello spazio

Medici e astronauti devono affrontare un'ampia varietà di problemi. Tra questi ci sono il "mal di spazio" (vertigini e perdita di equilibrio quando si esce e si ritorna alla gravità terrestre), "osteopenia spaziale" (perdita di massa ossea durante la microgravità, in media dell'1% al mese), perdita di massa muscolare, dal momento che il i muscoli non hanno bisogno di superare la gravità, la disabilità visiva dovuta all'aumento della pressione intracranica e molti altri.

Delle malattie e delle condizioni attualmente registrate di cui soffrivano i partecipanti a varie spedizioni spaziali - infezioni del tratto respiratorio superiore, gastroenterite virale, dermatite, insonnia, "mal di mare", aritmia, colica renale, tuttavia, è ovvio che durante le lunghe missioni a distanza le persone dovranno affrontare altri problemi medici.

Ciascuno di essi, in particolare una grave malattia o infortunio, può potenzialmente influire negativamente sul corso della spedizione, portare al suo fallimento e alla perdita dei membri dell'equipaggio. Il ritorno sulla Terra sarà impossibile o molto difficile, a seconda del percorso già percorso, quindi l'erogazione di cure mediche (anche di emergenza e psicologiche) dovrebbe essere completamente o il più possibile autonoma.

Medicina della Terra e dello spazio

Gli sviluppi realizzati per le spedizioni spaziali possono essere utili per la Terra. Alcuni di loro sono già diventati realtà. Ad esempio, le tecnologie di imaging digitale che la NASA ha sviluppato per scattare foto migliori della Luna hanno trovato la loro strada nelle macchine MRI e CT. Anche il memory foam utilizzato negli odierni materassi e cuscini ortopedici è stato originariamente creato per il comfort e la sicurezza dei piloti.

E questa è solo una piccola parte di tali "proprietà" della ricerca spaziale. La medicina spaziale, in via di sviluppo, non solo può portare una persona alle stelle, ma anche migliorare la sua vita a casa, sulla Terra.

La biologia spaziale e la medicina, così come la cosmonautica in generale, potrebbero apparire solo quando il potenziale scientifico ed economico del paese ha raggiunto i picchi mondiali.

Uno dei massimi esperti di biologia e medicina spaziale è l'accademico Oleg Georgievich Gazenko. Nel 1956 fu incluso in un gruppo di scienziati a cui fu affidato il supporto medico dei futuri voli spaziali. Dal 1969, Oleg Georgievich è a capo dell'Istituto di problemi biomedici del Ministero della salute dell'URSS.

O. Gazenko parla dello sviluppo della biologia spaziale e della medicina spaziale, dei problemi risolti dai suoi specialisti.

medicina spaziale

A volte le persone chiedono: come sono iniziate la biologia spaziale e la medicina spaziale? E in risposta, a volte puoi sentire e leggere che è iniziato con paure, con domande come: una persona a gravità zero sarà in grado di respirare, mangiare, dormire, ecc.?

Naturalmente, queste domande sono sorte. Tuttavia, la situazione era diversa rispetto, diciamo, all'era delle grandi scoperte geografiche, quando navigatori e viaggiatori partivano per un viaggio senza avere la minima idea di cosa li attendesse. Fondamentalmente sapevamo cosa attende una persona nello spazio e questa conoscenza era abbastanza ragionevole.

La biologia spaziale e la medicina spaziale non sono nate da zero. Sono nati dalla biologia generale, hanno assorbito l'esperienza dell'ecologia, della climatologia e di altre discipline, comprese quelle tecniche. L'analisi teorica che ha preceduto il volo di Yuri Gagarin si è basata sui dati della medicina aeronautica, marina e subacquea. C'erano anche dati sperimentali.

Già nel 1934, prima nel nostro paese e poco dopo negli Stati Uniti, si tentò di indagare sull'influenza degli strati superiori dell'atmosfera sugli organismi viventi, in particolare sul meccanismo dell'ereditarietà nei moscerini della frutta. I primi voli di animali - topi, conigli, cani - su razzi geofisici risalgono al 1949. In questi esperimenti è stata studiata l'influenza sull'organismo vivente non solo delle condizioni dell'atmosfera superiore, ma anche del volo stesso del razzo.

La nascita della scienza

È sempre difficile determinare la data di nascita di qualsiasi scienza: ieri, dicono, non esisteva ancora, ma oggi è apparsa. Ma allo stesso tempo, nella storia di ogni branca del sapere c'è un evento che ne segna la formazione.

E proprio come, diciamo, il lavoro di Galileo può essere considerato l'inizio della fisica sperimentale, così i voli orbitali degli animali hanno segnato la nascita della biologia spaziale - probabilmente tutti ricordano il cane Laika, inviato nello spazio sul secondo satellite artificiale sovietico della Terra nel 1957.

Quindi è stata organizzata un'altra serie di test biologici su navi satellite, che hanno permesso di studiare la reazione degli animali alle condizioni del volo spaziale, di osservarli dopo il volo e di studiare le conseguenze genetiche a lungo termine.

Quindi, nella primavera del 1961, sapevamo che un uomo poteva effettuare un volo spaziale: un'analisi preliminare ha mostrato che tutto dovrebbe essere al sicuro. E, tuttavia, poiché si trattava di una persona, tutti volevano avere certe garanzie in caso di circostanze impreviste.

Pertanto, i primi voli sono stati preparati con l'assicurazione e anche, se vuoi, con la riassicurazione. E qui è semplicemente impossibile non ricordare Sergei Pavlovich Korolev. Si può immaginare quante cose e quante preoccupazioni avesse il capo progettista quando stava preparando il primo volo con equipaggio nello spazio.

Eppure, ha approfondito tutti i dettagli del servizio medico e biologico del volo, curandone la massima affidabilità. Quindi, Yuri Alekseevich Gagarin, il cui volo doveva durare un'ora e mezza e che generalmente poteva fare a meno di cibo e acqua, ricevette cibo e altre provviste necessarie per diversi giorni. E hanno fatto la cosa giusta.

La ragione di ciò è che allora ci mancavano semplicemente le informazioni. Sapevamo, ad esempio, che i disturbi dell'apparato vestibolare potevano verificarsi in assenza di gravità, ma non era chiaro se sarebbero stati come li immaginiamo.

Un altro esempio è la radiazione cosmica. Sapevano che esisteva, ma all'inizio era difficile determinare quanto fosse pericoloso. In quel periodo iniziale, lo studio dello spazio esterno stesso e lo sviluppo di esso da parte dell'uomo procedevano in parallelo: non tutte le proprietà del cosmo erano ancora state studiate ei voli erano già iniziati.

Pertanto, la protezione dalle radiazioni sulle navi era più potente delle condizioni effettive richieste. Qui vorrei sottolineare che il lavoro scientifico nella biologia spaziale fin dall'inizio è stato posto su una solida base accademica, l'approccio allo sviluppo di questi problemi apparentemente applicati è stato molto fondamentale.

Sviluppo della biologia spaziale

L'accademico V. A. Engelgardt, essendo a quel tempo accademico-segretario del dipartimento di biologia generale dell'Accademia delle scienze dell'URSS, dedicò molti sforzi e attenzione per dare un buon inizio alla biologia spaziale e alla medicina spaziale.

L'accademico N. M. Sissakyan ha aiutato molto ad espandere la ricerca e creare nuovi team e laboratori: su sua iniziativa, già nei primi anni '60, 14 laboratori di vari istituti accademici lavoravano nel campo della biologia spaziale e della medicina spaziale, un forte personale scientifico era concentrato in loro.

L'accademico VN Chernigovsky ha dato un grande contributo allo sviluppo della biologia spaziale e della medicina spaziale. In qualità di vicepresidente dell'Accademia delle scienze mediche dell'URSS, ha attirato molti scienziati della sua accademia allo sviluppo di questi problemi.

I supervisori diretti dei primi esperimenti di biologia spaziale furono l'accademico V. V. Parin, che studiò specificamente i problemi della fisiologia spaziale, e il professor V. I. Yazdovsky. È necessario ricordare il primo direttore dell'Istituto di problemi biomedici, il professor A. V. Lebedinsky.

Fin dall'inizio, il lavoro è stato guidato da eminenti scienziati, e questo ha assicurato sia la buona organizzazione della ricerca sia, di conseguenza, la profondità e l'accuratezza della previsione teorica, che è stata perfettamente confermata dalla pratica dei voli spaziali.

Tre di loro meritano una menzione speciale.

- Questo è un esperimento biologico sul secondo satellite artificiale, che ha dimostrato che un essere vivente in un veicolo spaziale può rimanere nello spazio senza danni a se stesso.

- Questo è il volo di Yuri Gagarin, che ha dimostrato che lo spazio non ha un impatto negativo sulla sfera emotiva e mentale di una persona (e c'erano tali paure), che una persona, come sulla Terra, può pensare e lavorare nello spazio volo.

- E, infine, questa è la passeggiata spaziale di Alexei Leonov: un uomo con una speciale tuta spaziale era e lavorava fuori dalla nave e - la cosa principale che interessava gli scienziati - navigava con sicurezza nello spazio.

