Научные эксперименты. За ответами в космос - Александр Яровитчук

звуковых колебаний, в первую очередь сердца, но по звукам можно было определить сокращения других мышц и параметры дыхания). По сути, на собак крепили чувствительные микрофоны. Фонокардиография как метод нашла применение в медицине – когда нельзя получить электрокардиограмму, используют этот способ, например для диагностики плода у беременных.

Интересным было исследование влияния перегрузок на собак под наркозом. Поскольку обезьян в США запускали в космос погруженными в сон, чтобы они не могли сломать что-либо, важно было пролить свет на эту ситуацию. Американские эксперименты заканчивались неудачно, бытовало мнение, что из-за препаратов, так как наркоз снижает сердцебиение и при перегрузке главная мышца не справляется. Собаки летали парами: одна бодрствовала, другая – под наркозом. Потом они же летали повторно, но теперь спала первая, а вторая – бодрствовала. Это было нужно для контроля и сравнения. Четвероногих испытуемых звали Белянка и Пестрая. Но их реакции были прямо противоположными, что указывало на индивидуальную переносимость наркоза. Для более точных результатов требовался не один эксперимент, а целая серия, а в доказательной медицине нужно брать большую выборку «пациентов» и проводить тысячи опытов. Поскольку устроить полет в космос не так просто, а наркоз в подавляющем числе случаев оказывает негативное влияние, исследований понадобится еще очень много.

Отдельно стоит упомянуть эксперимент с кроликами. В двух полетах вместе с собаками летели кролики Марфушка и Звездочка. Их загипсовывали, чтобы не было возможности двигать головой, и выбривали шерсть рядом с глазами, чтобы небольшая камера могла следить за тонусом мышц и изменением зрачка. Эксперимент подтвердил выводы ученых об особенностях туннельного зрения и продемонстрировал эффект снижения тонуса мышц в состоянии невесомости. Это открытие подтолкнуло множество офтальмологических исследований. Тот факт, что эффект временный, позволял ученым работать над полетом человека, но в 1950‐х годах главными помощниками оставались собаки.

Второй фактор – вибрация. Она крайне негативно влияла на технику – половина аварий и отказов в первые годы испытаний ракет были из-за различных колебаний. А как она повлияет на живой организм? Краткосрочные полеты собак не показали серьезных изменений в организме, но эксперименты на Земле установили, что при определенных частотах колебаний в органах возникают резонансные явления, которые механически воздействуют на клетки вплоть до разрыва. Разные типы тканей реагируют на разные типы вибраций. Например, при частоте 50–80 Гц возникают проблемы с глазами, частоты 10–15 Гц влияют на мочевой пузырь, а диапазон 16–15000 Гц воздействует на органы слуха, ведь колебания такой частоты и есть слышимый звук. В наземных экспериментах при длительном воздействии вибраций человек испытывал дискомфорт, раздражение, тошноту, возникали чувство тревоги и страха, удушье, боли в области живота и позвоночника, общее утомление, затрудненное дыхание, головная боль, зуд и глухота. Исследования помогли не только обезопасить космонавтов, но и разработать нормы безопасности на работах, сопряженных с вибрацией, например на стройке или прокладке трасс.

Самой неочевидной проблемой была невесомость. В первых испытательных полетах собак она длилась не более 10 минут, и за такой короткий срок организм не успевал отреагировать. Медики проводили испытания, погружая собак в воду, делая таким образом их вес равным нулю, но гидроневесомость не влияет на внутренние органы и жидкости тела. Возникали допущения, что в реальной невесомости сердце и сосуды могут перестать качать кровь, еда в пищеварительной системе начнет перемещаться в разные стороны, да и просто органы будут разлетаться в теле. Шли разговоры об изменении процессов на клеточном уровне. Но чтобы понять, что произойдет на самом деле, в орбитальный полет впервые в истории отправили собаку по кличке Лайка. Первые пару часов серьезных проблем не наблюдалось, однако потом начали расти частота дыхания и сердцебиения. Дело было в том, что космический аппарат слишком сильно нагревался, и в контейнере становилось душно. В конце концов для собаки нагрев оказался фатальным, но это был результат технической проблемы, и медики поняли: несколько часов в невесомости организм будет чувствовать себя нормально. Следующие две собаки, совершившие орбитальный полет, – знаменитые Белка и Стрелка – на орбите провели 25 часов. Примерно на шестом часу Белка начала беспокойно себя вести, ее рвало. Причину понять было сложно, ведь невесомость, в отличие от перегрузок и вибрации, на Земле в течение шести часов создать нельзя. Проблемы могли быть и с желудочно-кишечным трактом, и с внутренним ухом, а может, и с мозгом. Поэтому сначала время полетов было ограничено 90 минутами – одним витком. Гагарин должен был поесть в космосе и выполнить простейшие действия для проверки работы органов пищеварения, мозга и наличия рефлексов. Полет прошел успешно, и ученые решили, что можно попробовать отправить человека на сутки, проверив, как будет работать мочеполовая система и мозг во время сна. Герман Титов – второй космонавт планеты – впервые сходил в туалет и поспал в невесомости. Он же первым испытал головокружение и тошноту, как это было у Белки. Причиной стала работа органов равновесия – внутреннее ухо представляет собой лабиринт, напоминающий по форме улитку с несколькими кольцами, в которых находится жидкость. Эта жидкость смещается под воздействием силы тяжести или инерции, она же заставляет двигаться чувствительные волоски – реснитчатые клетки и небольшие камушки – отолиты, которые возбуждают нервные импульсы. Эти импульсы воспринимает и анализирует мозг. В зависимости от характера движения человека или положения его в пространстве раздражаются реснитчатые клетки в разных местах. Однако в невесомости органы равновесия работают иначе. Например, внутреннее ухо не воспринимает изменения положения тела, так как отолиты не прижимает к нервам сила тяжести. При этом мозг благодаря зрению понимает, что произошел, например, поворот. Рассогласование информации от органов чувств приводит к ощущению тошноты, как при морской болезни, когда человек видит глазами ровную линию горизонта и ему кажется, что тело осталось в том же положении, а органы равновесия понимают, что тело наклонилось. Но в невесомости и жидкость ведет себя иначе. При любом движении она по инерции начинает смещаться и раздражать нервные окончания гораздо больше, чем на Земле. Этот эффект был назван болезнью движения, или космической болезнью. Герман Титов, чтобы справиться с проблемой, нашел удобное положение головы и старался не двигаться и не смотреть в иллюминатор на вращение. Во время полета о своей ситуации он ничего не рассказал, но по возвращении передал медикам ценные сведения.

Врачи сразу начали разрабатывать средства лечения, профилактики и тренировки. В 1984 году космонавты проверяли, как принятие поз из йоги помогает уменьшить головокружение. В 1990 году для лечения болезни движения астронавты шаттла «Атлантис» STS‐43 попробовали аэробику. В 1991 году изучались дыхательные упражнения в эксперименте «Батыр».