Anche l'atterraggio degli astronauti americani sulla superficie della Luna dovrebbe essere incluso in questa serie. Il programma Apollo ha anche confermato alcune delle teorie sviluppate sulla Terra.

Confermata, ad esempio, la natura dei movimenti umani sulla Luna, dove la forza di gravità è molto inferiore che sulla Terra. La pratica ha confermato la conclusione teorica che un volo veloce attraverso le cinture di radiazioni che circondano la Terra non è pericoloso per l'uomo.

Per "pratica" non intendo solo persone volanti. Sono stati preceduti dai voli delle nostre stazioni automatiche del tipo "Luna" e "Zond" e dei "Surveyers" americani, che hanno perlustrato a fondo la situazione sia in pista che sulla Luna stessa.

Sulle "Sonde", tra l'altro, gli esseri viventi hanno fatto il giro della Luna e sono tornati sani e salvi sulla Terra. Quindi il volo delle persone verso la nostra stella notturna è stato preparato in modo molto fondamentale.

Come si può vedere dagli esempi precedenti, la caratteristica più caratteristica del primo periodo della biologia spaziale è stata la ricerca di risposte a domande fondamentali. Oggi, quando queste risposte, e piuttosto dettagliate, sono state per la maggior parte ricevute, la ricerca è andata, per così dire, più a fondo.

Il prezzo del volo spaziale

Il palcoscenico moderno è caratterizzato da uno studio più approfondito e sottile dei processi biologici, biofisici e biochimici profondi e fondamentali che si verificano in un organismo vivente durante il volo spaziale. E non solo studiando, ma anche cercando di gestire questi processi.

Come si può spiegare questo?

Il volo di un uomo nello spazio su un veicolo a razzo non è indifferente allo stato dell'organismo. Naturalmente, le sue capacità di adattamento sono insolitamente grandi e plastiche, ma non illimitate.

Inoltre, per qualsiasi adattamento, devi sempre pagare qualcosa. Diciamo che lo stato di salute in volo si stabilizza, ma l'efficienza del lavoro diminuirà.

Ti adatterai in assenza di gravità alla "leggerezza insolita", ma perderai forza muscolare e forza ossea ... Questi esempi giacciono in superficie. Ma, ovviamente, i processi della vita profonda sono soggetti a questa legge (e ci sono conferme di ciò). Il loro adattamento non è così evidente, nei voli a breve termine potrebbe non manifestarsi affatto, ma dopotutto i voli stanno diventando sempre più lunghi.

Qual è il prezzo per un dispositivo del genere? Posso essere d'accordo o è indesiderabile? È noto, ad esempio, che il numero di eritrociti, globuli rossi che trasportano l'ossigeno, diminuisce nel sangue degli astronauti durante un volo. La diminuzione è insignificante, non pericolosa, ma è in un breve volo. E come procederà questo processo in un lungo volo?

Tutto ciò è necessario sapere per costruire un sistema di difesa preventiva e quindi espandere le possibilità per una persona di vivere e lavorare nello spazio. E non solo per i cosmonauti - persone appositamente selezionate e addestrate, ma anche per scienziati, ingegneri, lavoratori, forse artisti.

C'è un approfondimento del concetto stesso di "medicina spaziale e biologia". In base alla progettazione, questa è una scienza applicata che sviluppa le proprie raccomandazioni, i propri metodi e le proprie tecniche di comportamento umano nello spazio sulla base di dati biologici generali. All'inizio era così. Ma ora è diventato chiaro che la biologia spaziale e la medicina spaziale non derivano dalla biologia generale, ma dall'intera biologia nel suo insieme, studiando solo organismi in speciali condizioni di esistenza.

Interessi reciproci della scienza

Dopotutto, tutto ciò che una persona fa sulla Terra, inizia a fare nello spazio: mangia, dorme, lavora, riposa, le persone nasceranno e moriranno in voli molto lontani - in una parola, una persona inizia a vivere nello spazio in il pieno senso biologico. E quindi non troveremo ora, probabilmente, nemmeno una singola sezione di conoscenza biologica e medica che ci sarebbe indifferente.

Di conseguenza, la portata della ricerca è aumentata: se letteralmente una dozzina di scienziati hanno preso parte ai primi passi della biologia spaziale e della medicina spaziale, ora centinaia di istituzioni e migliaia di specialisti del profilo più vario e talvolta inaspettato, a prima vista sono entrati nella sua orbita.

Ecco un esempio: l'Istituto per il trapianto di organi e tessuti, diretto dal famoso chirurgo Professor V. I. Shumakov. Sembrerebbe che cosa potrebbe esserci in comune tra lo studio di un organismo sano nelle condizioni speciali del volo spaziale e una misura così estrema per salvare pazienti senza speranza come il trapianto di organi? Ma c'è qualcosa in comune.

L'area di reciproco interesse riguarda i problemi dell'immunità - la protezione naturale del corpo dagli effetti di batteri, microbi e altri corpi estranei. È stato stabilito che nelle condizioni del volo spaziale la protezione immunologica del corpo si indebolisce. Ci sono una serie di ragioni per questo, una delle quali è la seguente.

Nella vita ordinaria, incontriamo sempre e ovunque microbi. Nello spazio chiuso di un'astronave l'atmosfera è quasi sterile, la microflora è molto più povera. L'immunità diventa praticamente "disoccupata" e "perde forma", come la perde un atleta se non si allena a lungo.

Ma anche durante il trapianto di organi, affinché il corpo non li rifiuti, è già necessario ridurre artificialmente il livello di immunità. È qui che sorgono le nostre domande comuni: come si comporta il corpo in queste condizioni, come proteggerlo dalle malattie infettive? ..

C'è un'altra area di interesse reciproco. Crediamo che nel tempo le persone voleranno e vivranno nello spazio per molto tempo. Quindi possono ammalarsi. Pertanto, è necessario, in primo luogo, immaginare quali possano essere queste malattie e, in secondo luogo, fornire alle persone in volo apparecchiature diagnostiche e, ovviamente, mezzi di trattamento.

Potrebbero essere medicinali, ma potrebbe esserci anche un rene artificiale: non si può escludere la possibilità che tali fondi siano necessari per spedizioni a lunga distanza. Quindi stiamo pensando insieme agli specialisti dell'Istituto per il trapianto di organi e tessuti su come fornire ai partecipanti delle future spedizioni spaziali "pezzi di ricambio" e che tipo di "tecnologia di riparazione" dovrebbe essere.

Tuttavia, un'operazione nello spazio è, ovviamente, un caso estremo. Il ruolo principale sarà svolto dalla prevenzione delle malattie. E qui la nutrizione può svolgere un ruolo importante come mezzo per controllare il metabolismo e i suoi cambiamenti, se si verificano, nonché come mezzo per ridurre lo stress neuro-emotivo.

Una dieta composta in un certo modo con l'inclusione di farmaci appropriati nel cibo farà il suo lavoro inosservato da una persona, la procedura non sarà nella natura dell'assunzione di un medicinale. Per diversi anni abbiamo svolto studi pertinenti con l'Istituto di nutrizione dell'Accademia delle scienze mediche dell'URSS sotto la guida di A. A. Pokrovsky, accademico dell'Accademia delle scienze mediche dell'URSS.

Un altro esempio: l'Istituto centrale di traumatologia e ortopedia N. N. Priorov (CITO), diretto dall'accademico dell'Accademia delle scienze mediche dell'URSS M. V. Volkov. L'area di interesse dell'istituto è il sistema muscolo-scheletrico umano. Inoltre, vengono studiati non solo metodi per il trattamento di fratture e contusioni, metodi di protesi, ma anche tutti i tipi di cambiamenti nel tessuto osseo.

Anche quest'ultimo ci interessa, perché anche nello spazio si verificano alcuni cambiamenti nel tessuto osseo. I metodi per influenzare questi processi, utilizzati sia nello spazio che nella clinica, sono sostanzialmente molto vicini tra loro.

L'ipocinesia, comune ai nostri tempi - bassa mobilità - è ancora più pronunciata nello spazio. La condizione di una persona che si alza dal letto dopo due mesi di malattia è paragonabile alla condizione di un astronauta tornato da un volo: entrambi devono imparare a camminare di nuovo a terra.

Il fatto è che in assenza di gravità, parte del sangue si sposta dalla parte inferiore del corpo a quella superiore, si precipita alla testa. Inoltre, i muscoli, non ricevendo il solito carico, si indeboliscono. La stessa cosa accade quando rimani a letto a lungo. Quando una persona ritorna sulla Terra (o si alza dopo una lunga malattia), si verifica il processo inverso: il sangue scorre rapidamente dall'alto verso il basso, che è accompagnato da vertigini e può persino causare svenimenti.

Per evitare tali fenomeni, gli astronauti in volo caricano i muscoli su uno speciale simulatore, utilizzano il cosiddetto sistema del vuoto, che aiuta a spostare parte del sangue nella metà inferiore del corpo. Di ritorno dal volo indossano per qualche tempo tute profilattiche post-volo che, al contrario, impediscono il rapido deflusso di sangue dalla metà superiore del corpo.

Ora fondi simili vengono utilizzati nelle istituzioni mediche. In CITO, i simulatori di tipo spaziale consentono ai pazienti di "camminare" senza alzarsi dal letto. E le tute post-volo sono state testate con successo presso l'Istituto di Chirurgia A.V. Vishnevsky: con il loro aiuto, i pazienti si rimettono letteralmente in piedi più velocemente.

La ridistribuzione del sangue nel corpo non è solo un processo meccanico, ma influisce anche sulle funzioni fisiologiche e quindi è di notevole interesse sia per la biologia spaziale e la medicina, sia per la cardiologia clinica. Inoltre, le questioni relative alla regolazione della circolazione sanguigna durante un cambiamento nella posizione spaziale del corpo non sono state ancora sufficientemente studiate nelle persone sane.

E in una ricerca congiunta con l'Istituto di cardiologia A. L. Myasnikov e l'Istituto di trapianto di organi e tessuti, abbiamo ottenuto i primi dati interessanti su, ad esempio, come cambia la pressione in vari vasi e cavità del cuore quando la posizione del corpo nello spazio i cambiamenti. Su come e con quale ritmo la composizione biochimica del sangue che scorre dal cervello, o dal fegato, o dai muscoli cambia durante l'attività fisica, cioè separatamente da ciascun organo.

Ciò consente di giudicare più profondamente il suo lavoro e le sue condizioni. Gli studi in questione arricchiscono in modo straordinario la nostra conoscenza della fisiologia e della biochimica umana; questo è un esempio di studio fondamentale dell'essenza biologica dell'uomo. E l'esempio non è l'unico.

Ho già detto che nello spazio il numero di globuli rossi in una persona diminuisce e che è importante capire le cause di questo fenomeno. Studi speciali, in particolare sul satellite Cosmos-782, hanno dimostrato che la stabilità (resistenza) di queste cellule diminuisce nello spazio, e quindi vengono distrutte più spesso che in normali condizioni terrestri, la loro aspettativa di vita media è ridotta.

Ora, ovviamente, dovremo scoprire come mantenere la stabilità degli eritrociti. Questo è importante per lo spazio, ma può essere utile anche nella lotta contro l'anemia e altre malattie del sangue.

Il fatto che la biologia spaziale partecipi alla ricerca fondamentale dell'organismo umano caratterizza in modo del tutto definito l'attuale stadio del suo sviluppo.La ricerca fondamentale pone le basi per l'ulteriore sviluppo dell'attività pratica. Nel nostro caso, vengono gettate le basi per un ulteriore avanzamento dell'uomo nello spazio.

Chi volerà nello spazio

Anche adesso, le esigenze dell'esplorazione spaziale costringono gli scienziati a pensare di espandere la composizione degli specialisti che volano nello spazio.

Nei prossimi anni, possiamo aspettarci l'apparizione in orbita di scienziati - esploratori spaziali, ingegneri - organizzatori della produzione extraterrestre di vari materiali che non possono essere ottenuti sulla Terra, lavoratori per l'assemblaggio di oggetti spaziali e la produzione di servizi, ecc.

Per questi specialisti, a quanto pare, sarà necessario ampliare l'ormai piuttosto ristretto “cancello” della selezione medica, ovvero ridurre i requisiti formali per lo stato di salute, ridurre la quantità di formazione preparatoria.

Allo stesso tempo, ovviamente, deve essere garantita la completa sicurezza e, direi, la sicurezza del volo per queste persone.

In un volo orbitale, questo è relativamente facile da fare: non solo puoi stabilire un monitoraggio costante dello stato dell'equipaggio, ma, in casi estremi, c'è sempre la possibilità di riportare una persona sulla Terra in poche ore. Un'altra cosa sono i voli interplanetari, saranno molto più autonomi.

Una spedizione, diciamo, su Marte richiederà 2,5-3 anni. Ciò significa che l'approccio all'organizzazione di tali spedizioni dovrebbe essere diverso da quello dei voli in orbita. Qui, ovviamente, è impossibile ridurre i requisiti di salute nella selezione dei candidati.

Inoltre, mi sembra che i candidati debbano possedere non solo un'ottima salute, ma anche alcune proprietà specifiche, ad esempio la capacità di adattarsi facilmente alle mutevoli condizioni ambientali o una certa natura di risposta a impatti estremi.

La capacità del corpo di adattarsi ai cambiamenti dei ritmi biologici è molto importante. Il fatto è che i ritmi caratteristici di noi sono di origine puramente terrena. Ad esempio, il più importante di essi - quotidiano - è direttamente correlato al cambio del giorno e della notte. Ma la Giornata della Terra esiste solo sulla Terra, su altri pianeti la giornata, ovviamente, è diversa e dovrai adattarti a loro.

Cosa fare durante il volo

Diventano molto importanti le questioni relative al clima morale che si instaurerà a bordo. E il punto qui non è solo nelle qualità personali delle persone, ma anche nell'organizzazione del loro lavoro, vita quotidiana - vita in generale, tenendo conto delle esigenze, anche estetiche, di ogni membro dell'equipaggio. Questa gamma di domande è forse la più difficile.

Ad esempio, il problema del tempo libero. Si ritiene che durante il volo sullo stesso Marte, il carico di lavoro per ciascun membro dell'equipaggio non supererà le 4 ore al giorno. Impiegheremo 8 ore per dormire, ne rimarranno 12. Cosa farne? Nello spazio limitato della navicella, con la stessa composizione dell'equipaggio, non è così facile da fare. Libri? Musica? Film? Sì, ma non qualsiasi. La musica, anche la musica preferita, può causare un'eccessiva eccitazione emotiva, aumentare la sensazione di separazione da casa.

Anche libri e film di natura drammatica o tragica possono provocare reazioni negative, ma il genere dell'avventura, del fantasy, dei libri di viaggiatori, esploratori polari, speleologi, in cui c'è materiale di confronto, empatia, saranno senza dubbio ben accolti. È possibile risolvere cruciverba, rebus, ma difficilmente si consiglia di giocare a scacchi o dama, perché in tali giochi c'è un elemento di rivalità indesiderabile in una situazione del genere.

Tutte queste considerazioni sono nate come risultato di ricerche in corso. Essi, a mio avviso, stimolano notevolmente uno studio approfondito della psicologia umana, e penso che col tempo, quando i problemi di cui sopra saranno sufficientemente sviluppati, saranno anche di grande beneficio per la pratica terrena - nell'organizzazione del lavoro e della ricreazione per le persone .

Supporto vitale per le spedizioni

Un posto speciale nello sviluppo dei voli interplanetari è occupato dal supporto vitale delle spedizioni. Ora i cosmonauti prendono semplicemente tutto ciò di cui hanno bisogno in volo dalla Terra (l'atmosfera è solo parzialmente rigenerata; in alcuni voli è stata effettuata la rigenerazione sperimentale dell'acqua).

Ma non puoi portare provviste con te per tre anni. Sulla nave interplanetaria è necessario creare un sistema ecologico chiuso, simile alla terra, ma in miniatura, che fornirà all'equipaggio cibo, acqua, aria fresca e smaltirà i prodotti di scarto.

Il compito è incredibilmente difficile! In sostanza, stiamo parlando di competizione con la natura: ciò che crea da molti milioni di anni sull'intero pianeta, le persone stanno cercando di riprodurlo in laboratorio per poi trasferirlo su un'astronave.

Tale lavoro è stato svolto per molti anni presso il nostro istituto, presso il Krasnoyarsk L. V. Kirensky Institute of Physics. Qualcosa è già stato fatto, ma qui non si può ancora parlare di grandi successi. Molti esperti generalmente ritengono che il vero successo pratico possa essere raggiunto solo in 15-20 anni. Forse, ovviamente, prima, ma non di molto.

Genetica

Infine, i problemi di genetica, riproduzione della prole. Nel nostro istituto, insieme all'Università statale di Mosca e all'Istituto di biologia dello sviluppo dell'Accademia delle scienze dell'URSS, sono in corso ricerche per determinare l'effetto dell'assenza di gravità sull'embriogenesi e sulla morfogenesi.

Esperimenti, in particolare sul satellite Kosmos-782, hanno dimostrato che l'assenza di gravità non impedisce agli insetti (drosophila) di dare una prole normale, mentre in organismi più complessi - pesci, rane - in un certo numero di casi sono state riscontrate violazioni, deviazioni dalla norma. Ciò suggerisce che per il normale sviluppo nelle primissime fasi della vita dell'embrione, hanno bisogno della forza di gravità e, pertanto, questa forza dovrebbe essere creata artificialmente.

Problemi dei voli spaziali a lungo termine

Pertanto, i problemi dei voli spaziali a lungo termine sono i più essenziali nel nostro lavoro oggi. E qui la domanda è lecita: per quanto tempo una persona può stare nello spazio? Impossibile rispondere in questo momento. Durante il volo, nel corpo avvengono numerosi processi che non possono ancora essere controllati. Non sono stati studiati fino in fondo, dopotutto una persona non vola ancora da più di tre mesi e non sappiamo come procederanno questi processi con tempi di volo più lunghi.

È necessaria una verifica oggettiva e sperimentale e la questione della possibilità, diciamo, di una permanenza di tre anni di un uomo nello spazio deve essere risolta nell'orbita terrestre. Solo allora avremo la garanzia che tale spedizione avrà successo.

Ma penso che una persona non incontrerà ostacoli insormontabili su questo percorso. Tale conclusione può essere tratta sulla base delle conoscenze odierne. Dopotutto, l'era spaziale dell'umanità è appena iniziata e, in senso figurato, ora stiamo solo intraprendendo quel lungo viaggio che l'umanità deve affrontare nello spazio.

La scienza della biologia comprende molte sezioni diverse, filiali grandi e piccole. E ognuno di loro è importante non solo nella vita umana, ma anche per l'intero pianeta nel suo insieme.

Per il secondo secolo consecutivo, le persone hanno cercato di studiare non solo la diversità terrestre della vita in tutte le sue manifestazioni, ma anche di scoprire se esiste vita al di fuori del pianeta, nello spazio. Questi problemi sono affrontati da una scienza speciale: la biologia spaziale. Se ne parlerà nella nostra recensione.

Capitolo

Questa scienza è relativamente giovane, ma si sta sviluppando molto intensamente. Gli aspetti principali dello studio sono:

1. Fattori dello spazio esterno e loro influenza sugli organismi degli esseri viventi, l'attività vitale di tutti i sistemi viventi nello spazio o negli aerei.
2. Lo sviluppo della vita sul nostro pianeta con la partecipazione dello spazio, l'evoluzione dei sistemi viventi e la probabilità dell'esistenza di biomassa al di fuori del nostro pianeta.
3. La possibilità di costruire sistemi chiusi e creare in essi condizioni di vita reali per il comodo sviluppo e la crescita degli organismi nello spazio.

La medicina spaziale e la biologia sono scienze strettamente correlate che studiano congiuntamente lo stato fisiologico degli esseri viventi nello spazio, la loro prevalenza negli spazi interplanetari e l'evoluzione.

Grazie alla ricerca di queste scienze, è diventato possibile selezionare le condizioni ottimali per trovare persone nello spazio e senza causare alcun danno alla salute. È stato raccolto un enorme materiale sulla presenza della vita nello spazio, sulla capacità di piante e animali (unicellulari, multicellulari) di vivere e svilupparsi in assenza di gravità.

Storia dello sviluppo della scienza

Le radici della biologia spaziale risalgono a tempi antichi, quando filosofi e pensatori - i naturalisti Aristotele, Eraclito, Platone e altri - osservavano il cielo stellato, cercando di identificare la relazione della Luna e del Sole con la Terra, per comprendere le ragioni della loro influenza sui terreni agricoli e sugli animali.

Successivamente, nel Medioevo, iniziarono i tentativi di determinare la forma della Terra e spiegarne la rotazione. Per molto tempo c'è stata una teoria creata da Tolomeo. Ha parlato del fatto che la Terra è e tutti gli altri pianeti e corpi celesti si muovono attorno ad essa

Tuttavia, fu trovato un altro scienziato, il polacco Niccolò Copernico, che dimostrò l'errore di queste affermazioni e propose il suo sistema eliocentrico della struttura del mondo: al centro c'è il Sole e tutti i pianeti si muovono intorno. Anche il Sole è una stella. Le sue opinioni furono supportate dai seguaci di Giordano Bruno, Newton, Keplero, Galileo.

Tuttavia, la biologia spaziale come scienza è apparsa molto più tardi. Solo nel 20 ° secolo, lo scienziato russo Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky ha sviluppato un sistema che consente alle persone di penetrare nelle profondità dello spazio e studiarle lentamente. È giustamente considerato il padre di questa scienza. Inoltre, le scoperte in fisica e astrofisica, chimica quantistica e meccanica di Einstein, Bohr, Planck, Landau, Fermi, Kapitsa, Bogolyubov e altri hanno svolto un ruolo importante nello sviluppo della cosmobiologia.

Una nuova ricerca scientifica, che ha permesso alle persone di effettuare voli nello spazio pianificati da tempo, ha permesso di evidenziare specifiche giustificazioni mediche e biologiche per la sicurezza e l'impatto delle condizioni extraterrestri formulate da Tsiolkovsky. Qual era la loro essenza?

1. Agli scienziati è stata data una giustificazione teorica per l'effetto dell'assenza di gravità sugli organismi dei mammiferi.
2. Ha modellato diverse opzioni per creare condizioni spaziali in laboratorio.
3. Ha proposto opzioni per ottenere cibo e acqua dagli astronauti con l'aiuto delle piante e la circolazione delle sostanze.

Pertanto, è stato Tsiolkovsky a stabilire tutti i postulati di base dell'astronautica, che non hanno perso la loro rilevanza oggi.

Assenza di gravità

La moderna ricerca biologica nel campo dello studio dell'influenza dei fattori dinamici sul corpo umano in condizioni spaziali consente agli astronauti di liberarsi al massimo dell'influenza negativa di questi stessi fattori.

Ci sono tre principali caratteristiche dinamiche:

• vibrazione;
• accelerazione;
• assenza di gravità.

L'assenza di gravità è la più insolita e importante in termini di effetto sul corpo umano. Questo è uno stato in cui la forza di gravità scompare e non viene sostituita da altre influenze inerziali. In questo caso, una persona perde completamente la capacità di controllare la posizione del corpo nello spazio. Tale stato inizia già negli strati inferiori del cosmo e persiste in tutto il suo spazio.

Studi medici e biologici hanno dimostrato che i seguenti cambiamenti si verificano nel corpo umano in uno stato di assenza di gravità:

1. Il battito del cuore accelera.
2. I muscoli si rilassano (il tono scompare).
3. Prestazioni ridotte.
4. Sono possibili allucinazioni spaziali.

Una persona in assenza di gravità è in grado di rimanere fino a 86 giorni senza danni alla salute. Ciò è stato dimostrato empiricamente e confermato dal punto di vista medico. Tuttavia, uno dei compiti della biologia spaziale e della medicina oggi è lo sviluppo di una serie di misure per prevenire l'effetto dell'assenza di gravità sul corpo umano in generale, eliminare l'affaticamento, aumentare e consolidare le normali prestazioni.

Ci sono una serie di condizioni che gli astronauti osservano per superare l'assenza di gravità e mantenere il controllo sul corpo:

Per ottenere buoni risultati nel superare l'assenza di gravità, gli astronauti si sottopongono a un addestramento approfondito sulla Terra. Ma, sfortunatamente, finora quelli moderni non consentono di creare tali condizioni in laboratorio. Sul nostro pianeta non è possibile vincere la forza di gravità. È anche una delle sfide future per lo spazio e la biologia medica.

Forze G nello spazio (accelerazioni)

Un altro fattore importante che influenza il corpo umano nello spazio è l'accelerazione o il sovraccarico. L'essenza di questi fattori si riduce a una ridistribuzione irregolare del carico sul corpo durante forti movimenti ad alta velocità nello spazio. Esistono due tipi principali di accelerazione:

• a breve termine;
• lungo.

Come dimostrano gli studi biomedici, entrambe le accelerazioni sono molto importanti nell'influenzare lo stato fisiologico del corpo del cosmonauta.

Quindi, ad esempio, sotto l'azione di accelerazioni a breve termine (durano meno di 1 secondo), possono verificarsi cambiamenti irreversibili nel corpo a livello molecolare. Inoltre, se gli organi non sono allenati, abbastanza deboli, c'è il rischio di rottura delle loro membrane. Tali influenze possono essere effettuate durante la separazione della capsula con l'astronauta nello spazio, durante la sua espulsione o durante l'atterraggio del veicolo spaziale in orbita.

Pertanto, è molto importante che gli astronauti si sottopongano a un esame medico approfondito ea un certo allenamento fisico prima di volare nello spazio.

L'accelerazione a lunga durata si verifica durante il lancio e l'atterraggio di un razzo, nonché durante il volo in alcuni punti spaziali nello spazio. L'effetto di tali accelerazioni sul corpo, secondo i dati forniti dalla ricerca medico scientifica, è il seguente:

• aumento della frequenza cardiaca e del polso;
• la respirazione accelera;
• c'è il verificarsi di nausea e debolezza, pallore della pelle;
• la vista soffre, un film rosso o nero appare davanti agli occhi;
• possibile sensazione di dolore alle articolazioni, agli arti;
• il tono muscolare diminuisce;
• alterazioni della regolazione neuroumorale;
• lo scambio di gas nei polmoni e nel corpo nel suo insieme diventa diverso;
• può verificarsi sudorazione.

I carichi G e l'assenza di gravità costringono gli scienziati medici a escogitare vari metodi. permettendo di adattarsi, addestrare gli astronauti in modo che possano resistere all'azione di questi fattori senza conseguenze per la salute e senza perdita di efficienza.

Uno dei modi più efficaci per addestrare gli astronauti ad accelerare è l'apparato centrifugo. È in esso che puoi osservare tutti i cambiamenti che si verificano nel corpo sotto l'azione dei sovraccarichi. Ti permette anche di allenarti e adattarti all'influenza di questo fattore.

Volo spaziale e medicina

I voli spaziali hanno certamente un impatto molto grande sulla salute delle persone, specialmente quelle che non sono addestrate o hanno malattie croniche. Pertanto, un aspetto importante è la ricerca medica di tutte le sottigliezze del volo, tutte le reazioni del corpo agli effetti più diversi e incredibili delle forze extraterrestri.

Il volo in assenza di gravità costringe la medicina e la biologia moderne a inventare e formulare (allo stesso tempo a implementare, ovviamente) una serie di misure per fornire agli astronauti un'alimentazione normale, riposo, apporto di ossigeno, mantenimento della capacità lavorativa e così via.

Inoltre, la medicina è progettata per fornire ai cosmonauti un'assistenza decente in caso di situazioni di emergenza impreviste, nonché protezione dagli effetti di forze sconosciute di altri pianeti e spazi. È abbastanza difficile, richiede molto tempo e fatica, un'ampia base teorica, l'uso solo delle più moderne attrezzature e preparazioni.

Inoltre, la medicina, insieme alla fisica e alla biologia, ha il compito di proteggere gli astronauti dai fattori fisici delle condizioni spaziali, quali:

• temperatura;
• radiazione;
• pressione;
• meteoriti.

Pertanto, lo studio di tutti questi fattori e caratteristiche è molto importante.

in biologia

La biologia spaziale, come qualsiasi altra scienza biologica, ha un certo insieme di metodi che consentono di condurre ricerche, accumulare materiale teorico e confermarlo con conclusioni pratiche. Questi metodi non rimangono invariati nel tempo, vengono aggiornati e modernizzati in conformità con il tempo corrente. Tuttavia, i metodi di biologia storicamente stabiliti rimangono ancora rilevanti fino ad oggi. Questi includono:

1. osservazione.
2. Sperimentare.
3. Analisi storica.
4. Descrizione.
5. Confronto.

Questi metodi di ricerca biologica sono fondamentali, rilevanti in qualsiasi momento. Ma ce ne sono molti altri che sono sorti con lo sviluppo della scienza e della tecnologia, della fisica elettronica e della biologia molecolare. Sono chiamati moderni e svolgono il ruolo più importante nello studio di tutti i processi biologico-chimici, medici e fisiologici.

Metodi moderni

1. Metodi di ingegneria genetica e bioinformatica. Ciò include la trasformazione agrobatterica e balistica, la PCR (reazioni a catena della polimerasi). Il ruolo della ricerca biologica di questo tipo è ottimo, poiché sono loro che consentono di trovare opzioni per risolvere il problema della nutrizione e della saturazione di ossigeno e cabine per la condizione confortevole degli astronauti.
2. Metodi di chimica e istochimica delle proteine. Consentono di controllare proteine ​​ed enzimi nei sistemi viventi.
3. Uso della microscopia a fluorescenza, microscopia a super risoluzione.
4. Usi della biologia molecolare e della biochimica e i loro metodi di ricerca.
5. Biotelemetria- un metodo che è il risultato di una combinazione di lavoro di ingegneri e medici su base biologica. Ti consente di controllare a distanza tutte le funzioni fisiologicamente importanti del corpo utilizzando i canali di comunicazione radio del corpo umano e un registratore di computer. La biologia spaziale utilizza questo metodo come metodo principale per monitorare gli effetti delle condizioni spaziali sugli organismi degli astronauti.
6. Indicazione biologica dello spazio interplanetario. Un metodo molto importante di biologia spaziale, che consente di valutare gli stati interplanetari dell'ambiente, per ottenere informazioni sulle caratteristiche dei diversi pianeti. La base qui è l'uso di animali con sensori integrati. Sono animali sperimentali (topi, cani, scimmie) che estraggono informazioni dalle orbite, che vengono utilizzate dagli scienziati terrestri per analisi e conclusioni.

I moderni metodi di ricerca biologica consentono di risolvere problemi avanzati non solo di biologia spaziale, ma anche universali.

Problemi di biologia spaziale

Tutti i suddetti metodi di ricerca biomedica, purtroppo, non sono ancora stati in grado di risolvere tutti i problemi della biologia spaziale. Ci sono una serie di questioni di attualità che rimangono urgenti fino ad oggi. Consideriamo i problemi principali che devono affrontare la medicina spaziale e la biologia.

1. Selezione di personale addestrato per il volo spaziale, le cui condizioni di salute sarebbero in grado di soddisfare tutti i requisiti dei medici (incluso consentire ai cosmonauti di sopportare un rigoroso addestramento e addestramento per i voli).
2. Discreto livello di addestramento e fornitura di tutto il necessario per gli equipaggi spaziali di lavoro.
3. Garantire la sicurezza sotto tutti gli aspetti (anche da fattori di influenza sconosciuti o alieni da altri pianeti) alle navi funzionanti e alle strutture degli aeromobili.
4. Riabilitazione psicofisiologica degli astronauti durante il loro ritorno sulla Terra.
5. Sviluppo di modi per proteggere gli astronauti e da
6. Garantire condizioni di vita normali nelle cabine durante i voli spaziali.
7. Sviluppo e applicazione di tecnologie informatiche modernizzate nella medicina spaziale.
8. Implementazione della telemedicina spaziale e della biotecnologia. Usando i metodi di queste scienze.
9. Risolvere problemi medici e biologici per voli confortevoli di astronauti su Marte e altri pianeti.
10. Sintesi di agenti farmacologici che risolveranno il problema dell'apporto di ossigeno nello spazio.

Metodi sviluppati, migliorati e complessi di ricerca biomedica consentiranno sicuramente di risolvere tutti i compiti e i problemi esistenti. Tuttavia, quando ciò accadrà è una domanda complessa e piuttosto imprevedibile.

Va notato che non solo gli scienziati russi, ma anche il Consiglio accademico di tutti i paesi del mondo si stanno occupando di tutte queste questioni. E questo è un grande vantaggio. Dopotutto, ricerche e ricerche congiunte daranno un risultato positivo sproporzionatamente maggiore e più rapido. Una stretta cooperazione globale nella risoluzione dei problemi spaziali è la chiave del successo nell'esplorazione dello spazio extraterrestre.

Successi moderni

Ci sono molti di questi risultati. Dopotutto, ogni giorno viene svolto un lavoro intenso, approfondito e scrupoloso, che consente di trovare sempre più nuovi materiali, trarre conclusioni e formulare ipotesi.

Una delle scoperte più importanti del XXI secolo in cosmologia è stata la scoperta dell'acqua su Marte. Ciò ha immediatamente dato origine a dozzine di ipotesi sulla presenza o assenza di vita sul pianeta, sulla possibilità di reinsediamento dei terrestri su Marte e così via.

Un'altra scoperta è stata che gli scienziati hanno determinato i limiti di età entro i quali una persona può trovarsi nello spazio nel modo più confortevole e senza gravi conseguenze possibile. Questa età inizia da 45 anni e termina a circa 55-60 anni. I giovani che vanno nello spazio soffrono estremamente psicologicamente e fisiologicamente dopo essere tornati sulla Terra, sono difficili da adattare e ricostruire.

L'acqua è stata scoperta anche sulla Luna (2009). Sul satellite terrestre sono stati trovati anche mercurio e una grande quantità di argento.

I metodi della ricerca biologica, così come gli indicatori ingegneristici e fisici, consentono di concludere con sicurezza sull'innocuità (almeno, non più dannosa che sulla Terra) degli effetti delle radiazioni ioniche e dell'esposizione nello spazio.

La ricerca scientifica ha dimostrato che una lunga permanenza nello spazio non influisce sulla salute fisica degli astronauti. Tuttavia, i problemi psicologici rimangono.

Sono stati condotti studi che dimostrano che le piante superiori reagiscono in modo diverso all'essere nello spazio. I semi di alcune piante nello studio non hanno mostrato alcun cambiamento genetico. Altri, al contrario, mostravano evidenti deformazioni a livello molecolare.

Esperimenti condotti su cellule e tessuti di organismi viventi (mammiferi) hanno dimostrato che lo spazio non influisce sul normale stato e funzionamento di questi organi.

Vari tipi di studi medici (tomografia, risonanza magnetica, esami del sangue e delle urine, cardiogramma, tomografia computerizzata e così via) hanno portato alla conclusione che le caratteristiche fisiologiche, biochimiche e morfologiche delle cellule umane rimangono invariate quando rimangono nello spazio fino a 86 giorni .

In condizioni di laboratorio è stato ricreato un sistema artificiale che consente di avvicinarsi il più possibile allo stato di assenza di gravità e studiare così tutti gli aspetti dell'influenza di questo stato sul corpo. Ciò, a sua volta, ha permesso di sviluppare una serie di misure preventive per prevenire l'impatto di questo fattore durante il volo umano a gravità zero.

I risultati dell'esobiologia sono diventati dati che indicano la presenza di sistemi organici al di fuori della biosfera terrestre. Finora è diventata possibile solo la formulazione teorica di queste ipotesi, ma presto gli scienziati intendono ottenere prove pratiche.

Grazie alla ricerca di biologi, fisici, medici, ecologi e chimici, sono stati svelati i meccanismi profondi dell'impatto umano sulla biosfera. Per raggiungere questo obiettivo, è diventato possibile creando ecosistemi artificiali al di fuori del pianeta ed esercitando su di essi la stessa influenza che sulla Terra.

Questi non sono tutti i risultati della biologia spaziale, della cosmologia e della medicina oggi, ma solo i principali. C'è un grande potenziale, la cui realizzazione è compito delle scienze elencate per il futuro.

La vita nello spazio

Secondo le idee moderne, la vita nello spazio può esistere, poiché recenti scoperte confermano la presenza su alcuni pianeti di condizioni idonee per l'emergere e lo sviluppo della vita. Tuttavia, le opinioni degli scienziati su questo tema sono divise in due categorie:

• non c'è vita da nessuna parte tranne la Terra, non c'è mai stata e mai ci sarà;
• c'è vita nelle vaste distese dello spazio, ma le persone non l'hanno ancora scoperta.

Quale delle ipotesi è corretta spetta a ciascun individuo decidere. Ci sono prove e confutazioni sufficienti sia per l'una che per l'altra.

Liceo GOU n. 000

Distretto Kalininsky di San Pietroburgo

Ricerca

La ricerca biomedica nello spazio

Gursev Oleg

Responsabile: insegnante di biologia

San Pietroburgo, 2011

Introduzione 2

L'inizio della ricerca biomedica a metà del XX secolo. 3

L'impatto del volo spaziale sul corpo umano. 6

Esobiologia. 10

Prospettive di sviluppo della ricerca. 14

Elenco delle fonti utilizzate. 17

Applicazione (presentazione, esperimenti) 18

introduzione

Biologia spaziale e medicina- una scienza complessa che studia le caratteristiche della vita di una persona e di altri organismi in un volo spaziale. Il compito principale della ricerca nel campo della biologia e della medicina spaziale è lo sviluppo di mezzi e metodi per il supporto vitale, il mantenimento della salute e le prestazioni dei membri dell'equipaggio di veicoli spaziali e stazioni durante voli di varia durata e grado di complessità. La biologia spaziale e la medicina sono indissolubilmente legate all'astronautica, astronomia, astrofisica, geofisica, biologia, medicina aeronautica e molte altre scienze.

La rilevanza dell'argomento è piuttosto ampia nel nostro XXI secolo moderno e frenetico.

L'argomento "Ricerca medica e biologica" mi ha interessato negli ultimi due anni, da quando ho deciso di scegliere la mia professione, quindi ho deciso di svolgere un lavoro di ricerca su questo argomento.

Il 2011 è un anniversario - 50 anni dal primo volo umano nello spazio.

Inizio della ricerca biomedica nel mezzoXXsecolo

Le seguenti pietre miliari sono considerate i punti di partenza nello sviluppo della biologia e della medicina spaziale: 1949 - per la prima volta apparve la possibilità di condurre ricerche biologiche durante i voli missilistici; 1957 - per la prima volta una creatura vivente (il cane Laika) viene inviata a un volo orbitale vicino alla Terra sul secondo satellite artificiale della Terra; 1961 - il primo volo con equipaggio nello spazio, perfetto. Al fine di comprovare scientificamente la possibilità di un volo medico sicuro di una persona nello spazio, è stata studiata la tolleranza degli impatti caratteristici del lancio, del volo orbitale, della discesa e dell'atterraggio di veicoli spaziali (SCV) sulla Terra e il funzionamento delle apparecchiature biotelemetriche e sono stati testati i sistemi di supporto vitale per gli astronauti. L'attenzione principale è stata rivolta allo studio dell'effetto dell'assenza di gravità e della radiazione cosmica sul corpo.

Laika (cane astronauta) 1957

R I risultati ottenuti nel corso di esperimenti biologici sui razzi, il secondo satellite artificiale (1957), i satelliti ruotabili (1960-1961), in combinazione con i dati di studi clinici, fisiologici, psicologici, igienici e di altro tipo a terra, in realtà ha aperto la strada all'uomo nello spazio. Inoltre, gli esperimenti biologici nello spazio nella fase di preparazione del primo volo spaziale umano hanno permesso di identificare una serie di cambiamenti funzionali che si verificano nel corpo sotto l'influenza dei fattori di volo, che è stata la base per pianificare successivi esperimenti su animali e organismi vegetali durante i voli di veicoli spaziali con equipaggio, stazioni orbitali e biosatelliti. . Il primo satellite biologico al mondo con un animale sperimentale: il cane "Laika". Lanciato in orbita il 03/11/1957 e vi rimase per 5 mesi. Il satellite è rimasto in orbita fino al 14 aprile 1958. Il satellite disponeva di due trasmettitori radio, un sistema di telemetria, un dispositivo di programmazione, strumenti scientifici per lo studio della radiazione solare e dei raggi cosmici, sistemi di rigenerazione e controllo termico per mantenere le condizioni in cabina necessarie per il esistenza dell'animale. Sono state ottenute le prime informazioni scientifiche sullo stato di un organismo vivente in condizioni di volo spaziale.

I risultati nel campo della biologia spaziale e della medicina hanno ampiamente predeterminato il successo nello sviluppo dell'astronautica con equipaggio. Insieme al volo , commesso il 12 aprile 1961, vanno segnalati eventi epocali nella storia dell'astronautica come l'atterraggio del 21 luglio 1969. astronauti Armstrong(N.Armstrong) e Aldrin(E. Aldrin) sulla superficie della Luna e voli dell'equipaggio di più mesi (fino a un anno) sulle stazioni orbitali Salyut e Mir. Ciò è diventato possibile grazie allo sviluppo delle basi teoriche della biologia e della medicina spaziale, la metodologia per condurre ricerche mediche e biologiche nei voli spaziali, la giustificazione e l'implementazione di metodi per la selezione e l'addestramento pre-volo degli astronauti, nonché il sviluppo del supporto vitale, controllo medico, mantenimento della salute e capacità lavorativa dei membri dell'equipaggio in volo.

Squadra dell'Apollo 11 (da sinistra a destra): Neil. A. Armstrong, pilota del modulo di comando Michael Collins, comandante Edwin (Buzz) E. Aldrin.

L'impatto del volo spaziale sul corpo umano

Nel volo spaziale, il corpo umano è influenzato da un complesso di fattori legati alla dinamica del volo (accelerazione, vibrazione, rumore, assenza di gravità), alla permanenza in una stanza sigillata di volume limitato (ambiente gassoso alterato, ipocinesia, stress neuro-emotivo, ecc. .), nonché fattori dello spazio esterno come habitat (radiazione cosmica, radiazione ultravioletta, ecc.).

All'inizio e alla fine di un volo spaziale, il corpo è influenzato da accelerazioni lineari . La loro grandezza, il gradiente di salita, il tempo e la direzione dell'azione durante il periodo di lancio e lancio del veicolo spaziale nell'orbita terrestre dipendono dalle caratteristiche del razzo e del complesso spaziale e, durante il ritorno sulla Terra, dalle caratteristiche balistiche del volo e il tipo di veicolo spaziale. L'esecuzione di manovre in orbita è accompagnata anche dall'impatto delle accelerazioni sul corpo, tuttavia le loro grandezze durante i voli dei moderni veicoli spaziali sono insignificanti.

Lancio del veicolo spaziale Soyuz TMA-18 alla Stazione Spaziale Internazionale dal Cosmodromo di Baikonur

Le informazioni di base sull'effetto delle accelerazioni sul corpo umano e sui modi per proteggersi dai loro effetti avversi sono state ottenute durante la ricerca nel campo della medicina aeronautica, della biologia spaziale e della medicina che hanno solo integrato queste informazioni. È stato riscontrato che rimanere in assenza di gravità, soprattutto per lungo tempo, porta a una diminuzione della resistenza del corpo all'azione delle accelerazioni. A tal proposito, pochi giorni prima della discesa dall'orbita, i cosmonauti passano a uno speciale regime di allenamento fisico, e subito prima della discesa ricevono integratori di sali d'acqua per aumentare il grado di idratazione del corpo e il volume del sangue circolante . Sono state sviluppate sedie speciali: alloggi e tute anti-g, che forniscono un aumento della tolleranza alle accelerazioni durante il ritorno degli astronauti sulla Terra.

Tra tutti i fattori del volo spaziale, l'assenza di gravità è costante e praticamente irriproducibile in condizioni di laboratorio. La sua influenza sul corpo è diversa. Esistono sia reazioni adattative non specifiche caratteristiche dello stress cronico, sia una varietà di cambiamenti specifici causati da una violazione dell'interazione dei sistemi sensoriali del corpo, ridistribuzione del sangue nella metà superiore del corpo, diminuzione della dinamica e rimozione quasi completa dei carichi statici sul sistema muscolo-scheletrico.

ISS estate 2008

Esami di cosmonauti e numerosi esperimenti su animali durante i voli dei biosatelliti Kosmos hanno permesso di stabilire che il ruolo principale nel verificarsi di reazioni specifiche combinate nel complesso sintomatologico della forma spaziale della cinetosi (cinetosi) appartiene al vestibolare apparato. Ciò è dovuto ad un aumento dell'eccitabilità dell'otolite e dei recettori del canale semicircolare in condizioni di assenza di peso e ad un'interruzione dell'interazione dell'analizzatore vestibolare e di altri sistemi sensoriali del corpo. In condizioni di assenza di gravità, gli esseri umani e gli animali mostrano segni di detraining del sistema cardiovascolare, aumento del volume sanguigno nei vasi del torace, congestione del fegato e dei reni, alterazioni della circolazione cerebrale e diminuzione del volume plasmatico. A causa del fatto che in condizioni di assenza di gravità la secrezione dell'ormone antidiuretico, l'aldosterone e lo stato funzionale dei reni cambiano, si sviluppa l'ipoidratazione del corpo. Allo stesso tempo, il contenuto di liquido extracellulare diminuisce e aumenta l'escrezione di calcio, sali di fosforo dal corpo. azoto, sodio, potassio e magnesio. I cambiamenti nel sistema muscolo-scheletrico si verificano principalmente in quei reparti che, in normali condizioni di vita sulla Terra, portano il maggior carico statico, cioè i muscoli della schiena e degli arti inferiori, nelle ossa degli arti inferiori e delle vertebre. C'è una diminuzione della loro funzionalità, un rallentamento del tasso di formazione dell'osso periostale, osteoporosi della sostanza spugnosa, decalcificazione e altri cambiamenti che portano a una diminuzione della resistenza meccanica delle ossa.

Nel periodo iniziale di adattamento all'assenza di gravità (richiede in media circa 7 giorni), circa un cosmonauta su due sperimenta vertigini, nausea, incoordinazione dei movimenti, percezione alterata della posizione del corpo nello spazio, sensazione di un afflusso di sangue alla testa, difficoltà nella respirazione nasale, perdita di appetito. In alcuni casi, ciò comporta una diminuzione delle prestazioni complessive, che rende difficile lo svolgimento di compiti professionali. Già nella fase iniziale del volo compaiono i primi segni di cambiamenti nei muscoli e nelle ossa degli arti.

Con l'aumentare della durata della permanenza in assenza di gravità, molte sensazioni spiacevoli scompaiono o si attenuano. Allo stesso tempo, praticamente in tutti gli astronauti, se non vengono prese misure adeguate, progrediscono i cambiamenti nello stato del sistema cardiovascolare, del metabolismo, dei muscoli e del tessuto osseo. Per prevenire spostamenti avversi, viene utilizzata un'ampia gamma di misure e mezzi preventivi: vuoto capacità, un cicloergometro, un tapis roulant, tute da allenamento, un elettromiostimolatore, espansori da allenamento, assunzione di integratori salini, ecc. Ciò consente di mantenere una buona salute e un alto livello di efficienza dei membri dell'equipaggio nei voli spaziali a lungo termine.

Un inevitabile fattore concomitante di qualsiasi volo spaziale è l'ipocinesia, la restrizione dell'attività motoria, che, nonostante un intenso allenamento fisico durante il volo, porta al disallenamento generale e all'astenia del corpo in condizioni di assenza di peso. Numerosi studi hanno dimostrato che l'ipocinesia prolungata creata dallo stare a letto con la testa inclinata (-6°) ha quasi lo stesso effetto sul corpo umano dell'assenza di gravità prolungata. Questo metodo per modellare alcuni effetti fisiologici dell'assenza di gravità in condizioni di laboratorio è stato ampiamente utilizzato nell'URSS e negli Stati Uniti. La durata massima di un tale esperimento modello, condotto presso l'Istituto di problemi biomedici del Ministero della Salute dell'URSS, era di un anno.

Un problema specifico è lo studio degli effetti delle radiazioni cosmiche sul corpo. Dosimetrico e radiobiologico Gli esperimenti hanno permesso di creare e mettere in pratica un sistema per garantire la sicurezza dalle radiazioni dei voli spaziali, che comprende mezzi di controllo dosimetrico e protezione locale e preparati radioprotettivi (radioprotettori).

Stazione orbitale "MIR"

I compiti della biologia e della medicina spaziale includono lo studio dei principi e dei metodi biologici per creare un habitat artificiale su veicoli spaziali e stazioni. Per questo, vengono selezionati organismi viventi promettenti per l'inclusione come collegamenti in un sistema ecologico chiuso, vengono studiate la produttività e la stabilità delle popolazioni di questi organismi, sistemi unificati sperimentali di componenti viventi e non viventi - vengono modellate le biogeocenosi, le loro caratteristiche funzionali e vengono determinate le possibilità di utilizzo pratico nei voli spaziali.

Si sta sviluppando con successo anche una tale direzione della biologia spaziale e della medicina come l'esobiologia, che studia la presenza, la distribuzione, le caratteristiche e l'evoluzione della materia vivente nell'Universo. Sulla base di esperimenti di modelli a terra e studi nello spazio, sono stati ottenuti dati che indicano la possibilità teorica dell'esistenza di materia organica al di fuori biosfera. È inoltre in corso di realizzazione un programma per la ricerca di civiltà extraterrestri attraverso la registrazione e l'analisi di segnali radio provenienti dallo spazio.

Sojuz TMA-6

Esobiologia

Una delle aree della biologia spaziale; è impegnato nella ricerca di materia vivente e sostanze organiche nello spazio e su altri pianeti. L'obiettivo principale dell'esobiologia è ottenere dati diretti o indiretti sull'esistenza della vita nello spazio. La ragione di ciò sono i ritrovamenti di precursori di molecole organiche complesse (acido cianidrico, formaldeide, ecc.), Che sono stati rilevati nello spazio con metodi spettroscopici (sono stati trovati fino a 20 composti organici in totale). I metodi di esobiologia sono diversi e sono progettati non solo per rilevare manifestazioni aliene della vita, ma anche per ottenere alcune caratteristiche di possibili organismi extraterrestri. Per suggerire l'esistenza della vita in condizioni extraterrestri, ad esempio, su altri pianeti del sistema solare, è importante scoprire la capacità degli organismi di sopravvivere alla riproduzione sperimentale di queste condizioni. Molti microrganismi possono esistere a temperature prossime allo zero assoluto ea temperature elevate (fino a 80-95 °C); le loro spore resistono al vuoto profondo ea lunghi tempi di essiccazione. Trasportano dosi molto più elevate di radiazioni ionizzanti che nello spazio. Gli organismi extraterrestri dovrebbero probabilmente avere una maggiore adattabilità alla vita in un ambiente contenente una piccola quantità di acqua. Le condizioni anaerobiche non costituiscono un ostacolo allo sviluppo della vita, pertanto è teoricamente possibile ipotizzare l'esistenza nello spazio dei più diversi microrganismi in termini di proprietà, che potrebbero adattarsi a condizioni insolite sviluppando vari dispositivi di protezione. Gli esperimenti condotti in URSS e USA non hanno dato prova dell'esistenza della vita su Marte, non c'è vita su Venere e Mercurio, è improbabile anche sui pianeti giganti, così come sui loro satelliti. Nel sistema solare, la vita è probabilmente solo sulla Terra. Secondo alcune idee, la vita al di fuori della Terra è possibile solo su base acqua-carbonio, caratteristica del nostro pianeta. Un altro punto di vista non esclude la base silicio-ammoniaca, tuttavia l'umanità non possiede ancora metodi per rilevare forme di vita extraterrestre.

"Vichingo"

programma vichingo

Programma Vichingo- Il programma spaziale della NASA per studiare Marte, in particolare, per la presenza di vita su questo pianeta. Il programma includeva il lancio di due veicoli spaziali identici: "Viking-1" e "Viking-2", che avrebbero dovuto condurre ricerche in orbita e sulla superficie di Marte. Il programma Viking è stato il culmine di una serie di missioni per esplorare Marte iniziate nel 1964 con Mariner 4, seguite da Mariner 6 e Mariner 7 nel 1969 e dalle missioni orbitali Mariner 9 nel 1971 e 1972 I vichinghi hanno preso il loro posto nella storia dell'esplorazione di Marte come il primo veicolo spaziale americano ad atterrare in sicurezza sulla superficie. È stata una delle missioni più istruttive e di successo sul pianeta rosso, sebbene non sia riuscita a rilevare la vita su Marte.

Entrambi i veicoli furono lanciati nel 1975 da Cape Canaveral, in Florida. Prima del volo, i lander sono stati accuratamente sterilizzati per prevenire la contaminazione di Marte da parte di forme di vita terrestri. Il tempo di volo è durato poco meno di un anno e sono arrivati ​​su Marte nel 1976. La durata delle missioni Viking era prevista per 90 giorni dopo l'atterraggio, ma ogni dispositivo ha funzionato molto più di questo periodo. Orbiter "Viking-1" ha funzionato fino a 7 agosto Lander del 1980 - prima 11 novembre 1982 L'orbiter Viking-2 ha operato fino al 25 luglio Lander del 1978 - prima 11 aprile 1980

Deserto innevato su Marte. Istantanea di Viking-2

Programma BION

Programma BION comprende ricerche complesse su organismi animali e vegetali in voli di satelliti specializzati (biosatelliti) nell'interesse della biologia spaziale, della medicina e della biotecnologia. Dal 1973 al 1996 sono stati lanciati nello spazio 11 biosatelliti.

Ente scientifico leader: Centro scientifico statale della Federazione Russa - Istituto di problemi biomedici dell'Accademia delle scienze russa (Mosca)
Settore design: SNP RCC "TsSKB-Progress" (Samara)
Durata del volo: da 5 a 22,5 giorni.
Luogo di lancio: Cosmodromo di Plesetsk
Zona di atterraggio: Kazakistan
Paesi partecipanti: URSS, Russia, Bulgaria, Ungheria, Germania, Canada, Cina, Paesi Bassi, Polonia, Romania, USA, Francia, Cecoslovacchia

Studi su ratti e scimmie nei voli sui biosatelliti hanno dimostrato che l'esposizione all'assenza di gravità porta a cambiamenti funzionali, strutturali e metabolici significativi ma reversibili nei muscoli, nelle ossa, nel miocardio e nel sistema neurosensoriale dei mammiferi. Viene descritta la fenomenologia e studiato il meccanismo di sviluppo di questi cambiamenti.

Per la prima volta nei voli dei biosatelliti "BION" è stata messa in pratica l'idea di creare una forza di gravità artificiale (IGF). Negli esperimenti sui ratti, è stato scoperto che l'IST, creato dalla rotazione degli animali in una centrifuga, previene lo sviluppo di cambiamenti avversi nei muscoli, nelle ossa e nel miocardio.

Nell'ambito del programma spaziale federale della Russia per il periodo 2006-2015. nella sezione "Strumenti spaziali per fondamentale ricerca spaziale» è prevista la prosecuzione del programma BION, i lanci della sonda BION-M sono previsti per il 2010, 2013 e 2016.

"BIONE"

Prospettive di sviluppo della ricerca

L'attuale fase di esplorazione e studio dello spazio esterno è caratterizzata da una graduale transizione dai voli orbitali a lungo termine ai voli interplanetari, il più vicino dei quali è visto spedizione su Marte. In questo caso la situazione cambia radicalmente. Cambia non solo oggettivamente, che è associato a un aumento significativo della durata della permanenza nello spazio, all'atterraggio su un altro pianeta e al ritorno sulla Terra, ma anche, cosa molto importante, soggettivamente, poiché, avendo lasciato l'orbita terrestre che ha già diventano abituali, gli astronauti rimarranno (in un tempo molto breve) la dimensione del loro gruppo colleghi) "solitario" nelle vaste distese dell'universo.

Allo stesso tempo, sorgono problemi fondamentalmente nuovi associati a un forte aumento dell'intensità della radiazione cosmica, alla necessità di utilizzare fonti rinnovabili di ossigeno, acqua e cibo e, soprattutto, alla soluzione di problemi psicologici e medici.

Mercury" href="/text/category/mercury/" rel="bookmark">Mercury -Redstone 3" con Alan Shepard.

La difficoltà di controllare un tale sistema in un volume limitato ermeticamente chiuso è così grande che non si può sperare in una sua rapida introduzione nella pratica. Con ogni probabilità, la transizione verso un sistema di supporto vitale biologico avverrà gradualmente man mano che i suoi collegamenti individuali saranno pronti. Nella prima fase dello sviluppo di BSZhO, è ovvio che il metodo fisico-chimico per ottenere ossigeno e utilizzare anidride carbonica sarà sostituito da uno biologico. Come sapete, i principali "fornitori" di ossigeno sono le piante superiori e gli organismi unicellulari fotosintetici. Un compito più difficile è rifornire di acqua e cibo.

L'acqua potabile sarà ovviamente di “origine terrestre” per molto tempo e l'acqua tecnica (utilizzata per le necessità domestiche) viene già reintegrata attraverso la rigenerazione dell'umidità atmosferica condensata (CDA), dell'urina e di altre fonti.

Indubbiamente, il componente principale del futuro sistema ecologico chiuso sono le piante. Studi su piante superiori e organismi unicellulari fotosintetici a bordo di veicoli spaziali hanno dimostrato che in condizioni di volo spaziale le piante attraversano tutte le fasi dello sviluppo, dalla germinazione dei semi alla formazione degli organi primari, alla fioritura, fecondazione e maturazione di una nuova generazione di semi. Pertanto, è stata dimostrata sperimentalmente la possibilità fondamentale di realizzare l'intero ciclo di sviluppo delle piante (da seme a seme) in condizioni di microgravità. I risultati degli esperimenti spaziali sono stati così incoraggianti che già nei primi anni '80 hanno permesso di concludere che lo sviluppo di sistemi biologici di supporto vitale e la creazione su questa base di un sistema ecologicamente chiuso in un volume ermetico limitato non è un compito così difficile . Tuttavia, nel tempo, è diventato evidente che il problema non può essere risolto completamente, almeno fino a quando non saranno determinati (calcolati o sperimentalmente) i principali parametri che consentiranno di bilanciare i flussi di massa ed energia di questo sistema.

Per rinnovare l'approvvigionamento alimentare è necessario introdurre nel sistema anche gli animali. Naturalmente, nelle prime fasi, questi dovrebbero essere rappresentanti "piccoli" del mondo animale: molluschi, pesci, uccelli e, successivamente, forse conigli e altri mammiferi.

Pertanto, durante i voli interplanetari, gli astronauti devono non solo imparare a coltivare piante, allevare animali e coltivare microrganismi, ma anche sviluppare un modo affidabile per controllare l '"arca spaziale". E per questo, devi prima scoprire come un singolo organismo cresce e si sviluppa nel volo spaziale, e poi quali requisiti impone alla comunità ogni singolo elemento di un sistema ecologico chiuso.

Il mio compito principale nel lavoro di ricerca era scoprire quanto sia stata interessante ed eccitante l'esplorazione dello spazio e quanto tempo ancora deve durare!

Se immagini solo quale sia la varietà di tutta la vita sul nostro pianeta, allora cosa si può presumere del cosmo ...

L'universo è così grande e sconosciuto che questo tipo di ricerca è vitale per noi che viviamo sul pianeta Terra. Ma siamo solo all'inizio del viaggio e abbiamo così tanto da sapere e da vedere!

Durante tutto il tempo in cui ho svolto questo lavoro, ho appreso tante cose interessanti che non avrei mai sospettato, ho appreso di eccellenti ricercatori come Carl Sagan, ho appreso dei programmi spaziali più interessanti condotti nel 20° secolo, sia negli Stati Uniti che in URSS ho imparato molto sui programmi moderni come BION e molte altre cose.

La ricerca continua...

Elenco delle fonti utilizzate

Big Children's Encyclopedia Universe: edizione scientifica popolare. - Associazione enciclopedica russa, 1999. Sito http://spacembi. *****/ Universo della grande enciclopedia. - M.: casa editrice "Astrel", 1999.

4. Encyclopedia Universe ("ROSMEN")

5. Sito Wikipedia (immagini)

6.Spazio a cavallo del millennio. Documenti e materiali. M., Relazioni internazionali (2000)

Applicazione.

"Trasferimento su Marte"

"Trasferimento su Marte" Sviluppo di uno dei collegamenti del futuro sistema di supporto vitale biologico e tecnico per gli astronauti.

Bersaglio: Ottenere nuovi dati sui processi di approvvigionamento gas-liquido nei mezzi abitati dalle radici durante il volo spaziale

Compiti: Determinazione sperimentale dei coefficienti di capillare diffusione umidità e gas

Risultati aspettati: Realizzazione di un impianto con ambiente radicato per la coltivazione di piante in relazione alle condizioni di microgravità

· Set "Cuvetta sperimentale" per la determinazione delle caratteristiche di trasferimento dell'umidità (velocità del fronte di impregnazione e contenuto di umidità in zone separate)

Complesso video LIV per la registrazione video del movimento del fronte di impregnazione

Bersaglio: L'uso di nuove tecnologie informatiche per migliorare il comfort del soggiorno di un astronauta durante un volo spaziale a lungo termine.

Compiti: Attivazione di specifiche aree del cervello responsabili delle associazioni visive dell'astronauta associate ai suoi luoghi nativi e alla sua famiglia sulla Terra con un ulteriore aumento delle sue prestazioni. Analisi dello stato dell'astronauta in orbita mediante test secondo metodi speciali.

Attrezzature scientifiche usate:

Blocco EGE2 (hard disk individuale per astronauta con album fotografico e questionario)

"veste" Ottenere dati per sviluppare misure per prevenire gli effetti negativi delle condizioni di volo sulla salute e sulle prestazioni dell'equipaggio della ISS.

Bersaglio: Valutazione di un nuovo sistema di abbigliamento integrato di vari tipi di materiali per l'utilizzo in condizioni di volo spaziale.

Compiti:

indossare abiti "VEST", appositamente progettati per il volo del cosmonauta italiano R. Vittori sulla ISS RS; ricevere feedback dall'astronauta in merito al benessere psicologico e fisiologico, ovvero il comfort (convenienza), la vestibilità dell'abbigliamento; la sua estetica; l'efficacia della resistenza al calore e dell'igiene fisica a bordo della stazione.

Risultati aspettati: Conferma della funzionalità del nuovo sistema di abbigliamento integrato "VEST", comprese le sue prestazioni ergonomiche nel volo spaziale, che ridurrà il peso e il volume dell'abbigliamento previsto per l'uso nei voli spaziali a lungo termine verso la ISS.